FR3081361A1 - Procede de commande d'un robot motorise. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé de commande d’un robot motorisé (1) dans une surface délimitée (2), par exemple une aire de manutention et de stockage d’articles, ledit robot (1) comprenant un corps (3), un moyen de déplacement (4) et un moyen de chargement (5), caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes: guidage du robot motorisé (1 ) en mode suiveur par un opérateur pendant une phase au cours de laquelle ledit opérateur dépose des articles sur ledit moyen de chargement (5), déplacement du robot motorisé (1) en mode autonome depuis sa position à la dépose du dernier article vers une station de déchargement (9) présélectionnée. La présente invention concerne également un robot motorisé (1) apte à être utilisé dans le procédé selon l’invention.

Description

Description

Titre de l’invention : Procédé de commande d’un robot motorisé [0001] La présente invention se situe dans le domaine des robots motorisés. Elle concerne plus particulièrement un procédé de commande d’un robot motorisé pour le transport de pièces disposées dans une aire de manutention et de stockage, pièces référencées comme articles.

Les robots motorisés sont aujourd’hui couramment utilisés dans les domaines de la manutention et de la préparation de commandes. Ces robots permettent de réduire la pénibilité du travail des opérateurs en portant les charges à leur place. Les robots étant capables de porter des charges plus lourdes et/ou plus encombrantes que des être humains, ils réduisent les distances que les opérateurs ont à parcourir. Les robots permettent aux opérateurs d’effectuer des tâches à valeur ajoutée en libérant leurs mains, par exemple la manipulation d’une tablette afin d’interagir avec un système de gestion des commandes, de gestion des stocks, etc. Enfin l’usage de robots permet de remplacer des équipements fixes et peu flexibles afin de gagner en souplesse et de faire des économies d’espace.

Le document US2017158431 décrit un système d’automatisation d’entrepôt comprenant des chariots motorisés, dans lequel les opérateurs sont guidés dans l’entrepôt par les chariots.

Le document WO2017153896 par exemple propose un robot autonome doté d’une fonction d’anticipation d’obstacle et permettant de guider un opérateur.

Dans les solutions proposées par ces documents, les opérateurs doivent suivre les chariots qui leur sont assignés, ce qui est peu flexible et induit du stress chez les opérateurs.

Le document WO2017153897 propose un robot autonome pouvant être guidé par un opérateur en mode « poussée », l’opérateur se trouvant alors derrière le robot. Certains déplacements de l’opérateur sont alors détectés et interprétés par le robot comme des commandes de guidage. Toutefois cette solution n’est pas satisfaisante, car le guidage des robots n’est pas précis et l’apprentissage du système par les opérateurs est difficile.

Le document KR101014531 décrit une méthode de suivi d’un humain par un robot motorisé. Le capteur est prévu pour détecter les jambes d’un individu, afin que le robot puisse le suivre dans ses déplacements.

Un objet de la présente invention est de proposer un procédé de commande d’un robot motorisé qui soit simple et aisé pour les opérateurs.

Un autre objet de la présente invention est de répondre au moins en partie aux inconvénients précités en proposant un procédé de commande qui facilite la tâche des opérateurs. A cet effet, elle propose un procédé de commande d’un robot motorisé dans une surface délimitée, par exemple une aire de manutention et de stockage d’articles, ledit robot comprenant un corps, un moyen de déplacement et un moyen de chargement, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes :

- guidage du robot motorisé en mode suiveur par un opérateur pendant une phase au cours de laquelle ledit opérateur dépose des articles sur ledit moyen de chargement,

- déplacement du robot motorisé en mode autonome depuis sa position à la dépose du dernier article, vers une station de déchargement présélectionnée.

Grâce à ces dispositions, l’opérateur n’a pas besoin de se déplacer avec le robot jusqu’à la station de déchargement, et il peut se consacrer à des tâches plus complexes telles que la recherche d’articles.

Selon d’autres caractéristiques :

- le procédé selon l’invention peut comporter en plus une étape de déchargement en mode autonome des articles dans la station de déchargement, ce qui permet d’éviter à un opérateur de devoir procéder au déchargement ou assister le robot pendant le déchargement, les opérateurs pouvant ainsi se consacrer à des charges plus complexes,

- le procédé selon l’invention peut comporter en plus les étapes suivantes :

- déplacement du robot motorisé en mode autonome vers une station de chargement,

- chargement en mode autonome d’une caisse vide, ce qui permet au robot de se préparer, sans l’intervention d’un opérateur, à être chargé à nouveau avec d’autres articles,

- le procédé selon l’invention peut comporter en plus une étape de guidage en mode « précédent un opérateur », ce qui permet une plus grande flexibilité de fonctionnement, l’usage des différents modes du robot pouvant être optimisé en fonction des applications,

La présente invention concerne également un robot motorisé comprenant un corps, un moyen de déplacement et un moyen de chargement, caractérisé en ce qu’il comporte un moyen de guidage comprenant un mode suiveur d’un opérateur et un mode autonome, ledit robot comprenant un actionneur apte à basculer le moyen de guidage entre le mode suiveur et le mode autonome, en particulier actionnable à l’endroit de chargement du dernier article.

Grâce à ces dispositions, ce robot peut être utilisé de manière flexible et optimisée pour des tâches dont certaines étapes doivent se dérouler avec l’intervention d’un opérateur, et d’autres peuvent être effectuées de façon autonome par le robot, la transition entre ces étapes étant aisée et pouvant soit être actionnée par l’opérateur, soit de manière automatique par un système centralisé, qui détecte par exemple que la charge est complète, que le dernier article de la commande vient d’être chargé sur le robot.

Selon d’autres caractéristiques :

- le robot selon l’invention peut comprendre en outre un convoyeur disposé sur ledit moyen de chargement et un moyen de détection de présence d’une charge sur le moyen de chargement, permettant au robot d’effectuer des étapes de chargement ou de déchargement en mode autonome, sans l’intervention d’un opérateur, et de façon sécurisée ; un tel moyen de détection peut par exemple consister en un peson disposé sous le convoyeur, et détectant un poids posé sur le convoyeur,

- ledit moyen de détection peut comporter deux capteurs optiques, disposés chacun à l’une des extrémités dudit convoyeur, ce qui constitue un moyen fiable et efficace de réalisation de l’invention, et permettant une détection précise,

- ledit convoyeur peut être disposé de sorte à convoyer la charge dans la direction perpendiculaire à l’avancée du robot, ledit moyen de chargement comportant deux rebords sur ses bords latéraux, aptes à retenir une charge lors d’un freinage, et lesdits capteurs étant disposés dans lesdits rebords, ce qui constitue un moyen simple de réalisation permettant d’augmenter la sécurité, les rebords retenant la charge de manière fiable lors d’un freinage, et les capteurs étant bien protégés contre des chocs par lesdits rebords,

- lesdits capteurs peuvent être configurés pour envoyer un signal positif lorsqu’ils ne voient pas d’objet, et une absence de signal lorsqu’ils voient un objet, ce qui permet en cas de défaillance du capteur lors du chargement d’une caisse vide, d’éviter une chute de ladite caisse du côté du moyen de chargement opposé à la station de chargement,

- le robot selon l’invention peut comporter en outre un moyen de détection d’obstacles de faible hauteur, et ledit moyen de détection comporter de préférence quatre détecteurs voyant chacun sur un angle de sensiblement 90°, et répartis sur le pourtour dudit robot, de préférence à moins de 20 cm du sol, de préférence à moins de 15 cm du sol, ce qui augmente la sécurité du robot notamment lorsqu’il évolue en mode autonome.

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui fait suite, en référence aux figures annexées dans lesquelles :

[fig.l] est une vue schématique d’un procédé de commande d’un robot motorisé selon un mode de réalisation préféré de l’invention, [fig.2] est une vue de côté du robot motorisé selon un mode de réalisation préféré de l’invention, [fig.3] est une vue de dessous du robot motorisé de la fig 2, [fig.4] est une vue d’un détail du robot motorisé de la fig 2, [fig.5] est une vue de dessus du détail de la fig. 4.

Le procédé selon l’invention permet de guider un robot motorisé 1 dans une surface délimitée 2, par exemple une partie d’une aire de manutention et de stockage d’articles. Le robot 1, tel qu’illustré en fig. 2, comporte un corps 3 monté sur un moyen de déplacement 4, par exemple des roues, et un moyen de chargement 5, par exemple un plateau configuré pour supporter une charge 6. Le robot peut en option être complété par une remorque.

Le robot 1 fonctionne par exemple au moyen d’une alimentation électrique, par exemple par une batterie.

La surface délimitée 2 peut comporter différentes zones, par exemple une zone de parking 7 des robots motorisés 1, permettant par exemple une recharge de leur batterie, une zone de stockage 8 des articles, au moins une station de déchargement 9 des articles, précédent par exemple une zone de montage, ou encore d’emballage et/ou d’expédition. A titre d’exemple, on peut disposer deux stations de déchargement 9, l’une permettant le transfert des articles vers une zone de montage, l’autre permettant le transfert des articles vers une zone d’emballage et d’expédition. Bien entendu il peut y avoir bien plus de stations de déchargement 9. Dans le cas où les articles sont transportés par les robots dans des caisses 6, la surface délimitée 2 peut encore comporter au moins une station de chargement 10 de caisses vides 6 afin que le robot 1 ayant déchargé une caisse pleine 6 puisse charger une caisse vide 6, et ainsi être prêt à être chargé de nouveaux articles.

Le robot 1 comporte un mode suiveur, dans lequel il suit l’opérateur par exemple comme expliqué dans le document KR101014531. Le robot comporte des capteurs permettant de détecter la position de l’opérateur, et de le suivre à chaque instant. Ainsi, lorsque l’opérateur a besoin d’un robot 1, il se place près du robot 1 et l’active en mode suiveur, par exemple au moyen d’une commande disposée sur le robot 1, ou au moyen d’une commande à distance, qui peut communiquer directement avec le robot 1, ou encore avec un système de gestion centralisé. Une fois activé, le robot en mode suiveur la suit l’opérateur tout au long de ses déplacements dans la surface délimitée 2. Selon les solutions de l’art antérieur, une fois qu’il a chargé une charge 6 sur le moyen de chargement 5, par exemple une caisse, l’opérateur est obligé de précéder le robot 1 jusqu’à une station de déchargement 9, pour permettre son déchargement.

Le robot 1 selon l’invention comporte également un mode autonome, dans lequel il est capable d’effectuer une ou plusieurs tâches programmées sans intervention humaine, par exemple comme expliqué dans le document WO2017153896. Ces tâches sont par exemple des déplacements vers des destinations précises de la surface délimitée 2, des opérations de chargement, de déchargement, ou d’autres tâches. Le mode autonome peut être activé au moyen d’une commande sur le robot 1, ou par une commande à distance. Selon ce mode de réalisation, l’opérateur peut conduire le robot 1 vers un point de départ prédéfini, à partir duquel le robot 1 peut se déplacer selon un parcours prédéfini jusque par exemple une station de déchargement 9.

Dans un mode de réalisation préféré de l’invention, le mode autonome peut être activé à partir de n’importe quel point de la surface délimitée 2. Une fois activé, le robot en mode autonome lb se rend vers le lieu de la surface délimitée 2 où on lui a commandé d’aller. Par exemple, lorsque l’opérateur a complété le chargement du robot en mode suiveur la, il active le mode autonome et lui indique une station de déchargement 9, pour que le robot en mode autonome 1b se rende tout seul à ladite station de déchargement 9. De cette façon, l’opérateur n’a pas besoin de conduire le robot 1 vers un point prédéfini, il est libre de passer à une autre tâche dès que le chargement du robot 1 est complet, quel que soit l’endroit où il se trouve à ce moment là dans la surface délimitée 2. Pour cela, le robot 1 comporte un actionneur de changement de mode actionnable par l’opérateur. Un tel actionneur permet de donner l’ordre au robot 1 d’arrêter de suivre l’opérateur, et d’engager une nouvelle tâche, qui est d’aller jusqu’à une station de déchargement 9 présélectionnée. Ledit actionneur de changement de mode peut aussi être actionnable automatiquement par le système centralisé ; par exemple le système connaît la liste des pièces qui doivent être chargées sur le robot ; à chaque pièce chargée, le système reçoit l’information que cette pièce est chargée, par exemple par le passage de la pièce devant un lecteur de code barres. Le système sait donc à quel moment la dernière pièce est chargée sur le robot 1, et peut connaître également la destination de la charge 6, et il peut automatiquement actionner l’actionneur de changement de mode pour passer le robot 1 en mode autonome, et lui indiquer la station de déchargement 9 présélectionnée à rejoindre. Ainsi l’opérateur n’a besoin que de charger les articles, et dès le dernier article chargé, il voit le robot partir en mode autonome. Cela lui indique accessoirement que le système a vérifié, et constaté que la charge était bien complète.

Le robot 1 peut comporter des capteurs permettant d’utiliser des fonctions d’évitement d’obstacles, afin que quelque soit le mode utilisé, les déplacements du robot 1 ne posent pas de problème de sécurité. Dans un mode préféré de l’invention, le robot 1 comporte un moyen de détection d’obstacles de faible hauteur, afin que de tels obstacles, par exemple une caisse à outils posée par terre, puissent être évités. Comme illustré en fig. 3, le moyen de détection d’obstacles de faible hauteur peut par exemple comporter quatre détecteurs 11 répartis sur le pourtour du robot 1 à faible distance du sol, par exemple à moins de 20 cm du sol, de préférence à moins de 15 cm du sol, cette distance étant à considérer lorsque le robot 1 est posé au sol, bien entendu ; par exemple pour un robot sensiblement rectangulaire, un détecteur 11 peut être disposé à chaque coin du robot, à 10 cm du bas des roues, donc du sol. Chaque détecteur 11 est capable de détecter des obstacles dans un angle de 90° ; de cette façon l’ensemble des détecteurs couvrent une plage d’angles de 360° autour du robot 1.

Le procédé de commande selon l’invention peut en outre comporter un mode de déchargement automatique de la charge 6 du robot 1 par exemple d’une caisse pleine 6, et il peut en outre comporter un mode de chargement automatique d’une caisse vide 6.

Dans ce but, le moyen de chargement 5 peut comporter un convoyeur 12, par exemple un convoyeur motorisé à bande ou à rouleaux, ou encore un convoyeur à galets gravitaire.

Dans ce but, le robot 1 peut comporter un moyen de détection de charge sur le moyen de chargement. Par exemple le convoyeur 12 peut être un convoyeur à bande posé sur peson. Selon un autre mode de réalisation, le convoyeur 12 peut être un convoyeur à rouleaux, et on peut disposer un peson sous chacun des rouleaux d’extrémité du convoyeur 12. On peut ainsi savoir à quel moment une caisse 6 a quitté le convoyeur 12, par le fait que le rouleau d’extrémité du côté de la station de déchargement 9 n’exerce plus de surcharge sur le peson correspondant. On peut aussi savoir à quel moment une caisse 6 est complètement chargée sur le convoyeur 12, par le fait que le rouleau d’extrémité du côté opposé à la station de chargement 10 indique une surcharge.

Selon un autre mode de réalisation illustré aux figs 4 et 5, le robot 1 peut comporter des capteurs 13, qui peuvent être à ultra sons, ou encore des capteurs de présence optique, qui peuvent être disposés chacun à une extrémité dudit convoyeur 12, selon des axes 14. De tels capteurs 13 peuvent détecter la présence ou non d’une caisse 6 à chaque extrémité du convoyeur, et en déduire une information de déchargement terminé, ou de chargement de caisse vide 6 terminé, par exemple.

Il faut donc que ces capteurs 13 soient suffisamment proches de l’extrémité du convoyeur 12 pour qu’en particulier lors du chargement d’une caisse vide 6 un ordre d’arrêt puisse être donné au convoyeur 12, que celui ci se mette à l’arrêt, et que la caisse 6 se trouve alors effectivement toute entière sur le convoyeur 12. Il faut éviter en particulier qu’une partie de la caisse 6 repose alors toujours sur la station de chargement 10. Le mot « extrémité » doit être compris dans le cadre de la présente invention comme suffisamment proche de l’extrémité pour remplir cette fonction. On se mettra par exemple à moins de 10 cm de l’extrémité.

Le convoyeur 12 peut être disposé parallèle au sens de la marche du robot 1, ce qui facilite l’accès simultané de deux robots 1 à deux stations de déchargement 9 proches l’une de l’autre. Selon un mode préféré de réalisation, le convoyeur 12 peut être disposé perpendiculaire au sens de la marche du robot 1, et peut comporter des rebords 15 sur ses côtés latéraux, ce qui permet un maintien de la charge 6 assuré en cas de freinage brutal, par exemple lorsque le robot détecte un obstacle. On peut alors disposer les capteurs de présence optique 13 à l’intérieur de ces rebords 15, un à chaque extrémité du convoyeur.

Il y a toutefois un risque, notamment pour le chargement d’une caisse vide 6. En effet, dans le cas où le capteur 13 éloigné de la station de chargement 10 est défaillant, le convoyeur 12 ne reçoit pas d’ordre d’arrêt, et la caisse 6 tombe par terre de l’autre côté du robot 1.

Pour éviter ce risque, et selon un autre mode préféré de réalisation de l’invention, de tels capteurs de présence optique 13 peuvent être à détection sombre, c’est à dire qu’ils envoient un signal positif vers un organe de commande quand ils ne voient rien, et n’envoient pas de signal lorsqu’ils voient une présence d’obstacle. Ainsi pour le chargement d’une caisse vide 6, dans le cas où un capteur 13 est défaillant, il n’envoie pas de signal, et l’organe de commande interprète que la caisse 6 est présente sur tout le convoyeur et arrête le convoyeur 12. Si par ailleurs le système est informé que la caisse 6 est toujours présente sur la station de chargement 10, l’opération est interrompue, un signal d’alarme peut être envoyé à qui de droit, mais il n’y a pas de chute de la caisse 6, et donc moins de risque d’accident.

Le procédé de commande du robot motorisé 1, dont un mode de réalisation préféré est illustré schématiquement en fig. 1, comporte les étapes suivantes :

[0002] - guidage du robot motorisé 1 en mode suiveur par un opérateur pendant une phase au cours de laquelle ledit opérateur dépose des articles sur ledit moyen de chargement 5, cette étape pouvant se dérouler dans la zone de stockage 8, et le cas échéant comporter une phase durant laquelle l’opérateur guide le robot 1 depuis la zone de parking 7 jusqu’à la zone de stockage 8,

- déplacement du robot motorisé 1 en mode autonome vers la station de déchargement 9, le dit opérateur pouvant par exemple activer le mode autonome à la sortie de la zone de stockage 8, ou encore à l’endroit où il a chargé le dernier article sur le robot,

- On peut y ajouter en option un déchargement en mode autonome des articles dans la station de déchargement 9.

[0003] Dans le cas où les articles sont transportés dans des caisses 6, le procédé ci-dessus peut être complété par les étapes suivantes :

[0004] - déplacement du robot motorisé 1 en mode autonome vers une station de chargement,

- chargement en mode autonome d’une caisse vide 6.

[0005] Le procédé de commande peut également comporter une étape de guidage en mode « précédent un opérateur », dans lequel l’opérateur guide le robot en étant placé derrière lui, tel que décrit dans le document WO2017153897. Une telle étape peut en particulier être intéressante lorsque l’opérateur souhaite faire demi tour dans un espace étroit dans lequel il ne lui est pas facile de contourner le robot.

Les procédés selon l’invention permettent d’améliorer l’efficacité du travail dans l’entrepôt, les robots effectuant une partie importante du travail en mode autonome en toute sécurité, les étapes en mode autonome s’enchaînant sans intervention nécessaire d’un opérateur. Le fait de pouvoir passer facilement du mode suiveur au mode autonome permet de définir des programmes personnalisés, afin qu’ils soient optimisés selon l’application, par exemple selon les différentes stations devant être parcourues par les articles, la taille et la configuration de l’entrepôt, ou encore le type d’articles. Le passage du mode suiveur, pendant la collecte des articles par l’opérateur, au mode autonome pour aller vers la station de déchargement 9, peut être effectué manuellement par l’opérateur. Il peut aussi résulter d’un constat par le système de commande que la charge est complète. En effet dans certains cas l’opérateur doit enregistrer (par lecture de code barres par exemple) chaque article chargé sur le robot 1. Le système ayant l’information de la charge à constituer peut ainsi vérifier que la charge est complète, et engager automatiquement le mode autonome. L’opérateur peut ainsi passer à une autre tâche dès qu’il a déposé le dernier article de la charge sur le robot 1.

L’invention est également facile à prendre en main pour les opérateurs, le mode suiveur étant intuitif et le mode autonome ne nécessitant que des commandes simples. Les robots 1 peuvent être gérés par l’intermédiaire d’un système de gestion centralisé, capable de surveiller la localisation de tous les robots 1 à tout moment, leur niveau de chargement en articles, le niveau de charge de leur batterie, etc. Le système de gestion peut également commander les robots pour leurs tâches en mode autonome, et permet d’optimiser leur fonctionnement.

Bien que la description ci-dessus se base sur des modes de réalisation particuliers, elle n’est nullement limitative de la portée de l’invention, et des modifications peuvent être apportées, notamment par substitution d’équivalents techniques ou par combinaison différente de tout ou partie des caractéristiques développées ci-dessus.

Claims (1)

1. Revendications [Revendication 1] Procédé de commande d’un robot motorisé (1) dans une surface délimitée (2), par exemple d’une aire de manutention et de stockage d’articles, ledit robot (1) comprenant un corps (3), un moyen de déplacement (4) et un moyen de chargement (5), caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes : - guidage du robot motorisé (1) en mode suiveur par un opérateur pendant une phase au cours de laquelle ledit opérateur dépose des articles sur ledit moyen de chargement (5), - déplacement du robot motorisé (1) en mode autonome depuis sa position à la dépose du dernier article, vers une station de déchargement (9) présélectionnée. [Revendication 2] Procédé selon la revendication précédente, comportant en plus une étape de déchargement en mode autonome des articles dans la station de déchargement (9). [Revendication 3] Procédé selon la revendication précédente comportant en plus les étapes suivantes : - déplacement du robot motorisé (1) en mode autonome vers une station de chargement (10), - chargement en mode autonome d’une caisse vide (6). [Revendication 4] Procédé selon l’une des revendications précédentes comportant en plus une étape de guidage en mode « précédent un opérateur ». [Revendication 5] Robot motorisé (1) comprenant un corps (3), un moyen de déplacement (4) et un moyen de chargement (5), caractérisé en ce qu’il comporte un moyen de guidage comprenant un mode suiveur d’un opérateur et un mode autonome, ledit robot (1) comprenant un actionneur apte à basculer le moyen de guidage entre le mode suiveur et le mode autonome, en particulier actionnable à l’endroit de chargement du dernier article. [Revendication 6] Robot motorisé selon la revendication précédente, comprenant en outre un convoyeur (12) disposé sur ledit moyen de chargement (5) et un moyen de détection de présence d’une charge sur le moyen de chargement (5). [Revendication 7] Robot motorisé selon la revendication précédente, dans lequel ledit moyen de détection comporte deux capteurs optiques (13), disposés chacun à l’une des extrémités dudit convoyeur (12). [Revendication 8] Robot motorisé selon la revendication précédente, dans lequel ledit

   convoyeur (12) est disposé de sorte à convoyer la charge (6) dans la direction perpendiculaire à l’avancée du robot (1), ledit moyen de chargement (5) comportant deux rebords (15) sur ses bords latéraux, aptes à retenir une charge (6) lors d’un freinage, et lesdits capteurs (13) sont disposés dans lesdits rebords (15).

   [Revendication 9] Robot motorisé selon l’une des revendications 7 ou 8, dans lequel lesdits capteurs (13) sont configurés pour envoyer un signal positif lorsqu’ils ne voient pas d’objet, et une absence de signal lorsqu’ils voient un objet.

   [Revendication 10] Robot (1) selon l’une des revendications 5 à 9, comportant en outre un moyen de détection d’obstacles de faible hauteur, et ledit moyen de détection comporte quatre détecteurs (11) voyant chacun sur une plage d’angle de sensiblement 90°, et répartis sur le pourtour dudit robot (1) à moins de 20 cm du point le plus bas du robot (1), de préférence à moins de 15 cm du point le plus bas du robot (1).