FR2993333A1 - Dispositif de transmission de mouvement a reducteur epicycloidal, reducteur epicycloidal et bras de manipulation - Google Patents

Abstract

Dispositif de transmission de mouvement entre un moteur (8, 8a) et un organe mobile, comprenant un réducteur épicycloïdal comportant un premier planétaire (2.1) et un deuxième planétaire (2.2) coaxiaux reliés par des moyens de transmission respectivement à au moins un premier satellite (3.1) et un deuxième satellite (3.2) qui sont portés coaxialement l'un à l'autre par un porte-satellites (5) monté pour pivoter de manière excentrée autour de l'axe des planétaires, caractérisé en ce que les moyens de transmission comprennent des organes souples de transmission (6a, 7a) enroulés respectivement autour du premier planétaire et du premier satellite et autour du deuxième planétaire et du deuxième satellite. Réducteur épicycloïdal et bras de manipulation comprenant un tel dispositif.

Description

La présente invention concerne un dispositif de transmission de mouvement à réducteur épicycloïdal pouvant être utilisé sur des interfaces destinées plus particulièrement à des applications robotiques, cobotiques et haptiques. L'invention a également pour objet un ré- ducteur épicycloïdal et un bras de manipulation pour de telles applications. Les robots et interfaces haptiques sont constitués de chaînes mécaniques poly-articulées et générale- ment actionnées par des moteurs électriques. Leurs per- formances sont directement liées à la qualité des dispositifs de transmission de mouvement et d'effort reliant notamment chaque segment actionné de la chaîne mécanique au moteur auquel est associé ledit segment.

Les dispositifs de transmission posent deux pro- blèmes limitant leurs performances : la perte d'énergie en particulier par frottement et le jeu de fonctionnement. Dans les dispositifs de transmission comportant un réducteur, ces phénomènes sont d'autant plus marqués que le rapport de réduction est grand de sorte que plus ce rapport de réduction est élevé et plus le rendement est faible. Dans le domaine des robots industriels, il existe des solutions assez satisfaisantes pour obtenir des ré- ducteurs de grand rapport de réduction. Parmi ces solutions, on trouve : - les réducteurs à courroie qui nécessitent cependant plusieurs étages pour parvenir à un grand rapport de réduction, leur encombrement étant alors très impor- tant ; - les engrenages à dentures et notamment ceux des réducteurs épicycloïdaux qui nécessitent cependant plusieurs étages pour obtenir de grands rapports de réduction, un tel réducteur présentant alors une inertie rela- tivement importante et des jeux de fonctionnement importants et/ou des frottements nuisibles à son rendement ; - l'ensemble roue et vis sans fin qui permet des rapports de réduction très importants mais n'est pas ré- versible ; - les réducteurs dans lesquels un élément interne pivotant elliptique vient mettre en contact quelques dents d'une couronne flexible avec une couronne externe ayant un nombre de dents légèrement différent. Ainsi, la couronne flexible tourne légèrement par rapport à la cou- ronne externe au fur et à mesure de la rotation de l'élément elliptique, ces réducteurs permettant de grands rapports de réduction mais avec des frottements importants limitant le rendement.

Si les inconvénients mentionnés sont gênants mais acceptables dans des applications de robotique industrielle, ils deviennent le plus souvent extrêmement pénalisants dans le cas d'applications haptiques ou cobotiques.

Ainsi, sur les interfaces haptiques et les robots agissant en coopération avec l'homme (couramment appelés cobots), une contrainte supplémentaire est que le système soit réversible (c'est-à-dire qu'il puisse être attaqué en entrée, le moteur déplaçant alors le segment actionné qui est saisi par l'utilisateur, ou en sortie, l'utilisateur déplaçant alors le segment actionné qui entraîne à son tour le moteur) et transparent (faibles frottements et faible jeu). La plupart des réducteurs existant utilisés dans le domaine industriel ne possèdent pas cette caractéris- tique de sorte que ceux-ci ont dû être adaptés pour les applications haptiques et cobotiques sans toutefois parvenir aux performances recherchées.

Des réducteurs spécifiques ont donc été dévelop- pés pour les interfaces haptiques et pour les applications cobotiques. Le plus connu et le plus couramment utilisé est le cabestan à câbles. Le rapport de réduction est direc- tement donné par le rapport entre le diamètre de la poulie menée et celui de la poulie menante, ces diamètres étant calculés à la fibre neutre du câble qui les relie. Or, le diamètre de la poulie menante est limité par les capacités d'enroulement du câble et admet une borne infé- rieure typiquement de l'ordre de 10 mm pour les câbles les plus usuels. Pour obtenir un rapport de réduction élevé, il faut donc augmenter le diamètre de la poulie menée qui devient vite encombrante. Une telle solution n'est plus possible si l'on veut conserver un système compact. Cette solution ne convient donc pas pour obtenir un grand rapport de réduction. D'autres systèmes sont en outre utilisés sur certaines interfaces et notamment : - les réducteurs à moufle qui, toutefois, ont un rapport de réduction limité et sont très complexes et relativement encombrants, - les réducteurs à vis à billes qui mettent en oeuvre des pièces complexes.

Pour obtenir des rapports de réduction plus im- portants, on a donc toujours recours à des réducteurs à plusieurs étages dont le rendement diminue. Ainsi, il n'existe pas de dispositif de transmis- sion de mouvements et d'efforts qui présente un rapport de réduction élevé tout en étant réversible, relativement peu encombrant et de construction relativement simple. Un but de l'invention est de fournir un disposi- tif de transmission de mouvement susceptible de résoudre au moins en partie les inconvénients précités.

A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un dispositif de transmission de mouvement entre un moteur et un organe mobile, comprenant un réducteur épicycloïdal comportant un premier planétaire et un deuxième plané- taire coaxiaux reliés par des moyens de transmission res- pectivement à au moins un premier satellite et un deuxième satellite qui sont portés coaxialement l'un à l'autre par un porte-satellites monté pour pivoter de manière excentrée autour de l'axe des planétaires, caracté- risé en ce que les moyens de transmission comprennent des organes souples de transmission enroulés respectivement autour du premier planétaire et du premier satellite et autour du deuxième planétaire et du deuxième satellite. Ainsi, le réducteur épicycloïdal de l'invention est utilisé en mode différentiel avec un rapport de ré- duction résultant des différences existant entre les diamètres des planétaires et des satellites. Le réducteur de l'invention peut ainsi être agencé pour : permettre avec un unique étage de réduction d'avoir un rapport de réduc- tion fixe relativement élevé ; être réversible (l'entrée et la sortie du réducteur peuvent être inversées) ; avoir un rendement élevé (typiquement de l'ordre de 85% à 95% quel que soit le sens) qui ne dépend pas du rapport de réduction (jeux faibles voire nuls et peu de frotte- ments) ; présenter une structure compacte à base de piè- ces simples à réaliser. En outre, la raideur apparente d'asservissement peut être très importante au niveau de l'articulation entre deux segments compte tenu du grand rapport de réduction. Il est enfin possible de déporter le moteur pour actionner le dispositif à distance. Dans ce cas, c'est le brin rapide qui assure la transmission tandis que la réduction est effectuée au niveau ou à proximité de la sortie et peut être placée sur l'articulation, ce qui est favorable aux performances.

L'invention a également pour objet un réducteur épicycloïdal pour un tel dispositif. L'invention concerne enfin un bras équipé d'au moins un tel dispositif de transmission. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limitatifs de l'invention. Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en perspec- tive d'un dispositif de transmission selon un premier mode de réalisation de l'invention au moyen de câbles ; - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 d'un dispositif selon une variante du premier mode de ré- alisation ; - la figure 3 est une vue schématique en perspective d'un dispositif de transmission selon un deuxième mode de réalisation à câbles ; - la figure 4 est une vue analogue à la figure 3 d'un dispositif selon une variante du deuxième mode de réalisation ; - la figure 5 est une vue schématique en perspective d'un dispositif de transmission selon un troisième mode de réalisation à câbles ; - la figure 6 est une vue en coupe axiale du dis- positif de transmission de la figure 5 ; - la figure 7 est une vue schématique en perspective d'un dispositif de transmission selon un quatrième mode de réalisation à câbles ; - la figure 8 est une vue détaillée en perspec- tive d'une mise en oeuvre particulière du deuxième mode de réalisation à câbles ; - la figure 9 est une vue analogue à la figure 8 de ce dispositif selon un autre angle de vue ; - la figure 10 est une vue en perspective de l'ensemble planétaires - satellites du dispositif conforme à cette mise en oeuvre du deuxième mode ; - la figure 11 est une vue analogue à la figure 8 d'un dispositif conforme à une première variante de cette mise en oeuvre du deuxième mode ; - la figure 12 est une vue analogue à la figure 11 de ce dispositif selon un autre angle de vue ; - les figures 13 et 14 sont des vues respectivement de dessus et en perspective de l'ensemble planétai- res - porte satellites - satellites du dispositif conforme à cette variante de cette mise en oeuvre du deuxième mode ; - les figures 15 et 16 sont des vues en perspective de détail de l'un des planétaires de cet ensemble planétaires - porte satellites -satellites ; - la figure 17 est une vue en coupe de cet ensemble planétaires - porte satellites -satellites ; - la figure 18 est une vue en perspective de l'ensemble planétaires - porte satellites -satellites d'un dispositif conforme à une deuxième variante de cette mise en oeuvre du deuxième mode ; - la figure 19 est une vue en perspective de l'ensemble planétaires - porte satellites -satellites d'un dispositif conforme à une troisième variante de cette mise en oeuvre du deuxième mode ; - la figure 20 est une vue en perspective d'un bras robotisé selon une première application du dispositif de transmission conforme à l'invention ; - la figure 21 est une vue en perspective d'un bras robotisé selon une deuxième application du disposi- tif de transmission conforme à l'invention ; - la figure 22 est une vue en perspective d'un bras robotisé selon une troisième application du dispositif de transmission conforme à l'invention ; - la figure 23 est une vue en coupe de la poignée du bras robotisé de la figure 22, la poignée incorporant un dispositif de transmission selon le troisième mode de réalisation ; - la figure 24 est une vue en coupe de la poignée du bras robotisé de la figure 22, la poignée incorporant un dispositif de transmission selon une variante de réalisation ; - la figure 25 est une vue en perspective d'un dispositif de transmission selon un mode de réalisation de l'invention au moyen de courroies ; - la figure 26 est une vue en coupe de ce dispositif de transmission par courroies. En référence aux figures, le dispositif de trans- mission de mouvement de l'invention est destiné à être monté entre un moteur et un organe mobile pour transmet- tre des mouvements et des efforts de l'un à l'autre. Le moteur et / ou l'organe mobile sont avantageu- sement pourvus de moyens de mesure de position et/ou de déplacement tels que des codeurs ou autres capteurs de position permettant de mesurer, de manière connue en elle-même, les mouvements du moteur et/ou de l'organe mobile. Sur un robot, qui permet de réaliser des tâches de manière au moins partiellement autonome, ce capteur de position permettra d'asservir la configuration du robot et sa trajectoire en position ou en effort en fonction de la tâche à réaliser. Sur une interface haptique, qui permet à un indi- vidu d'interagir avec un environnement virtuel ou de com- mander un robot à distance, ces capteurs permettront de mesurer les déplacements des articulations du robot qui seront utilisés pour calculer les déplacements de l'utilisateur, eux-mêmes utilisés pour commander le robot distant ou un avatar virtuel, après filtrage éventuel.

Les moteurs seront quant à eux utilisés pour appliquer en retour une réaction à l'utilisateur, par exemple en appliquant sur lui un effort ou en résistant à ses mouvements. Enfin, sur un cobot, les moteurs et les capteurs de position seront utilisés pour assurer ces deux fonc- tions. Ces moyens de mesure sont connus en eux-mêmes et ne seront donc pas détaillés ici. Le dispositif de transmission, généralement dési- gné en 1, comprend un bâti support 4 sur lequel est monté un réducteur épicycloïdal, ici du type à planétaires à entraînements externes, comportant un premier planétaire 2.1 et un deuxième planétaire 2.2 coaxiaux l'un à l'autre et reliés par des moyens de transmission respectivement à au moins un premier satellite 3.1 et un deuxième satel- lite 3.2 qui sont portés coaxialement l'un à l'autre par un porte-satellites 5. Le porte-satellites 5 est monté sur le bâti support 4 pour entraîner les satellites 3.1, 3.2 dans un mouvement de rotation excentré autour de l'axe des planétaires 2.1, 2.2. Selon l'invention, les moyens de transmission comprennent des organes souples de transmission enroulés respectivement autour du premier planétaire 2.1 et du premier satellite 3.1 et autour du deuxième planétaire 2.2 et du deuxième satellite 3.2. Dans les modes de réalisation représentés aux figures 1 à 24, les organes souples de transmission sont des câbles 6a (6a1', 6a2', 6a1", 6a2") ayant chacun au moins une portion enroulée autour du planétaire 2.1, 2.2 et une portion enroulée autour du satellite 3.1, 3.2. Dans le mode de réalisation des figures 25, 26, les organes souples de transmission sont des courroies 7a. En référence aux figures 1 et 2, et conformément au premier mode de réalisation du dispositif de transmis- sion conforme à l'invention, le premier planétaire 2.1 est fixe en rotation par rapport au bâti support 4 tandis que le deuxième planétaire 2.2 est relié à l'organe mobile.

Le porte-satellites 5 est relié à un arbre de sortie d'un moteur 8a pour être entraîné en rotation par celui-ci autour de l'axe des planétaires 2.1, 2.2. Plus précisément, le porte-satellites 5 est solidaire d'une poulie 9 montée pour pivoter autour des planétaires 2.1, 2.2 et reliée à une poulie 10 solidaire de l'arbre de sortie du moteur 8a par un organe de transmission souple, à savoir un câble 6b. Le moteur 8a est équipé d'un codeur 8b qui permet de mesurer sa rotation et d'asservir le système en conséquence. Il est monté sur une platine 80.

Cette platine pourrait avantageusement être montée mobile sur le bâti support 4 pour pouvoir pivoter autour d'un axe parallèle à l'axe de l'arbre de sortie de manière à rendre réglable la distance entre l'arbre de sortie du moteur et la poulie 9 du porte-satellites. Ceci permet- trait une tension du câble 6b reliant la poulie 10 de l'arbre de sortie du moteur 8a à la poulie 9 du porte-satellites. Un tel dispositif est connu en lui-même de l'homme de l'art et n'est pas représenté sur les figures 1 et 2.

Les satellites 3.1, 3.2 sont solidaires d'un ar- bre dont la partie centrale est reçue à pivotement dans la poulie 9 du porte-satellites 5.Le porte-satellites 5 comprend ici pour chaque satellite 3.1, 3.2 un bras en potence s'étendant axialement en saillie de la poulie 9 pour recevoir à pivotement l'extrémité libre de l'arbre portant les satellites 3.1, 3.2 de telle manière que chaque satellite 3.1, 3.2 soit reçu entre une extrémité libre du bras et la poulie 9 du porte-satellite et soit ainsi guidé à chacune de ses extrémités pour supporter les efforts qui s'appliquent sur lui, tout en s'étendant entre le bras et le planétaire correspondant. Pour assurer une bonne compacité au dispositif de transmission, la poulie 10 est disposée au voisinage immédiat de la poulie 9 du porte-satellites 5 et les satel- lites 3.1, 3.2 sont disposés au voisinage immédiat des planétaires 2.1, 2.2. Par ailleurs pour que leur diamètre d'enroulement soit constant, les câbles 6b, 6a sont avantageusement enroulés en hélice sur les poulies 9, 10, sur les planétai- res 2.1, 2.2 et sur les satellites 3.1, 3.2. Lors du fonctionnement du dispositif, les câbles avancent sur ces poulies (le terme « poulies » employé ici dans un sens général sans référence numérique désigne les poulies 9, 10, les planétaires 2.1, 2.2 et les satellites 3.1, 3.2), c'est-à-dire que leur distance aux faces d'extrémité de ces poulies varie. En conséquence, ces poulies doivent avoir une longueur suffisante pour assurer au dispositif le débattement souhaité. Les pas de ces hélices sont également avantageusement fonction des diamètres de ces pou- lies afin que l'avancement des câbles sur chacune des poulies, en regard l'une de l'autre, de ces couples de poulies soit identique. Un exemple numérique est donné ci-après à titre purement indicatif. Les satellites 3.1, 3.2 ont des rayons Rs1=Rs2=5,4mm, le premier planétaire 2.1 un rayon Rp1=9, 65mm et le deuxième planétaire 2.2 un rayon Rp2=9, 9mm. Ces rayons sont calculés en considérant que les câbles 6 ont un diamètre de 0,57mm (non gainés) et un diamètre de 0,8mm (gainés). La poulie porte-satellites 9 a un rayon Rps=30,4mm et la poulie 10 de l'arbre de sortie du moteur 8 un rayon Rm=10,4mm. On a alors un rapport de réduction r1=30,4/10,4=2,92 et une réduction totale de R=r1x1/ [1- (RpixRs2) / (RsixRp2) =115, 75. Compte tenu de la hauteur de la poulie 10, le débattement au niveau du mo- teur 8a est de l'ordre de 30 tours (±15 tours) soit 0,26 tours ou presque 93,3° au niveau de la sortie (±46,6°). On notera sur ces figures que les câbles 6a et 6b sont croisés pour être utilisés en cabestan (les poulies contigües tournent en sens inverse). Les câbles 6a et/ou 6b peuvent aussi bien être utilisés sans croisement (les poulies contigües tournant dans le même sens), et ce pour tous les modes de réalisation. Dans la variante de la figure 2, le bâti support 4 comporte deux parties 4.1, 4.2 fixées l'une à l'autre pour former un L. Le moteur 8a portant la poulie 10 est monté sur la partie 4.1 et l'ensemble planétaires 2.1, 2.2, porte satellites 5 et poulie 9 du porte-satellites est monté sur la partie 4.2 pour s'étendre latéralement par rapport au moteur 8a et à la poulie 10. En outre, le porte-satellites 5 comprend pour chaque satellite un cadre s'étendant axialement en saillie de la poulie 9 du porte-satellites 5 de telle manière que chaque satellite soit guidé entre l'extrémité libre du cadre et la poulie porte-satellites 9 et que les côtés du cadre s'étendent latéralement par rapport au couple planétaire - satellite. Plus précisément, les côtés du cadre s'étendent ici en regard du planétaire et sont réunis par un étrier s'étendant dans un plan perpendiculaire à l'axe du plané- taire pour entourer une portion de la circonférence du planétaire et portant une extrémité du satellite. Les côtés du cadre s'étendent ainsi dans une portion dégagée de la poulie 9 du porte-satellites et le satellite peut avoir son extrémité opposée à l'étrier reçue au voisinage de la circonférence externe de la poulie porte-satellite. Chaque satellite 3.1, 3.2 s'étend ainsi latéralement par rapport au porte-satellite 5. Ceci permet de limiter les dimensions radiales du porte-satellites 5, l'éloignant ainsi du bâti support 4, du moteur 8a et de la poulie 10. Ceci permet de limiter le diamètre de la poulie 9 du porte-satellites 5 et de rapprocher l'ensemble porte-satellites 5 et poulie 9 du bâti support 4, du moteur 8a et de la poulie 10 dans les mêmes proportions sans risque de créer des collisions en- tre ces ensembles. Cet agencement et la forme en L du bâti support 4 permettent à cette variante du premier mode de réalisa- tion d'être plus compacte que le premier mode de réalisa- tion représenté à la figure 1. En référence à la figure 3, le dispositif de transmission conforme au deuxième mode de réalisation se distingue de celui de la variante du premier mode de réalisation représenté à la figure 2 en ce que le porte- satellite 5 et les satellites 3.1, 3.2 sont logés au moins partiellement à l'intérieur de la poulie 9 du porte-satellites 5. Dans la variante de la figure 4, le moteur 8a, son codeur 8b et la poulie 10 sont déportés par rapport à l'ensemble planétaires - poulie 9 - porte-satellites 5. On notera que, quel que soit le mode de réalisation, le moteur peut être placé pour avoir son arbre de sortie non parallèle à celui de la poulie 9 du porte-satellites : on utilise alors des poulies de renvoi in- termédiaires pour guider le câble 6b de la poulie 10 à la poulie 9. Dans tous les cas, la transmission étant effec- tuée sur le brin rapide avant la réduction, le fonctionnement du système n'est que très peu dégradé.

En référence aux figures 5 et 6, et selon le troisième mode de réalisation, le premier planétaire 2.1 sert de base de fixation et de support au moteur 8a muni de son codeur 8b (cachés sur la figure 5 par le planétaire 2.1) et dont le stator est ici directement fixé au premier planétaire 2.1.

Sur la figure 6, les guidages en rotation sont représentés de manière simplifiée par des jeux radiaux entre les pièces mobiles. Ces guidages pourraient bien sûr être réalisés par tous moyens appropriés tels que par exemple et de manière non limitative des paliers lisses en bronze ou en polytétrafluoroéthylène ou des roulements à billes, à aiguilles ou à rouleaux à contacts droits ou obliques. De la même manière, les pièces solidaires en rotation sont représentées de manière simplifiée par une absence de jeu radial. Il est bien entendu que dans la pratique ces pièces pourraient être rendues solidaires en rotation par tous moyens appropriés tels que par exemple et de manière non limitative par collage, par clavetage ou par vis de pression. Ces moyens sont connus de l'homme de l'art et ne seront pas détaillés ici. Le porte-satellites 5 est ici fixé directement à l'extrémité de l'arbre de sortie du moteur 8a de sorte que le rotor entraîne directement le porte-satellites 5, sans la présence des poulies 9, 10 et du câble 6b. Ainsi, le système est radialement beaucoup plus compact. Cette solution est particulièrement avantageuse lorsque l'on veut entraîner un corps aligné avec le moteur, ici un bouton 30. En variante, le corps peut être par exemple l'axe de prono-supination du poignet d'un bras robotique. L'organe mobile pourrait encore avoir une forme tubulaire pour entourer le dispositif de transmission. Cette configuration est bien adaptée si l'organe mobile est une poignée saisie en main par l'utilisateur (on choisira dans ce cas un petit moteur et on dimensionnera le système de telle sorte que son diamètre extérieur reste compatible avec une prise par empaumement ou une prise stylo, les guidages pouvant être effectués avec des paliers lisses, des roulements minces ou des roulements à aiguilles pour limiter le diamètre de l'ensemble).

En référence à la figure 7, et conformément au quatrième mode de réalisation du dispositif de transmission selon la présente invention, l'organe mobile est monté sur le bâti support 4 pour coulisser et est relié à une sortie du réducteur épicycloïdal par une liaison pi- gnon crémaillère. La liaison pignon crémaillère comprend ici et par exemple un câble ayant au moins une portion d'extrémité fixée à l'organe mobile et une portion enroulée autour d'un pignon lié en rotation au deuxième plané- taire 2.2. Ce mode de réalisation de la transformation du mouvement de rotation du planétaire 2.2 en un mouvement de translation de l'organe mobile n'est donné qu'à titre d'exemple et tout autre moyen pour réaliser cette transformation comme par exemple et de manière non limitative un ensemble pignon crémaillère à engrenage ou à friction ou un ensemble bielle manivelle ne sort pas du cadre de l'invention. Une mise en oeuvre détaillée du dispositif de transmission du deuxième mode de réalisation va mainte- nant être décrite en référence aux figures 8 à 10 sur lesquelles les câbles ne sont pas représentés pour alléger les figures. La structure générale de ce dispositif de transmission a déjà été décrite en relation avec les figures 1 à 3. Le bloc moteur 8 composé du moteur 8a et de son codeur 8b est monté sur une platine support 11 mobile autour d'un axe excentré par rapport à l'axe du moteur de sorte à pouvoir modifier l'écart entre les axes de la poulie 9 du porte-satellites 5 et de la poulie 10 pour tendre le câble les reliant. La tension est obtenue par une vis 12 (visible sur la figure 9) engagée dans la platine support 11 pour avoir son extrémité libre en appui contre le bâti support 4. Deux vis de pression 13 reçues dans des ouvertures oblongues 14 ménagées en arc de cer- cle dans le bâti support 4 ont leur extrémité libre engagée dans la platine support 11 pour serrer la platine support 11 contre le bâti support 4 afin de bloquer la rotation de la platine support 11 une fois le câble ten- du. Les planétaires 2.1, 2.2 ont ici des diamètres sensiblement identiques. Les deux satellites 3.1, 3.2 sont solidaires en rotation. Un premier brin de câble secondaire (non repré- senté) a : - une première portion d'extrémité fixée et enroulée sur le premier planétaire 2.1 ; - une portion centrale enroulée autour du premier satellite 3.1 sur lequel il fait plusieurs tours (typi- quement cinq ou six pour qu'il entraîne correctement le satellite 3.1 par friction) ; - une deuxième portion d'extrémité fixée et enroulée sur le premier planétaire 2.1. Un second brin de câble secondaire (non représen- té) a : - une première portion d'extrémité fixée et enroulée sur le deuxième planétaire 2.2 ; - une portion centrale enroulée autour du deuxième satellite 3.2 sur lequel il fait plusieurs tours (typiquement cinq ou six pour qu'il entraîne correctement le satellite 3.2 par friction) ; - une deuxième portion d'extrémité fixée et enroulée sur le deuxième planétaire 2.2. Pour améliorer le frottement des câbles sur les satellites 3.1, 3.2, les satellites 3.1, 3.2 comportent une gorge externe hélicoïdale 15 pour recevoir la portion de câble enroulée. Il est bien entendu cependant que les satellites 3.1, 3.2 pourraient également être lisses. Comme le câble est enroulé en hélice sur les pou- lies et n'est par conséquent pas perpendiculaire à l'axe des poulies (« poulies » employé dans un sens général sans référence numérique désigne toute poulie présente dans le réducteur épicycloïdal et ici notamment les planétaires et satellites), il produit un effort axial sur les satellites et les planétaires. Par conséquent, toutes les poulies, sauf le planétaire 2.1 qui est fixe, sont montées sur des paliers reprenant à la fois les efforts axiaux et radiaux. Ainsi, dans cet exemple, le planétaire 2.2 et les satellites 3.1, 3.2 sont montés mobiles en ro- tation par rapport au planétaire 2.1, respectivement au porte-satellites 5, grâce à des roulements à aiguilles nécessaires à la reprise des efforts radiaux qui peuvent être très importants pour une capacité en effort élevée. Ces roulements à aiguilles sont associés à des butées à billes reprenant les efforts axiaux. Les gorges externes hélicoïdales 15 des satellites 3.1, 3.2 sont ici avantageusement de sens opposés pour minimiser les efforts axiaux. Comme les deux brins de câble secondaire sont fixés à leurs deux extrémités sur les planétaires 2.1, 2.2, il n'est pas nécessaire de prévoir de gorges externes hélicoïdales sur les planétaires pour améliorer le frottement du câble sur ceux-ci. Ils sont par conséquent lisses, ce qui facilite leur usinage en même temps que cela facilite le cheminement des câbles. Il est bien en- tendu cependant que les planétaires 2.1, 2.2 pourraient également être pourvus de gorges externes hélicoïdales. La distance entre l'axe des planétaires 2.1, 2.2 et celui des satellites 3.1, 3.2 est ici fixe.

Théoriquement, il serait possible de calculer la longueur exactement nécessaire des câbles et de les fixer de manière non réglable sur les planétaires 2.1, 2.2. Ici toutefois, des tendeurs 40 sont prévus aux deux extrémités de chacun des deux brins de câble du réducteur épicy- cloïdal. Deux tendeurs sont disposés sur le planétaire 2.1 et deux autres tendeurs sur le planétaire 2.2 (le second tendeur du planétaire 2.1 est caché par l'extrémité du porte-satellite 5 sur les figures 8 à 10). Ils sont mobiles en rotation autour de l'axe des planétaires 2.1, 2.2 et peuvent être déplacés et fixés par des vis, ce qui permet de tendre les brins de câbles et de rattraper un éventuel brin mou. Le porte-satellites 5 est réalisé en trois parties solidarisées par des vis et supporte des poulies folles 17 de grande longueur destinées à plaquer les câ- bles sur les satellites 3.1, 3.2 le long de ceux-ci à leur entrée et sortie. Les poulies folles 17 assurent un maintien d'un angle d'enroulement du câble autour des satellites 3.1, 3.2. Ceci permet d'assurer qu'un éventuel brin mou ne se propage pas sur la portion de câble enrou- lée sur les satellites, ce qui serait préjudiciable au frottement du câble et à l'entraînement des satellites. On notera que les extrémités des poulies folles 17 sont chacune montées mobiles en rotation sur une embase 25 montée sur le porte-satellite 5 pour être réglable en po- sition par rapport aux satellites 3.1, 3.2, au moyen d'une vis 26 passant par un trou oblong ménagé dans l'embase. Ceci permet d'escamoter les poulies folles 17 pour le montage et/ou éventuellement d'appliquer les pou- lies folles 17 sur les câbles pour faire office de ten- deurs. Dans cette mise en oeuvre, les brins de câble passent des planétaires 2.1, 2.2 aux satellites 3.1, 3.2 puis reviennent aux planétaires 2.1, 2.2 après avoir fait plusieurs tours sur les satellites 3.1, 3.2. Il en ré- sulte une grande longueur de l'ensemble. Pour réduire cette longueur, on peut dissocier les chemins aller et retour des brins de câble des planétaires 2.1, 2.2 aux satellites 3.1, 3.2 comme le montrent les figures 11 à 17.

Dans la première variante des figures 11 à 17, le dispositif comprend une pluralité de premiers satellites 3.1 et de deuxièmes satellites 3.2 montés sur le porte-satellites 5 symétriquement autour de l'axe des planétai- res 2.1, 2.2. Le dispositif comprend plus précisément deux couples de satellites 3.1, 3.2 disposés à 180° l'un de l'autre et le dispositif utilise quatre brins de câble secondaire 6a1', 6a1", 6a2', 6a2", chacun d'eux ne transmettant le mouvement d'un planétaire 2.1, 2.2 à un satellite 3.1, 3.2 que dans un sens. Dans ces conditions, les deux portions d'extrémité de chacun des brins de câble 6a1', 6a1", 6a2', 6a2" peuvent être fixées sur les planétaires 2.1, 2.2 et les satellites 3.1, 3.2 et aucun enroulement n'est nécessaire pour assurer l'adhérence du câble sur ces derniers. En conséquence la longueur de l'ensemble est réduite. Ainsi, chaque planétaire 2.1, 2.2 est relié au satellite 3.1, 3.2 correspondant par deux brins de câbles 6a1', 6a1", 6a2', 6a2" fixés au plané- taire 2.1, 2.2 et au satellite 3.1, 3.2 de manière à transmettre le mouvement chacun dans un sens. Les portions d'extrémité des câbles sont pourvues d'épissures (mais cela pourrait également être des noeuds) représentés par des portions plus épaisses des câbles.

Ces épissures sont arrêtées par des pions et des tendeurs fixés respectivement sur les satellites 3.1, 3.2 et sur les planétaires 2.1, 2.2. Les planétaires 2.1, 2.2 étant plus massifs que les satellites 3.1, 3.2, ce sont eux qui sont pourvus de tendeurs constitués de pièces aptes à tourner autour de l'axe des planétaires et à être fixés par des vis. Il est bien entendu que les tendeurs pourraient également être montés sur les satellites et les pions sur les planétaires. Il serait également possible d'équiper à la fois les satellites et les planétaires de tendeurs.

Chaque tendeur comprend ici un étrier 18 d'accrochage de la portion d'extrémité. L'étrier 18 comprend une extrémité ouverte pourvue de crochets de retenue d'une tige 19 passée dans l'épissure de la portion d'extrémité et présente une ouverture oblongue pour le passage d'une vis 20 de fixation de l'étrier 18 à l'élément autour duquel la portion d'extrémité est enroulée et sur lequel elle est fixée, ici le planétaire 2.1, 2.2. L'ouverture a des bords longitudinaux formant pour la tête de la vis 20 une portée de hauteur croissante le long d'une direction longitudinale de l'ouverture, la portée ayant une partie basse du côté des crochets et une partie haute à l'opposé. Le tendeur a ainsi une forme de coin pour rester bloqué efficacement lorsque la vis est serrée. Tout autre type de tendeur pourrait bien sûr être utilisé. On notera que les crochets comprennent ici également un talon d'appui contre la surface du planétaire au-delà de la tige 19 de manière à s'opposer à une déformation des crochets (ouverture de ceux-ci) sous un effort de traction exercé sur la tige 19. La tension des câbles est obtenue de la manière suivante. Le porte-satellites 5 et l'organe mobile sont d'abord immobilisés en orientation à l'aide de pinoches amovibles, non représentées sur les figures, venant s'insérer dans des trous percés en regard sur le bâti fixe 4 et sur le porte-satellites 5 et l'organe mobile pour former des moyens de blocage temporaire en rotation. Les satellites 3.1, 3.2 sont ensuite également bloqués en orientation à l'aide de vis à tétons 21a (représentées sur la figure 17). On fixe ensuite la première portion d'extrémité d'un premier brin d'un premier câble 6a2' sur le planétaire 2.2 et on l'enroule sur celui-ci puis on le fait passer sur la portion du satellite 3.2 (représenté en haut sur ces figures) sur lequel on l'enroule et sur lequel on fixe l'autre portion d'extrémité du brin de câ- ble 6a2'. On libère ensuite cette portion du satellite 3.2 en dévissant la vis à téton 21a et on fait tourner légèrement le satellite 3.2 si besoin pour tendre le brin de câble. Si le brin de câble a été préparé avec soin à la bonne longueur, la rotation du satellite 3.2 est nulle ou très faible et le calage des filets des différentes poulies n'est pas ou que peu modifié. On refixe alors l'orientation de cette portion du satellite 3.2 à l'aide d'une vis de pression 21b (avantageusement à bout cuvette pour améliorer le blocage en rotation) agissant sur le satellite 3.1. On attache ensuite la première extrémité d'un second brin du premier câble 6a1' sur la première portion filetée du satellite 3.1, on l'enroule sur celle-ci, on la fait passer sur le planétaire 2.1 sur lequel on l'enroule. Finalement, on fixe la seconde extrémité de ce second brin du premier câble 6a1' sur le tendeur mobile en rotation sur le planétaire 2.1. Ce tendeur est alors réglé pour assurer une tension du câble puis bloqué en serrant la vis 20. Le principe est le même pour les deux autres brins de câbles 6a1", 6a2" qui s'enroulent sur les deux autres portions des satellites 3.1 et 3.2 représentées en bas sur les figures. Sur un montage en série, on pourrait également préparer des brins de câble de la bonne longueur et les fixer simplement sans système de tension. On notera que les diamètres des planétaires et des satellites (et par voie de conséquence les pas des filetages) sont choisis proches les uns des autres. En effet, cela minimise la longueur des planétaires et des satellites. On pourrait cependant également choisir des planétaires plus gros que les satellites sans sortir du cadre de l'invention, cette solution permettant de minimiser les efforts dans les câbles. On notera également que les diamètres des plané- taires et des satellites sont choisis les plus faibles possibles. Par conséquent les guidages en rotation des satellites 3.1, 3.2 sur le porte-satellite 5 sont assurés par des roulements à aiguilles visibles sur la figure 17 et non référencés. Le guidage en rotation du planétaire 2.2 par rapport au planétaire 2.1 est également assuré par des roulements à aiguilles. Les efforts axiaux sont quant à eux repris par des butées à aiguilles également visibles sur la figure 17. Les contraintes de compacité étant moins critiques sur le porte-satellites 5, celui-ci est guidé en rotation par rapport aux planétaires 2.1 et 2.2 par des roulements à billes à double rangée à contacts obliques représentés sur la figure 17 et qui reprennent également les efforts axiaux. Il est bien entendu que toute autre solution de guidage permettant de re- pendre à la fois les efforts radiaux et axiaux pourrait être utilisée sans sortir du cadre de l'invention. Un exemple numérique est donné ci-après à titre purement indicatif. La poulie 10 a par exemple un diamètre utile de 26 mm et la poulie 9 du porte-satellites 5 un diamètre utile de 78 mm, ce qui permet d'obtenir un premier rapport de réduction r1=3. Le câble reliant ces deux poulies est par exemple réalisé à base de fibres d'aramide ou de type « micro-dyneema » et a un diamètre de 0,42 mm. Les deux poulies 9, 10 sont pourvues de gor- ges hélicoïdales pour améliorer l'adhérence et le guidage du câble. Le pas est ici de 0,5 mm sur la poulie 10 et de 1.5 mm sur la poulie 9. Ce rapport des pas est choisi en fonction du rapport de réduction pour que le système fonctionne correctement. Ici le câble fait presque six tours autour de la poulie 10, ce qui correspond au plus petit nombre assurant à la fois que l'adhérence du câble sur la poulie est suffisante et que le câble tombe en face des gorges de la poulie 9 à l'entrée et à la sortie de la poulie moteur 10. Le câble pourrait également avoir une taille différente et / ou être constitué d'un maté- riau différent. Dans ce cas, les pas des gorges externes devraient être adaptés. Ici encore, le bloc moteur 8 est monté sur une platine support 16 mobile autour d'un axe excentré par rapport à l'axe du moteur de sorte à pouvoir modifier l'écart entre les axes des poulies 9, 10 pour tendre le câble 6b. La tension est obtenue par un déplacement manuel du bloc moteur 8 qui est ensuite maintenu en place à l'aide d'une vis venant presser la platine support 16 du bloc moteur 8 sur le bâti support 4.

Dans la deuxième variante représentée à la figure 18 (dans laquelle les épissures et arrêts de câbles sont représentés de manière plus schématique), les deux satellites 3.1, 3.2 de chaque couple ont le même diamètre pour faciliter leur usinage, les diamètres des planétaires 2.1, 2.2 étant différents. Ainsi les gorges externes 15 des satellites 3.1, 3.2 sont usinées successivement en une seule fois. Dans ces conditions, il n'est pas possible de changer le sens d'enroulement entre les deux satellites 3.1, 3.2 et la tension des câbles ne peut se faire comme précédemment. Les satellites 3.1, 3.2 sont alors montés sur des axes excentrés 22 associés à des manetons 23 venant en appui sur des vis 24 engagées dans le porte-satellites 5. Ceci fournit un moyen de tension supplémentaire des câbles en formant un organe de réglage de la distance entre les planétaires et les satellites. En complément des tendeurs des planétaires 2.1 et 2.2, ils permettent d'assurer la tension des 4 brins de câbles. En variante du dispositif de la figure 18 et conformément à la figure 19 (dans laquelle les épissures et arrêts de câbles sont représentés de manière plus schéma- tique et dans laquelle les portions des câbles allant des planétaires aux satellites ne sont pas représentées), le dispositif est pourvu de trois couples de satellites 3.1, 3.2 disposés à 120° les uns des autres, deux d'entre eux ne recevant qu'un seul brin de câble et le troisième deux brins de câble. Il est ainsi possible de fixer toutes les extrémités des câbles à l'aide de simples pions insérés dans des trous 27 et de les tendre à l'aide d'excentriques sur les axes des satellites 3.1, 3.2.

On notera que les pions sont avantageusement en- gagés dans des méplats 18 (représentés sur la figure 18) pour éviter que ceux-ci ne dépassent des câbles enroulés sur les satellites et n'entrent en collision entre eux ou avec d'autres pièces du dispositif. De manière avanta- geuse également, les gorges externes 15 se raccordent alors progressivement au méplat pour éviter la création d'une zone de concentration de contrainte dans les câbles ou d'arêtes blessantes pour ceux-ci. Ces méplats ne sont toutefois pas obligatoires et les pions de fixation des extrémités de câbles peuvent être insérés sur des portions cylindriques 28 (représentées sur la figure 19) des planétaires et des satellites. La figure 20 représente une première application de l'invention à un bras de manipulation 100 destiné à former une interface haptique et ayant à cette fin une poignée en tant qu'organe terminal. Le bras 100 comprend ainsi un premier segment formant embase 101 sur lequel est monté, via un dispositif de transmission 1.1, un deuxième segment formant tronc 102 pour pivoter autour d'un axe vertical. Un troi- sième et un quatrième segments formant bras 103 et biellette 104 sont montés, via des dispositifs de transmission 1.2 et 1.3, sur le deuxième segment 102 pour pivoter autour d'un axe sensiblement horizontal. Un cinquième segment formant avant-bras 105 est monté sur le troisième segment 103 pour pivoter autour d'un axe sensiblement horizontal. L'avant bras 105 est entrainé en rotation par un sixième segment 106, formant bielle d'actionnement, lui-même entrainé par la biellette 104. L'ensemble cons- titué du bras 103, de la biellette 104, de l'avant bras 105 et de la bielle 106 constitue une structure en parallélogramme bien connue de l'homme de l'art. Les axes de rotation du bras 103 et de la biellette 104 par rapport au tronc 102 pourraient encore ne pas être alignés, l'ensemble précédent formant alors une structure de méca- nisme à 5 barres. Un premier segment de poignet 107 à deux articu-lations motorisées d'axes avantageusement concourants et perpendiculaires est relié par l'une de ses articulations motorisées 107.1 au cinquième segment 105 et par l'autre de ses articulations motorisées 107.2 à un second segment de poignet 108 sur lequel est montée une poignée 109 via une articulation motorisée 110. Le premier segment formant embase 101 est l'entrée du dispositif de transmission 1.1 tandis que le deuxième segment formant tronc 102 est la sortie (ou or- gane mobile) du dispositif de transmission 1.1. Le deuxième segment 102 est également l'entrée des dispositifs de transmission 1.2 et 1.3 dont la sortie est formée res- pectivement par le troisième segment 103 et le quatrième segment 104. Les dispositifs de transmission 1.1, 1.2, 1.3 sont par exemple du type de celui des figures 11 et 12. Les articulations motorisées 107.1, 107.2, 110 peuvent par exemple être formées par des moteurs électri- ques ou des motoréducteurs classiques, l'élément mené étant relié à l'arbre de sortie du moteur ou du réducteur, ou par des dispositifs de transmission du type de celui des figures 5 et 6.

La figure 21 représente une deuxième application de l'invention à un bras de manipulation 100 destiné à former un robot. Le bras de manipulation 100 de la figure 21 est identique à celui de la figure 20 sauf en ce que la poignée a été remplacée par une pince. Cette pince comprend avantageusement un moteur supplémentaire permet- tant de commander la fermeture de la pince. Il est bien entendu que l'on pourrait facilement appliquer l'invention à un robot collaboratif, par exemple en ajoutant un outil sur l'interface haptique de la figure 20 et en l'utilisant en tant que cobot ou en ajou- tant à l'extrémité du robot de la figure 21 une poignée permettant à l'utilisateur de le déplacer facilement directement au niveau de la pince ou à proximité de celle-ci.

La figure 22 représente une troisième application de l'invention à un bras de manipulation 200 destiné à former une interface haptique et ayant à cette fin un organe terminal pourvu d'une poignée. Le bras comprend une embase fixe 201, deux troncs 202a et 202b et une pluralité de segments 203a, 204a, 205a et 203b, 204b, 205b montés pour pivoter deux à deux l'un par rapport à l'autre, deux premiers segments de poignet 206a et 206b, un deuxième segment de poignet 207, un porte-poignée 208 et une poignée 209. Les troncs 202a et 202b sont mobiles en rotation par rapport à l'embase 201 autour de deux axes 301a et 301b avantageusement parallèles et ici horizontaux. Ces mouvements de rotation sont mesurés et pilotés à l'aide de blocs moteurs 401a et 401b constitués chacun d'un moteur et d'un capteur de po- sition angulaire fixés sur l'embase 201. Les segments 203a, 203b, respectivement 204a, 204b et 205a, 205b sont mobiles en rotation autour d'axes 302a, 302b, respectivement 303a, 303b et 304a, 304b par rapport aux troncs 202a, 202b, respectivement aux segments 203a, 203b et 204a, 204b. Les axes 302a, 303a et 304a, respectivement 302b, 303b et 304b, sont avantageusement parallèles entre eux et perpendiculaires à l'axe 301a, respectivement 301b. Des blocs moteurs 402 (dont seul celui référencé 402a monté sur le tronc 202a est visible sur la figure) sont montés sur les troncs 202a et 202b et sont utilisés pour mesurer et contrôler les mouvements des segments 203a et 203b. D'autres blocs moteurs 403 (dont seul celui référencé 403a monté sur le tronc 202a est visible sur la figure) sont encore montés sur les troncs 202a et 202b.

Les moteurs des blocs moteurs 403 sont pourvus de poulies menantes qui entrainent par l'intermédiaire de cabestans à câbles des poulies secondaires 210a et 210b (ou plus précisément des secteurs de poulie). Bien sûr, tout autre type de réducteur pourrait être utilisé entre les blocs moteurs 403 et les pièces 210a, 210b, tels que par exem- ple et de manière non limitative des réducteurs à friction ou des engrenages. Les blocs moteurs 403 sont utilisés pour mesurer et contrôler les mouvements des segments 204a et 204b par l'intermédiaire d'une part des poulies 210a et 210b servant de biellettes, et d'autre part de bielles 211a et 211b qui passent ici à l'intérieur des segments 203a et 203b et forment avec les segments 203a et 203b, 204a et 204b et avec les poulies 210a et 210b des structures en parallélogrammes. Enfin, des disposi- tifs en double parallélogramme, dont les premières biel- lettes (passant dans les segments 203a et 203b en parallèle des biellettes 211a et 211b et non visibles sur la figure) sont fixées sur les troncs 202a et 202b et les secondes biellettes (passant dans les segments 204a et 204b et dont seule l'extrémité est visible sur la figure 22) sont fixées sur les segments 205a et 205b, assurent que les axes 305a et 305b de rotation entre les segments 205a et 205b et les premiers segments de poignet 206a et 206b restent parallèles aux axes 301a et 301b quels que soient les mouvements du robot. Le second segment de poi- gnet 207 est mobile en rotation par rapport aux premiers segments de poignet 206a et 206b autour de deux axes 306a et 306b avantageusement parallèles entre eux. Le porte poignée 208 est mobile en rotation par rapport au second segment 207 autour d'un axe 307 parallèle aux axes 306a et 306b. Un dispositif d'amplification de mouvement est introduit ici entre le second segment 207 et le porte poignée 208. La rotation du porte poignée 208 autour de l'axe 307 est directement commandée par le mouvement du segment 207 autour des axes 306a et 306b et amplifiée par rapport à ces rotations. Enfin, la poignée 209 est mobile en rotation autour d'un axe 308 avantageusement perpendiculaire à l'axe 307. La présence du porte-poignée 208 n'est pas indispensable et la poignée pourrait également être directement montée mobile en rotation par rapport au second segment 207 qui devrait toutefois être coudé de sorte que les axes 308 d'une part et 306a et 306b d'autre part restent avantageusement perpendiculaires. Un réducteur épicycloïdal du type de celui des figures 5 et 6 et intégrant un septième bloc moteur est logé dans la poi- gnée 209. La poignée 209 est mieux visible sur la vue en coupe de la figure 23. La poignée comprend un corps tubulaire 212 entourant le dispositif de transmission 1 et formant la sortie de celui-ci, l'entrée du dispositif de transmission étant le porte-poignée 208 sur lequel est fixé le bloc moteur 8 intégrant un moteur 8a et un capteur de position angulaire 8b. Le dispositif de transmission est analogue à ce- lui des figures 5 et 6. Le planétaire 2.1 est fixe par rapport au porte-poignée 208 et sert de support pour le bloc moteur 8 qui entraîne directement le porte-satellites 5 via un arbre 213 traversant le planétaire 2.1. Le porte-satellites 5 est guidé en rotation par rapport à la base (c'est-à-dire au planétaire 2.1) par deux roulements à billes à contacts obliques qui assurent son guidage même en présence d'efforts déportés générés aux interfaces des satellites 3.1, 3.2 et des planétaires 2.1, 2.2 et / ou par l'utilisateur lorsqu'il manipule la poignée. Enfin, le planétaire 2.2 est solidaire du corps tubulaire 212 de la poignée 209 et est guidé en rotation sur le porte-satellites 5 par deux roulements à billes à contacts obliques qui assurent également son guidage en présence d'efforts déportés. On notera qu'un roulement à billes supplémentaire pourrait être intégré à l'autre extrémité du corps tubulaire 212 pour assurer son guidage sur le porte-satellites 5 du côté du bloc moteur 8. La tension des roulements à billes (qui sont maintenus à distance à l'aide d'une entretoise rapportée) est réglée par un écrou à pas fin à encoches 214 du côté du planétaire 2.1 et par une vis 215 largement dimensionnée du côté du planétaire 2.2. Un exemple de dimensionnement est donné ci-après à titre purement indicatif. Le planétaire 2.1 a un diamè- tre de 7,50 mm, le planétaire 2.2 un diamètre de 6,72 mm, le satellite 3.1 un diamètre de 8,50 mm et le satellite 3.2 un diamètre de 7,50 mm, ce qui conduit à un rapport de réduction de 66 (les diamètres sont donnés à la fibre neutre des câbles). Associé à un moteur dont la capacité en couple est de 5,5 mN.m environ en continu et 16,4 mN.m en crête, ce dispositif développe un couple maximum de 1 N.m environ, ce qui est bien adapté pour une poignée d'interface haptique.

On a ici prévu qu'un seul brin de câble assure l'entraînement entre le planétaire 2.1 et le satellite 3.1 et un seul brin de câble assure l'entraînement entre le planétaire 2.2 et le satellite 3.2. Le diamètre du câble utilisé est ici de 0,56 mm. Un premier brin de câble est inséré à l'une de ses extrémités dans un trou du sa- tellite 3.1 et arrêté par un noeud ou un sertissage. Il est ensuite enroulé sur le satellite 3.1 puis passe sur le planétaire 2.1. Après un nombre de tours suffisant pour assurer une bonne adhérence, il repasse sur le sa- tellite 3.1 sur lequel il est enroulé avant d'être fixé à son autre extrémité, par exemple à l'aide d'une vis et d'une rondelle de pression. Le principe est le même sur le planétaire 2.2 et le satellite 3.2. On notera que le nombre de tours d'enroulement sur les planétaires doit aussi être compatible avec les pas des différentes pou- lies. Ici le pas est de 0,67 mm sur le planétaire 2.1 et le satellite 3.2, de 0,60 mm sur le planétaire 2.2 et de 0,76 mm sur le satellite 3.1. Dans ces conditions, le câble fait environ huit tours sur les planétaires pour que la longueur des sept filets libres en regard des enroule- ments soit proche de la longueur des huit tours d'enroulement. Le nombre de tours d'enroulement est donc supérieur au nombre strictement nécessaire pour assurer l'adhérence du câble sur les planétaires et qui est typi- quement de cinq ou six tours. Le pas des poulies étant faible, cela n'entraîne toutefois pas d'accroissement notable de la longueur du dispositif qui reste compact. La figure 24 illustre une variante de réalisation de la poignée de la figure 23.

Selon cette variante, le moteur 8 est utilisé pour entraîner non pas le porte-satellites 5 mais directement les satellites 3.1, 3.2. Pour cela, une poulie primaire additionnelle 29 est fixée en rotation sur l'arbre 213 lui-même fixé sur l'arbre moteur. Elle en- traîne en rotation les satellites 3.1, 3.2 via une poulie supplémentaire 30 insérée entre les satellites 3.1, 3.2 et solidaire des satellites 3.1, 3.2 en rotation. Le rapport de réduction est ici de 1 (les satellites tournent à la même vitesse que le moteur, ici en sens inverse) mais il pourrait être différent (les satellites pourraient aussi tourner dans le même sens que le moteur avec un enroulement du câble sans croisement). A part cela, le fonctionnement est similaire à celui décrit en relation avec la figure 23, le rapport de réduction étant toute- fois différent du fait que le porte-satellites 5 ne tourne pas forcément à la même vitesse que les satellites. Il est bien entendu que l'on pourrait également utiliser des dispositifs de transmission conformes à cette variante de réalisation de l'invention sur tout ou partie des autres axes du robot de la figure 22 et sur tout ou partie des axes des robots des figures 20 et 21. Les figures 25 et 26 représentent un dispositif de transmission conforme au premier mode de réalisation dans lequel les câbles 6a, 6b ont été remplacés par des courroies 7a, 7b. Les courroies 7a, 7b n'avançant pas sur les poulies (poulie 10, poulies 9 du porte-satellites, planétaires 2.1, 2.2 et satellites 3.1, 3.2), le dispositif est beaucoup plus compact. Par souci de clarté de ces figu- res, les poulies sont représentées lisses mais il est possible, voire avantageux, d'utiliser des courroies profilées et / ou crantées et des poulies présentant une empreinte négative des courroies.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, bien que, par souci de simplicité des figures, les liaisons pivots soient représentées par un axe (ou arbre) et un alésage présentant un faible jeu, il est entendu que, dans la pratique, cette fonction est assurée par les éléments de guidage nécessaires comme par exemple et de manière non exhaustive des roulements à billes droits ou obliques, des roulements à rouleaux, des roulements à aiguilles, des butées à billes ou à rouleaux ou des paliers lisses en bronze ou en polytétrafluoroéthylène. De la même manière, les pièces sont usinées pour assurer la tenue des éléments de guidage en rotation et en translation. Ces solutions sont connues de l'homme de l'art et ne sont donc pas représentées en détail. Il est bien entendu également que l'orientation des axes de rotation telle que représentée sur les figures n'est en aucun cas limitative, les axes représentés verticalement pourraient être horizontaux et inversement suivant la disposition de la structure, ou inclinés d'un certain angle. En outre, les moyens de mesure des mouvements du dispositif et / ou des interfaces haptiques, robots et cobots l'intégrant ne sont pas nécessairement intégrés sur ou uniquement sur les moteurs comme décrit précédemment. Ainsi ces capteurs, qui peuvent être de tout type approprié, tels que par exemple et de manière non exhaustive des codeurs optiques, des capteurs à effet hall ou des capteurs magnéto-optiques, peuvent être placés sur les moteurs, sur les articulations ou être déportés. Ils peuvent être utilisés comme moyens de détection des mouvements et de mesure des positions angulaires du planétaire de sortie par rapport au bâti support, du moteur par rapport au bâti support ou des segments les uns par rapport aux autres. Ils peuvent encore être doublés en plaçant par exemple un capteur sur le moteur et un autre capteur sur l'articulation. Cette redondance apporte une plus grande fiabilité au dispositif.

Le moteur lui-même peut être de tout type, en particulier un moteur électrique à courant continu, un moteur brushless, un moteur synchrone autopiloté, un moteur asynchrone, un actionneur piézo-électrique, un actionneur à base d'alliages à mémoire de forme, ou même un actionneur thermique, pneumatique ou hydraulique. Sur une interface haptique ou un cobot, on peut également utiliser un dispositif de freinage pour s'opposer aux mouvements de l'utilisateur et le guider, en particulier un frein magnétique, un frein à poudre ou un dispositif uti- lisant des fluides magnéto-rhéologiques ou électro- rhéologiques. Des moteurs peuvent également être combinés aux freins sur les différents axes du robot. Ce type d'association est connu de l'homme de l'art et ne sera pas détaillé ici. Plusieurs moteurs, par exemple deux, peuvent encore être utilisés en entrée d'un dispositif de transmission suivant la présente invention, ces moteurs étant alors contrôlés de façon coordonnée, reproduisant par exemple un comportement agoniste et antagoniste suivant une approche bio-inspirée avec deux moteurs de capa- cités similaires. Deux moteurs de tailles différentes peuvent également être utilisés pour mettre en oeuvre une commande de type macro-micro. Les actionneurs peuvent encore être associés à des éléments flexibles, par exemple et de manière non exhaustive en série ou en parallèle, suivant un schéma de type « Series Elastic Actuators » ou « Parallel Elastic Actuators ». Tous ces dispositifs sont connus de l'homme de l'art et ne seront pas détaillés ici. Les câbles peuvent être réalisés par exemple et de manière non exhaustive en acier, en aramide, en ke- vlar, de type « dyneema » ou « micro-dyneema », en polypropylène ou en tout autre matériau apte à offrir les résistances mécaniques recherchées pour un tel dispositif. Ils peuvent être formés par un assemblage de torons, les torons pouvant eux-mêmes être enroulés autour d'une âme. Enfin, l'organe terminal de l'interface, du robot ou du cobot peut prendre plusieurs formes. Sur une interface haptique, il prend généralement la forme d'une poignée prise en main par l'utilisateur. Cette poignée peut être par exemple et de manière non exhaustive un stylo, un manche à balai, par exemple du type joystick, une boule, une pince, etc. selon les applications envisagées, dont on peut citer les jeux, les dispositifs de simulation, notamment d'assemblage, de maintenance ou de forma- tion au geste technique ou au poste de travail, la télé- manipulation, la télé-opération ou le déplacement à distance, par exemple dans le domaine nucléaire, le domaine de l'aérospatial ou le domaine médical. Sur un robot, il prend généralement la forme d'un moyen de préhension, tel que par exemple une pince à deux mors ou plus ou une ven- touse. Ce peut encore être un préhenseur dextre dont il existe une grande variété bien connue de l'homme de l'art. Enfin, dans le cas d'un cobot, il peut par exemple prendre la forme de l'association d'une poignée de mani- pulation et d'un préhenseur ou d'un outil actif ou non. Il est bien entendu, enfin, que même si le dispositif suivant la présente invention est réversible et a un bon rendement, il peut être associé à un ou des capteurs d'effort montés par exemple et de manière non ex- haustive à la sortie de chaque moteur, au niveau des ar- ticulations du robot ou à l'extrémité de celui-ci au niveau de l'organe terminal, les signaux d'effort supplémentaires étant utilisés conjointement à ceux de position pour la commande du robot.

En variante, le dispositif de transmission de l'invention peut comprendre un deuxième réducteur en série avec le premier réducteur. Le deuxième réducteur est par exemple un réducteur épicycloïdal. En variante encore : - le porte-satellites peut servir de support au moteur ; - les satellites peuvent être reliés au porte-satellites par un arbre pivotant relié au moteur pour être entraîné en rotation par celui-ci ; - chaque câble comporte deux portions d'extrémité enroulées et fixées respectivement sur le planétaire et sur le satellite ; - différents diamètres de planétaires et satellites sont utilisables, la somme des rayons du premier pla- nétaire et du premier satellite étant de préférence sen- siblement égale à la somme des rayons du deuxième planétaire et du deuxième satellite ; - les gorges externes peuvent avoir un profil triangulaire, trapézoïdal, ou en U écrasé ou non ; - les poulies peuvent être montées ou pas sur des supports réglables entre une position rapprochée de la poulie contiguë permettant au câble de quitter ou rejoindre les poulies en s'étendant tangentiellement à celles-ci et une position écartée de la poulie contiguë pour fa- ciliter le montage. Il est bien entendu également que les dispositifs des figures 20 à 22 ne sont donnés qu'à titre d'exemples. On pourrait ainsi utiliser un ou des dispositifs de transmission suivant la présente invention par exemple et de manière non exhaustive sur tout type de robots, cobots et interfaces haptiques à architecture série à trois ou six degrés de liberté actionnés, sur tout type de robots, cobots et interfaces haptiques à architecture mixte à six degrés de liberté actionnés, utilisant par exemple deux branches réalisées avec un pivot et un parallélogramme et un axe en série, sur tout type de robots, cobots et interfaces haptiques à architecture parallèle à six degrés de liberté actionnés, utilisant par exemple trois branches à deux ou trois moteurs chacune, sur des exosquelet- tes de jambes, de tronc, de bras et de mains ou sur des robots humanoïdes, en particulier leurs jambes, bras et mains.

Claims (37)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de transmission de mouvement entre un moteur (8, 8a) et un organe mobile, comprenant un ré- ducteur épicycloïdal comportant un premier planétaire (2.1) et un deuxième planétaire (2.2) coaxiaux reliés par des moyens de transmission respectivement à au moins un premier satellite (3.1) et un deuxième satellite (3.2) qui sont portés coaxialement l'un à l'autre par un porte- satellites (5) monté pour pivoter de manière excentrée autour de l'axe des planétaires, caractérisé en ce que les moyens de transmission comprennent des organes souples de transmission (6a, 7a) enroulés respectivement autour du premier planétaire et du premier satellite et au- tour du deuxième planétaire et du deuxième satellite.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les organes souples de transmission sont des câbles (6a) ayant chacun au moins une portion enroulée autour du planétaire (2.1, 2.2) et une portion enroulée autour du satellite (3.1,
3. 3.2). 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les planétaires (2.1, 2.2) et / ou les satellites (3.1, 3.2) comportent une gorge externe hélicoïdale (15) pour recevoir la portion de câble enroulée.
4. 4. Dispositif selon la revendication 3, dans le- quel les gorges externes hélicoïdales (15) des satellites (3.1, 3.2) sont de sens opposés.
5. 5. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel chaque câble (6a) comporte deux portions d'extrémité enroulées et fixées sur le planétaire (2.1, 2.2) et une portion centrale enroulée autour du satellite (3.1, 3.2).
6. 6. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel chaque câble (6a) comporte deux brins dont les deux portions d'extrémité sont enroulées et fixées respective- ment sur le planétaire (2.1, 2.2) et sur le satellite(3.1, 3.2).
7. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou la revendication 6, comportant un tendeur (40 ; 18, 19, 20 ; 22, 23, 24) d'au moins une des portions d'extrémité en- roulées et fixées.
8. 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel la portion d'extrémité enroulée et fixée est reliée directement au tendeur (40 ; 18, 19, 20).
9. 9. Dispositif selon la revendication 8, dans le- quel le tendeur comprend un étrier (18) et une tige (19) d'accrochage de la portion d'extrémité, l'étrier présentant une ouverture oblongue pour le passage d'une vis (20) de fixation de l'étrier à l'élément autour duquel la portion d'extrémité est enroulée et fixée, l'ouverture ayant des bords longitudinaux formant pour la tête de la vis une portée de hauteur croissante le long d'une direction longitudinale de l'ouverture, la portée ayant une partie basse du côté de la portion d'extrémité et une partie haute à l'opposé.
10. 10. Dispositif selon la revendication 7, dans le- quel le tendeur (22, 23, 24) comprend un organe de réglage d'une position angulaire de l'élément sur lequel est enroulée et fixée la portion d'extrémité de câble.
11. 11. Dispositif selon la revendication 2, dans le- quel le porte-satellites (5) porte également au moins une poulie folle (17) de maintien d'un angle d'enroulement du câble autour d'un au moins des satellites (3.1, 3.2).
12. 12. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel chaque planétaire (2.1, 2.2) est relié au satellite (3.1, 3.2) correspondant par deux câbles (6a) à deux brins chacun fixés au planétaire et au satellite de manière à transmettre le mouvement chacun dans un sens.
13. 13. Dispositif selon la revendication 2, comportant des moyens de blocage temporaire en rotation d'au moins l'un des planétaires (2.1, 2.2) et des satellites(3.1, 3.2).
14. 14. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les organes souples de transmission sont des courroies (7a).
15. 15. Dispositif selon la revendication 1, dans le- quel l'organe mobile est monté pour coulisser en translation et est relié à une sortie du réducteur épicycloïdal par un dispositif de transformation de mouvement de rotation en translation.
16. 16. Dispositif selon la revendication 15, dans lequel un dispositif de transformation de mouvement de rotation en translation est une liaison pignon crémaillère.
17. 17. Dispositif selon la revendication 16, dans lequel la liaison pignon crémaillère comprend un câble ayant au moins une portion d'extrémité fixée à l'organe mobile et une portion enroulée autour d'un pignon de sortie du réducteur épicycloïdal.
18. 18. Dispositif selon la revendication 1, dans le- quel le réducteur épicycloïdal est du type à planétaires à entraînements externes.
19. 19. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le premier planétaire (2.1) est fixe et le deuxième planétaire (2.2) est pivotant.
20. 20. Dispositif selon la revendication 19, dans lequel le premier planétaire (2.1) sert de base de fixation et de support au moteur (8, 8a).
21. 21. Dispositif selon la revendication 19, dans lequel le porte-satellites (5) sert de support au moteur (8, 8a).
22. 22. Dispositif selon la revendication 19, dans lequel le porte-satellites (5) est relié au moteur (8, 8a) pour être entraîné en rotation par celui-ci autour de l'axe des planétaires (2.1, 2.2).
23. 23. Dispositif selon la revendication 22, danslequel le porte-satellites (5) est solidaire d'une poulie (9) reliée à une poulie (10) solidaire de l'arbre du moteur par un organe de transmission souple (6b, 7b).
24. 24. Dispositif selon la revendication 23, dans lequel le moteur (8, 8a) est monté sur un support (11, 16) réglable en position par rapport à la poulie du porte-satellites (9).
25. 25. Dispositif selon la revendication 23, dans lequel les satellites (3.1, 3.2) sont disposés dans la poulie (9) du porte-satellites (5).
26. 26. Dispositif selon la revendication 19, dans lequel, les satellites (3.1, 3.2) sont reliés au porte-satellites (5) par un arbre pivotant relié au moteur (8, 8a) pour être entraîné en rotation par celui-ci.
27. 27. Dispositif selon la revendication 19, dans lequel le porte-satellites (5) est solidaire d'un arbre de sortie du moteur (8, 8a).
28. 28. Dispositif selon la revendication 19, dans lequel le moteur (8, 8a) est supporté par un support (4) et le porte-satellites (5) est disposé latéralement par rapport au support.
29. 29. Dispositif selon la revendication 19, dans lequel les satellites (3.1, 3.2) sont disposés latéralement par rapport au porte-satellites (5).
30. 30. Dispositif selon la revendication 19, dans lequel le réducteur épicycloïdal comprend une pluralité de premiers satellites (3.1) et de deuxièmes satellites (3.2) montés sur le porte-satellites (5) symétriquement autour de l'axe des planétaires (2.1, 2.2).
31. 31. Dispositif selon la revendication 19, dans lequel les satellites (3.1, 3.2) ont des diamètres sensiblement identiques.
32. 32. Dispositif selon la revendication 19, dans lequel la somme des rayons du premier planétaire (2.1) et du premier satellite (3.1) est sensiblement égale à lasomme des rayons du deuxième planétaire (2.2) et du deuxième satellite (3.2).
33. 33. Dispositif selon la revendication 1, comprenant un deuxième réducteur en série avec le premier ré- ducteur.
34. 34. Dispositif selon la revendication 33, dans lequel le deuxième réducteur est un réducteur épicycloïdal.
35. 35. Réducteur épicycloïdal pour dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes.
36. 36. Bras de manipulation comportant au moins un premier segment et un deuxième segment reliés l'un à l'autre par une articulation, et un dispositif d'actionnement selon l'une quelconque des revendications 1 à 34 monté entre les deux segments pour déplacer le deuxième segment par rapport au premier segment.
37. 37. Bras selon la revendication 36, dans lequel le deuxième segment est une poignée de préhension et le réducteur épicycloïdal est logé dans ladite poignée.