FR3053115B1 - Capteur tactile capable de retranscrire le toucher - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un capteur tactile (1) comprenant : - un transducteur (10) fixé sur un support (20) sur lequel est fixé le transducteur (10), et - une enveloppe (40) déformable comprenant un corps (42), fixé sur le support (20) et un capuchon (44) et fixé sur le corps (42) de manière à recouvrir le transducteur (10), dans lequel le capuchon (44) présente une face d'actionnement (46) configurée pour venir en regard du transducteur (10), la zone centrale (47) de la face d'actionnement étant plus proche du transducteur (10) que sa zone périphérique (48) de sorte que la face d'actionnement (46) vient en localement contact avec le transducteur (10) au niveau de la zone centrale (47) lorsqu'une force est appliquée sur le capteur tactile (1).

Description

DOMAINE DE L’INVENTION L’invention concerne le domaine de la robotique, et plus particulièrement des capteurs configurés pour retranscrire le sens du toucher.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE

De nos jours, les robots comprennent un ensemble d’actionneurs, de capteurs et de circuits électroniques leur permettant d’accomplir des tâches spécifiques de manière automatisée. Toutefois, ces robots ne sont généralement pas capables d’accomplir des tâches délicates telles que la saisie d’objets fragiles, la mesure de la température ou la finition d’une surface (rugosité d’un matériau, ...), etc.

On cherche donc à conférer à des robots le sens du toucher afin d’élargir leurs domaines d’application.

Un capteur qui reproduit le sens du toucher a déjà été proposé dans le document WO 2014/043037. Ce capteur comprend un matériau du type éponge recouvert par une peau flexible et un capteur de pression. Ce matériau du type éponge est configuré pour absorber des fluides et se comprimer en réponse à une force qui lui est appliquée. Ce matériau de type éponge reprend sa forme initiale lorsque la force est retirée. Le capteur de pression configuré pour détecter des variations de pression dans le fluide qui est logé dans le matériau du type éponge résultant d’une force appliquée sur la peau flexible. Associé à un logiciel, le capteur peut sentir le chaud et le froid ou encore déterminer la texture et la forme d’une surface ou d’un objet.

Toutefois, la robustesse des mesures effectuées par ce capteur peut s’avérer insuffisante dans le temps. En effet, les mesures dépendent du comportement du fluide enfermé dans le capteur : or des fuites peuvent se produire lorsque le capteur est en fonctionnement, modifiant ainsi le comportement du capteur. De plus, le fluide doit être introduit par l’utilisateur dans le capteur avant sa première utilisation : la quantité de fluide injectée ayant une influence sur le comportement du capteur, des problèmes de calibration et de sensibilité (hystérésis) peuvent survenir. Enfin, ce capteur présente un coût de fabrication élevé.

RESUME DE L’INVENTION

Un objectif de l’invention est donc de proposer un nouveau capteur capable de reproduire le toucher, pouvant être mis en œuvre dans le domaine de la robotique et de l’informatique industrielle, capable de fournir des mesures robustes dans le temps tout en présentant une bonne sensibilité au toucher, pour un coût réduit.

Pour cela, l’invention propose un capteur tactile comprenant : - un transducteur résistif configuré pour convertir une force en un signal électrique, - un support sur lequel est fixé le transducteur, et - une enveloppe réalisée dans un matériau déformable comprenant : un corps, fixé sur le support, et un capuchon et fixé sur le corps de manière à recouvrir le transducteur, un évidement étant formé dans le capuchon au niveau du transducteur, dans lequel le capuchon présente une face d’actionnement configurée pour venir en regard du transducteur, ladite face d’actionnement présentant une zone centrale et une zone périphérique, la zone centrale étant plus proche du transducteur que la zone périphérique de sorte que la face d’actionnement vient localement en contact avec le transducteur au niveau de la zone centrale lorsqu’une force est appliquée sur le capteur.

Certaines caractéristiques préférées mais non limitatives du capteur décrit ci-dessus sont les suivantes, prises individuellement ou en combinaison : - la face d’actionnement présente une forme convexe, - la zone centrale présente une section hémisphérique ou ovoïde, - le support est de forme globalement cylindrique dont une génératrice définit un axe longitudinal, ledit support comprenant une face de réception s’étendant en regard du capuchon et configurée pour recevoir le transducteur, ladite face de réception formant un angle compris entre 0° et 90°, de préférence entre 30° et 60°, avec un plan normal à l’axe longitudinal, - la face d’actionnement du capuchon s’étend sensiblement parallèlement à la face de réception du support, - lorsque la zone centrale de la face d’actionnement du capuchon est en contact avec la face de réception du support au niveau d’une surface de contact, une droite normale à la surface de contact est confondue avec un rayon de la section hémisphérique de la zone centrale, - le matériau constitutif du capuchon présente une dureté Shore A comprise entre 0 et 50, - une distance minimum entre la zone centrale et le transducteur lorsque le capteur est au repos est comprise entre 0.01 mm et 0.23 mm, de préférence entre 0.17 mm et 0.19 mm, - le capuchon présente une surface externe de détection configurée pour recevoir une force, ladite surface externe étant convexe, par exemple hémisphérique, - une distance maximale entre une surface active du transducteur et la surface externe du capuchon suivant une direction normale à ladite surface active est comprise entre 5.5 mm et 8.5 mm, de préférence entre 6.55 mm et 6.71 mm, - le capteur tactile comprend en outre une rondelle de centrage du transducteur sur le support, ladite rondelle de centrage comprenant une base configurée pour être fixée sur le support autour du transducteur de laquelle fait saillie un épaulement configuré pour recouvrir ledit transducteur, un diamètre interne de la base étant sensiblement égal à un diamètre externe du transducteur, - une épaisseur de l’épaulement est comprise entre 0.3 mm et 3.0 mm, de préférence entre 0.35 mm et 1.0 mm, - le corps de l’enveloppe est fixé sur le support par vissage ou par collage, - l’enveloppe est fixée sur le support à l’aide de deux demi-bagues, lesdites demi-bagues étant configurées pour être rapportées autour du corps de l’enveloppe et fixées sur le support, - les deux demi-bagues sont fixées l’une sur l’autre par encliquetage ou par collage, - les demi-bagues sont fixées sur le corps de l’enveloppe avec jeu afin d’autoriser une expansion dudit corps, - un méplat est formé sur une surface externe du corps dans une zone s’étendant en regard d’une jonction des demi-bagues, et/ou - chaque demi-bague présente une surface interne configurée pour venir en contact avec le corps, une section de ladite surface interne étant de forme elliptique.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et au regard des dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs et sur lesquels : - La figure 1 est une vue éclatée d’un exemple de réalisation d’un capteur tactile conforme à l’invention, - La figure 2 est une vue en perspective du capteur tactile de la figure 1, - La figure 3 est une vue en coupe transversale du capteur tactile de la figure 1, - La figure 4a est une vue en perspective d’un exemple de réalisation d’un support pour un capteur tactile conforme à l’invention, - La figure 4b est une vue de face en transparence du support de la figure 4a, - La figure 5a est une vue suivant une première coupe transversale d’un exemple de réalisation d’une enveloppe pour un capteur tactile conforme à l’invention et - La figure 5b est une vue suivant une deuxième coupe transversale, perpendiculaire à la première coupe transversale, de l’enveloppe de la figure 5a. DESCRIPTION DETAILLEE D’UN MODE DE REALISATION Un capteur tactile 1 comprend : - un transducteur 10 résistif configuré pour convertir une force en un signal électrique, - un support 20 sur lequel est fixé le transducteur 10, et - une enveloppe 40 réalisée dans un matériau déformable configurée pour venir en contact avec un objet devant être touché par le capteur 1. L’enveloppe 40 comprend un corps 42 fixé sur le support 20 et un capuchon 44 fixé sur le corps 42 de manière à recouvrir le transducteur 10. Un évidement 45 est formé dans le capuchon 44 au niveau du transducteur 10 et le capuchon 44 présente une face d’actionnement 46 définissant un fond de l’évidement 45. La face d’actionnement 46 est configurée pour venir en regard du transducteur 10 et présente une zone centrale 47 et une zone périphérique 48, la zone centrale 47 étant plus proche du transducteur 10 que la zone périphérique 48. De la sorte, la face d’actionnement 46 vient en localement contact avec le transducteur 10 au niveau de la zone centrale 47 lorsqu’une force est appliquée sur le capteur 1.

Cette configuration du capteur 1 permet de détecter un contact ou une pression avec précision grâce à la forme spécifique du capuchon 44. La détection est en outre robuste, aucun fluide n’intervenant lors de la détection.

Le transducteur 10 résistif

Le transducteur 10 résistif peut notamment être du type FSR (acronyme anglais de Force Sensitive Résistance) MEMS (acronyme anglais de MicroElectroMechanical Systems, pour résonateur microélectronique) ou encore NEMS (acronyme anglais de NanoelEctroMechanical Systems, pour résonateur nanoélectronique) et présente une plage de captation comprise entre 0.025 N et 20N, de préférence entre 0.05 N et 5N.

De manière connue en soi, le transducteur 10 comprend un récepteur 12 sur lequel sont connectés des conducteurs 14 configurés pour transmettre le signal électrique émis par le récepteur 12 à une unité de traitement, par exemple un amplificateur opérationnel qui peut être configuré comme suiveur. Le récepteur 12 peut être circulaire (transducteur 10 rond) ou de toute autre forme disponible dans le commerce.

Dans ce qui suit, l’invention sera plus particulièrement décrite dans le cas d’un capteur 1 comprenant un transducteur 10 du type FSR rond. Ceci n’est cependant pas limitatif, l’invention s’appliquant mutatis mutandis lorsque le transducteur 10 est d’un type différent ou de forme différente.

Le support 20

Le support 20 est configuré pour recevoir et positionner le transducteur 10 par rapport à l’enveloppe 40 de manière à optimiser la sensibilité du transducteur 10.

Le support 20 comprend un socle 22, pouvant par exemple être fixé sur une prothèse ou sur un robot, une embase 24 s’étendant depuis le socle 22 configurée pour recevoir le corps 42 de l’enveloppe 40, et une face de réception 26 s’étendant depuis une extrémité libre de l’embase 24 configurée pour recevoir le récepteur 12. Le support 20 est réalisé dans un matériau rigide indéformable dans les conditions de fonctionnement et d’utilisation du capteur 1, afin de garantir la position du récepteur 12 par rapport à l’enveloppe 40. L’embase 24 du support 20 est de forme généralement cylindrique, par exemple cylindrique de révolution ou de section ovoïde. L’embase 24 s’étend selon une direction principale définissant un axe longitudinal X. Lorsque l’embase 24 est cylindrique, l’axe longitudinal X est parallèle à une génératrice du cylindre.

Dans une forme de réalisation, la section transversale de l’embase 24 (dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal X) est globalement elliptique afin de compenser les déformations du corps 42 de l’enveloppe 40 lorsque celle-ci est fixée sur le support 20.

Lorsque le transducteur 10 est positionné sur le support 20, son récepteur 12 est placé sur la face de réception 26 de l’embase 24 tandis que ses conducteurs 14 s’étendent le long du support 20, en direction du socle 22. Afin de retenir le transducteur 10 en le plaquant contre le support 20 et d’améliorer le positionnement du récepteur 12 du transducteur 10, un méplat 28 peut être formé dans l’embase 24 du support 20 dans la partie s’étendant en regard des conducteurs 14. Une ouverture 29 peut en outre être formée dans le socle 22 dans le prolongement du méplat 28 pour faire passer l’extrémité libre des conducteurs 14 et permettre leur connexion à une unité de traitement sans faire bouger le récepteur 12.

Le cas échéant, l’arête 27 s’étendant entre la face de réception 26 et le méplat du support 20 peut être émoussée (ou courbe) afin de ne pas endommager les conducteurs 14.

De manière optionnelle, un deuxième méplat 28b peut être formé sur la face opposée de l’embase 24 afin d’empêcher toute rotation de l’enveloppe 40 par rapport au support 20 et d’améliorer ainsi la précision de mesure du capteur 1.

La face de réception 26 du support 20 s’étend en regard de la face d’actionnement 46 du capuchon 44 et est sensiblement plane. Afin d’améliorer la précision de la détection du capteur 1, la face de réception 26 forme un angle a compris entre 0° et 90°, de préférence entre 30° et 60°, avec un plan normal à l’axe longitudinal X. Cet angle a permet d’ajuster la précision de détection et la sensibilité du capteur 1 : en effet, l’angle a influence la direction d’application de la force sur le transducteur 10 ainsi que l’amplitude mesurée par le transducteur 10. Avantageusement, un angle a supérieur à 0° permet également d’empêcher le capuchon 44 de tourner par rapport au support 20 et renforce donc sa fixation sur le support 20.

Le capteur 1 comprend en outre une rondelle de centrage 30 du récepteur 12 du transducteur 10 sur le support 20 configurée pour centrer le récepteur 12 par rapport à la zone centrale 47 du capuchon 44 et pour bloquer le récepteur 12 en position sur le support 20. A cet effet, la rondelle de centrage 30 comprend une base 32 configurée pour être fixée sur le support 20 autour du récepteur 12 de laquelle fait saillie un épaulement 34 configuré pour recouvrir ledit récepteur 12. Un diamètre interne de la base 32 est par ailleurs sensiblement égal à un diamètre externe du transducteur 10 afin de permettre un ajustement serré du transducteur 10.

On notera que, dans le cas où le récepteur 12 du transducteur 10 est d’une forme autre que circulaire, la forme de la rondelle de centrage 30 reste adaptée de manière à assurer un serrage ajusté du récepteur 12. La base 32 présente alors une périphérie interne dont la forme et les dimensions correspondent sensiblement à celles du récepteur 12 utilisé.

Dans une forme de réalisation, la rondelle de centrage 30 est rapportée et fixée sur le support 20 afin de permettre facilement la fixation et le centrage du récepteur 12, en particulier lorsque celui-ci est rond. En variante, la rondelle de centrage 30 pourrait être formée intégralement et en une seule pièce avec le support 20.

La rondelle de centrage 30 présente en outre un méplat 36, configuré pour s’étendre dans le prolongement du méplat 28 de l’embase 24 lorsque la rondelle de centrage 30 est fixée sur le support 20, afin de permettre le passage des conducteurs 14 du transducteur 10 vers le support 20. Le méplat 36 de la rondelle de centrage 30 est réalisé en coupant la base 32 et le cas échéant l’épaulement 34 de la rondelle de centrage 30 de manière à former une ouverture traversante radialement. Lors du montage du capteur 1, il suffit par conséquent de placer le récepteur 12 sur la face de réception 26 du support 20 en plaquant ses conducteurs 14 contre le méplat 36 de l’embase 24 puis de rapporter la rondelle de centrage 30 sur le support 20 en positionnant le méplat 36 de sorte que les conducteurs 14 passent par son orifice traversant. En parallèle, l’application de la rondelle de centrage 30 contre la face de réception 26 a pour effet de centrer le récepteur 12 et de le positionner avec précision, grâce à son ajustement serré avec la base 32 de la rondelle de centrage 30.

Le support 20 et la rondelle de centrage 30 sont réalisés dans un matériau rigide indéformable dans les conditions de fonctionnement et d’utilisation du capteur 1 afin de garantir la position du transducteur 10 par rapport au capuchon 44. Par exemple, le support 20 et la rondelle de centrage 30 peuvent être réalisés dans un matériau présentant un module d’Young compris entre 0.5 GPa et 70 GPa et un allongement à la rupture compris entre 6 % et 39 %. Des exemples de matériaux pouvant être utilisés comprennent l’acide polylactique (PLA) ou encore l’aluminium de la série 1050A (AI99, 3.0255, 1B). On notera enfin que la rondelle de centrage 30 et le support 20 ne sont pas nécessairement réalisés dans un même matériau. L’enveloppe 40 L’enveloppe 40 présente une surface externe de détection configurée pour venir en contact avec la pièce à toucher et recevoir une force sur une surface interne en contact avec le support 20.

Comme indiqué précédemment, l’enveloppe 40 comprend un corps 42 et un capuchon 44.

Dans l’exemple de réalisation illustré sur les figures, l’enveloppe 40 est emmanchée sur le support 20. Plus précisément, le corps 42 de l’enveloppe 40 est emmanché sur l’embase 24 du support 20 tandis que le capuchon 44 recouvre sa surface de réception 26 et le récepteur 12 du transducteur 10. Le corps 42 comprend donc un logement interne débouchant permettant l’introduction du support 20 qui s’étend dans le prolongement de l’évidement 45 du capuchon 44.

La surface externe 44a du capuchon 44 est globalement de forme convexe. Par exemple, la surface externe 44a du capuchon 44 peut être globalement hémisphérique. Cette forme convexe de la surface externe 44a permet d’augmenter la précision du toucher du capteur 1 en formant une pluralité de points susceptibles de venir en contact avec ladite surface externe 44a, en comparaison avec une surface anguleuse par exemple.

La surface interne de l’enveloppe 40 est formée, au niveau du capuchon 44, par la face d’actionnement 46. Dans une forme de réalisation, la face d’actionnement 46 est arrondie, de préférence de forme convexe. Cette forme particulière de la face d’actionnement 46 permet d’augmenter la précision de la détection dans la mesure où elle permet d’obtenir une zone de contact avec le récepteur 12 plus ou moins grande selon la force appliquée sur la surface externe 44a, ladite zone de contact pouvant être assimilée à un point lorsque la force est très faible (de l’ordre de 0.025 N par exemple).

Dans une forme de réalisation, la zone centrale 47 présente une section hémisphérique ou ovoïde.

On notera que la zone centrale 47 peut présenter la forme générale d’un dôme de section convexe, ou en variante une forme cylindrique dont une section est sensiblement ovoïde. Par exemple, dans les exemples de réalisation illustrés sur les figures, la zone centrale 47 présente une forme cylindrique (voir figure 5b) dont une section est hémisphérique (voir figure 5a).

La zone périphérique 48 de la face d’actionnement 46 correspond à la jonction entre sa zone centrale 47 et les parois latérales de l’évidement 45. Cette zone périphérique 48 peut présenter la forme d’un anneau plan ou d’une ligne annulaire entourant la zone centrale 47. Dans l’exemple illustré sur les figures 5a et 5b, une grande partie de la face d’actionnement 46 du capuchon 44 est convexe (une partie s’aplatissant au contact de l’épaulement 34 de la rondelle de centrage 30), de sorte que la zone périphérique 48 est uniquement formée par un anneau de petite largeur s'étendant à l’interface entre la zone centrale 47 et les faces latérales définissant l’évidement 45.

La face d’actionnement 46 du capuchon 44 est par ailleurs orientée sensiblement parallèlement à la face de réception 28 du support. Ainsi, lorsque la zone centrale 47 de la face d’actionnement 46 est en contact avec la face de réception 26 du support 20 au niveau d’une surface de contact (assimilable à un point), une droite normale à la surface de contact est confondue avec un rayon de la section hémisphérique (ou autre) de la zone centrale 47.

Le capuchon 44 est réalisé dans un matériau déformable présentant une dureté Shore A (déterminée conformément à la norme ISO 868) comprise entre 0 et 50, et présentant une résistance au déchirement pouvant être comprise entre 1 KN/m et 6 KN/m, de préférence entre 4 KN/m et 6 KN/m, typiquement 5 KN/m. Le cas échéant, le corps 42 peut être réalisé dans le même matériau que le capuchon 44. Dans une forme de réalisation, le matériau constitutif de l’enveloppe 40 peut être choisi de manière à permettre sa réalisation par moulage.

Par exemple, l’enveloppe 40 peut être réalisé dans du silicone.

On notera que le comportement du capteur 1 dépend de quatre paramètres géométriques du capuchon 44 et du support 20, à savoir : - l’épaisseur E du capuchon 44 entre le point d’application d’une force donnée et la surface active du récepteur 12. Par épaisseur E du capuchon 44 on comprendra ici la distance maximale entre la surface active du récepteur 12 et la surface externe du capuchon 44, suivant une direction normale à la surface active (qui est sensiblement parallèle à la surface de réception 26 du support 20). - l’épaisseur H de l’épaulement 34 de la rondelle de centrage 30. Par épaisseur H de l’épaulement on comprendra ici la distance entre une face interne (c’est-à-dire en regard de la face de réception 26 du support 20) et la face externe (qui est opposée à la face interne) de l’épaulement de la rondelle de centrage 30, suivant une direction normale à la face de réception 26 du support 20. - la distance D minimum entre la zone centrale 47 du capuchon 44 et la surface active du récepteur 12, lorsque le capuchon 44 est au repos, et - l’angle a.

Lorsque le capuchon 44 est réalisé dans un matériau présentant une dureté Shore A comprise entre 0 et 50 : - l’épaisseur E peut être comprise entre 5.5 mm et 40 mm, de préférence entre 5.5 mm et 8.5 mm, par exemple entre 6.55 mm et 6.71 mm, typiquement 6.63 mm - l’épaisseur H peut être comprise entre 0.3 mm et 10 mm, de préférence entre 0.3 mm et 3.0 mm, par exemple entre 0.35 mm et 1.0 mm, typiquement 0.39 mm - la distance D peut être comprise entre 0.01 mm et 10 mm, de préférence entre 0.01 mm et 0.23 mm, par exemple entre 0.17 et 0.19 mm, typiquement 0.18 mm - l’angle a peut être compris entre 0° et 90°, de préférence entre 30° et 60°, typiquement 37°.

On notera que l’épaisseur E influence la précision du capteur 1 (sans modifier pour autant sa sensibilité) : plus elle est faible, moins le capteur 1 est précis ; plus elle est importante, plus le capteur 1 est précis.

Pour une épaisseur E fixée, lorsque l’épaisseur H est inférieure à l’épaisseur du récepteur 12, ce dernier est alors en sollicitation permanente. Une augmentation de l’épaisseur H a par ailleurs pour effet de diminuer la précision du capteur 1 et d’augmenter sa sensibilité. On notera en effet que la distance entre l’épaulement 34 et la base 32 est négligeable dans la mesure où elle est sensiblement égale à l’épaisseur du transducteur 10, qui est très fin.

En configuration optimale, la distance D tend vers zéro. Une augmentation de la distance D a pour effet d’augmenter la précision du capteur 1 et de réduire sa sensibilité.

En configuration optimale, l’angle a est sensiblement égal à 37°. Lorsque l’angle a est inférieur à 37°, la précision du capteur 1 est plus faible et sa sensibilité est plus importante. A contrario, lorsque l’angle a est supérieur à 37°, la précision du capteur 1 est plus importante et sa sensibilité est plus faible. On notera que la variation de l’angle a est plus sensible vers les valeurs hautes et qu’elle est symétrique dans les quatre cadrans (correspondant à des valeurs d’angle a de [90°; 180°], [180°; 270°] et [270° ; 360°]) autour des axes de variation des dimensions du support 20 en hauteur et en largeur.

Le corps 42 de l’enveloppe 40 est configuré pour être emmanché avec ajustement sur l’embase 24 du support 20.

Comme indiqué plus haut, l’embase 24 présente une forme généralement cylindrique, par exemple cylindrique de révolution ou de section ovoïde, notamment une section transversale elliptique. La surface interne du corps 42 qui vient en contact avec l’embase 24 présente alors une forme généralement cylindrique. L’enveloppe 40 peut être fixée sur le support 20 par tout moyen capable de maintenir fixement le capuchon 44 par rapport à la face de réception 26.

Dans une forme de réalisation, l’enveloppe 40 peut être vissée sur le support 20.

Par exemple, l’enveloppe 40 peut être fixée sur l’embase 24 à proximité de la face de réception 26 avec une vis et à proximité du socle 22 avec une tige filetée (ou en variante deux vis fixées de manière à s’étendre dans le prolongement l’une de l’autre). A cet effet, des orifices 25a, 25b, 49a, 49b sont formés dans l’enveloppe 40 et dans le support 20 afin de recevoir ces moyens de vissage. Ces orifices s’étendent de préférence dans des plan perpendiculaires à l’axe longitudinal X du support 20 et suivant des directions non parallèles afin d’améliorer le blocage de l’enveloppe 40 sur le support 20, par exemple suivant des directions perpendiculaires.

Typiquement, un premier orifice 49a traversant débouchant dans l’évidement 45 peut être préformé dans le corps 42 de l’enveloppe 40 tandis qu’un logement fileté 25a de même diamètre peut être réalisé dans le support 20, en regard du premier orifice traversant 49a. Une vis peut ensuite être insérée et vissée dans l’orifice traversant 49a et dans le logement 25a afin de bloquer le capuchon 44 par rapport au support 20. Dans le cas où l’angle a est compris entre 30° et 60°, le logement 25a peut être formé dans la partie surélevée de l’embase 24. On notera que la vis ne traverse de préférence pas le support 20 de part en part, en particulier lorsque celle-ci est fixée à proximité de la face de réception 26. Par ailleurs, un passage traversant 25b, 49b peut être formé dans le corps 42 et dans l’embase 24 à proximité du socle 22, afin de recevoir une tige filetée. Cette tige filetée peut ensuite être fixée dans le capteur 1 à l’aide de deux écrous rapportés et vissés sur la tige filetée de part et d’autre du capteur 1.

Dans une deuxième forme de réalisation, l’enveloppe 40 peut être fixée sur le support 20 à l’aide de demi-bagues 50 de fixation. Plus particulièrement, deux demi-bagues 50 peuvent être rapportées et fixées sur le corps 42 de l’enveloppe 40, à proximité du socle 22, afin de serrer le corps 42 sur l’embase 24 et d’empêcher sa rotation ou son déplacement.

Le cas échéant, une gorge 43 annulaire peut être formée dans la face externe du corps 42 afin de loger les demi-bagues 50. Les demi-bagues 50 sont alors insérées dans la gorge 43 annulaire puis fixées dans cette position sur le corps 42.

La forme des demi-bagues 50 est par ailleurs choisie de manière à permettre un serrage de l’enveloppe 40 sur le support 20. Par exemple, dans le cas d’une enveloppe 40 dont le corps 42 est sensiblement cylindrique de révolution, les deux demi-bagues 50 présentent une face interne 52 de serrage de forme cylindrique de révolution complémentaire. En variante, la face interne 52 des demi-bagues 50 peut présenter une section ellipsoïdale afin d’accueillir la déformation du corps 42 de l’enveloppe 40 au niveau de leurs extrémité libres 54 (qui peuvent, le cas échéant, être fixées ensemble) et de limiter les risques d’endommagement des demi-bagues 50 lorsqu’un effort important est appliqué sur le capuchon 44. Dans ce cas, le grand diamètre de la section ellipsoïdale correspond à l’axe défini par la jonction des extrémités libres 54 des demi-bagues 50.

De manière optionnelle, un méplat 41 peut être formé sur la partie du corps 42 configurée pour venir en regard des extrémités libres 54 des deux demi-bagues 50 afin de compenser la déformation de l’enveloppe 40 lors de la fixation des demi-bagues 50. Le méplat 41 est de préférence sensiblement parallèle à l’axe longitudinal X.

Les demi-bagues 50 sont réalisées dans un matériau rigide, par exemple un matériau présentant les mêmes caractéristiques que celui du support 20 et de la rondelle de centrage 30 (module d’Young entre 0.5 GPa et 70 GPa, allongement à la rupture compris entre 6 % et 39 %), typiquement de l’acide polylactique (PLA) ou de l’aluminium de la série 1050A (AI99, 3.0255, 1B). Les matériaux constitutifs des demi-bagues 5, de la rondelle de centrage 30 et du support 20 ne sont cependant pas nécessairement les mêmes.

Les demi-bagues 50 peuvent être fixées ensemble par collage ou par encliquetage et/ou peuvent être serties sur l’enveloppe 40.

Dans une troisième forme de réalisation, l’enveloppe 40 peut être fixée sur le corps 42 à la fois à l’aide des demi-bagues 50 et par vissage. Dans ce cas, les demi-bagues 50 sont de préférence fixées sur le support 20, de préférence dans la gorge 43, à l’aide de la tige filetée et comprennent chacune un orifice traversant 56 configuré pour être positionné dans le prolongement du passage traversant 49b, 25b et recevoir la tige filetée. Le cas échéant, les demi-bagues 50 peuvent en outre être fixées ensemble par encliquetage ou par collage afin d’augmenter encore leur tenue sur l’enveloppe 40. Dans cette forme de réalisation, les demi- bagues 50 sont donc tenues par la tige filetée, un jeu étant laissé ici encore afin d’éviter d’abîmer les bagues lors de la sollicitation du capuchon 44.

Cette forme de réalisation permet de bien tenir l’enveloppe 40 sur le support 20 et de positionner avec précision le capuchon 44 par rapport à la face de réception 26 en tenant compte de son caractère mou. Ce positionnement est encore amélioré lorsqu’un méplat 41 est formé sur le corps 42 au niveau des extrémités libres 54 des demi-bagues 50 et qu’un jeu est ménagé à ce niveau afin de permettre l’expansion du corps 42.

Lorsque l’embase 24 présente la forme d’une ellipse, la surface interne du corps 42 de l’enveloppe 40 peut être sensiblement cylindrique de révolution, un diamètre interne du logement formé dans le corps 42 étant alors sensiblement égal au petit diamètre de l’ellipse de l’embase 24. De la sorte, lors de l’assemblage de l’enveloppe 40 et du support 20, un jeu subsiste entre la surface interne du corps 42 et l’embase 24. Ce jeu est ensuite sensiblement réduit lors de la fixation de l’enveloppe 40 sur le corps 42, en particulier lorsque la fixation est réalisée à l’aide de demi-bagues 50.

Le support 20, la rondelle et les demi-bagues 50 peuvent être réalisés par impression 3D. L’enveloppe 40 quant à elle peut être obtenue par injection moulage ou éventuellement par impression 3D également.

Claims (18)

1. REVENDICATIONS

   1. Capteur tactile (1) comprenant ; un transducteur (10) résistif configuré pour convertir une force en un signal électrique, - un support (20) sur lequel est fixé ie transducteur (10), et - une enveloppe (40) réalisée dans un matériau déformable comprenant : æ un corps (42), fixé sur te support (20), et » un capuchon (44) et fixé sur le corps (42) de manière à recouvrir te transducteur (10), un évidement (45) étant formé dans te capuchon (44) au niveau du transducteur (10), dans lequel ie capuchon (44) présente une face d’actionnement (48) définissant un fond de l’évidement (45) configurée pour venir en regard du transducteur (10), ladite face d’actionnement (46) présentant une zone centrale (47) et une zone périphérique (48), la zone centrale (47) étant plus proche du transducteur (10) que la zone périphérique (48) de sorte que de la face d’actionnement (46) vient en contact localement avec te transducteur (10) au niveau de la zone centrale (47) lorsqu’une force est appliquée sur le capteur tactile (1), dans lequel une distance minimum (D) entre la zone centrale (47) et te transducteur (10) lorsque le capteur est au repos est comprise entre 0.01 mm et 0.23 mm.
2. 2. Capteur tactile (1) selon la revendication 1, dans lequel te face d’actionnement (46) présente une forme convexe,
3. 3. Capteur tactile (1) seion l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel la zone centrale (47) présente une section hémisphérique ou ovoïde.
4. 4. Capteur tactile (1) selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le support (20) est de forme globalement cylindrique dont une génératrice définit un axe longitudinal (X), ledit support (20) comprenant une face de réception (26) s’étendant en regard du capuchon (44) et configurée pour recevoir le transducteur (10), ladite face de réception (26) formant un angle (a) compris entre 0° et 90°, de préférence entre 30° et 60°, avec un plan normal à l’axe longitudinal (X).
5. 5. Capteur tactile (1) selon ia revendication 4, dans lequel la face d’actionnement (46) du capuchon (44) s’étend sensiblement parallèlement à la face de réception (26) du support (20).
6. 6. Capteur tactile (1) selon les revendications 3 et 4 prises en combinaison, dans lequel, lorsque la zone centrale (47) de la face d’actionnement (46) du capuchon (44) est en contact avec la face de réception (26) du support (20) au niveau d’une surface de contact, une droite normale à la surface de contact est confondue avec un rayon de la section hémisphérique de la zone centrale (47).
7. 7. Capteur tactile (1) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel le matériau constitutif du capuchon (44) présente une dureté Shore A comprise entre 0 et 50.
8. 8. Capteur tactile (1) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel la distance minimum (D) entre la zone centrale (47) et le transducteur (10) lorsque le capteur est au repos est comprise entre 0.17 mm et 0.19 mm.
9. 9. Capteur tactile (1) selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel le capuchon (44) présente une surface externe (45) de détection configurée pour recevoir une force, ladite surface externe (45) étant convexe, par exemple hémisphérique.
10. 10. Capteur tactile (1) selon la revendication 9, dans lequel une distance maximale (E) entre une surface active du transducteur (10) et la surface externe (45) du capuchon (44) suivant une direction normale à ladite surface active est comprise entre 5,5 mm et 8,5 mm, par exemple entre 6.65 mm et 6.71 mm.
11. 11. Capteur tactile (1) selon l’une des revendications 1 à 10, comprenant en outre une rondelle de centrage (30) du transducteur (10) sur le support (20), ladite rondelle de centrage (30) comprenant une base (32) configurée pour être fixée sur le support (20) autour du transducteur (10) de laquelle fait saillie un épaulement (34) configuré pour recouvrir ledit transducteur (10), un diamètre interne de la base (32) étant sensiblement égal à un diamètre externe du transducteur (10).
12. 12. Capteur tactile (1) selon la revendication 11, dans lequel une épaisseur (H) de l’épaulement (34) est comprise entre 0.3 mm et 3.0 mm, par exemple entre 0.35 mm et 1.0 mm.
13. 13. Capteur tactile (1) selon l’une des revendications 1 à 12, dans lequel le corps (42) de l’enveloppe (40) est fixé sur le support (20) par vissage ou par collage.
14. 14. Capteur tactile (1) selon l’une des revendications 1 à 13, dans lequel l’enveloppe (40) est fixée sur le support (20) à l’aide de deux demi-bagues (50), lesdites demi-bagues (50) étant configurées pour être rapportées autour du corps (42) de l’enveloppe (40) et fixées sur le support (20).
15. 15. Capteur tactile (1) selon la revendication 14, dans lequel les deux demi-bagues (50) sont fixées l’une sur l’autre par encliquetage ou par collage.
16. 16. Capteur selon l’une des revendications 14 ou 15, dans lequel les demi-bagues (50) sont fixées sur le corps (42) de l’enveloppe (40) avec jeu afin d’autoriser une expansion dudit corps (42).
17. 17. Capteur selon Tune des revendications 14 à 16, dans lequel un méplat (41) est formé sur une surface externe du corps (42) dans une zone s’étendanten regard d’une jonction des demi-bagues (50).
18. 18. Capteur selon l’une des revendications 14 à 17, dans lequel chaque demi-bague (50) présente une surface interne (52) configurée pour venir en contact avec le corps (42), une section de ladite surface interne (52) étant de forme elliptique.