FR3040803A1 - Gant pour la manipulation virtuelle ou a distance et systeme de manipulation virtuelle ou a distance associe - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un gant pour la manipulation virtuelle ou à distance qui comporte une base, au moins un doigt robotique comportant une pluralité d'éléments articulés les uns aux autres, le doigt robotique comprenant des moyens d'actionnement pouvant générer un retour effort sur la phalangette de l'utilisateur selon au moins une direction, et au moins un dispositif de génération d'un retour haptique local agencé pour générer un retour haptique local au niveau de la phalangette de l'utilisateur selon au moins une direction qui est différente de la direction selon laquelle un retour d'effort est généré par les moyens d'actionnement. L'invention concerne également un système pour la manipulation virtuelle ou à distance comprenant un tel gant.

Description

L' invention concerne un gant pour la manipulation virtuelle ou à distance ainsi qu'un système de manipulation virtuelle ou à distance comportant un tel gant.

ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION

Les systèmes de capture de mouvements tels que le système « Kinect » (marque déposée) permettent à un utilisateur d'interagir de façon naturelle avec un environnement virtuel ou distant en autorisant le contrôle direct des mouvements d'objets virtuels, d'un avatar de l'utilisateur ou d'un robot distant dans l'espace. Néanmoins, ces systèmes n'offrent pas de retour de sensations et ne permettent donc pas une interaction très réaliste avec l'utilisateur.

Pour pallier cet inconvénient, des systèmes plus perfectionnés ont été développés permettant non seulement de mesurer les mouvements de l'utilisateur mais également de lui offrir un retour de sensations.

On connaît ainsi des gants pour la manipulation virtuelle qui sont à retour d'effort comme par exemple le gant « Cybergrasp » de la société CyberGlove Systems. De tels gants permettent une manipulation virtuelle plus intuitive mais s'avèrent généralement lourds et encombrants.

Pour obtenir des dispositifs plus légers et plus compacts afin de pouvoir être portés plus longtemps par l'utilisateur, il a été envisagé de remplacer le retour d'effort par un retour haptique local. On connaît ainsi le dispositif nommé « Gravity Grabber » du laboratoire Tachi Lab de l'Université de Tokyo qui comporte un embout dans lequel l'utilisateur vient insérer sa phalangette, l'embout comportant des moyens de génération d'un retour haptique local par un déplacement local de la pulpe de la phalangette. Plus précisément, le retour haptique local est produit à l'aide de deux moteurs qui entraînent une sangle pouvant comprimer la pulpe du doigt si les deux moteurs tournent dans un sens opposé (ce qui tend la sangle) ou pouvant solliciter latéralement la pulpe du doigt si les deux moteurs tournent dans un même sens (ce qui déplace latéralement la sangle).

Un tel dispositif s'avère donc plus compact et léger. Néanmoins ce type de dispositif ne permet pas une interaction toujours très réaliste avec l'utilisateur du fait du simple retour par stimulation cutanée.

OBJET DE L'INVENTION

Un but de l'invention est de proposer un gant pour la manipulation virtuelle ou à distance qui permette à un utilisateur portant le gant d'interagir de façon plus réaliste avec un environnement virtuel ou distant, le gant étant d'une masse et d'un encombrement réduits par rapport aux gants de l'art antérieur. L'invention concerne également un système de manipulation virtuelle ou à distance comprenant un tel gant.

BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION

En vue de la réalisation de ce but on propose un gant pour la manipulation virtuelle ou à distance qui comporte : - une base, - au moins un doigt robotique destiné à être lié à l'un des doigts d'un utilisateur et comportant une pluralité d'éléments articulés les uns aux autres dont un premier élément d'extrémité monté mobile sur la base et un deuxième élément d'extrémité, le doigt robotique comprenant des moyens d'actionnement d'au moins l'un des éléments du doigt robotique, ces moyens d'actionnement étant aptes à générer un retour d'effort destiné à être appliqué sur la phalangette de l'utilisateur selon au moins une direction, et - au moins un dispositif de génération d'un retour haptique local agencé au moins en partie au niveau du deuxième élément d'extrémité du doigt robotique et destiné à être en contact avec la phalangette de l'utilisateur, le dispositif de génération d'un retour haptique local étant agencé pour générer un retour haptique local destiné à être appliqué à la phalangette selon au moins une direction, l'une au moins des directions selon laquelle le retour haptique local est généré étant différente de l'une au moins des directions selon laquelle le retour d'effort est généré.

De la sorte, le gant selon l'invention comporte à la fois des moyens d'actionnement permettant de générer un retour d'effort et à la fois un dispositif de génération d'un retour haptique local, ce qui permet d'offrir un bon retour de sensations à l'utilisateur et ainsi une interaction plus réaliste avec l'environnement distant dans lequel se trouve le robot commandé par les mouvements du gant donc de l'utilisateur ou virtuel dans lequel se trouvent les objets virtuels ou l'avatar commandés par les mouvements du gant donc de l'utilisateur.

En outre, pour au moins certaines directions, les moyens d'actionnement et le dispositif de génération d'un retour haptique local ne viennent pas agir sur la main de l'utilisateur en additionnant leurs actions sur ladite main : les moyens d'actionnement et le dispositif de génération d'un retour haptique local se partagent au contraire les directions sur lesquelles agir sur la main. Ceci permet d'avoir un gant de masse et d'encombrement réduit tout en assurant un bon retour de sensations à 1'utilisateur.

Pour la présente demande, le terme « phalangette » désigne bien entendu la dernière phalange d'un doigt c'est-à-dire la phalange qui porte l'ongle.

Pour la présente demande, le terme « pulpe » désigne bien entendu l'extrémité charnue de la face interne de la phalangette (face opposée à celle portant l'ongle).

Pour la présente demande, le terme « retour haptique local » désigne bien entendu une stimulation cutanée de la peau par déplacement local de la peau. Ceci est donc différent d'un « retour d'effort » qui vient s'opposer ou accompagner un mouvement global du doigt.

Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif de génération d'un retour haptique local est conformé de façon à être destiné à être en contact avec la pulpe de la phalangette de l'utilisateur, le dispositif de génération d'un retour haptique local étant agencé pour générer un retour haptique local destiné à être appliqué à la pulpe de la phalangette.

Selon un mode de réalisation particulier, les moyens d'actionnement et le dispositif de génération d'un retour haptique local sont agencés de sorte que les directions selon lesquelles est généré le retour d'effort sont toutes différentes des directions selon lesquelles est généré le retour haptique local.

Ceci est à entendre pour toute position du doigt robotique hors positions extrêmes du doigt robotique (doigt robotique presque ou complètement tendu ou étiré). En effet, pour les positions extrêmes, le retour d'effort et le retour haptique local peuvent éventuellement être générés selon des directions identiques selon certaines directions, l'une au moins des directions selon laquelle le retour haptique local est généré restant toutefois différente de l'une au moins des directions dans laquelle le retour d'effort est généré et ce même en position extrême du doigt robotique.

Selon un mode de réalisation particulier, le doigt robotique est configuré pour présenter au moins autant de degrés de liberté que le doigt de l'utilisateur auquel il est destiné à être lié.

Ainsi, le gant laisse une grande liberté de mouvements aux doigts de l'utilisateur ce qui rend encore plus réaliste l'interaction avec l'environnement distant ou virtuel.

Selon un mode de réalisation particulier, les moyens d'actionnement et le dispositif de génération d'un retour haptique local sont agencés de sorte que l'une au moins des directions selon laquelle le retour haptique local est généré est perpendiculaire à l'une au moins des directions dans laquelle le retour d'effort est généré.

Selon un mode de réalisation particulier, les moyens d'actionnement et le dispositif de génération d'un retour haptique local sont agencés de sorte que, lorsque le doigt de l'utilisateur est solidarisé au dispositif de génération d'un retour haptique local, le retour haptique local est généré tangentiellement à la pulpe du doigt et le retour d'effort est généré à la normale de la pulpe du doigt.

Le gant permet ainsi un retour d'effort selon une direction correspondant à un mouvement d'ouverture ou de fermeture du doigt de l'utilisateur, soit un mouvement de saisie d'un objet, et un retour haptique local tangentiel à la pulpe du doigt, symbolisant le contact entre le doigt de l'utilisateur et un objet. Ceci permet d'améliorer le réalisme des interactions avec l'environnement distant dans lequel se trouve le robot commandé par les mouvements du gant donc de l'utilisateur ou virtuel dans lequel se trouve les objets virtuels ou l'avatar commandés par les mouvements du gant donc de l'utilisateur.

Selon un mode de réalisation particulier, les moyens d'actionnement sont agencés pour générer un retour d'effort sur un seul degré de liberté du doigt robotique.

Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif de génération d'un retour haptique local est agencé pour générer un retour haptique local selon une seule direction relativement à la pulpe du doigt destinée à être associée audit dispositif de génération de retour haptique local.

Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif de génération d'un retour haptique local est agencé pour générer un retour haptique local selon deux directions relativement à la pulpe du doigt destinée à être associée audit dispositif de génération de retour haptique local.

Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif de génération d'un retour haptique local comporte une coque comprenant une zone d'accueil de la phalangette de l'utilisateur, la zone d'accueil étant ici conformée en un réceptacle creux ayant une forme correspondante à celle de la pulpe du doigt de l'utilisateur destiné à être associé audit dispositif de génération de retour haptique local.

Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif de génération d'un retour haptique local comporte une coque comprenant une zone d'accueil de la phalangette de l'utilisateur, le dispositif comportant en outre un plateau monté mobile par rapport à la coque et agencé au niveau de la zone d'accueil, le plateau étant conformé en un anneau et agencé de sorte qu'un axe du plateau soit parallèle à l'axe de la phalangette du doigt de l'utilisateur destiné à être associé audit dispositif de génération de retour haptique local.

Selon un mode de réalisation particulier, le plateau est conformé de sorte à avoir un diamètre supérieur à celui du doigt de l'utilisateur destiné à être associé audit dispositif de génération de retour haptique local.

Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif de génération d'un retour haptique local comporte une coque comprenant une zone d'accueil de la phalangette de l'utilisateur, le dispositif comportant en outre un plateau monté mobile par rapport à la coque et agencé au niveau de la zone d'accueil, le plateau étant agencé sous la zone d'accueil qui comporte un trou permettant d'accéder au plateau.

Selon un mode de réalisation particulier, le plateau comporte une partie saillante du reste du plateau et qui est la partie du plateau destiné à venir en contact avec le doigt de l'utilisateur.

Selon un mode de réalisation particulier, la partie saillante s'étend à travers le trou de la zone d'accueil.

Selon un mode de réalisation particulier, une portion du doigt robotique est agencée à l'intérieur de la base. L'invention concerne également un système de manipulation virtuelle ou à distance comportant un gant tel que précédemment décrit, des moyens de mesure de la position et de l'orientation de la base dudit gant dans l'espace, un environnement avec lequel l'utilisateur est destiné à interagir et des moyens de contrôle du gant et de 1'environnement.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit d'un mode de réalisation non limitatif de l'invention en référence aux figures ci-jointes, parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue en perspective d'un gant pour la manipulation virtuelle ou à distance selon un mode de réalisation particulier de l'invention ; les figures 2 et 3 sont des vues agrandies en perspective d'un dispositif d'un retour haptique local illustré à la figure 1 respectivement du côté droit et du côté gauche ; la figure 4 est une vue en perspective d'une première variante du dispositif d'un retour haptique local illustré aux figures 2 et 3 ; - la figure 5 est une vue en perspective identique à celle de la figure 4, la coque du dispositif n'étant pas représentée ; - la figure 6 est une vue de dessous du dispositif tel qu'illustré à la figure 5 sans sa coque ; la figure 7 est une vue en perspective d'une deuxième variante du dispositif d'un retour haptique local illustré aux figures 2 et 3, la coque du dispositif n'étant pas représentée ; la figure 8 est une vue en perspective d'une troisième variante du dispositif d'un retour haptique local illustré aux figures 2 et 3 ; - la figure 9 est une vue de dessous du dispositif d'un retour haptique local illustré à la figure 8 ; la figure 10 est une vue en perspective d'une quatrième variante du dispositif d'un retour haptique local illustré aux figures 2 et 3 ; - la figure 11 est une vue de dessous du dispositif d'un retour haptique local illustré à la figure 10 ; - la figure 12 est une vue agrandie en perspective d'un doigt robotique du gant illustré à la figure 1 destiné à interagir avec l'index, le majeur ou l'annulaire de 1'utilisateur; - les figures 13a, 13a, 13c et 13d sont des vues du doigt robotique illustré à la figure 12, le doigt de l'utilisateur étant lié audit doigt robotique, pour différentes configurations du doigt robotique et du doigt de l'utilisateur correspondant respectivement à un angle a de flexion métacarpo-phalangienne du doigt de l'utilisateur de 0°, 20°, 40° et 60°; les figures 14a et 14b sont des vues du doigt robotique illustré à la figure 12, le doigt de l'utilisateur étant lié au doigt robotique, pour différentes configuration du doigt robotique et du doigt de l'utilisateur correspondant respectivement à une prise de puissance et à une prise de précision ; - la figure 15 est une vue agrandie en perspective d'un doigt robotique du gant illustré à la figure 1 destiné à interagir avec le pouce de l'utilisateur; - la figure 16 est une vue en perspective du gant illustré à la figure 1, une partie de la base du robot n'étant pas représentée; la figure 17 est une vue en perspective d'une variante de la base du gant illustré à la figure 16, la main de l'utilisateur étant également représentée agencée dans le gant ; - la figure 18 est une vue schématique d'un système de manipulation virtuelle ou à distance selon l'invention comportant le gant illustré à la figure 1 ; la figure 19 est une vue en perspective d'une première variante du doigt robotique illustré à la figure 12 ; la figure 20 est une vue en perspective d'une deuxième variante du doigt robotique illustré à la figure 12 .

Les différentes figures sont ici simplifiées, au niveau notamment de la représentation des réducteurs, des différents éléments formant les doigts robotiques, des éventuels fils ou câbles, des éventuelles cartes de conditionnement et/ou de traitement, pour ne pas alourdir outre mesure lesdites figures. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence à la figure 1, le gant 1 selon le mode de réalisation particulier de l'invention comporte une base 2 destinée à être solidarisée à la paume de la main d'un utilisateur, quatre doigts robotiques 3 qui sont montés mobiles sur la base 2 et qui sont respectivement associés au pouce, à l'index, au majeur et à l'annulaire de l'utilisateur, et quatre dispositifs de génération d'un retour haptique local 4 montés chacun mobile sur un doigt robotique 3, ces dispositifs de génération d'un retour haptique local étant solidarisés aux phalangettes des doigts de l'utilisateur. Le gant 1 est ici destiné à être solidarisé à la main droite de l'utilisateur.

La base 2 comporte des moyens de sa solidarisation temporaire à la main de l'utilisateur (non représentés ici) qui sont connus en soi et ne sont donc pas détaillés. Ces moyens de solidarisation comportent par exemple des sangles à velcro liées à la partie de la base 2 qui est en regard de la main de l'utilisateur.

Les dispositifs de génération d'un retour haptique local 4 vont être à présent détaillés. Un seul de ces dispositifs va être ici décrit, la description s'appliquant également aux trois autres dispositifs. De préférence, les dispositifs sont identiques dans leur fonctionnement mais peuvent présenter des dimensions pouvant varier en fonction de la taille du doigt associé au dispositif. Par exemple, le dispositif associé au pouce peut présenter des dimensions plus importantes que les trois autres dispositifs.

En référence aux figures 2 et 3, le dispositif de génération d'un retour haptique local 4 comporte une coque 10 comprenant une zone d'accueil 11 de la phalangette de l'utilisateur. La zone d'accueil 11 est ici conformée en un réceptacle creux, la zone proximale de la pulpe de la phalangette (soit la zone de la pulpe de la phalangette la plus proche de la phalangine) du doigt de l'utilisateur étant destinée à reposer contre le fond de la zone d'accueil 11. La zone d'accueil 11 a une forme en creux correspondante à celle de la pulpe du doigt de l'utilisateur. Ceci permet notamment au dispositif de génération d'un retour haptique local 4 de tourner légèrement autour de la phalangette.

Le dispositif de génération d'un retour haptique local 4 comporte en outre un plateau 13 monté mobile par rapport à la coque 10. Le plateau 13 est ici conformé en un anneau dont l'axe E est agencé de sorte à s'étendre parallèlement à l'axe de la phalangette. De préférence, le plateau 13 est conformé de sorte à avoir un diamètre supérieur à celui de la zone d'accueil 11 et à celui du doigt de l'utilisateur. En outre le plateau 13 est agencé de sorte que sa partie inférieure arrive sensiblement au même niveau que la zone d'accueil 11, la zone distale de la pulpe de la phalangette du doigt de l'utilisateur (soit la zone de la pulpe la plus éloignée de la phalangine) étant destinée à reposer contre la partie inférieure du plateau 13. Ainsi lorsque le doigt de l'utilisateur repose dans la zone d'accueil 11, bien que le plateau 13 entoure tout le doigt de l'utilisateur, seule la pulpe du doigt de l'utilisateur est au contact du plateau 13 dans sa partie distale, sa partie proximale étant au contact de la zone d'accueil 11.

De la sorte, lorsque la phalangette repose dans la zone d'accueil 11, la zone distale de la pulpe de la phalangette touche le plateau 13 et ressent ainsi le mouvement relatif du plateau 13 par rapport à la coque 10.

Ici le plateau 13 a une surface lisse. Alternativement, la surface du plateau 13 n'est pas lisse de sorte que l'utilisateur ressente mieux le mouvement du plateau 13. Le plateau 13 peut ainsi avoir par exemple un revêtement granuleux et/ou nervuré et/ou présentant des petites structures saillantes ou en creux.

De préférence, le doigt de l'utilisateur est maintenu au contact de la zone d'accueil 11 et du plateau 13 par une sangle 14 du dispositif de génération d'un retour haptique local 4. La sangle 14 est solidarisée à la coque 10 par exemple à l'aide d'une vis 15. Bien entendu, tout autre moyen de maintien du doigt que la sangle peut être utilisé.

Le dispositif de génération d'un retour haptique local 4 comporte en outre des moyens de déplacement du plateau 13 qui sont agencés à l'intérieur de la coque 10 et qui permettent ici de déplacer le plateau 13 selon une seule direction relativement à la coque 10.

Les moyens de déplacement du plateau 13 comportent un moteur 16, solidarisé avec la coque 10 qui sert ici d'embase au moteur 16, et s'étendant selon un axe D qui est ici orthogonal à l'axe E. Les moyens de déplacement comportent par ailleurs ici un premier engrenage 42 solidaire en rotation de l'arbre de sortie du moteur 16, un deuxième engrenage 43 engrené par le premier engrenage 42 et un ensemble roue et vis sans fin. La vis 44 est solidaire en rotation du deuxième engrenage 43 et est agencée à proximité du moteur 16, ici parallèlement au moteur 16 et à l'axe D. La roue 45 est quant à elle solidaire en rotation du plateau 13 et est agencée coaxialement au plateau 13. La roue 45 est ainsi agencée de sorte à être entraînée en rotation selon l'axe de rotation E par la vis 44. Le guidage en rotation du deuxième engrenage 43 et de la vis 44 autour d'un axe parallèle à l'axe D et de la roue 45 et du plateau 13 autour de l'axe E est assuré par des roulements à billes miniatures non représentés sur les figures 2 et 3.

De la sorte, le moteur 16 entraîne en rotation autour de l'axe E le plateau 13 via un premier étage de réduction comportant le premier engrenage 42 lié à l'arbre de sortie du moteur 16 et le deuxième engrenage 43 ; et via un second étage de réduction comprenant la vis 4 4 liée au deuxième engrenage 43 et la roue 45 liée au plateau 13.

De la sorte, le plateau 13 peut être déplacé suivant un mouvement circulaire autour de l'axe de rotation E parallèle à l'axe de la phalangette, le contact entre le plateau 13 et la phalangette demeurant tangentiel. Le dispositif de génération d'un retour haptique local 4 est donc agencé pour générer un retour haptique local selon ici une seule direction qui est tangentielle à la pulpe du doigt et sensiblement transversale à la pulpe du doigt.

De façon avantageuse, de par l'agencement des moyens de déplacement du plateau 13, le plateau 13 peut tourner en rotation autour de l'axe E indéfiniment tant que le moteur 16 est alimenté : les mouvements de rotation du moteur 16 et du plateau 13 sont donc infinis, ce qui permet de stimuler en permanence la pulpe de la phalangette.

En outre, ce dispositif de génération d'un retour haptique local 4 s'avère particulièrement simple puisque ce dispositif n'a pas besoin de moyens d'estimation de la position du plateau 13 relativement à la coque 10 pour commander le moteur 16. Le moteur 16 est ainsi ici simplement commandé en couple ou en vitesse. Bien entendu, en variante, le dispositif peut comprendre des moyens d'estimations de la position du moteur 16 ou du plateau 13 relativement à la coque 10 pour commander le moteur 16 qui comprennent des capteurs permettant de mesurer la position et/ou la vitesse angulaire du moteur 16 ou du plateau 13.

Une première variante du dispositif de génération d'un retour haptique local va être à présent décrite en référence aux figures 4 à 6.

Dans cette variante, le dispositif de génération d'un retour haptique local 104 comporte une coque 110 comprenant une zone d'accueil 111 de la phalangette de l'utilisateur. La zone d'accueil 111 est ici conformée en un réceptacle creux dont le fond comporte un trou 112, la pulpe de la phalangette étant destinée à reposer contre le fond de la zone d'accueil 111. La zone d'accueil 111 a avantageusement une forme en creux correspondante à celle de la phalangette. Ceci permet notamment au dispositif de génération d'un retour haptique local 104 de tourner légèrement autour de la phalangette

Le dispositif de génération d'un retour haptique local 104 comporte en outre un plateau 113 monté mobile par rapport à la coque 110 sous la zone d'accueil 111 en regard du trou 112. La coque 110 et le plateau 113 sont conformés de sorte que le plateau 113 soit tangent à la pulpe de la phalangette lorsque le doigt est en appui sur la coque 110. De la sorte, lorsque la phalangette de l'utilisateur repose dans la zone d'accueil 111, la pulpe du doigt de l'utilisateur touche le plateau 113, à travers le trou 112, et ressent ainsi les mouvements relatifs du plateau 113 par rapport à la coque 110.

Le trou 112 évite avantageusement que l'utilisateur n'appuie trop fortement sur le plateau 113 avec son doigt et gêne les mouvements relatifs du plateau 113 par rapport à la coque 110.

Ici le plateau 113 présente une surface de contact qui est lisse. Alternativement, cette surface de contact n'est pas lisse de sorte que l'utilisateur ressente mieux ses mouvements. Le plateau 113 a par exemple une surface granuleuse et/ou nervurée et/ou comporte une ou des parties saillantes ou en creux.

De préférence, le doigt de l'utilisateur est maintenu au contact de la zone d'accueil 111 et du plateau 113 par une sangle 114 du dispositif de génération d'un retour haptique local 104. La sangle est par exemple attachée à la coque 110 à l'aide des vis 115. Bien entendu, tout autre moyen de maintien du doigt que la sangle 114 peut être utilisé.

Le dispositif de génération d'un retour haptique local 104 comporte des moyens de déplacement du plateau 113 qui sont agencés à l'intérieur de la coque 110 et qui permettent ici de déplacer le plateau 113 selon deux directions relativement à la coque 110.

Les moyens de déplacement du plateau 113 comportent ici deux moteurs 116, 117 fixés sur une embase commune 130 du dispositif de génération d'un retour haptique local 104 qui est solidaire de la coque 110. Les moyens de déplacement comportent en outre un premier réducteur à câble (comprenant une première poulie primaire 142 solidarisée en rotation à l'arbre de sortie du premier moteur 116, une première poulie secondaire 118 et un câble non référencé mais visible à la figure 6 reliant la première poulie primaire 142 et la première poulie secondaire 118) agencé de sorte que l'arbre de sortie du premier moteur 116 entraîne la rotation de la première poulie secondaire 118 autour d'un axe A sensiblement vertical. La poulie 118 comporte par ailleurs un premier pion 119 fixé à la poulie 118 et s'étendant à la verticale. Les moyens de déplacement comportent par ailleurs un deuxième réducteur à câble (comprenant une deuxième poulie primaire 143 solidarisée en rotation à l'arbre de sortie du deuxième moteur 117 et non visible sur la figure 5, une deuxième poulie secondaire 120 et un câble non référencé mais visible à la figure 6 reliant la deuxième poulie primaire 143 et la deuxième poulie secondaire 120) agencé de sorte que l'arbre de sortie du deuxième moteur 117 entraîne la rotation de la deuxième poulie secondaire 120 autour du même axe A. La deuxième poulie secondaire 120 comporte par ailleurs un deuxième pion 121 fixé à la deuxième poulie secondaire 120 et s'étendant à la verticale. La deuxième poulie secondaire 120 s'étend ici coaxialement à la première poulie secondaire 118 et à l'aplomb de la première poulie secondaire 118, la deuxième poulie secondaire 120 étant pourvue d'une rainure 122 en arc de cercle à travers laquelle s'étend le premier pion 119 de la première poulie secondaire 118, la rainure 122 autorisant ainsi la rotation du premier pion 119 autour de l'axe A.

Les moyens de déplacement comportent par ailleurs une première bielle 123 et une deuxième bielle 124 qui sont toutes deux agencées entre la deuxième poulie secondaire 120 et le plateau 113, les deux bielles étant ainsi à l'aplomb des deux poulies secondaires 118, 120. La première bielle 123 comporte une première extrémité mobile en rotation autour du premier pion 119 et une deuxième extrémité mobile en rotation autour d'une tige 129 fixée au plateau 113, et la deuxième bielle 124 comporte une première extrémité mobile en rotation autour du deuxième pion 121 et une deuxième extrémité mobile en rotation autour de ladite tige 129 fixée au plateau 113. Les deux bielles 123, 124 et les deux poulies secondaires 118, 120 forment ainsi une structure en parallélogramme.

De la sorte, la première poulie secondaire 118 est actionnée autour de l'axe A par le premier moteur 116 et entraîne ainsi à son tour le plateau 113 par l'intermédiaire du premier pion 119 et de la première bielle 123. La deuxième poulie secondaire 120 est actionnée autour de l'axe A par le deuxième moteur 117 et entraîne ainsi à son tour le plateau 113 par l'intermédiaire du deuxième pion 121 et de la deuxième bielle 124. Ainsi, le plateau 113 peut être déplacé suivant n'importe quelle direction (selon les sens et les amplitudes de rotation des moteurs 116, 117) dans un plan qui est tangent à la pulpe de la phalangette. Ici, les mouvements du plateau 113 ne sont pas générés par les mouvements du doigt de l'utilisateur mais seulement par les moteurs 116, 117.

En alternative, les axes des poulies secondaires 118, 120 peuvent être distincts et parallèles. Dans ce cas l'embase 130, les poulies secondaires 118, 120 et les deux bielles 123, 124 forment un mécanisme à 5 barres permettant comme la structure en parallélogramme de déplacer le plateau 113 suivant n'importe quelle direction dans un plan qui est tangent à la pulpe de la phalangette.

De façon avantageuse, le dispositif de génération d'un retour haptique local 104 comporte des moyens d'estimation de la position du plateau 113 relativement à la coque 110 qui permettent en conséquence de contrôler les moteurs 116, 117. A cet effet, les moyens d'estimation comportent ici des dispositifs de mesure à effet Hall comprenant des capteurs de champ magnétique 125, 126 qui sont fixés à la coque 110 et à l'embase 130 et des aimants dont deux aimants 127 montés sur la première poulie secondaire 118 en regard de l'un des capteurs de champ magnétique et deux aimants 128 montés sur la deuxième poulie secondaire 120 en regard de l'autre des capteurs de champ magnétique. Les aimants 127 sont avantageusement disposés ici sur la première poulie secondaire 118 de part et d'autre du capteur 125 et en sens opposé par rapport au capteur 125, le pôle sud de l'un des aimants 127 étant dirigé vers le capteur 125 et le pôle nord de l'autre aimant 127 étant dirigé vers le capteur 125. De la même façon, les aimants 128 sont disposés ici sur la poulie 120 de part et d'autre du capteur 12 6 et en sens opposé par rapport au capteur 126, le pôle sud de l'un des aimants 128 étant dirigé vers le capteur 126 et le pôle nord de l'autre aimant 128 étant dirigé vers le capteur 126. Ainsi, la plage de mesure des capteurs 125, 126 est augmentée. En alternative, on peut utiliser un seul aimant 127, respectivement un seul aimant 128, en association avec le capteur 125, respectivement avec le capteur 12 6, ou au contraire plus de deux aimants 127 et/ou plus de deux aimants 128.

Bien entendu, d'autres moyens d'estimation de la position du plateau 113 peuvent être utilisés comme par exemple des potentiomètres ou des capteurs optiques mesurant les mouvements des poulies secondaires 118, 120, et/ou des moteurs 116, 117, ou même directement du plateau 113.

Le dispositif de génération d'un retour haptique local 104 selon cette première variante diffère donc du dispositif de génération d'un retour haptique local 4 en ce qu'il est configuré pour déplacer le plateau 113 en deux dimensions dans un plan et non plus selon un seul degré de liberté. Le dispositif de génération d'un retour haptique local 104 est ici agencé pour générer un retour haptique local selon n'importe quelle direction tangentielle à la pulpe du doigt.

Une deuxième variante du dispositif de génération d'un retour haptique local va être à présent décrite en référence à la figure 7.

La coque 210 (non représentée) et le plateau 213 sont ici identiques à ceux de la première variante décrite.

Les moyens de déplacement du plateau 213 différent ici de la première variante en ce qu'ils comportent des structures flexibles 218, 220 en place des poulies secondaires 118,120. Chaque structure flexible 218, 220 comporte des segments reliés deux par deux par des cols minces de la structure flexible. Chaque structure flexible 218, 220 comporte ici cinq segments reliés deux à deux par des cols minces.

Ce type de structure flexible est bien connu dans les domaines notamment des micro-mécanismes et des nanomécanismes. On pourra ainsi se référer au document Ά Novel Design and Analysis of a 2-DOF Compilant Parallel Micromanipulator for Nanomanipulation' de Y. Li, Q. Xu, IEEE Trans. on Automation Science and Engineering, Vol. 3, No.3, July 2006, pp. 248-254.

Les segments situés dans la partie haute des structures flexibles 218, 220 sont fixées à l'embase 230 du dispositif de génération d'un retour haptique local 204 qui est solidaire de la coque 210. En outre le segment situé dans la partie basse de la première structure flexible 218 est relié à une poulie 242 (respectivement 243 pour l'autre structure flexible 220) solidaire de l'arbre de sortie du premier moteur 216 (respectivement du deuxième moteur 217 pour l'autre structure flexible 220) à l'aide de câbles de sorte que le premier moteur 216 provoque la translation du segment situé dans la partie basse de la première structure flexible 218 selon un axe B relativement à la coque 210 et de sorte que le deuxième moteur 217 provoque la translation du segment situé dans la partie basse de la deuxième structure flexible 220 selon un axe C relativement à la coque 210, les axes B et C étant parallèles. Chaque structure flexible forme ainsi avec l'embase 230 sur laquelle repose le moteur associé à la structure flexible une structure en parallélogramme dont les articulations sont réalisées à l'aide des cols minces de la structure flexible.

Alternativement, la transmission entre les moteurs 216, 217 et les structures flexibles 218, 220 peut être réalisée différemment comme par exemple à l'aide de réducteurs différentiels à câbles notamment ceux décrits dans la demande de brevet de la présente demanderesse FR 2 961 423 incorporée ici par référence.

Une première bielle 223 des moyens de déplacement du plateau 213 comporte une première extrémité mobile en rotation autour d'un pion 219 rigidement lié à l'extrémité du segment situé dans la partie basse de la première structure flexible 218 et une deuxième extrémité mobile en rotation par rapport à une tige (non visible ici) fixée au plateau 213. Une deuxième bielle 224 (non visible ici) comporte une première extrémité mobile en rotation autour d'un pion (non visible ici) rigidement lié à l'extrémité du segment situé dans la partie basse de la deuxième structure flexible 220 et une deuxième extrémité mobile en rotation par rapport à la tige fixée au plateau 213.

De la sorte, le segment situé dans la partie basse de la première structure flexible 218 est déplacé selon l'axe B par le premier moteur 216 et entraîne ainsi à son tour le plateau 213 par l'intermédiaire de la première bielle 223. Le segment situé dans la partie basse de la structure flexible 220 est déplacé selon l'axe C par le deuxième moteur 217 et entraîne ainsi à son tour le plateau 213 par l'intermédiaire de la deuxième bielle 224. Ainsi, si les segments situés dans la partie basse des deux structures 218, 220 sont mus dans le même sens, ils déplacent le plateau 213 parallèlement aux axes B et C. Si les segments situés dans la partie basse des deux structures 218, 220 sont mus en sens opposé, ils déplacent le plateau 213 perpendiculairement à ces axes B, C.

De façon avantageuse, le dispositif de génération d'un retour haptique local 204 comporte des moyens d'estimation de la position du plateau 213 relativement à l'embase 230 et à la coque 210 qui permettent de commander les moteurs 216, 217. A cet effet, les moyens d'estimation comportent des dispositifs de mesure à effet Hall comprenant des capteurs de champ magnétique 225, 226 qui sont fixés à la coque 210 (non visible ici) et des aimants dont deux aimants 227 montés sur la première structure flexible 218 en regard de l'un des capteurs de champ magnétique et deux aimants (non visibles ici) montés sur la deuxième structure flexible 220 en regard de l'autre des capteurs de champ magnétique.

Bien entendu, d'autres moyens d'estimation de la position du plateau 213 peuvent être utilisés comme par exemple des potentiomètres ou des capteurs optiques mesurant les mouvements des structures flexibles 218, 220 et/ou des moteurs 216, 217.

Le dispositif de génération d'un retour haptique local 2 04 est donc ici agencé pour générer un retour haptique local selon n'importe quelle direction tangentielle à la pulpe du doigt comme dans la deuxième variante.

Une troisième variante du dispositif de génération d'un retour haptique local va être à présent décrite en référence aux figures 8 et 9.

Dans cette variante, le dispositif de génération d'un retour haptique local 304 comporte une coque 310 comprenant une zone d'accueil 311 de la phalangette de l'utilisateur. La zone d'accueil 311 est ici conformée en un réceptacle creux dont le fond comporte un trou 312 qui a ici la forme d'un haricot, la pulpe du doigt de l'utilisateur étant destinée à reposer contre le fond de la zone d'accueil 311.

La zone d'accueil 311 a avantageusement une forme en creux correspondante à celle de la phalangette de l'utilisateur. Ceci permet notamment au dispositif de génération d'un retour haptique local 304 de tourner légèrement autour de la phalangette.

Le dispositif de génération d'un retour haptique local 304 comporte en outre un plateau 313 monté mobile par rapport à la coque 310 sous la zone d'accueil 311, le plateau 313 comportant une partie 350 saillante du reste du plateau qui est agencée de sorte à s'étendre dans le trou 312. De la sorte, lorsque la phalangette de l'utilisateur repose dans la zone d'accueil 311, la pulpe de la phalangette touche la partie saillante 350, par l'intermédiaire du trou 312, et ressent ainsi les mouvements relatifs du plateau 313 par rapport à la coque 310. La coque 310 et le plateau 313 sont ainsi conformés de sorte que la face supérieure de la partie saillante 350 (sur laquelle repose la phalangette) soit tangente à la pulpe de la phalangette.

Ici la partie saillante 350 présente une face supérieure qui est lisse. Alternativement, cette face n'est pas lisse de sorte que l'utilisateur ressente mieux ses mouvements et a par exemple un revêtement granuleux et/ou nervuré et ou présentant des portions saillantes ou en creux.

Le trou 312 évite avantageusement que l'utilisateur n'appuie trop fortement sur la partie saillante 350 avec son doigt et gêne les mouvements relatifs de la partie saillante 350.

De préférence, le doigt de l'utilisateur est maintenu au contact de la zone d'accueil 311 et du plateau 313 par une sangle 314 du dispositif de génération d'un retour haptique local 304. La sangle est attachée à la coque 310 par exemple à l'aide de vis. Bien entendu, tout autre moyen de maintien du doigt que la sangle 314 peut être utilisé.

De façon particulière, le dispositif de génération d'un retour haptique local 304 est monté mobile sur le doigt robotique 3 associé par une articulation 331 qui est ici une articulation flexible telle que décrite dans la demande WO 2008 015 178 de la présente demanderesse incorporée ici par référence, c'est-à-dire une articulation 331 réalisée dans un matériau différent des segments en matériau rigide qu'elle relie et qu'elle articule l'un par rapport à l'autre, un des segments 340 étant fixé à la coque 310 et l'autre des segments 341 étant fixé au doigt robotique 3. Le matériau de l'articulation composite 331 est ainsi un matériau fibreux.

Alternativement, cette articulation 331 du dispositif de génération d'un retour haptique local 304 sur le doigt robotique 3 peut être réalisée différemment comme par exemple à l'aide d'un col mince ou à l'aide de paliers lisses ou de roulements à billes.

Le dispositif de génération d'un retour haptique local 304 comporte des moyens de déplacement du plateau 313 qui permettent de déplacer le plateau 313 relativement à la coque 310 selon une seule direction.

Les moyens de déplacement du plateau 313 comportent ici un moteur 316 qui est agencé sur une embase 330 du dispositif de génération d'un retour haptique local 304, embase 330 qui est rigidement liée à la coque 310. L'embase 330, la coque 310 et le moteur 316 sont agencés de sorte que l'arbre de sortie du moteur 316 traverse l'embase 330 et la coque 310 dans sa hauteur et s'étende ainsi sensiblement à la verticale.

Les moyens de déplacement comportent encore ici une poulie primaire 332 solidarisée en rotation à l'arbre de sortie du moteur 316, un secteur angulaire 318 servant de poulie secondaire solidarisé en rotation au plateau 313 et agencé sur l'embase 330 et sur la coque 310 de sorte à être mobile en rotation par rapport à l'embase 330 et à la coque 310 autour d'un axe A, et un câble (non visible ici) reliant la poulie primaire 332 et le secteur angulaire 318. Les moyens de déplacement sont agencés de sorte que l'arbre de sortie du moteur 316 entraîne la rotation de la poulie secondaire 318, et donc du plateau 313, autour de l'axe A par l'intermédiaire du câble. Alternativement, pour maximiser le rapport de réduction, l'arbre de sortie du moteur 316 peut servir directement de poulie primaire 332.

De la sorte, la partie saillante 350 peut être déplacée suivant un mouvement circulaire dans un plan qui est tangent à la pulpe du doigt. Du fait que les mouvements du plateau 313 sont de petites amplitudes, le mouvement circulaire de la partie saillante 350 est perçu par le doigt de l'utilisateur comme un mouvement quasi rectiligne.

De façon avantageuse, le dispositif de génération d'un retour haptique local 304 comporte des moyens d'estimation de la position du plateau 313 relativement à la coque 310 qui permettent de commander le moteur 316. A cet effet, les moyens d'estimation comportent ici un codeur 334 lié au moteur 316.

Le dispositif de génération d'un retour haptique local 304 est donc agencé pour générer un retour haptique local selon ici une seule direction qui est tangentielle à la pulpe du doigt.

Une quatrième variante du dispositif de génération d'un retour haptique local va être à présent décrite en référence aux figures 10 et 11.

Dans cette variante, le dispositif de génération d'un retour haptique local 404 comporte une coque 410 comprenant une zone d'accueil 411 de la phalangette de l'utilisateur. La zone d'accueil 411 est ici conformée en un réceptacle creux dont le fond comporte un trou 412, la pulpe du doigt de l'utilisateur étant destinée à reposer contre le fond de la zone d'accueil 411. La zone d'accueil 411 a avantageusement une forme en creux correspondante à celle de la phalangette de l'utilisateur. Ceci permet notamment au dispositif de génération d'un retour haptique local 404 de tourner légèrement autour de la phalangette.

Le dispositif de génération d'un retour haptique local 404 comporte en outre un plateau 413 qui est ici en forme d'anneau et qui est monté mobile en rotation autour d'un axe E par rapport à la coque 410 sous la zone d'accueil 411 (sur les figures 10 et 11, la partie inférieure de la coque 410 et le pivot guidant le plateau 413 en rotation autour de l'axe E ne sont pas représentés pour ne pas alourdir les figures). Le plateau 413 est conformé de sorte que l'axe de rotation E est sensiblement normal à la pulpe de la phalangette lorsque le doigt de l'utilisateur repose dans la zone d'accueil 411.

Le plateau présente ici une partie 450 également en forme d'anneau et accessible à travers le trou 412. De la sorte, lorsque la phalangette de l'utilisateur repose dans la zone d'accueil 411, la pulpe du doigt de l'utilisateur touche la partie saillante 450 du plateau 413, par l'intermédiaire du trou 412, et ressent ainsi les mouvements relatifs du plateau 413 par rapport à la coque 410 .

Ici la partie saillante 450 du plateau 413 est lisse. Alternativement, elle n'est pas lisse de sorte que l'utilisateur ressente mieux ses mouvements et a par exemple un revêtement granuleux et/ou nervuré et ou présentant des portions saillantes ou en creux.

Le trou 412 évite avantageusement que l'utilisateur n'appuie trop fortement sur le plateau 413 avec son doigt et gêne les mouvements relatifs du plateau 413 par rapport à la coque 410.

De préférence, le doigt de l'utilisateur est maintenu au contact de la zone d'accueil 411 et du plateau 413 par une sangle du dispositif de génération d'un retour haptique local (non visible ici). La sangle est attachée à la coque 410 par exemple à l'aide de vis. Bien entendu, tout autre moyen de maintien du doigt que la sangle peut être utilisé.

Le dispositif de génération d'un retour haptique local 404 comporte des moyens de déplacement du plateau 413 qui sont agencés à l'intérieur de la coque 410 et qui permettent ici de déplacer le plateau 413 selon une seule direction relativement à la coque 410.

Les moyens de déplacement du plateau 413 comportent un moteur 416 s'étendant selon un axe D (ici orthogonal à l'axe E) et solidarisé à la coque 410 qui sert ici d'embase au moteur 416. Les moyens de déplacement comportent par ailleurs ici un premier engrenage 442 solidaire en rotation de l'arbre de sortie du moteur 416, un deuxième engrenage 443 engrené par le premier engrenage 442 et un ensemble roue et vis sans fin. La vis 444 est solidaire en rotation du deuxième engrenage 443 et est ici agencée sous le moteur 416 parallèlement au moteur 416 et à l'axe D. La roue 445 est quant à elle solidaire en rotation du plateau 413 et est agencée coaxialement au plateau 413. La roue 445 est agencée de sorte à être entraînée en rotation par la vis 444 .

De la sorte, le moteur 416 entraîne en rotation autour de l'axe E le plateau 413 via un premier étage de réduction comportant le premier engrenage 442 lié à l'arbre de sortie du moteur 416 et le deuxième engrenage 443 ; et via un second étage de réduction comprenant la vis 444 liée au deuxième engrenage 443 et la roue 445 liée au plateau 413.

Le dispositif de génération d'un retour haptique local 404 est donc agencé pour générer un retour haptique local selon ici une seule direction qui est tangentielle à la pulpe du doigt.

De façon avantageuse, de par l'agencement des moyens de déplacement du plateau 413, le plateau 413 peut tourner en rotation autour de l'axe E indéfiniment tant que le moteur 416 est alimenté : les mouvements de rotation du moteur 416 et du plateau 413 sont donc infinis ce qui permet de stimuler en permanence la pulpe de la phalangette.

En outre, cette quatrième variante du dispositif de génération d'un retour haptique local 404 s'avère particulièrement simple puisque dans cette variante le dispositif n'a pas besoin de moyens d'estimation de la position du plateau 413 relativement à la coque 410 pour commander le moteur 416. Le moteur 416 est ainsi ici simplement commandé en couple ou en vitesse.

Bien entendu, en variante, le dispositif peut comprendre des moyens d'estimations de la position du moteur 416 ou du plateau 413 relativement à la coque 410 pour commander le moteur 416 qui comprennent des capteurs permettant de mesurer la position et/ou la vitesse angulaire du moteur 416 ou du plateau 413.

Les doigts robotiques 3 vont être à présent détaillés en référence aux figures 12 à 15.

En référence aux figures 12 à 14, un seul des doigts robotiques liés aux index, majeur et annulaire de l'utilisateur va être ici décrit, la description s'appliquant également aux deux autres de ces trois doigts robotiques 3.

En référence à la figure 12, le doigt robotique 3 lié à l'index, au majeur ou à l'annulaire de l'utilisateur comporte : un premier élément 51 monté mobile en rotation sur la base 2 du gant 1 autour d'un premier axe Αχ, qui est ici sensiblement normal à la paume de la main de l'utilisateur destinée à être attachée à la base 2 et de préférence proche ou aligné avec l'axe d'abduction-adduction du doigt considéré lié au doigt robotique 3, le premier élément 51 formant le premier élément d'extrémité du doigt robotique 3, un deuxième élément 52 monté mobile en rotation sur le premier élément 51 autour d'un deuxième axe A2, non aligné et de préférence perpendiculaire à l'axe Αχ, un troisième élément 53 monté mobile en rotation sur le deuxième élément 52 autour d'un troisième axe A3 et un quatrième élément 54 monté mobile en rotation sur le deuxième élément 52 autour d'un quatrième axe A4, le troisième axe A3 et le quatrième axe A4 étant de préférence parallèles au deuxième axe A2, un cinquième élément 55 monté mobile en rotation sur le troisième élément 53 autour d'un cinquième axe A5 et monté mobile en rotation sur le quatrième élément 54 autour d'un sixième axe A6, le cinquième axe A5 et le sixième axe A6 étant parallèles au troisième axe A3 et au quatrième axe A4, et un sixième élément 56 monté mobile en rotation sur le cinquième élément 55 autour d'un septième axe A7, le septième axe A7 étant de préférence perpendiculaire au deuxième axe A2, le sixième élément 56 formant le deuxième élément d'extrémité du doigt robotique.

Le deuxième élément 52, le troisième élément 53, le quatrième élément 54 et le cinquième élément 55 sont ici agencés de sorte à former une structure en parallélogramme croisé. Ce type de structure est bien connu et ne sera pas davantage décrit. On pourra par exemple se référer au document 'Kinematics of a new 2-DOF wrist with high angulation capability' de M. Fontana, A. Frisoli, F. Salsedo, M. Bergamasco, IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, May 2006, Orlando, Florida, pp. 1524-1529.

Ainsi, le troisième élément 53 et le quatrième élément 54 sont agencés de façon que le troisième élément 53 soit articulé sur le deuxième élément 52 au-dessus de l'articulation du quatrième élément 54 sur le deuxième élément 52 et de sorte que le troisième élément 53 soit articulé sur le cinquième élément 55 au-dessous de l'articulation du quatrième élément 54 sur le cinquième élément 55. Ainsi, l'inclinaison du cinquième élément 55 autour de l'axe A5 est amplifiée par rapport à la rotation du troisième élément 53 autour de l'axe A3.

Le sixième élément 56 est par ailleurs conformé pour porter le dispositif de génération d'un retour haptique local 4 du doigt robotique 3. Plus précisément ici, le dispositif de génération d'un retour haptique local 4 est monté mobile sur le sixième élément 56 autour d'un huitième axe A8, le huitième axe A8 étant de préférence perpendiculaire au septième axe A7 et concourant avec le septième axe A7.

Ainsi, l'agencement des différents éléments du doigt robotique 3 autorise les rotations desdits éléments autour du deuxième axe A2, du troisième axe A3, du quatrième axe A4, du cinquième axe A5 et du sixième axe A6, ce qui permet de déplacer le dispositif de génération d'un retour haptique local 4 dans un plan perpendiculaire au deuxième axe A2, au troisième axe A3, au quatrième axe A4, au cinquième axe As et au sixième axe Ae. Associées à la rotation supplémentaire possible du doigt robotique 3 autour du premier axe Ai, ces rotations autour du premier axe Αχ, du deuxième axe A2, du troisième axe A3, du quatrième axe A4, du cinquième axe As et du sixième axe Ae permettent de déplacer librement le dispositif de génération d'un retour haptique local 4 dans l'espace.

Par ailleurs, l'agencement des différents éléments et du dispositif de génération d'un retour haptique local 4 du doigt robotique 3 autorise les rotations autour du septième axe A7 et du huitième axe A8 et laisse possible une légère rotation de la phalangette de l'utilisateur autour de son axe par rapport au dispositif de génération d'un retour haptique local 4, ce qui permet d'orienter librement ledit dispositif de génération d'un retour haptique local 4 dans l'espace et de suivre les mouvements de ladite phalangette.

Le septième axe A7 et le huitième axe A8 sont de préférence concourants et perpendiculaires. Le huitième axe A8 et l'axe de la phalangette sont également de préférence perpendiculaires et proche l'un de l'autre.

Ainsi le doigt robotique 3 présente cinq degrés de liberté opérationnels et six degrés de liberté si l'on tient compte du mouvement de rotation laissé possible de la phalangette de l'utilisateur autour de son axe par rapport au dispositif de génération d'un retour haptique local 4. Le doigt robotique 3 est donc ici configuré pour présenter plus de degrés de liberté que le doigt de l'utilisateur auquel il est solidarisé. Le doigt robotique 3 laisse ainsi une totale liberté de mouvement au doigt de l'utilisateur lié à ce doigt robotique 3, ce qui permet de générer une meilleure interaction avec l'environnement.

Du fait ici que l'axe Al du doigt robotique est aligné ou proche de l'axe d'abduction-adduction du doigt de l'utilisateur, la rotation du sixième élément 56 autour du septième axe A7 est nulle ou faible. On peut donc, en alternative ici, solidariser les cinquième et sixième éléments 55 et 56, en supprimant la mobilité autour du septième axe A7, pour l'un, plusieurs ou la totalité des doigts robotiques 3 liés à l'index, au majeur et à l'annulaire de l'utilisateur.

Comme illustré aux figures 13a à 13d qui montrent les configurations du doigt robotique 3 pour différents angles de fermeture du doigt DO de l'utilisateur, la structure en parallélogramme croisé utilisée sur le doigt robotique 3 permet de suivre les mouvements de flexion-extension du doigt DO de l'utilisateur en conservant tous les éléments du doigt robotique 3 à proximité du doigt DO de l'utilisateur. Elle permet ainsi de minimiser l'encombrement du doigt robotique 3 par rapport à une structure en parallélogramme déformable classique. En outre, elles est plus simple qu'une structure constituée de trois segments suivant les mouvements de la phalange proximale, de la phalange intermédiaire (la phalangine) et de la phalange distale (la phalangette) et dans laquelle les segments sont articulés entre eux à l'aide de doubles parallélogrammes déformables pour que les axes de rotation entre ces segments puissent être placés au plus près des articulations inter-phalangiennes.

Par ailleurs, comme illustré aux figures 14a et 14b, la structure en parallélogramme croisé utilisée sur le doigt robotique 3 permet de suivre les mouvements de flexion-extension du doigt DO de l'utilisateur pour différentes configurations du doigt DO. Ainsi, que les angles entre la paume et la phalange proximale, entre la phalange proximale et la phalange médiane (la phalangine) et entre la phalange médiane (la phalangine) et la phalange distale (la phalangette) soient de même signe (ce qui arrive couramment lorsque l'on ferme la main dans le vide où autour d'un objet saisi en utilisant une prise de puissance utilisant également la paume) ou que l'angle entre la phalange médiane et la phalange distale ne soit pas du même signe que les angles entre la paume et la phalange proximale et entre la phalange proximale et la phalange médiane (ce qui arrive couramment lorsque l'on saisit un objet avec le bout des doigts en utilisant une prise de précision), le doigt robotique 3 peut suivre les mouvements du doigt DO de l'utilisateur.

En outre, avec le gant 1, l'intérieur de la paume de la main de l'utilisateur demeure libre (mis à part éventuellement au niveau de l'attache de la paume à la base 2) ce qui permet de générer une meilleure interaction avec l'environnement, notamment lorsque l'utilisateur ferme sa main.

Le doigt robotique 3 comporte des moyens d'actionnement du doigt robotique.

De façon particulière, les moyens d'actionnement comportent : - un moteur de retour d'effort 57 porté par le premier élément 51, - un premier engrenage 58 solidarisé en rotation à l'arbre de sortie du moteur de retour d'effort 57, - un deuxième engrenage 59 agencé sur le premier élément 51 de sorte à être mobile en rotation relativement au premier élément 51 et de sorte à être entraîné en rotation par le premier engrenage 58, - une première poulie 60 solidarisée en rotation au deuxième engrenage 59, - une deuxième poulie 61 fixée sur le deuxième élément 52 et montée mobile en rotation autour du deuxième axe A2 par rapport au premier élément 51, et - un câble 62 entourant la première poulie 60 et la deuxième poulie 61 et permettant de transmettre les efforts et les mouvements de l'une à l'autre de ces poulies.

Les moyens d'actionnement peuvent en outre comporter un dispositif de tension du câble connu en soi.

Ainsi, le moteur de retour d'effort 57 participe ou s'oppose à la rotation du deuxième élément 52 autour du deuxième axe A2 par rapport au premier élément 51 par l'intermédiaire d'un premier étage de réduction constitué des engrenages 58 et 59 et d'un second étage de réduction à câble constitué de la première poulie 60, de la deuxième poulie 61 et du câble 62. Ceci permet de générer un retour d'effort sur le deuxième élément 52 ressenti par l'utilisateur notamment au niveau de sa phalangette logée dans le dispositif de génération d'un retour haptique local 4 .

Bien entendu, en variante, les moyens d'actionnement pourront comprendre tout autre réducteur à un ou plusieurs étages. Dès lors, l'effort F généré sur le doigt de l'utilisateur par les moyens d'actionnement est généré dans le plan du doigt DO de l'utilisateur et suivant une direction sensiblement normale à la pulpe de la phalangette en appui sur le dispositif de génération d'un retour haptique local 4, sauf pour des configurations extrêmes où le doigt est presque complètement replié. Comme illustré à la figure 13, cet effort F est en effet perpendiculaire à la ligne L joignant le centre de l'articulation selon le deuxième axe A2 et le point de concours du septième axe A7 et du huitième axe A8. On applique donc ici un retour d'effort correspondant à la résistance à un mouvement d'ouverture et de fermeture du doigt.

Par ailleurs, l'effort F étant généré dans le plan du doigt, il est sensiblement normal au retour haptique local qui s'effectue tangentiellement à la pulpe du doigt suivant une direction perpendiculaire à l'axe de la phalangette. Ainsi, le retour haptique local et le retour d'effort s'effectuent selon des directions différentes sans s'additionner.

On note que les pivots autour des autres axes (premier axe Αχ, troisième axe A3, quatrième axe A4, cinquième axe A5, sixième axe Aç et septième axe A7) sont ici laissés passifs. Ainsi le doigt robotique 3 a ici un seul degré de liberté à retour d'effort.

En variante, l'un des autres axes parmi le troisième axe A3, le quatrième axe A4, le cinquième axe A5 et le sixième axe A6 peut également être motorisé. Dans ce cas, le retour d'effort F peut être généré en deux dimensions dans n' importe quelle direction dans le plan du doigt robotique 3 qui est sensiblement confondu avec le plan du doigt. Le retour d'effort F est alors toujours appliqué dans des directions différentes du retour haptique local qui est généré suivant une direction perpendiculaire à l'axe de la phalangette et au plan du doigt.

De préférence, le doigt robotique 3 comporte des moyens d'estimation de la position du dispositif de génération d'un retour haptique local 4 relativement à la base 2 du gant 1. Les moyens d'estimation comportent ici des capteurs angulaires 64 et 65, par exemple des potentiomètres ou des codeurs miniatures, agencés au niveau des articulations de quatrième axe A4 et de premier axe Ai. Les moyens d'estimation comportent également un codeur optique 63 agencé ici sur l'arbre de sortie du moteur de retour d'effort 57 et permettant de connaître la position de l'arbre de sortie de ce moteur donc du corps 52. Lesdits moyens d'estimation permettent de connaître à tout moment la position du dispositif de génération d'un retour haptique local 4 relativement à la base 2 du gant 1. En outre, ces moyens d'estimation, et en particulier le codeur optique 63, permettent de piloter le moteur de retour d'effort 57 de sorte à générer le retour d'effort approprié.

Bien entendu, les moyens d'estimation de la position du dispositif de génération d'un retour haptique local 4 peuvent comprendre en variantes d'autres capteurs angulaires sur les autres axes du doigt robotique 3.

Les moyens d'estimation peuvent également être configuré pour estimer l'orientation du dispositif de génération d'un retour haptique local 4 en comprenant par exemple des capteurs angulaires agencés au niveau des articulations de septième axe A7 et de huitième axe A8.

Nous allons maintenant revenir sur le doigt robotique 3 du pouce, en référence à la figure 15. Le doigt robotique 3 du pouce comporte des éléments 51, 52, 53, 54, 55 et 56 semblables et avantageusement identiques à ceux des doigts robotiques des autres doigts, leurs dimensions, en particulier celles de l'élément 56, pouvant toutefois être différentes des dimensions des éléments des autres doigts robotiques, le pouce ayant des dimensions sensiblement différentes des autres doigts. Ces éléments sont articulés entre eux autour des axes A2, A3/ A4, As, A6 et A7 de la même façon que sur les autres doigts robotiques. En outre, un dispositif de génération d'un retour haptique local 4 est articulé en rotation autour de l'axe A8 par rapport à l'élément 56 comme sur les autres doigts robotiques, le dispositif de génération d'un retour haptique local 4 du pouce ayant ici des dimensions différentes de celles des dispositifs de génération d'un retour haptique local des autres doigts, la phalangette du pouce étant plus large que la phalangette des autres doigts. Le doigt robotique 3 du pouce comporte également des moyens d'actionnement et des moyens d'estimation de la position du dispositif de génération d'un retour haptique local 4 relativement à la base 2 semblables aux autres doigts robotiques.

Le doigt robotique 3 du pouce diffère cependant des autres doigts robotiques 3 en ce qu'il comporte un élément supplémentaire 1051 disposé entre la base 2 et le premier élément 51. Cet élément supplémentaire 1051 est monté mobile en rotation sur la base 2 du gant 1 autour d'un axe supplémentaire A0. Cet élément supplémentaire 1051 est dans ce cas le premier élément d'extrémité du doigt robotique 3 du pouce et le premier élément 51 est monté mobile en rotation sur l'élément supplémentaire 1051 autour du premier axe Αχ. Les axes Ao et Αχ sont de préférence concourants et perpendiculaires, le corps 1051 faisant fonction de noix de cardan. Le degré de liberté supplémentaire offert par l'articulation d'axe A0 permet avantageusement que le dispositif de génération d'un retour haptique local 4 du pouce puisse suivre tous les mouvements du pouce, et notamment les mouvements d'opposition.

En outre, les moyens d'estimation de la position du dispositif de génération d'un retour haptique local 4 relativement à la base 2 comportent un capteur angulaire supplémentaire, par exemple un potentiomètre ou un codeur miniature (non visible ici), agencé au niveau de l'articulation d'axe A0.

De préférence, comme illustré à la figure 16, la base 2 comporte un caisson comportant les plaques supérieure 1001 et inférieure 1002 qui sont reliées par des colonnettes 1003 dudit caisson. Les premiers axes Ai des premiers éléments mobiles des doigts robotiques 3 liés respectivement à l'index, au majeur et à l'annulaire de l'utilisateur sont ici normaux aux plaques 1001 et 1002 de la base 2.

Les premiers éléments 51 des doigts robotiques 3 liés à l'index, au majeur et à l'annulaire de l'utilisateur sont avantageusement agencés à l'intérieur de ce caisson qui protège ainsi ces premiers éléments et les moteurs de retour d'effort 57 que ces doigts robotiques 3 portent.

De façon préférée, les doigts robotiques 3 liés aux index, majeur et annulaire sont identiques dans leur fonctionnement mais peuvent présenter des formes et des dimensions pouvant varier en fonction de la taille du doigt de l'utilisateur associé au doigt robotique 3 et/ou pour des raisons d'intégration sur le gant 1.

Ainsi les premiers éléments 51 des doigts robotiques 3 liés à l'index, au majeur et à l'annulaire ont ici, comme illustré à la figure 16, des formes et des dimensions différentes pour que les moteurs de retour d'effort 57 puissent s'intégrer au mieux entre les plaques 1001 et 1002. Ici par exemple, le premier élément 51 du doigt robotique 3 lié au majeur est plus long que le premier élément 51 du doigt robotique lié à l'annulaire, ce qui permet de placer le moteur de retour d'effort 57 du doigt robotique 3 lié au majeur derrière le moteur de retour d'effort 57 du doigt robotique 3 lié à l'annulaire.

En outre, le premier élément 51 du doigt robotique 3 lié à l'index est conformé de sorte à être le symétrique du premier élément 51 du doigt robotique 3 lié à l'annulaire, ce qui permet de placer les moteurs de retour d'effort 57 des doigts robotiques 3 liés à l'index et au majeur de part et d'autre du premier élément 51 du doigt robotique 3 lié au majeur. Cette solution permet de rapprocher les axes Ai de ces doigts robotiques liés à l'index, à l'annulaire et au majeur. Ainsi, les axes Ai des doigts robotiques 3 liés aux index, majeur et annulaire sont ici avantageusement placés à une distance proche de celle séparant les axes d'abduction-adduction de l'index, du majeur et de l'annulaire de l'utilisateur, de sorte que les axes Ai de ces doigts robotiques 3 puissent être proches ou alignés avec les axes d'abduction-adduction des doigts de l'utilisateur lorsque le gant 1 est installé sur la main de 1'utilisateur.

De plus ici, la base 2 comporte une embase 1005 fixée sur la plaque inférieure 1002 et destinée à venir au contact de la main lorsque le gant est fixé à celle-ci, par exemple à l'aide de sangles non représentées. Par ailleurs, la plaque supérieure 1001 est ici ajourée pour laisser passer les deuxièmes engrenages 59 à travers la plaque 1001. Ceci permet de minimiser la hauteur du caisson de la base 2 et donc l'encombrement du gant 1.

Comme déjà indiqué, de préférence, les éléments du doigt robotique 3 lié au pouce sont identiques aux éléments équivalents des doigts robotiques 3 liés aux autres doigts de l'utilisateur dans leur fonctionnement mais peuvent présenter des formes et des dimensions différentes de celles des autres doigts robotiques. De même, le dispositif de génération d'un retour haptique local 4 lié au pouce est identique, dans son fonctionnement, aux dispositifs de génération d'un retour haptique local 4 liés aux autres doigts de l'utilisateur mais peut présenter des formes et des dimensions différentes de celles des autres dispositifs de génération d'un retour haptique local 4.

Le doigt robotique 3 lié au pouce comporte en outre des mobilités supplémentaires pour s'adapter aux mouvements d'opposition du pouce.

Les doigts robotiques d'un gant destiné à être utilisé par un adulte peuvent aussi présenter des dimensions plus importantes que les doigts robotiques d'un gant destiné à être utilisé par un enfant.

Le doigt robotique 3 lié au pouce est ici articulé sur la base 2 par l'intermédiaire d'une colonnette 1004 permettant de positionner avantageusement les axes Ao et Αχ de ce doigt robotique 3 à proximité de l'articulation carpo-métacarpienne du pouce.

En alternative, comme illustré à la figure 17, les moteurs 57 de retour d'effort des doigts robotiques 3 sont fixés sur la base 2 et non sur les doigts robotiques 3, par exemple en étant rigidement liés à la plaque inférieure 1002 .

Dans ce cas, pour les doigts robotiques liés à l'index, au majeur et à l'annulaire, les deuxièmes engrenages 59 et les premières poulies 60 sont montées mobiles en rotation directement sur la base 2. Les moyens d'actionnement comportent alors des poulies folles de renvoi 1006 montées mobiles en rotation par exemple autour des colonnettes 1003 reliant la plaque inférieure 1002 à la plaque supérieure 1001 (non représentée ici) pour transmettre les mouvements et les efforts entre les premières poulies 60 et les deuxièmes poulies 61 montées mobiles sur les éléments 51 qui sont ici de dimensions inférieures aux éléments 51 illustrés aux figures 12 à 16.

Pour le doigt robotique lié au pouce, le deuxième engrenage 59 et la première poulie 60 sont montées mobiles en rotation directement sur la base 2. Les moyens d'actionnement comportent alors des poulies folles de renvoi montées mobiles en rotation autour de la colonnette 1004 pour transmettre les mouvements et les efforts entre la première poulie 60 et la deuxième poulie 61 montée mobile sur l'élément 51 qui est ici de dimensions inférieures à l'élément 51 illustré à la figure 15.

En outre, sur la figure 17, les dispositifs de génération d'un retour haptique local 4 sont ceux de la troisième variante illustrée aux figures 8 et 9. Ces dispositifs de génération d'un retour haptique local génèrent un retour haptique local tangentiel à la pulpe du doigt et orienté suivant la normale au plan du doigt. Le retour d'effort est lui généré dans le plan du doigt. Le retour haptique local et le retour d'effort s'effectuent donc selon des directions différentes sans s'additionner.

En référence à la figure 18, le système de manipulation virtuelle ou à distance 500 comporte le gant 1 tel que précédemment décrit, des moyens de mesure 501 aptes à mesurer ici à tout instant la position et l'orientation de la base 2 dudit gant dans l'espace, un environnement 502 avec lequel l'utilisateur désire interagir et des moyens de contrôle 503 du gant 1 et de l'environnement 502.

Les moyens de mesure 501 comportent par exemple ici une ou plusieurs cibles 510 agencées sur la base 2 et des moyens de suivi 511 de ces cibles 510 comprenant par exemple une caméra. Les cibles 510 sont ici passives. Elles sont avantageusement disposées tout autour de la base 2 du gant 1 (certaines ne sont pas visibles) pour qu'au moins un nombre suffisant d'entre elles soit visible par les moyens de suivi 511. La caméra peut être choisie pour fonctionner dans n'importe quelle bande du spectre lumineux. De préférence, la caméra est choisie pour fonctionner dans le domaine de la lumière visible ou dans l'infrarouge. L'environnement 502 comporte par exemple un robot esclave opéré à distance ou encore une simulation notamment sur ordinateur avec laquelle l'utilisateur veut interagir, comme une simulation en réalité virtuelle, dans laquelle se trouve par exemple un avatar de l'utilisateur piloté à l'aide du gant.

Les moyens de contrôle 503 communiquent notamment avec les moyens de mesure 501, avec le gant 1 et avec l'environnement 502. Ils sont notamment configurés pour mesurer la configuration du gant, à savoir la position et l'orientation de la base 2 et des dispositifs de génération d'un retour haptique local 4 dans l'espace. La position et l'orientation de ces derniers peuvent avantageusement être obtenues en combinant les informations fournies par les moyens de mesure 501 et par les capteurs 63, 64, 65 du gant 1. Les moyens de contrôle 503 sont également configurés pour gérer le retour d'effort généré par les moyens d'actionnement des quatre doigts robotiques 3 et pour gérer le retour haptique local généré par les dispositifs de génération d'un retour haptique local 4 des quatre doigts robotiques en fonction des interactions du robot esclave ou de l'avatar de l'utilisateur avec leur environnement qui leur est propre.

Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des variantes sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications.

En particulier, bien qu'ici le gant soit conformé pour être lié à la main droite de l'utilisateur, le gant pourra être conformé pour être lié à la main gauche de l'utilisateur. En outre, bien qu'ici le gant comporte quatre doigts, le gant pourra comporter un plus grand nombre ou un plus petit nombre de doigts. Un même gant pourra comporter des dispositifs de génération d'un retour haptique local identiques sur tous les doigts ou différents selon les doigts robotiques et non identiques. De même, un même gant pourra comporter des doigts robotiques différents.

En outre, bien qu' ici le gant soit directement porté par l'utilisateur, le gant pourra comporter une structure porteuse active ou une structure porteuse passive le soutenant. Dans ce cas, l'utilisateur pourra toujours déplacer librement ses doigts avec le gant sans que la structure porteuse ne gêne les mouvements de ses doigts et pourra toujours ressentir un retour d'effort et un retour haptique sur les doigts. En outre, si elle est active, la structure porteuse pourra également intervenir sur les mouvements des autres articulations de l'utilisateur comme celle de son coude ou de son poignet en bloquant ou en accompagnant ses mouvements par exemple au niveau de sa paume. Ainsi, l'utilisateur pourra ressentir un retour d'effort sur la paume de la main. Bien entendu, dans le cas où la structure porteuse à l'extrémité de laquelle le gant est fixé est passive, la structure porteuse ne pourra pas appliquer un retour d'effort sur la paume de l'utilisateur dont les mouvements de la paume ne pourront pas être accompagnés ou bloqués. Cependant, le gant pourra toujours appliquer un retour d'effort et un retour haptique local au bout des doigts de l'utilisateur.

Par ailleurs la structure porteuse, si elle est équipée de capteurs de position, pourra être utilisée pour mesurer la position et l'orientation de la base du robot, en complément ou en remplacement des moyens de mesure.

Bien entendu, les dispositifs de génération d'un retour haptique local pourront être différents de ce qui a été décrit précédemment. En particulier, au moins un des dispositifs de génération d'un retour haptique local pourra agir sur les côtés de la phalangette en lieu et place de la pulpe de la phalangette sans sortir du cadre de l'invention. Dans ce cas, ledit dispositif pourra par exemple comporter un plateau en forme en U qui agira des deux côtés du doigt et le déplacement du plateau sera alors de préférence normal à la peau située sur les côtés de la phalangette, donc normal au plan du doigt. Ainsi, le retour d'effort, qui sera généré dans le plan du doigt, et le retour haptique local seront toujours appliqués selon des directions différentes.

Bien entendu également, quels que soient les dispositifs de génération d'un retour haptique local associés, la base du gant pourra être différente de ce qui a été décrit. La base pourra ainsi avoir une autre forme que celle illustrée. La base du gant pourra ainsi être plus rectangulaire.

De même, quels que soient les dispositifs de génération d'un retour haptique local associés et quelle que soit la base associée, le doigt robotique pourra être différent de ce qui a été décrit. Ainsi, bien qu'ici le doigt robotique décrit en référence aux figures 12 à 16 soit configuré pour assurer un retour d'effort selon un degré de liberté, le doigt robotique pourra être configuré pour assurer un retour d'effort selon deux degrés de liberté, le doigt robotique étant bien entendu alors conformé pour que le retour haptique local et le retour d'effort soient générés dans des directions différentes et avantageusement perpendiculaires l'une à l'autre. En outre, bien qu'ici les doigts robotiques utilisent des paliers lisses pour les articulations entre les différents éléments, le dispositif de génération d'un retour haptique local et la base, d'autres moyens pourront être employés comme par exemple des roulements à billes ou encore des liaisons flexibles à grands débattements du type de l'articulation flexible telle que décrite dans la demande WO 2008 015 178 de la présente demanderesse ou encore telle que décrite dans la demande FR 2 984 204 de la présente demanderesse, ces deux demandes étant ici incorporées par référence. De même, si le doigt robotique comporte une structure en parallélogramme croisé, cette structure pourra être configurée autrement que ce qui a été indiqué. La figure 19 illustre ainsi une première variante du doigt robotique dans laquelle la structure en parallélogramme croisé 670 est réalisée à l'aide de câbles croisés, le troisième axe A3 et le quatrième axe A4 étant alors confondus et le cinquième axe A5 et le sixième axe Aç étant alors confondus. Comme illustré à la figure 19, et de façon indépendante à la manière dont la structure en parallélogramme croisée est réalisée, le premier élément pourra également comporter deux corps 651a, 651b mobiles entre eux le long d'un axe B de telle sorte que la structure du doigt robotique 3 puisse se rapprocher du poignet de l'utilisateur lorsque l'utilisateur tend le doigt, certains des éléments du doigt robotique 3 pouvant alors s'étendre au-dessus de la paume de l'utilisateur, et que la structure du doigt robotique 3 puisse s'éloigner du poignet de l'utilisateur lorsque l'utilisateur plie le doigt, certains des éléments du doigt robotique 3 pouvant alors avancer au-dessus du doigt. Ceci permettra d'avoir un doigt robotique encore plus compact. En variante, le doigt robotique pourra être configuré de sorte à comporter une structure en parallélogramme en place d'une structure en parallélogramme inversé. La figure 20 illustre ainsi une deuxième variante du doigt robotique dans laquelle le doigt robotique comporte une structure à parallélogramme déformable munie de deux moteurs assurant un retour d'effort selon deux degrés de liberté dans le plan du doigt robotique, plan avantageusement proche ou confondu avec le plan du doigt de l'utilisateur lié au doigt robotique si le doigt robotique est correctement positionné par rapport au doigt de l'utilisateur, et un dispositif de génération d'un retour haptique local à un degré de liberté assurant un retour haptique local tangentiel à la pulpe du doigt et normal au plan du doigt, le dispositif de génération d'un retour haptique local étant articulé sur la structure à parallélogramme déformable par une liaison rotule passive laissant toute liberté de mouvement au doigt de 1'utilisateur.

Par ailleurs, comme illustré à la figure 17, le ou les moteurs de retour d'effort pourront être fixés à la base en place du doigt robotique associé. Le ou les moteurs de retour d'effort pourront être couplés au doigt robotique associé par exemple par des transmissions à câbles.

Bien entendu, tout ou partie des moteurs des dispositifs de génération d'un retour haptique local pourront également être fixés à un élément du doigt robotique ou à la base, leur mouvement étant transmis aux autres éléments des dispositifs de génération d'un retour haptique local par exemple par des transmissions à câbles et gaines flexibles.

Dans le cas de l'utilisation d'une structure porteuse, tout ou partie des moteurs de retour d'effort et/ou tout ou partie des moteurs des dispositifs de génération d'un retour haptique local pourront encore être portés par n'importe quel corps de la structure porteuse. Tout ou partie des moteurs de retour d'effort et/ou tout ou partie des moteurs des dispositifs de génération d'un retour haptique local pourront aussi être disposés dans un ou plusieurs blocs moteurs portés par l'utilisateur ou encore être fixes, les efforts étant transmis aux doigts robotiques et aux autres éléments des dispositifs de génération d'un retour haptique local associés par exemple par des transmissions à câbles et gaines flexibles.

Bien entendu, toute autre combinaison entre les différentes structures de doigts robotiques et les différents dispositifs de retour haptique local est possible, sous réserve que l'une au moins des directions selon laquelle le retour haptique local est généré soit différente de l'une au moins des directions selon laquelle le retour d'effort est généré. Ainsi, la structure de doigt robotique de la figure 20 pourra par exemple être associée au dispositif de génération d'un retour haptique local des figures 4 à 6 ou au dispositif de génération d'un retour haptique local de la figure 7 sans sortir du cadre de l'invention, les moteurs étant alors aptes à générer un retour haptique normal au plan du doigt robotique dans lequel le retour d'effort est appliqué.

En outre, quelle que soit la configuration du gant, les moyens de mesure de la configuration du gant dans l'espace pourront être différents de ceux décrits. En particulier, les moyens de mesure pourront être configurés pour suivre à la fois les mouvements de la base du gant et à la fois les mouvements des doigts robotiques et/ou des dispositifs de génération d'un retour haptique local du gant en complément ou en place des propres moyens de mesure du gant. Les moyens de mesure pourront aussi comporter une ou plusieurs caméras. En outre, ils pourront mesurer la configuration du gant sans avoir recours à des cibles. Le gant et en particulier la base et/ou les doigts robotiques et/ou les dispositifs de génération d'un retour haptique local pourront dans ce cas être usinés de manière à comporter des arêtes vives plus facilement visibles et utilisables par les algorithmes de traitement d'image que les formes arrondies. Les moyens de mesure de la configuration du gant pourront en outre comporter un ou plusieurs moyens d'illumination associés à l'une, plusieurs ou la totalité des caméras afin d'éclairer les cibles et/ou de renforcer le contraste de l'image acquise par la ou les caméras. Ce ou ces moyens d'illumination pourront être distincts de la ou des caméras ou être intégrés autour de l'objectif de la ou des caméras. En complément ou en remplacement, le système de manipulation virtuelle ou à distance selon l'invention pourra avantageusement comporter un dispositif d'illumination du gant par une lumière structurée pour faciliter les mesures. Lorsque les moyens de mesure de la configuration du gant comportent des cibles qui sont passives, les cibles pourront de préférence être rétro-réfléchissantes dans le spectre du dispositif d'illumination et/ou des moyens d'illumination. Bien qu'ici les cibles utilisées soient passives, les cibles pourront encore être actives de sorte à assurer leur propre éclairaqe. De telles cibles actives pourront être pilotées pour envoyer chacune un signal spécifique, par exemple à une fréquence donnée, de manière à faciliter leur repérage et leur distinction des autres cibles. Dans le cas où on utilisera des cibles actives, le gant pourra comporter une ou des batteries et/ou piles nécessaires à l'alimentation électrique des cibles. Bien qu'ici les moyens de mesure de la configuration du gant décrits soient des moyens de mesure externes, lesdits moyens de mesure pourront être internes : les cibles seront alors agencées dans l'environnement du gant et les moyens de suivi de ces cibles seront portés par le gant. D'une manière générale, les moyens de mesure de la configuration du gant pourront comporter tout système de mesure sans contact connu comme par exemple et de manière non exhaustive : des systèmes de capture de mouvement (« motion capture ») avec ou sans cibles comme le dispositif « ART Track », des capteurs électromagnétiques ou ultrasoniques comme les capteurs « Polhemus », des traceurs laser comme les traceurs « Leica Eye Tracker », des caméras temps de vol, les systèmes de capture de mouvement de type « Kinect » ou le dispositif « Leap Motion » ...

Pour l'ensemble de la demande, les moteurs, capteurs et réducteurs cités pourront être de tout type adapté.

Les moteurs pourront ainsi être avantageusement et manière non exhaustive des moteurs électriques à courant continu à rotor sans fer, des moteurs sans balais, des moteurs à courant continu classiques ... En place des moteurs, on pourra employer d'autres actionneurs tels que des alliages à mémoire de forme, des polymères électroactifs, des actionneurs piézoélectriques, des actionneurs pneumatiques ou encore hydrauliques. On pourra aussi utiliser sur un ou plusieurs axes de rotation du doigt robotique des moyens de freinage à la place de moteurs ou d'actionneurs. Ces moyens de freinage pourront comporter des freins à disques, des freins à poudre ou des freins à fluides magnéto-rhéologiques ou électro-rhéologiques. On pourra encore utiliser des actionneurs hybrides associant un actionneur et des moyens de freinage de tout type présenté précédemment. On pourra également utiliser sur un ou plusieurs axes de rotation du doigt robotique et/ou du dispositif de génération d'un retour haptique local des dispositifs d'actionnement antagonistes et/ou des dispositifs à raideur variable de type actionneurs élastiques en série (en anglais « sériés elastic actuators ») ou actionneurs élastiques en parallèles (en anglais « parallel elastic actuators ») .

Les réducteurs pourront être des cabestans à câbles ou de manière non exhaustive des réducteurs à courroies ou à engrenages simples ou épicycloïdaux, à un ou plusieurs étages, des réducteurs de type engrenage à onde de déformation (de type réducteur « Harmonie Drive ») ou des réducteurs à vis à billes ou toute combinaison de ces éléments. Dans le cas de l'utilisation de cabestans, il sera avantageux d'usiner un profil en hélice sur les poulies et de prévoir des systèmes de guidage et de tension des câbles. On pourra encore sur certains axes de rotation du doigt robotique et/ou du dispositif de génération d'un retour haptique local avoir des réducteurs non réversibles comme des réducteurs à roue et vis sans fin. Dans le cas de l'utilisation de moteurs et/ou de réducteurs à faible rendement et/ou présentant des frottements importants ou peu ou pas réversibles sur les axes de rotation du doigt robotique avec retour d'effort, ou pourra avantageusement utiliser au niveau des moteurs, au niveau des articulations du doigt robotique ou au niveau de sa base ou de ses éléments d'extrémité des capteurs d'effort dont les signaux seront utilisés pour compenser ces défauts et rendre réversible le doigt robotique.

Les capteurs pourront être de tous type adapté, en particulier et de manière non exhaustive des codeurs optiques, des capteurs à effet Hall, des potentiomètres ou des codeurs magnéto-optiques. Ces capteurs pourront être absolus (multi-tours ) ou relatifs. Ils pourront être intégrés sur les moteurs. Tout ou partie d'entre eux pourront également être placés sur les articulations du doigt robotique et/ou du dispositif de génération d'un retour haptique local. On pourra encore avoir sur un ou plusieurs axes de rotation du doigt robotique et/ou du dispositif de génération d'un retour haptique local des capteurs à la fois sur les moteurs et sur les articulations.

De manière générale, les liaisons cinématiques du gant pourront être réalisées par des paliers simples, des roulements à billes, des paliers lisses, des paliers magnétiques, des articulations flexibles telles que celles décrites dans la demande WO 2008 015 178 de la présente demanderesse incorporée ici par référence, des cols minces ou toute autre solution connue.

Par ailleurs certaines liaisons ont été illustrées de façon simplifiée en porte-à-faux. Il pourra être avantageux de réaliser des liaisons en chape, c'est-à-dire avec une reprise des efforts de chaque côté de la liaison. Ceci est en particulier vrai pour le guidage en rotation des poulies dont les efforts pourront avantageusement être repris par des paliers ou des roulements du côté des poulies opposées aux moteurs.

Bien qu' ici les moyens de déplacement du plateau soient commandés en position, les moyens de déplacement du plateau pourront être commandés en effort.

Claims (18)

1. REVENDICATIONS

   1. Gant (1) pour la manipulation virtuelle ou à distance qui comporte : - une base (2) , - au moins un doigt robotique (3) destiné à être lié à l'un des doigts de l'utilisateur et comportant une pluralité d'éléments (1051 ; 51 ; 52 ; 53 ; 54 ; 55 ; 56) articulés les uns aux autres dont un premier élément d'extrémité (51 ; 1051) monté mobile sur la base et un deuxième élément d'extrémité (56), le doigt robotique comprenant des moyens d'actionnement d'au moins l'un des éléments du doigt robotique, ces moyens d'actionnement étant aptes à générer un retour d'effort destiné à être appliqué sur la phalangette de l'utilisateur selon au moins une direction, et - au moins un dispositif de génération d'un retour haptique local agencé au moins en partie au niveau du deuxième élément d'extrémité du doigt robotique et destiné à être en contact avec la phalangette de l'utilisateur, le dispositif de génération d'un retour haptique local étant agencé pour générer un retour haptique local destiné à être appliqué à la phalangette selon au moins une direction, l'une au moins des directions selon laquelle le retour haptique local est généré étant différente de l'une au moins des directions selon laquelle le retour d'effort est généré.
2. 2. Gant selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de génération d'un retour haptique local est conformé de façon à être destiné à être en contact avec la pulpe de la phalangette de l'utilisateur, le dispositif de génération d'un retour haptique local étant agencé pour générer un retour haptique local destiné à être appliqué à la pulpe de la phalangette.
3. 3. Gant selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le doigt robotique (3) est configuré pour présenter au moins autant de degrés de liberté que le doigt de l'utilisateur auquel il est destiné à être lié.
4. 4. Gant selon la revendication 1 à 3, dans lequel les moyens d'actionnement et le dispositif de génération d'un retour haptique local (4 ; 104 ; 204 ; 304 ; 404) sont agencés de sorte qu'au moins l'une des directions selon laquelle le retour haptique local est généré est perpendiculaire à l'une au moins des directions selon laquelle le retour d'effort est généré.
5. 5. Gant selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les moyens d'actionnement et le dispositif de génération d'un retour haptique local (4 ; 104 ; 204 ; 304 ; 404) sont agencés de sorte que, lorsque le doigt de l'utilisateur est solidarisé au dispositif de génération d'un retour haptique local, le retour haptique local est généré tangentiellement à la pulpe du doigt et le retour d'effort est généré suivant la normale à la pulpe du doigt.
6. 6. Gant selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel les moyens d'actionnement et le dispositif de génération d'un retour haptique local (4 ; 104 ; 204 ; 304 ; 404) sont agencés de sorte que les directions selon lesquelles est généré le retour d'effort sont toutes différentes des directions selon lesquelles est généré le retour haptique local.
7. 7. Gant selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens d'actionnement sont agencés pour générer un retour d'effort sur un seul degré de liberté du doigt robotique (3) .
8. 8. Gant selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de génération d'un retour haptique local (4 ; 304 ; 404) est agencé pour générer un retour haptique local selon une seule direction relativement à la pulpe du doigt destiné à être associé audit dispositif de génération d'un retour haptique local.
9. 9. Gant selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le dispositif de génération d'un retour haptique local (104 ; 204) est agencé pour générer un retour haptique local selon deux directions relativement à la pulpe du doigt destiné à être associé audit dispositif de génération d'un retour haptique local.
10. 10. Gant selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de génération d'un retour haptique local (4 ; 104 ; 204 ; 304 ; 404) comporte une coque (10 ; 110 ; 210 ; 310 ; 410) comprenant une zone d'accueil (11 ; 111 ; 211 ; 311 ; 411) destinée à recevoir une phalangette de l'utilisateur, la zone d'accueil étant conformée en un réceptacle creux ayant une forme correspondante à celle de la pulpe du doigt de 1'utilisateur.
11. 11. Gant selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 10, dans lequel le dispositif de génération d'un retour haptique local (4) comporte une coque (10) comprenant une zone d'accueil (11) destinée à recevoir une phalangette de l'utilisateur, le dispositif comportant en outre un plateau (13) monté mobile par rapport à la coque et agencé au niveau de la zone d'accueil, le plateau étant conformé en un anneau et agencé de sorte qu'un axe du plateau soit parallèle à l'axe de la phalangette du doigt de l'utilisateur destiné à être associé audit dispositif de génération d'un retour haptique local.
12. 12. Gant selon la revendication 11, dans lequel le plateau (13) est conformé de sorte à avoir un diamètre supérieur à celui du doigt de l'utilisateur destiné à être associé audit dispositif de génération d'un retour haptique local (4).
13. 13. Gant selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel le dispositif de génération d'un retour haptique local (104 ; 204 ; 304 ; 404) comporte une coque (110 ; 210 ; 310 ; 410) comprenant une zone d'accueil (111 ; 211 ; 311 ; 411) destinée à recevoir la phalangette de l'utilisateur, le dispositif comportant en outre un plateau (113 ; 213 ; 313 ; 413) monté mobile par rapport à la coque et agencé au niveau de la zone d'accueil, le plateau étant agencé sous la zone d'accueil qui comporte un trou permettant d'accéder au plateau.
14. 14. Gant selon la revendication 13, dans lequel le plateau (313 ; 413) comporte une partie saillante (350 ; 450) du reste du plateau et qui est la partie du plateau destinée à venir en contact avec le doigt de l'utilisateur.
15. 15. Gant selon la revendication 14, dans lequel la partie saillante (350) s'étend à travers le trou de la zone d'accueil.
16. 16. Gant selon l'une des revendications précédentes, dans lequel une portion du doigt robotique (3) est agencée à l'intérieur de la base (2) .
17. 17. Gant selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la base (2) comporte des moyens de solidarisation de la base à la paume de l'utilisateur.
18. 18. Système de manipulation virtuelle ou à distance (500) comportant un gant (1) selon l'une des revendications précédentes, des moyens de mesure (501) de la position et de l'orientation de la base (2) dudit gant dans l'espace, un environnement (502) avec lequel l'utilisateur est destiné à interagir et des moyens de contrôle (503) du gant (1) et de l'environnement (502).