FR3105340A1

FR3105340A1 - MOBILE ROBOTIC DEVICE ADAPTABLE TO DIFFERENT TYPES OF TERRAIN

Info

Publication number: FR3105340A1
Application number: FR1915369A
Authority: FR
Inventors: Gwenael Changeon; Mehdi Boukallel; Florent Souvestre
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2021-06-25
Anticipated expiration: 2039-12-20
Also published as: FR3105340B1

Abstract

L’invention se situe dans le domaine des robots mobiles, notamment ceux se déplaçant à l’aide d’ensembles de propulsion équipés d’une vis d’Archimède. Selon l’invention, le dispositif robotique (1) comprend : un corps principal (10), un premier ensemble de propulsion (20A) et un deuxième ensemble de propulsion (20B) disposés de part et d’autre du corps principal, et une armature (30) fixée au corps principal, chaque ensemble de propulsion comprenant : un corps latéral (21) fixé à l’armature (30), un moteur de propulsion (41) fixé au corps latéral (21), un tambour interne (22) monté en liaison pivot par rapport au corps latéral (21) et agencé pour être entrainé en rotation par le moteur de propulsion (41), un tambour externe (23) agencé pour pouvoir être monté de manière amovible sur le tambour interne (22) et pour venir en contact avec le sol, et un moyen de fixation amovible (26) agencé pour assembler de manière amovible le tambour interne (22) au tambour externe (23). Figure à publier : figure 1AThe invention lies in the field of mobile robots, in particular those moving using propulsion units equipped with an Archimedean screw. According to the invention, the robotic device (1) comprises: a main body (10), a first propulsion assembly (20A) and a second propulsion assembly (20B) arranged on either side of the main body, and a frame (30) attached to the main body, each propulsion assembly comprising: a side body (21) attached to the frame (30), a propulsion motor (41) attached to the side body (21), an inner drum (22 ) mounted in pivot connection with respect to the lateral body (21) and arranged to be driven in rotation by the propulsion motor (41), an outer drum (23) arranged to be able to be removably mounted on the inner drum (22) and to come into contact with the ground, and a removable fixing means (26) arranged to removably assemble the inner drum (22) to the outer drum (23). Figure to be published: Figure 1A

Description

MOBILE ROBOTIC DEVICE ADAPTABLE TO DIFFERENT TYPES OF TERRAIN

L’invention se situe dans le domaine des robots mobiles. Elle concerne un tel dispositif robotique mobile comportant un corps principal, au moins deux ensembles de propulsion disposés de part et d’autre du corps principal et une armature agencée pour assembler les ensembles de propulsion au corps principal. L’invention concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, les robots mobiles se déplaçant à l’aide d’ensembles de propulsion équipés d’une vis d’Archimède.The invention lies in the field of mobile robots. It relates to such a mobile robotic device comprising a main body, at least two propulsion assemblies arranged on either side of the main body and an armature arranged to assemble the propulsion assemblies to the main body. The invention relates more particularly, but not exclusively, to mobile robots moving using propulsion units equipped with an Archimedean screw.

L’invention s’applique notamment à l’inspection de canalisations, par exemple de réseaux d’assainissement, de réseaux de transport de fluides ou de réseaux de ventilation. Plus généralement, l’invention trouve une application pour tout déploiement d’un dispositif robotique mobile sur un terrain difficilement praticable, par exemple meuble, humide et/ou granulaire.The invention applies in particular to the inspection of pipes, for example sewerage networks, fluid transport networks or ventilation networks. More generally, the invention finds an application for any deployment of a mobile robotic device on terrain that is difficult to pass on, for example loose, wet and/or granular terrain.

L’inspection de l’intérieur de canalisations de réseaux urbains ou industriels peut être réalisée par des dispositifs mécatroniques mobiles comprenant des capteurs d’images et/ou des capteurs de mesures de divers paramètres physiques et/ou chimiques. Lorsque la fonction locomotion de tels dispositifs est assurée par des roues ou même des chenilles, ces dispositifs peuvent se retrouver bloqués dans leur progression par la présence d’obstacles dans le fond de la canalisation, tels que de l’eau, de la graisse, du sable ou de la boue. Afin d’éviter de tels blocages, il est parfois possible de récurer la canalisation à inspecter préalablement au passage du dispositif. Cependant, l’opération de récurage engendre des inconvénients en termes de rapidité d’intervention, de complexité et de coût.The inspection of the interior of pipes in urban or industrial networks can be carried out by mobile mechatronic devices comprising image sensors and/or sensors for measuring various physical and/or chemical parameters. When the locomotion function of such devices is ensured by wheels or even tracks, these devices may find themselves blocked in their progress by the presence of obstacles in the bottom of the pipe, such as water, grease, sand or mud. In order to avoid such blockages, it is sometimes possible to scour the pipe to be inspected before passing the device. However, the scouring operation has drawbacks in terms of speed of intervention, complexity and cost.

Dans le but de permettre une progression d’un dispositif robotique mobile sur un terrain difficilement praticable, une possibilité consiste à l’équiper d’un ou plusieurs ensembles de propulsion à vis d’Archimède. Le filet de la vis d’Archimède vient au contact du sol et permet une progression quel que soit le type de sol rencontré, le filet de vis pénétrant plus ou moins le sol. La demande WO2016/177436A1 décrit un tel exemple de dispositif robotique adapté à l’inspection d’une canalisation. Le dispositif robotique comprend une ou deux paires d’ensembles de propulsion disposés de part et d’autre d’un corps. Chaque ensemble de propulsion comporte un tambour dont une surface extérieure présente un filet de vis d’Archimède et un moteur électrique logé dans le corps afin de faire tourner le tambour par rapport au corps. Le dispositif robotique peut ainsi évoluer sur la plupart des types de support susceptibles d’être rencontrés sur le fond d’une canalisation. Néanmoins, lorsque le dispositif robotique évolue sur un support meuble, boueux ou granulaire et que les filets de vis d’Archimède s’enfoncent dans ce support, la surface de frottement entre le tambour et le support devient relativement importante. Une grande quantité d’énergie est alors dépensée pour faire progresser le dispositif robotique. Le dispositif robotique étant alimenté par une source de stockage d’énergie embarquée, son autonomie est alors limitée. De même, lorsque le dispositif robotique évolue sur un sol dur, le frottement entre les filets de vis d’Archimède et le sol est également important. En plus de nécessiter une grande quantité d’énergie, le déplacement du dispositif robotique engendre une usure rapide des filets de vis d’Archimède. Dans une variante de réalisation du dispositif robotique décrit dans la demande WO2016/177436A1, des roues sont intégrées aux filets de vis d’Archimède afin de limiter les frottements entre les tambours et le support sur lequel le dispositif robotique évolue. Cependant, les roues présentent une bande de roulement étroite et sont inefficaces sur un support meuble. La demande WO2018/065710 A1 décrit un exemple de réalisation d’un dispositif robotique à vis d’Archimède dans lequel des roues présentant une large bande de roulement sont utilisées. Cependant, la surface de contact entre les roues et le support peut être encore insuffisante pour empêcher l’enfoncement des roues dans un support particulièrement meuble. Sur un tel support, il est préférable de disposer d’un filet de vis d’Archimède dépourvu de roues. Ainsi, il apparaît que même si un dispositif robotique équipé d’ensembles de propulsion à vis d’Archimède est apte à progresser sur la plupart des types de support, il reste souhaitable d’optimiser les ensembles de propulsion en fonction du type de support rencontré.In order to allow a progression of a mobile robotic device on a difficult terrain, one possibility is to equip it with one or more Archimedean screw propulsion sets. The Archimedes screw thread comes into contact with the ground and allows progression regardless of the type of soil encountered, the screw thread penetrating the ground to a greater or lesser extent. Application WO2016/177436A1 describes such an example of a robotic device suitable for inspecting a pipe. The robotic device includes one or two pairs of propulsion assemblies arranged on either side of a body. Each propulsion assembly comprises a drum whose exterior surface has an Archimedean screw thread and an electric motor housed in the body in order to rotate the drum relative to the body. The robotic device can thus evolve on most types of support likely to be encountered on the bottom of a pipe. However, when the robotic device evolves on a loose, muddy or granular support and the Archimedean screw threads sink into this support, the friction surface between the drum and the support becomes relatively large. A large amount of energy is then expended to move the robotic device forward. Since the robotic device is powered by an on-board energy storage source, its autonomy is then limited. Similarly, when the robotic device evolves on a hard ground, the friction between the Archimedes screw threads and the ground is also important. In addition to requiring a large amount of energy, moving the robotic device causes rapid wear of the Archimedean screw threads. In an alternative embodiment of the robotic device described in application WO2016/177436A1, wheels are integrated into the Archimedean screw threads in order to limit friction between the drums and the support on which the robotic device moves. However, the wheels have a narrow tread and are ineffective on loose ground. Application WO2018/065710 A1 describes an embodiment of an Archimedean screw robotic device in which wheels having a wide tread are used. However, the contact surface between the wheels and the support may still be insufficient to prevent the wheels from sinking into a particularly soft support. On such a support it is better to have an Archimedean screw thread without wheels. Thus, it appears that even if a robotic device equipped with Archimedean screw propulsion assemblies is able to progress on most types of support, it remains desirable to optimize the propulsion assemblies according to the type of support encountered. .

La demande WO2016/177436A1 décrit également une variante de réalisation dans laquelle chaque filet de vis d’Archimède est formé d’une pluralité de portions de filet montées de manière amovible sur le tambour de l’ensemble de propulsion. Il est alors possible de modifier certaines propriétés des ensembles de propulsion, notamment une hauteur et une épaisseur des filets de vis d’Archimède, la présence ou l’absence de roues et la largeur de la bande de roulement des roues. Cependant, cette solution modulaire présente l’inconvénient de requérir une main d’œuvre relativement longue pour remplacer les filets de vis d’Archimède de tous les ensembles de propulsion. En outre, elle engendre une importante quantité de pièces détachées, a fortiori lorsque différents types de vis d’Archimède sont prévus. Encore un autre inconvénient des ensembles de propulsion à filet de vis modulaire est que certains paramètres ne peuvent pas être modifiés, comme le pas du filet de vis ou le diamètre extérieur du tambour.Application WO2016/177436A1 also describes a variant embodiment in which each Archimedean screw thread is formed of a plurality of thread portions removably mounted on the drum of the propulsion assembly. It is then possible to modify certain properties of the propulsion units, in particular a height and a thickness of the Archimedean screw threads, the presence or absence of wheels and the width of the tread of the wheels. However, this modular solution has the disadvantage of requiring a relatively long labor to replace the Archimedes screw threads of all the propulsion sets. In addition, it generates a large quantity of spare parts, especially when different types of Archimedes screws are provided. Yet another disadvantage of modular screw thread propulsion sets is that certain parameters cannot be changed, such as the pitch of the screw thread or the outside diameter of the drum.

Compte tenu de ce qui précède, l’invention a pour objectif de fournir un dispositif robotique apte à progresser sur différents types de support. L’invention a encore pour objectif de fournir un dispositif robotique dont les coûts de conception, de fabrication et de maintenance sont compatibles avec une utilisation à échelle industrielle.In view of the foregoing, the invention aims to provide a robotic device capable of progressing on different types of support. Another object of the invention is to provide a robotic device whose design, manufacturing and maintenance costs are compatible with use on an industrial scale.

À cet effet, l’invention propose un dispositif robotique mobile comportant un corps principal et deux ensembles de propulsion disposés de part et d’autre du corps principal et assemblés au corps principal par une armature. Selon l’invention, chaque ensemble de propulsion comprend à la fois un tambour interne agencé pour imprimer un mouvement de rotation à l’ensemble de propulsion, et un tambour externe interchangeable agencé pour être monté sur le tambour interne et venir en contact avec le sol.To this end, the invention proposes a mobile robotic device comprising a main body and two propulsion assemblies arranged on either side of the main body and assembled to the main body by a frame. According to the invention, each propulsion assembly comprises both an internal drum arranged to impart a rotational movement to the propulsion assembly, and an interchangeable external drum arranged to be mounted on the internal drum and come into contact with the ground .

Plus précisément, l’invention a pour objet un dispositif robotique mobile comportant:More specifically, the subject of the invention is a mobile robotic device comprising:

un corps principal,a main body,

un premier ensemble de propulsion et un deuxième ensemble de propulsion disposés de part et d’autre du corps principal, eta first propulsion assembly and a second propulsion assembly arranged on either side of the main body, and

une armature agencée pour assembler le premier ensemble de propulsion et le deuxième ensemble de propulsion au corps principal.a frame arranged to assemble the first propulsion assembly and the second propulsion assembly to the main body.

Selon l’invention, chaque ensemble de propulsion comprend:According to the invention, each propulsion assembly comprises:

un corps latéral fixé à l’armature,a side body fixed to the frame,

un moteur de propulsion fixé au corps latéral,a propulsion motor attached to the side body,

un tambour interne monté en liaison pivot par rapport au corps latéral selon un axe de rotation et agencé pour être entrainé en rotation par le moteur de propulsion,an internal drum mounted in pivot connection with respect to the lateral body along an axis of rotation and arranged to be driven in rotation by the propulsion motor,

un tambour externe agencé pour pouvoir être monté de manière amovible sur le tambour interne et pour venir en contact avec le sol, etan outer drum arranged to be removably mounted on the inner drum and to come into contact with the ground, and

un moyen de fixation amovible agencé pour pouvoir prendre une configuration de verrouillage, dans laquelle le tambour externe est rendu solidaire du tambour interne, et une configuration de déverrouillage, dans laquelle le tambour externe est désolidarisé du tambour interne.a removable fastening means arranged to be able to assume a locking configuration, in which the outer drum is secured to the inner drum, and an unlocking configuration, in which the outer drum is detached from the inner drum.

Le dispositif robotique peut ainsi être adapté à la nature du support sur lequel il doit évoluer en remplaçant simplement les tambours externes. En l’occurrence, dans chaque ensemble de propulsion, le moyen de fixation amovible est actionné dans la configuration de déverrouillage, le tambour externe éventuellement en place est retiré, un nouveau tambour aux propriétés souhaitées est mis en place sur le tambour interne, et le moyen de fixation amovible est actionné dans la configuration de verrouillage.The robotic device can thus be adapted to the nature of the support on which it must evolve by simply replacing the external drums. In this case, in each propulsion assembly, the removable fastening means is actuated in the unlocking configuration, the external drum possibly in place is removed, a new drum with the desired properties is placed on the internal drum, and the removable securing means is actuated in the locking configuration.

Le moyen de fixation amovible de chaque ensemble de propulsion comprend par exemple une vis agencée pour traverser le tambour externe et se viser dans le tambour interne. Pour chaque ensemble de propulsion, une unique vis peut être suffisante pour solidariser le tambour externe au tambour interne et l’en désolidariser.The removable fixing means of each propulsion assembly comprises, for example, a screw arranged to pass through the outer drum and to be screwed into the inner drum. For each propulsion unit, a single screw may be sufficient to secure the external drum to the internal drum and to separate it from it.

Avantageusement, le dispositif robotique présente une symétrie par rapport à un plan transverse. En particulier, l’axe de rotation du premier ensemble de propulsion peut être parallèle à l’axe de rotation du deuxième ensemble de propulsion.Advantageously, the robotic device has symmetry with respect to a transverse plane. In particular, the axis of rotation of the first propulsion assembly can be parallel to the axis of rotation of the second propulsion assembly.

Selon une forme particulière de réalisation, le dispositif robotique comporte, en outre, un troisième ensemble de propulsion et un quatrième ensemble de propulsion chaque ensemble de propulsion comprenant:According to a particular embodiment, the robotic device further comprises a third propulsion assembly and a fourth propulsion assembly, each propulsion assembly comprising:

un corps latéral fixé à l’armature,a side body fixed to the frame,

L’axe de rotation du troisième ensemble de propulsion peut être confondu avec l’axe de rotation du premier ensemble de propulsion et l’axe de rotation du quatrième ensemble de propulsion peut être confondu avec l’axe de rotation du deuxième ensemble de propulsion.The axis of rotation of the third propulsion set may coincide with the axis of rotation of the first propulsion assembly and the axis of rotation of the fourth propulsion assembly may coincide with the axis of rotation of the second propulsion assembly.

Selon une forme particulière de réalisation, le tambour interne de chaque ensemble de propulsion comporte un cylindre et une chambre. La chambre est formée dans le cylindre et débouche à une extrémité longitudinale du cylindre. Elle est agencée pour recevoir le corps latéral de l’ensemble de propulsion considéré par ladite extrémité longitudinale. Autrement dit, le tambour interne forme une enveloppe pour le corps latéral, de sorte à protéger le corps latéral de l’environnement extérieur.According to a particular embodiment, the internal drum of each propulsion assembly comprises a cylinder and a chamber. The chamber is formed in the cylinder and opens out at a longitudinal end of the cylinder. It is arranged to receive the lateral body of the propulsion assembly considered by said longitudinal end. In other words, the inner drum forms an envelope for the side body, so as to protect the side body from the external environment.

Une surface extérieure du cylindre peut être cylindrique de révolution. De préférence, la chambre est agencée pour recevoir, en outre, le moteur de propulsion de l’ensemble de propulsion considéré. Le moteur de propulsion peut être un moteur électrique. La chambre peut alors être agencée pour recevoir également une batterie d’alimentation du moteur de propulsion.An outer surface of the cylinder may be cylindrical of revolution. Preferably, the chamber is arranged to receive, in addition, the propulsion engine of the propulsion assembly considered. The propulsion motor may be an electric motor. The chamber can then be arranged to also receive a battery supplying the propulsion motor.

Par ailleurs, le tambour interne de chaque ensemble de propulsion peut comporter un dôme venant fermer la chambre à l’autre extrémité longitudinale du cylindre.Furthermore, the internal drum of each propulsion assembly may include a dome closing the chamber at the other longitudinal end of the cylinder.

Avantageusement, chaque ensemble de propulsion comporte des moyens d’étanchéité agencés pour étanchéifier la chambre de l’environnement extérieur. Les moyens d’étanchéité comprennent par exemple un ou plusieurs joints d’étanchéité tels qu’un joint torique ou un joint quadrilobe. Le tambour interne étant monté en liaison pivot par rapport au corps latéral, les moyens d’étanchéité peuvent également comprendre un roulement mécanique étanche monté entre le corps latéral et le tambour interne.Advantageously, each propulsion assembly includes sealing means arranged to seal the chamber from the external environment. The sealing means comprise for example one or more seals such as an O-ring or a four-lobe seal. The inner drum being mounted in a pivot connection with respect to the side body, the sealing means may also comprise a sealed mechanical bearing mounted between the side body and the inner drum.

Selon une forme particulière de réalisation, le tambour externe de chaque ensemble de propulsion comporte un cylindre de révolution et un logement. Le logement est formé dans le cylindre de révolution et débouche à une extrémité longitudinale du cylindre de révolution. Il est agencé pour recevoir le tambour interne de l’ensemble de propulsion considéré par ladite extrémité longitudinale. Autrement dit, le tambour externe forme une enveloppe pour le tambour interne, de sorte à empêcher tout contact entre le sol et le tambour interne.According to a particular embodiment, the outer drum of each propulsion assembly comprises a cylinder of revolution and a housing. The housing is formed in the cylinder of revolution and opens out at a longitudinal end of the cylinder of revolution. It is arranged to receive the internal drum of the propulsion assembly considered by said longitudinal end. In other words, the outer drum forms an envelope for the inner drum, so as to prevent any contact between the ground and the inner drum.

Le tambour externe enveloppant le tambour interne, il enveloppe également le corps latéral et, le cas échéant, le moteur de propulsion et sa batterie d’alimentation. Néanmoins, la présence de deux tambours pour un même ensemble de propulsion, à savoir un tambour interne et un tambour externe, permet de découpler la fonction de protection des éléments embarqués de la formation d’une surface de contact adaptée au support sur lequel le dispositif robotique évolue. En particulier, l’étanchéité peut être réalisée uniquement entre les tambours internes et les corps latéraux. Le remplacement du tambour externe peut alors être réalisé sans contrainte sur l’étanchéité.As the outer drum envelops the inner drum, it also envelops the side body and, if fitted, the propulsion motor and its supply battery. Nevertheless, the presence of two drums for the same propulsion assembly, namely an internal drum and an external drum, makes it possible to decouple the protection function of the on-board elements from the formation of a contact surface adapted to the support on which the device robotics is evolving. In particular, sealing can only be achieved between the internal drums and the side bodies. The replacement of the external drum can then be carried out without constraint on the sealing.

De préférence, dans chaque ensemble de propulsion, la surface du logement du tambour externe est agencée pour épouser la surface extérieure du tambour interne. L’immobilisation du tambour externe par rapport au tambour interne est ainsi facilitée.Preferably, in each propulsion assembly, the surface of the outer drum housing is arranged to match the outer surface of the inner drum. The immobilization of the outer drum relative to the inner drum is thus facilitated.

Le tambour externe de chaque ensemble de propulsion peut comporter un dôme venant fermer le logement à l’autre extrémité longitudinale du cylindre de révolution.The outer drum of each propulsion assembly may include a dome closing the housing at the other longitudinal end of the cylinder of revolution.

Selon une forme particulière de réalisation, dans chaque ensemble de propulsion, le tambour interne comporte une première surface d’appui et le tambour externe comporte une deuxième surface d’appui, chaque ensemble de propulsion étant agencé de sorte que, dans la configuration de verrouillage du moyen de fixation amovible, la première surface et la deuxième surface d’appui soient pressées l’une contre l’autre.According to a particular embodiment, in each propulsion assembly, the inner drum comprises a first bearing surface and the outer drum comprises a second bearing surface, each propulsion assembly being arranged so that, in the locking configuration of the removable fastening means, the first surface and the second bearing surface are pressed against each other.

En particulier, dans chaque ensemble de propulsion, la première surface d’appui peut être formée à l’autre extrémité longitudinale du cylindre du tambour interne et la deuxième surface d’appui peut être formée à l’autre extrémité longitudinale du cylindre de révolution du tambour externe, de sorte que la première surface d’appui et la deuxième surface d’appui soient pressées l’une contre l’autre à l’issue d’une translation du tambour externe par rapport au tambour interne le long de l’axe de rotation du tambour interne.In particular, in each propulsion assembly, the first bearing surface may be formed at the other longitudinal end of the cylinder of the internal drum and the second bearing surface may be formed at the other longitudinal end of the cylinder of revolution of the outer drum, so that the first support surface and the second support surface are pressed against each other after translation of the outer drum relative to the inner drum along the axis internal drum rotation.

Selon une forme particulière de réalisation, dans chaque ensemble de propulsion, le moyen de fixation comporte une vis agencée pour traverser le tambour externe au niveau de la deuxième surface d’appui et se visser dans le tambour interne au niveau de la première surface d’appui. De préférence, chaque ensemble de propulsion est agencé de sorte que la vis se positionne le long de l’axe de rotation du tambour interne. La vis est alors éloignée du support lors de la progression du dispositif robotique, ce qui évite son desserrage et l’endommagement de sa tête par contact avec le support.According to a particular embodiment, in each propulsion assembly, the fastening means comprises a screw arranged to pass through the external drum at the level of the second bearing surface and is screwed into the internal drum at the level of the first surface of support. Preferably, each propulsion assembly is arranged so that the screw is positioned along the axis of rotation of the internal drum. The screw is then moved away from the support during the progression of the robotic device, which avoids its loosening and the damage of its head by contact with the support.

Le tambour externe de chaque ensemble de propulsion peut comporter un filet de vis d’Archimède faisant saillie par rapport à une surface extérieure du tambour externe.The outer drum of each propulsion assembly may have an Archimedean screw thread projecting from an outer surface of the outer drum.

Selon un mode particulier de réalisation, le filet de vis d’Archimède du premier ensemble de propulsion est un filet à droite et le filet de vis d’Archimède du deuxième ensemble de propulsion est un filet à gauche. Les efforts transversaux générés par les premier et deuxième ensembles de propulsion au cours du déplacement du dispositif robotique peuvent ainsi s’annuler. Lorsque le dispositif robotique comporte un troisième ensemble de propulsion et un quatrième ensemble de propulsion, le filet de vis d’Archimède du troisième ensemble de propulsion peut être un filet à gauche et le filet de vis d’Archimède du quatrième ensemble de propulsion peut être un filet à droite. Ainsi, les ensembles de propulsion d’un même axe de rotation présentent des filets inversés l’un par rapport à l’autre, ce qui confère une plus grande maniabilité au dispositif robotique.According to a particular embodiment, the Archimedes screw thread of the first propulsion assembly is a right-hand thread and the Archimedes screw thread of the second propulsion assembly is a left-hand thread. The transverse forces generated by the first and second propulsion assemblies during the movement of the robotic device can thus cancel each other out. When the robotic device has a third drive set and a fourth drive set, the Archimedes screw thread of the third drive set may be left-handed and the Archimedes screw thread of the fourth drive set may be a thread on the right. Thus, the propulsion assemblies of the same axis of rotation have reverse threads with respect to each other, which gives greater maneuverability to the robotic device.

Le tambour externe de chaque ensemble de roulement peut comporter des organes de roulement répartis le long du filet de vis d’Archimède du tambour externe correspondant. Chaque organe de roulement comprend une roue montée en liaison pivot sur le tambour externe de manière à être entraînée en rotation par un contact avec le sol lors d’une rotation du tambour externe. Le frottement entre le tambour externe et le sol est alors diminué.The outer drum of each bearing assembly may include rolling members distributed along the Archimedean screw thread of the corresponding outer drum. Each rolling member comprises a wheel mounted in pivot connection on the outer drum so as to be driven in rotation by contact with the ground during rotation of the outer drum. The friction between the outer drum and the ground is then reduced.

De préférence, chaque roue est montée de manière amovible sur le tambour externe. Il est alors possible de remplacer une ou plusieurs roues de chaque tambour externe en cas d’usure ou d’adaptation des tambours externes au type de support. Chaque organe de roulement comporte par exemple un axe sur lequel la roue est montée et une paire de pieds solidaires du tambour externe et disposés de part et d’autre de la roue. Chaque pied comporte un trou débouchant dans lequel l’axe peut être inséré. Chaque organe de roulement peut en outre comporter au moins un moyen d’accouplement élastique. En particulier, chaque organe de roulement peut comporter un anneau élastique agencé pour venir se loger dans une rainure de l’axe, de façon à empêcher une translation de l’axe par rapport aux pieds.Preferably, each wheel is removably mounted on the outer drum. It is then possible to replace one or more wheels of each external drum in case of wear or adaptation of the external drums to the type of support. Each rolling member comprises, for example, an axle on which the wheel is mounted and a pair of feet secured to the outer drum and arranged on either side of the wheel. Each leg has a through hole into which the axle can be inserted. Each rolling member may further comprise at least one elastic coupling means. In particular, each rolling member may include an elastic ring arranged to be housed in a groove of the axle, so as to prevent a translation of the axle relative to the feet.

Selon une forme particulière de réalisation, dans chaque ensemble de propulsion, le tambour interne comporte une languette faisant saillie par rapport à une surface extérieure du tambour interne et le tambour externe comporte une encoche agencée pour recevoir la languette lorsque le tambour externe est monté sur le tambour interne. La languette et l’encoche permettent d’empêcher une rotation du tambour externe par rapport au tambour interne et participent ainsi à la transmission du couple depuis le moteur de propulsion vers le tambour externe.According to a particular embodiment, in each propulsion assembly, the inner drum comprises a tongue projecting with respect to an outer surface of the inner drum and the outer drum comprises a notch arranged to receive the tongue when the outer drum is mounted on the internal drum. The tongue and the notch make it possible to prevent rotation of the outer drum relative to the inner drum and thus participate in the transmission of torque from the propulsion motor to the outer drum.

Selon un mode particulier de réalisation, le filet de vis d’Archimède d’au moins un ensemble de propulsion est un filet à droite et le filet de vis d’Archimède d’au moins un autre ensemble de propulsion est un filet à gauche. Les languettes et les encoches peuvent alors être agencées de sorte qu’une languette d’un ensemble de propulsion avec filet à droite ne puisse pas être reçue par une encoche d’un ensemble de propulsion avec filet à gauche, et de sorte qu’une languette d’un ensemble de propulsion avec filet à gauche ne puisse pas être reçue par une encoche d’un ensemble de propulsion avec filet à droite. Les languettes et les encoches ont alors une fonction de détrompeur pour le montage des tambours externes sur les tambours internes.According to a particular embodiment, the Archimedes screw thread of at least one propulsion assembly is a right-hand thread and the Archimedes screw thread of at least one other propulsion assembly is a left-hand thread. The tabs and notches can then be arranged such that a tab of a right-hand-threaded power set cannot be received by a notch of a left-hand-threaded power set, and such that a tab of a left-hand thread power set cannot be received by a notch of a right-hand thread power set. The tabs and the notches then have a keying function for mounting the external drums on the internal drums.

Selon une forme particulière de réalisation, chaque ensemble de propulsion comporte un engrenage comprenant une première roue dentée agencée pour être montée sur un arbre du moteur de propulsion et une deuxième roue dentée agencée pour être montée sur le tambour interne. La transmission du mouvement de rotation du moteur de propulsion au tambour interne par un engrenage permet d’excentrer le moteur de propulsion par rapport à l’axe de rotation du tambour interne. L’intégration des autres composants, notamment de la batterie, à l’intérieur du tambour interne en est facilitée.According to a particular embodiment, each propulsion assembly comprises a gear comprising a first toothed wheel arranged to be mounted on a shaft of the propulsion motor and a second toothed wheel arranged to be mounted on the internal drum. The transmission of the rotational movement of the propulsion motor to the internal drum by a gear makes it possible to offset the propulsion motor with respect to the axis of rotation of the internal drum. The integration of the other components, in particular the battery, inside the internal drum is facilitated.

Les roues dentées peuvent être à denture droite. Les efforts axiaux appliqués au tambour interne ne sont alors pas transmis au moteur de propulsion.The toothed wheels can be spur-toothed. The axial forces applied to the internal drum are then not transmitted to the propulsion motor.

Selon un mode particulier de réalisation, la première roue dentée et la deuxième roue dentée sont montées de manière amovible. Ce mode particulier de réalisation présente l’avantage de permettre un changement aisé du rapport de réduction de l’engrenage.According to a particular embodiment, the first toothed wheel and the second toothed wheel are removably mounted. This particular embodiment has the advantage of allowing an easy change of the gear reduction ratio.

D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en référence aux dessins annexés pour lesquels:Other characteristics, details and advantages of the invention will become apparent on reading the following description, given solely by way of example and made with reference to the appended drawings for which:

représente, dans une vue en perspective, un exemple de dispositif robotique mobile selon l’invention dont des tambours externes sont désassemblés; shows, in a perspective view, an example of a mobile robotic device according to the invention whose external drums are disassembled;

représente, dans une vue en perspective, le dispositif robotique mobile de la figure 1A avec les tambours externes assemblés; shows, in a perspective view, the mobile robotic device of Figure 1A with the outer drums assembled;

représente une armature réglable du dispositif robotique mobile des figures 1A et 1B; shows an adjustable armature of the mobile robotic device of Figures 1A and 1B;

représente, dans une vue en perspective, le dispositif robotique mobile des figures 1A et 1B dans une configuration repliée; shows, in a perspective view, the mobile robotic device of Figures 1A and 1B in a collapsed configuration;

représente, dans une vue en coupe longitudinale, un ensemble de propulsion du dispositif robotique mobile des figures 1A et 1B; shows, in a longitudinal sectional view, a propulsion assembly of the mobile robotic device of FIGS. 1A and 1B;

représente, dans une vue en perspective, un tambour interne et un tambour externe d’un ensemble de propulsion équipés d’un détrompeur; shows, in a perspective view, an inner drum and an outer drum of a propulsion unit equipped with a key;

représente, dans une vue de face, le tambour interne de la figure 5A dans un premier agencement du détrompeur; shows, in a front view, the internal drum of FIG. 5A in a first arrangement of the polarizer;

représente, dans une vue de face, le tambour interne de la figure 5A dans un deuxième agencement du détrompeur; shows, in a front view, the internal drum of FIG. 5A in a second arrangement of the polarizer;

représente, dans une vue en perspective, un organe de roulement monté sur un tambour externe du dispositif robotique mobile selon l’invention; shows, in a perspective view, a rolling member mounted on an external drum of the mobile robotic device according to the invention;

représente, dans une vue en perspective, l’organe de roulement de la figure 7A retiré du tambour externe; shows, in a perspective view, the rolling member of Figure 7A removed from the outer drum;

représente, dans une vue en perspective, un autre exemple de dispositif robotique mobile selon l’invention équipé d’organes de roulement avec des roues de diamètre supérieur à celui des roues des organes de roulement du dispositif robotique mobile des figures 1A et 1B; shows, in a perspective view, another example of a mobile robotic device according to the invention equipped with rolling members with wheels of a diameter greater than that of the wheels of the rolling members of the mobile robotic device of FIGS. 1A and 1B;

représente, dans une vue de côté, un tambour externe du dispositif robotique mobile de la figure 8A; shows, in a side view, an outer drum of the mobile robotic device of Figure 8A;

représente, dans une vue en perspective, un autre exemple de dispositif robotique mobile selon l’invention équipé d’organes de roulement avec des roues comprenant des pics; shows, in a perspective view, another example of a mobile robotic device according to the invention equipped with rolling members with wheels comprising spikes;

représente, dans une vue de côté, un tambour externe du dispositif robotique mobile de la figure 9A; shows, in a side view, an outer drum of the mobile robotic device of Figure 9A;

représente, dans une vue en perspective, un autre exemple de dispositif robotique mobile selon l’invention équipé de filets de vis d’Archimède avec un pas plus petit que celui des filets de vis d’Archimède du dispositif robotique mobile des figures 1A et 1B; shows, in a perspective view, another example of a mobile robotic device according to the invention equipped with Archimedes screw threads with a pitch smaller than that of the Archimedes screw threads of the mobile robotic device of FIGS. 1A and 1B ;

représente, dans une vue de côté, un tambour externe du dispositif robotique mobile de la figure 10A. shows, in a side view, an outer drum of the mobile robotic device of Figure 10A.

Les figures 1A et 1B représentent, dans une vue en perspective, un exemple de dispositif robotique mobile selon l’invention. Le dispositif robotique 1 est notamment adapté à l’inspection de canalisations. Il comporte un corps principal 10, quatre ensembles de propulsion 20A, 20B, 20C, 20D et une armature réglable 30. Du fait de leur analogie, les ensembles de propulsion 20A, 20B, 20C, 20D sont désignés globalement par la référence 20, c’est-à-dire en omettant la lettre finale des références individuelles. Par convention, les ensembles de propulsion 20A et 20B définissent une partie avant et les ensembles de propulsion 20C et 20D définissent une partie arrière. Les ensembles de propulsion 20A et 20C définissent une partie gauche et les ensembles de propulsion 20B et 20D définissent une partie droite.FIGS. 1A and 1B represent, in a perspective view, an example of a mobile robotic device according to the invention. The robotic device 1 is particularly suitable for inspecting pipes. It comprises a main body 10, four propulsion assemblies 20A, 20B, 20C, 20D and an adjustable frame 30. Due to their analogy, the propulsion assemblies 20A, 20B, 20C, 20D are generally designated by the reference 20, c ie omitting the final letter of the individual references. By convention, the propulsion assemblies 20A and 20B define a front part and the propulsion assemblies 20C and 20D define a rear part. Propulsion assemblies 20A and 20C define a left portion and propulsion assemblies 20B and 20D define a right portion.

Le corps principal 10 est agencé pour être fixé aux ensembles de propulsion 20 par l’intermédiaire de l’armature réglable 30. Le corps 10 comporte un boîtier 11 agencé pour recevoir différents composants électroniques. Il peut notamment accueillir une caméra et des sources d’éclairage, non représentées. Le boîtier 11 comporte alors des fenêtres 12 venant en regard de la caméra et des sources d’éclairage. De préférence, le boîtier 11 est étanche.The main body 10 is arranged to be fixed to the propulsion assemblies 20 by means of the adjustable frame 30. The body 10 comprises a housing 11 arranged to receive various electronic components. It can in particular accommodate a camera and lighting sources, not shown. The box 11 then comprises windows 12 facing the camera and the lighting sources. Preferably, the housing 11 is sealed.

Chaque ensemble de propulsion 20 comporte un corps latéral 21, mieux visible sur la figure 4, un tambour interne 22, un tambour externe 23, un filet de vis d’Archimède 24, des organes de roulement 25 et une vis d’assemblage 26. Sur la figure 1A, les tambours externes 23 sont représentés désassemblés des tambours internes 22. Sur la figure 1B, les tambours externes 23 sont représentés montés sur les tambours internes 22.Each propulsion assembly 20 comprises a side body 21, best seen in Figure 4, an inner drum 22, an outer drum 23, an Archimedean screw thread 24, running gear 25 and an assembly screw 26. In Figure 1A, the outer drums 23 are shown disassembled from the inner drums 22. In Figure 1B, the outer drums 23 are shown mounted on the inner drums 22.

Chaque tambour interne 22 comporte un cylindre de révolution creux 221, fermé à une extrémité distale par un dôme 222. Les cylindres de révolution 221 des différents tambours internes 22 présentent un même diamètre extérieur. Chaque tambour interne 22 est monté en liaison pivot par rapport au corps latéral 21 respectif selon un axe de rotation. Les axes de rotation des tambours internes 22 des ensembles de propulsion 20A et 20C sont confondus, de même que les axes de rotation des tambours internes 22 des ensembles de propulsion 20B et 20D. Par ailleurs, l’axe de rotation des tambours internes 22 des ensembles de propulsion 20A et 20C est parallèle à l’axe de rotation des tambours internes 22 des ensembles de propulsion 20B et 20D. Chaque tambour interne 22 comporte en outre deux languettes 227 fixées sur une surface extérieure du cylindre de révolution 221 au niveau de leur extrémité proximale, c’est-à-dire l’extrémité la plus proche du corps principal 10. L’agencement et le rôle de ces languettes est expliqué ci-dessous en référence aux figures 5, 6A et 6B.Each internal drum 22 comprises a hollow cylinder of revolution 221, closed at a distal end by a dome 222. The cylinders of revolution 221 of the various internal drums 22 have the same external diameter. Each internal drum 22 is mounted in a pivot connection with respect to the respective side body 21 along an axis of rotation. The axes of rotation of the internal drums 22 of the propulsion assemblies 20A and 20C coincide, as well as the axes of rotation of the internal drums 22 of the propulsion assemblies 20B and 20D. Furthermore, the axis of rotation of the internal drums 22 of the propulsion assemblies 20A and 20C is parallel to the axis of rotation of the internal drums 22 of the propulsion assemblies 20B and 20D. Each internal drum 22 further comprises two tongues 227 fixed to an outer surface of the cylinder of revolution 221 at the level of their proximal end, that is to say the end closest to the main body 10. The arrangement and the role of these tabs is explained below with reference to Figures 5, 6A and 6B.

Chaque tambour externe 23 comporte un cylindre de révolution 231, fermé à une extrémité distale par un dôme 232, et un logement 233 formé dans le cylindre de révolution 231 et le dôme 232 et débouchant à une extrémité proximale du cylindre de révolution 231. Le logement 233 est agencé pour recevoir un tambour interne 22. En particulier, une surface intérieure du tambour externe 23 est agencée pour épouser une surface extérieure du tambour interne 22. Comme cela est visible sur la figure 1B, le tambour externe 23 est agencé pour envelopper l’ensemble du tambour interne 22. Chaque tambour externe 23 comporte en outre deux encoches 234 formées sur le cylindre de révolution 231 au niveau de l’extrémité proximale, c’est-à-dire l’extrémité la plus proche du corps principal 10 lorsque le tambour externe 23 est monté sur le tambour interne 22. Chaque encoche 234 présente une forme complémentaire à celle de l’une des languettes 227, de manière à pouvoir l’accueillir.Each outer drum 23 comprises a cylinder of revolution 231, closed at a distal end by a dome 232, and a housing 233 formed in the cylinder of revolution 231 and the dome 232 and emerging at a proximal end of the cylinder of revolution 231. The housing 233 is arranged to receive an internal drum 22. In particular, an inner surface of the outer drum 23 is arranged to match an outer surface of the inner drum 22. As can be seen in FIG. 1B, the outer drum 23 is arranged to envelop the assembly of the internal drum 22. Each external drum 23 further comprises two notches 234 formed on the cylinder of revolution 231 at the level of the proximal end, that is to say the end closest to the main body 10 when the outer drum 23 is mounted on the inner drum 22. Each notch 234 has a shape complementary to that of one of the tabs 227, so as to be able to accommodate it.

Le filet de vis d’Archimède 24 de chaque ensemble de propulsion 20 est formé sur la surface extérieure du tambour externe 23 correspondant. Il s’étend à la fois sur le cylindre de révolution 231 et sur le dôme 232. Les filets de vis d’Archimède 24 des ensembles de propulsion 20A et 20D sont des filets à droite et les filets de vis d’Archimède 24 des ensembles de propulsion 20B et 20C sont des filets à gauche.The Archimedean screw thread 24 of each propulsion assembly 20 is formed on the outer surface of the corresponding outer drum 23. It extends over both the cylinder of revolution 231 and the dome 232. The Archimedes screw threads 24 of the propulsion assemblies 20A and 20D are right-hand threads and the Archimedes screw threads thrusters 20B and 20C are left-hand threads.

Les organes de roulement 25 de chaque ensemble de propulsion 20 sont montés sur le tambour externe 23 correspondant en étant répartis le long du filet de vis d’Archimède 24. Chaque organe de roulement 25 comporte un pied 251 solidaire du tambour externe 23 et une roue 252 montée en liaison pivot par rapport au pied 251. Les roues 252 présentent chacune une bande de roulement en élastomère. Dans l’exemple de réalisation des figures 1A et 1B, la liaison pivot de chaque roue 252 est formée par un axe monté à une extrémité sur le pied 251 et à une autre extrémité sur le filet de vis d’Archimède 24. Les organes de roulement 25 sont agencés de sorte qu’une bande de roulement de leurs roues 252 soit localement parallèle avec le filet de vis d’Archimède 24.The rolling members 25 of each propulsion assembly 20 are mounted on the corresponding outer drum 23, being distributed along the Archimedean screw thread 24. Each rolling member 25 comprises a foot 251 integral with the outer drum 23 and a wheel 252 mounted in a pivot connection with respect to the foot 251. The wheels 252 each have an elastomer tread. In the embodiment of FIGS. 1A and 1B, the pivot connection of each wheel 252 is formed by an axle mounted at one end on the foot 251 and at another end on the Archimedean screw thread 24. bearing 25 are arranged so that a tread of their wheels 252 is locally parallel with the Archimedean screw thread 24.

La vis d’assemblage 26 de chaque ensemble de propulsion 20 comporte une tige filetée agencée pour traverser un trou traversant formé dans le dôme 232 du tambour externe 23 et se visser dans le tambour interne 22. Elle comporte une tête dont le diamètre est supérieur à celui du trou traversant afin de presser le tambour externe 23 contre le tambour interne 22. Il est à noter que les vis d’assemblage 26 sont les seuls éléments nécessaires au maintien en position des tambours externes 23 sur les tambours internes 22 respectifs. Les tambours externes 23 peuvent ainsi être remplacés facilement. Plusieurs jeux de tambours externes aux propriétés différentes peuvent être prévus pour un même dispositif robotique. Ces différents jeux peuvent notamment différer en fonction du pas du filet de vis d’Archimède ou des organes de roulement. Le dispositif robotique peut alors s’adapter rapidement au type de support sur lequel il doit évoluer.The assembly screw 26 of each propulsion assembly 20 comprises a threaded rod arranged to pass through a through hole formed in the dome 232 of the outer drum 23 and is screwed into the inner drum 22. It comprises a head whose diameter is greater than that of the through hole in order to press the outer drum 23 against the inner drum 22. It should be noted that the assembly screws 26 are the only elements necessary to hold the outer drums 23 in position on the inner drums 22 respectively. The outer drums 23 can thus be easily replaced. Several sets of external drums with different properties can be provided for the same robotic device. These different clearances may in particular differ depending on the pitch of the Archimedes screw thread or the running gear. The robotic device can then quickly adapt to the type of support on which it must evolve.

La figure 2 représente plus en détail l’armature réglable 30. L’armature réglable 30 comporte un premier bras 31, un deuxième bras 32, des pions de guidage 33 et une vis de verrouillage 34. Le premier bras 31 est fixé aux corps latéraux 21 des ensembles de propulsion 20A et 20C et le deuxième bras 32 est fixé aux corps latéraux 21 des ensembles de propulsion 20B et 20D. Chaque bras 31, 32 comprend un premier segment 31A, 32A côté avant et un deuxième segment 31B, 32B côté arrière, les segments de chaque bras venant entourer le corps principal 10 sur deux de ses faces opposées. Chaque segment 31A, 31B, 32A, 32B comporte une rainure de guidage 311, et deux trous de positionnement 312. Chaque trou de positionnement 312 est formé au niveau d’une rainure de guidage 311 et présente un diamètre supérieur à la largeur de la rainure de guidage. Les pions de guidage 33 sont solidaires du corps principal 10. Un pion de guidage 33 côté avant gauche vient se loger dans la rainure de guidage 311 du segment 31A et un pion de guidage 33 côté arrière gauche vient se loger dans la rainure de guidage 311 du segment 31B. Symétriquement, un pion de guidage 33 côté avant droit vient se loger dans la rainure de guidage 311 du segment 32A et un pion de guidage 33 côté arrière droit vient se loger dans la rainure de guidage 311 du segment 32B. Les pions de guidage 33 présentent un diamètre inférieur ou égal à la largeur de la rainure de guidage 311, de façon à permettre leur coulissement dans leur rainure de guidage respective. Des anneaux élastiques 35 sont montés sur les pions de guidage 33 afin d’empêcher aux pions de guidage 33 de sortir des rainures de guidage 311. Les rainures de guidage 311 des segments 31A et 31B s’étendent perpendiculairement à l’axe de rotation des ensembles de propulsion 20A, 20C selon un premier axe de translation et les rainures de guidage 311 des segments 32A et 32B s’étendent perpendiculairement à l’axe de rotation des ensembles de propulsion 20B, 20D selon un deuxième axe de translation. Les premier et deuxième axes de translation forment un angle de 140 degrés entre eux, de sorte à surélever le corps principal 10 par rapport aux ensembles de propulsion 20. La vis de verrouillage 34 est agencée pour traverser successivement l’un des trous de positionnement 312 du segment 31A, l’un des trous de positionnement 312 du segment 32A, un trou traversant formé dans le corps principal 10, l’un des trous de positionnement 312 du segment 31B et l’un des trous de positionnement 312 du segment 32B. Un écrou, non visible sur les figures 1A et 1B, permet le serrage de la vis 34. La vis de verrouillage 34 présente un diamètre supérieur à la largeur des rainures de guidage 311, de sorte que lorsqu’elle est insérée dans un trou de positionnement d’un segment, elle bloque la translation de ce segment par rapport au corps principal 10. Chaque trou de positionnement 312 définit donc une position relative des bras 31, 32 par rapport au corps principal 10, et donc une position relative des ensembles de propulsion 20 par rapport au corps principal 10. En particulier, les trous de positionnement 312 situés aux extrémités opposées aux corps latéraux 21 définissent une configuration déployée du dispositif robotique, dans laquelle une distance entre les axes de rotation des ensembles de propulsion 20A, 20C d’une part, et 20B et 20D d’autre part, est relativement importante. Cette configuration déployée correspond au dispositif robotique 1 tel que représenté sur les figures 1A et 1B. Les trous de positionnement 312 situés à proximité d’un point milieu des segments 31A, 31B, 32A, 32B définissent une configuration repliée du dispositif robotique, dans laquelle la distance entre les axes de rotation des ensembles de propulsion 20A, 20C d’une part, et 20B et 20D d’autre part, est relativement faible.FIG. 2 shows the adjustable armature 30 in greater detail. The adjustable armature 30 comprises a first arm 31, a second arm 32, guide pins 33 and a locking screw 34. The first arm 31 is fixed to the side bodies 21 of the propulsion assemblies 20A and 20C and the second arm 32 is fixed to the side bodies 21 of the propulsion assemblies 20B and 20D. Each arm 31, 32 comprises a first segment 31A, 32A on the front side and a second segment 31B, 32B on the rear side, the segments of each arm surrounding the main body 10 on two of its opposite faces. Each segment 31A, 31B, 32A, 32B comprises a guide groove 311, and two positioning holes 312. Each positioning hole 312 is formed at the level of a guide groove 311 and has a diameter greater than the width of the groove guidance. The guide pins 33 are integral with the main body 10. A guide pin 33 on the front left side is housed in the guide groove 311 of the segment 31A and a guide pin 33 on the rear left side is housed in the guide groove 311 of segment 31B. Symmetrically, a guide pin 33 on the front right side is housed in the guide groove 311 of the segment 32A and a guide pin 33 on the rear right side is housed in the guide groove 311 of the segment 32B. The guide pins 33 have a diameter less than or equal to the width of the guide groove 311, so as to allow them to slide in their respective guide groove. Elastic rings 35 are mounted on the guide pins 33 in order to prevent the guide pins 33 from coming out of the guide grooves 311. The guide grooves 311 of the segments 31A and 31B extend perpendicularly to the axis of rotation of the propulsion assemblies 20A, 20C along a first axis of translation and the guide grooves 311 of the segments 32A and 32B extend perpendicular to the axis of rotation of the propulsion assemblies 20B, 20D along a second axis of translation. The first and second axes of translation form an angle of 140 degrees between them, so as to raise the main body 10 with respect to the propulsion assemblies 20. The locking screw 34 is arranged to pass successively through one of the positioning holes 312 of the segment 31A, one of the positioning holes 312 of the segment 32A, a through hole formed in the main body 10, one of the positioning holes 312 of the segment 31B and one of the positioning holes 312 of the segment 32B. A nut, not visible in FIGS. 1A and 1B, allows the screw 34 to be tightened. The locking screw 34 has a diameter greater than the width of the guide grooves 311, so that when it is inserted into a hole of positioning of a segment, it blocks the translation of this segment with respect to the main body 10. Each positioning hole 312 therefore defines a relative position of the arms 31, 32 with respect to the main body 10, and therefore a relative position of the sets of propulsion 20 with respect to the main body 10. In particular, the positioning holes 312 located at the ends opposite the side bodies 21 define a deployed configuration of the robotic device, in which a distance between the axes of rotation of the propulsion assemblies 20A, 20C d on the one hand, and 20B and 20D on the other hand, is relatively large. This deployed configuration corresponds to the robotic device 1 as represented in FIGS. 1A and 1B. The positioning holes 312 located close to a midpoint of the segments 31A, 31B, 32A, 32B define a folded configuration of the robotic device, in which the distance between the axes of rotation of the propulsion assemblies 20A, 20C on the one hand , and 20B and 20D on the other hand, is relatively small.

La figure 3 représente, dans une vue en perspective, le dispositif robotique 1 des figures 1A et 1B dans la configuration repliée. Le passage de la configuration déployée à la configuration repliée s’effectue en retirant la vis de verrouillage 34. Les pions de guidage 33 peuvent alors librement coulisser dans les rainures de guidage 311. Les bras 31, 32 sont positionnés de sorte que les trous de positionnement 312 situés à proximité du point milieu des segments 31A, 31B, 32A, 32B viennent en regard du trou traversant agencé pour recevoir la vis de verrouillage 34. La vis de verrouillage 34 est ensuite insérée et vissée de façon à presser les segments 31A, 31B, 32A, 32B contre le corps principal 10 et supprimer ainsi les jeux de fonctionnement. À l’inverse, le passage de la configuration repliée à la configuration déployée s’effectue en retirant la vis de verrouillage 34, en positionnant les trous de positionnement 312 des extrémités des segments 31A, 31B, 32A, 32B en regard du trou traversant, et en insérant et vissant la vis de verrouillage dans ces trous de positionnement 312 et le trou traversant.Figure 3 shows, in a perspective view, the robotic device 1 of Figures 1A and 1B in the folded configuration. The passage from the deployed configuration to the folded configuration is carried out by removing the locking screw 34. The guide pins 33 can then slide freely in the guide grooves 311. The arms 31, 32 are positioned so that the holes for positioning 312 located close to the midpoint of the segments 31A, 31B, 32A, 32B come opposite the through hole arranged to receive the locking screw 34. The locking screw 34 is then inserted and screwed so as to press the segments 31A, 31B, 32A, 32B against the main body 10 and thus eliminate the operating clearances. Conversely, the passage from the folded configuration to the deployed configuration is carried out by removing the locking screw 34, by positioning the positioning holes 312 of the ends of the segments 31A, 31B, 32A, 32B facing the through hole, and inserting and screwing the locking screw into these positioning holes 312 and the through hole.

Le dispositif robotique 1 présente globalement une symétrie par rapport à un plan transverse passant par le corps principal 10 et une symétrie par rapport à un plan médian, parallèle aux axes de rotation des ensembles de propulsion 20.The robotic device 1 generally has symmetry with respect to a transverse plane passing through the main body 10 and symmetry with respect to a median plane, parallel to the axes of rotation of the propulsion assemblies 20.

La figure 4 représente, dans une vue en coupe longitudinale, un ensemble de propulsion 20 du dispositif robotique 1 des figures 1A et 1B, en l’absence de tambour externe. Le corps latéral 21 de l’ensemble de propulsion 20 comprend un tube 211 s’étendant selon l’axe de rotation de l’ensemble de propulsion 20, un couvercle 212, un logement 213 et un chapeau 214. Le logement 213 est formé dans le tube 211 et est fermé à l’extrémité distale par le couvercle 212 et à l’extrémité proximale par le chapeau 214. Le chapeau 214 est agencé pour être fixé à l’armature réglable 30. Le logement 213 renferme un moteur de propulsion 41 et une batterie d’alimentation 42. Le moteur de propulsion 41 peut intégrer un réducteur.FIG. 4 represents, in a longitudinal sectional view, a propulsion assembly 20 of the robotic device 1 of FIGS. 1A and 1B, in the absence of an external drum. The side body 21 of the propulsion assembly 20 comprises a tube 211 extending along the axis of rotation of the propulsion assembly 20, a cover 212, a housing 213 and a cap 214. The housing 213 is formed in the tube 211 and is closed at the distal end by the cover 212 and at the proximal end by the cap 214. The cap 214 is arranged to be fixed to the adjustable frame 30. The housing 213 encloses a propulsion motor 41 and a supply battery 42. The propulsion motor 41 can incorporate a reduction gear.

Comme indiqué précédemment, le tambour interne 22 comporte un cylindre de révolution 221 et un dôme 222. Il comporte en outre une chambre 223 formée dans le cylindre de révolution 221 et le dôme 222, fermée à l’extrémité distale par le dôme 222 et à l’extrémité proximale par un couvercle annulaire 224. Le tambour interne 22 comporte de plus une pièce de fixation 225 fixée au dôme 222 et comprenant un orifice taraudé 226 agencé pour recevoir la vis d’assemblage 26.As indicated previously, the internal drum 22 comprises a cylinder of revolution 221 and a dome 222. It further comprises a chamber 223 formed in the cylinder of revolution 221 and the dome 222, closed at the distal end by the dome 222 and at the proximal end by an annular cover 224. The inner drum 22 further comprises a fixing piece 225 fixed to the dome 222 and comprising a threaded hole 226 arranged to receive the assembly screw 26.

La liaison pivot entre le corps latéral 21 et le tambour interne 22 est formée par un premier roulement à billes 43 disposé du côté de l’extrémité distale de l’ensemble de propulsion 20 et un deuxième roulement à billes 44 disposé du côté de l’extrémité proximale de l’ensemble de propulsion 20. Le roulement à billes 44 est étanche.The pivot connection between the lateral body 21 and the internal drum 22 is formed by a first ball bearing 43 arranged on the side of the distal end of the propulsion assembly 20 and a second ball bearing 44 arranged on the side of the proximal end of the propulsion assembly 20. The ball bearing 44 is sealed.

L’ensemble de propulsion 20 comporte également des moyens d’étanchéité pour étanchéifier la chambre 223 du tambour interne 22 vis-à-vis de l’environnement extérieur. En particulier, il comporte un joint torique 45 et un joint quadrilobe 46 montés entre le cylindre de révolution 221 et le couvercle annulaire 224, deux joints toriques 47 montés entre le couvercle annulaire 224 et la bague externe du roulement à billes 44, et un joint torique 48 monté entre le dôme 222 et la pièce de fixation 225.The propulsion assembly 20 also comprises sealing means to seal the chamber 223 of the internal drum 22 vis-à-vis the external environment. In particular, it comprises an O-ring 45 and a quadrilobe seal 46 mounted between the cylinder of revolution 221 and the annular cover 224, two O-rings 47 mounted between the annular cover 224 and the outer race of the ball bearing 44, and a joint ring 48 mounted between the dome 222 and the fixing part 225.

L’ensemble de propulsion comporte de plus un engrenage 50 formé par une première roue dentée 51 montée sur l’arbre du moteur de propulsion 41 et une deuxième roue dentée 52 montée sur la pièce de fixation 225. Les roues dentées 51, 52 s’engrènent entre elles de sorte que la rotation du moteur de propulsion 41 entraîne la rotation de la pièce de fixation 225 et du tambour interne 22.The propulsion assembly further comprises a gear 50 formed by a first toothed wheel 51 mounted on the shaft of the propulsion motor 41 and a second toothed wheel 52 mounted on the fixing part 225. The toothed wheels 51, 52 are mesh with each other so that the rotation of the propulsion motor 41 causes the rotation of the fixing part 225 and the internal drum 22.

La figure 5 représente, dans une vue en perspective, un tambour interne 22 et un tambour externe 23 d’un ensemble de propulsion 20. Le tambour interne 22 comporte deux languettes 227 fixées sur son cylindre de révolution 221 au niveau de l’extrémité proximale. Les languettes 227 font saillie par rapport à une surface extérieure du cylindre de révolution 221. Le tambour externe 23 comporte deux encoches 234 formées sur son cylindre de révolution 231 au niveau de l’extrémité proximale. La forme des encoches 234 est complémentaire à celle des languettes 227, de sorte que chaque languette 227 puisse venir se loger dans une encoche 234 lorsque le tambour externe 23 est monté sur le tambour interne 22.FIG. 5 represents, in a perspective view, an internal drum 22 and an external drum 23 of a propulsion assembly 20. The internal drum 22 comprises two tongues 227 fixed to its cylinder of revolution 221 at the level of the proximal end . The tabs 227 protrude from an outer surface of the cylinder of revolution 221. The outer drum 23 has two notches 234 formed on its cylinder of revolution 231 at the proximal end. The shape of the notches 234 is complementary to that of the tongues 227, so that each tongue 227 can be housed in a notch 234 when the outer drum 23 is mounted on the inner drum 22.

Les figures 6A et 6B représentent, dans une vue de face, le tambour interne de la figure 5. Chaque figure montre un agencement possible des languettes 227. Selon l’agencement de la figure 6A, les languettes 227 présentent une dissymétrie selon l’axe de rotation de l’ensemble de propulsion 20, alors que selon l’agencement de la figure 6B, les languettes 227 présentent une telle symétrie axiale. L’un des agencements peut être dédié aux ensembles de propulsion présentant un filet de vis d’Archimède avec filet à gauche et l’autre agencement peut être dédié aux ensembles de propulsion présentant un filet de vis d’Archimède avec filet à droite. Les languettes 227 et les encoches 234 forment ainsi un détrompeur. En outre, ces éléments peuvent participer à la transmission du couple entre le tambour interne 22 et le tambour externe 23.Figures 6A and 6B show, in a front view, the inner drum of Figure 5. Each figure shows a possible arrangement of the tongues 227. According to the arrangement of Figure 6A, the tongues 227 have an asymmetry along the axis rotation of the propulsion assembly 20, while according to the arrangement of Figure 6B, the tabs 227 have such axial symmetry. One of the layouts can be dedicated to propulsion sets having an Archimedes screw thread with left-hand thread and the other layout can be dedicated to propulsion sets having an Archimedes screw thread with right-hand thread. The tongues 227 and the notches 234 thus form an error-proofing device. In addition, these elements can participate in the transmission of torque between the inner drum 22 and the outer drum 23.

Les figures 7A et 7B représentent plus en détail, dans des vues en perspective, un organe de roulement 25 d’un ensemble de propulsion 20. Sur la figure 7A, l’organe de roulement 25 est représenté monté sur le tambour externe 23 et sur la figure 7B, l’organe de roulement 25 est représenté démonté. L’organe de roulement 25 comprend un pied 251, une roue 252, un axe 253 et un anneau élastique 254. Le pied 251 fait saillie par rapport à la surface extérieure du tambour externe 23. L’axe 253 s’insère à la fois dans un trou traversant du filet de vis d’Archimède 24, dans un trou traversant de la roue 252 et dans un trou traversant du pied 251. Il comporte une butée axiale 255 à une première extrémité et une gorge 256 formée à proximité d’une deuxième extrémité, la gorge étant agencée pour recevoir l’anneau élastique 254, de sorte à bloquer en translation la roue 252 par rapport au filet de vis d’Archimède 24 et au pied 251. Les organes de roulement 25 des ensembles de propulsion 20 permettent d’échanger facilement les roues 252, de façon individuelle. Les roues usagées peuvent ainsi être remplacées rapidement sans avoir à remplacer l’ensemble du tambour externe 23.Figures 7A and 7B show in more detail, in perspective views, a rolling member 25 of a propulsion assembly 20. In Figure 7A, the rolling member 25 is shown mounted on the outer drum 23 and on Figure 7B, the rolling member 25 is shown disassembled. The running gear 25 comprises a foot 251, a wheel 252, an axle 253 and an elastic ring 254. The foot 251 protrudes with respect to the outer surface of the outer drum 23. The axle 253 is inserted both in a through hole of the Archimedes screw thread 24, in a through hole of the wheel 252 and in a through hole of the foot 251. It comprises an axial stop 255 at a first end and a groove 256 formed near a second end, the groove being arranged to receive the elastic ring 254, so as to block the wheel 252 in translation relative to the Archimedean screw thread 24 and to the foot 251. The running gear 25 of the propulsion assemblies 20 allow to easily exchange the wheels 252, individually. Worn wheels can thus be replaced quickly without having to replace the entire outer drum 23.

Les figures 8A, 9A et 10A représentent d’autres exemples de dispositifs robotiques selon l’invention dans lesquels les tambours externes diffèrent de ceux du dispositif robotique 1 représenté sur les figures 1A, 1B, 2 et 3. Les figures 8B, 9B et 10B représentent respectivement l’un de ces tambours externes. Le dispositif robotique 80 représenté sur la figure 8A et le tambour externe 83 représenté sur la figure 8B diffèrent respectivement du dispositif robotique 1 et du tambour externe 23 par les organes de roulement 85. Chaque organe de roulement 85 comprend une roue 852 présentant également une bande de roulement en élastomère. En revanche, le diamètre des roues 852 est supérieur à celui des roues 252. Le dispositif robotique 90 représenté sur la figure 9A et le tambour externe 93 représenté sur la figure 9B diffèrent respectivement du dispositif robotique 1 et du tambour externe 23 par les organes de roulement 95. Chaque organe de roulement 95 comprend une roue 952 présentant une bande de roulement formée par des pics pyramidaux. La bande de roulement est par exemple en métal. Le dispositif robotique 100 représenté sur la figure 10A et le tambour externe 103 représenté sur la figure 10B diffèrent respectivement du dispositif robotique 1 et du tambour externe 23 par le filet de vis d’Archimède 104. Le filet de vis d’Archimède 104 s’étend également sur la surface extérieure du tambour 103 mais avec un angle d’hélice plus faible, et donc un pas plus petit. En l’occurrence, l’angle d’hélice du filet de vis d’Archimède 104 est environ égal à 30 degrés alors que l’angle d’hélice du filet de vis d’Archimède 24 est environ égal à 45 degrés. Avec un tel angle d’hélice, le filet de vis d’Archimède 104 forme une hélice complète sur le tambour externe 103. En revanche, le filet de vis d’Archimède 24 forme deux demi-hélices sur le tambour externe 23. Ainsi, pour un même diamètre du tambour externe et une même vitesse de rotation, la vitesse linéaire de progression du tambour externe 23 est plus rapide que celle du tambour externe 103.Figures 8A, 9A and 10A show other examples of robotic devices according to the invention in which the external drums differ from those of the robotic device 1 shown in Figures 1A, 1B, 2 and 3. Figures 8B, 9B and 10B respectively represent one of these outer drums. The robotic device 80 represented in FIG. 8A and the outer drum 83 represented in FIG. 8B respectively differ from the robotic device 1 and from the outer drum 23 by the rolling members 85. Each rolling member 85 comprises a wheel 852 also having a band elastomer bearing. On the other hand, the diameter of the wheels 852 is greater than that of the wheels 252. The robotic device 90 represented in FIG. 9A and the external drum 93 represented in FIG. 9B differ respectively from the robotic device 1 and from the external drum 23 by the bearing 95. Each rolling member 95 comprises a wheel 952 having a tread formed by pyramidal peaks. The tread is for example made of metal. The robotic device 100 shown in Fig. 10A and the outer drum 103 shown in Fig. 10B differ respectively from the robotic device 1 and the outer drum 23 by the Archimedean screw thread 104. The Archimedean screw thread 104 is also extends over the outer surface of the drum 103 but with a lower helix angle, and therefore a smaller pitch. In this case, the helix angle of the Archimedes screw thread 104 is approximately equal to 30 degrees while the helix angle of the Archimedes screw thread 24 is approximately equal to 45 degrees. With such a helix angle, the Archimedean screw thread 104 forms a full helix on the outer drum 103. In contrast, the Archimedean screw thread 24 forms two half helices on the outer drum 23. Thus, for the same diameter of the outer drum and the same speed of rotation, the linear speed of progression of the outer drum 23 is faster than that of the outer drum 103.

Les exemples de dispositifs robotiques décrits en référence aux figures 1A, 1B, 2, 3, 8A, 9A et 10A comprennent une armature réglable permettant de modifier la distance entre le corps principal et chaque ensemble de propulsion, et donc la distance entre les ensembles de propulsion. Néanmoins, le dispositif robotique selon l’invention peut comporter une armature non réglable, maintenant les ensembles de propulsion à une distance fixe du corps principal.The examples of robotic devices described with reference to FIGS. 1A, 1B, 2, 3, 8A, 9A and 10A comprise an adjustable frame making it possible to modify the distance between the main body and each propulsion assembly, and therefore the distance between the sets of propulsion. Nevertheless, the robotic device according to the invention may comprise a non-adjustable frame, maintaining the propulsion assemblies at a fixed distance from the main body.

Claims

Mobile robotic device (1, 80, 90, 100) comprising:
▪ a main body (10),
▪ a first propulsion assembly (20A) and a second propulsion assembly (20B) arranged on either side of the main body, and
▪ a frame (30) arranged to assemble the first propulsion assembly (20A) and the second propulsion assembly (20B) to the main body (10),
each propulsion set including:
▪ a side body (21) fixed to the frame (30),
▪ a propulsion motor (41) fixed to the side body (21),
▪ an internal drum (22) mounted in pivot connection with respect to the lateral body (21) along an axis of rotation and arranged to be driven in rotation by the propulsion motor (41),
▪ an outer drum (23, 83, 93, 103) arranged to be able to be removably mounted on the inner drum (22) and to come into contact with the ground, and
▪ a removable fixing means (26) arranged to be able to adopt a locking configuration, in which the external drum (23, 83, 93, 103) is secured to the internal drum (22), and an unlocking configuration, in which the outer drum (23, 83, 93, 103) is detached from the inner drum (22).

A robotic device according to claim 1 further comprising a third propulsion assembly (20C) and a fourth propulsion assembly (20D), each propulsion assembly comprising:
▪ a side body (21) fixed to the frame (30),
▪ a propulsion motor (41) fixed to the side body (21),
▪ an internal drum (22) mounted in pivot connection with respect to the lateral body (21) along an axis of rotation and arranged to be driven in rotation by the propulsion motor (41),
▪ an outer drum (23, 83, 93, 103) arranged to be able to be removably mounted on the inner drum (22) and to come into contact with the ground, and
▪ a removable fixing means (26) arranged to be able to adopt a locking configuration, in which the external drum (23, 83, 93, 103) is secured to the internal drum (22), and an unlocking configuration, in which the outer drum (23, 83, 93, 103) is detached from the inner drum (22).

Robotic device according to one of Claims 1 and 2, in which the internal drum (22) of each propulsion assembly (20, 20A, 20B, 20C, 20D) comprises a cylinder (221) and a chamber (223), the chamber being formed in the cylinder and opening out at a longitudinal end of the cylinder, the chamber (223) being arranged to receive the side body (21) of the propulsion assembly considered by said longitudinal end.

Robotic device according to Claim 3, in which each propulsion assembly (20, 20A, 20B, 20C, 20D) comprises sealing means (45, 46, 47, 48) arranged to seal the chamber (223) of the external environment.

Robotic device according to one of the preceding claims, in which the external drum (23, 83, 93, 103) of each propulsion unit (20, 20A, 20B, 20C, 20D) comprises a cylinder of revolution (231) and a housing (233), the housing being formed in the cylinder of revolution and emerging at a longitudinal end of the cylinder of revolution, the housing (233) being arranged to receive the internal drum (22) of the propulsion assembly considered by said end longitudinal.

Robotic device according to one of the preceding claims, in which, in each propulsion unit (20, 20A, 20B, 20C, 20D), the inner drum (22) comprises a first bearing surface and the outer drum (23, 83, 93, 103) comprises a second bearing surface, each propulsion assembly (20, 20A, 20B, 20C, 20D) being arranged so that, in the locking configuration of the removable fastening means (26), the first surface and the second support surface are pressed against each other.

Robotic device according to Claim 6, taken together with Claims 3 and 5, in which, in each propulsion assembly (20, 20A, 20B, 20C, 20D), the first bearing surface is formed at the other longitudinal end of the cylinder (221) of the inner drum (22) and the second bearing surface is formed at the other longitudinal end of the cylinder of revolution (231) of the outer drum (23, 83, 93, 103), so that the first surface bearing surface and the second bearing surface are pressed against each other following translation of the outer drum (23, 83, 93, 103) relative to the inner drum (22) along the axis of rotation of the inner drum.

Robotic device according to Claim 7, in which, in each propulsion assembly (20, 20A, 20B, 20C, 20D), the removable fixing means comprises a screw (26) arranged to pass through the external drum (23, 83, 93, 103) at the second bearing surface and screwed into the inner drum (22) at the first bearing surface.

Robotic device according to one of the preceding claims, in which the external drum (23, 83, 93, 103) of each propulsion unit (20, 20A, 20B, 20C, 20D) comprises an Archimedean screw thread (24 , 104) protruding from an outer surface of the outer drum (23, 83, 93, 103).

Robotic device according to Claim 9, in which the external drum (23, 83, 93, 103) of each propulsion assembly (20, 20A, 20B, 20C, 20D) comprises rolling elements (25, 85, 95) distributed along the Archimedean screw thread (24, 104) of the corresponding outer drum (23, 83, 93, 103), each rolling member (25, 85, 95) comprising a wheel (252, 852, 952) mounted in pivot connection on the outer drum (23, 83, 93, 103) so as to be driven in rotation by contact with the ground during rotation of the outer drum.

A robotic device according to claim 10, wherein each wheel (252, 852, 952) is removably mounted on the outer drum (23, 83, 93, 103).

Robotic device according to one of the preceding claims, in which, in each propulsion unit (20, 20A, 20B, 20C, 20D), the internal drum (22) comprises a tongue (227) projecting with respect to an external surface of the inner drum (22) and the outer drum (23, 83, 93, 103) has a notch (234) arranged to receive the tab when the outer drum is mounted on the inner drum.

A robotic device according to claim 12, taken together with claim 9, wherein the Archimedean screw thread (24, 104) of at least one propulsion assembly (20A, 20D) is a right-handed thread and the screw thread Archimedes (24, 104) of at least one other propulsion assembly (20B, 20C) is left-hand thread, the tabs (227) and the notches (234) being arranged such that a tab of a right-hand-threaded power-set cannot be received by a notch of a left-hand-threaded power-set, and such that a tab of a left-hand-threaded power-set cannot be received by a notch of a right-hand threaded propulsion assembly.

Robotic device according to one of the preceding claims, in which each propulsion assembly (20, 20A, 20B, 20C, 20D) comprises a gear comprising a first toothed wheel (51) arranged to be mounted on a shaft of the propulsion motor ( 41) and a second toothed wheel (52) arranged to be mounted on the internal drum (22).

A robotic device according to claim 14, wherein the first gear wheel (51) and the second gear wheel (52) are removably mounted.