FR3124964A1 - Robot parallèle à cables muni de moyens de détection de rupture de câble, installation comprenant un tel robot parallèle À cables et procédé de sécurisation en cas de rupture - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un robot parallèle à câbles (1) comportant : une plateforme (10) mobile destinée à être suspendue par des câbles (20), chacun des câbles (20) présentant un brin (21) de câble configuré pour être tendu entre une première extrémité (211) de brin (21) liée à la plateforme (10) mobile, et une deuxième extrémité (212) de brin (21) liée à une structure fixe (30) dans l’espace ; des ensembles d’enroulement (40), chaque ensemble d’enroulement (40) étant lié à une paire (20’) de câbles (20) associés parmi les câbles (20) et configuré pour enrouler de façon synchrone la paire (20’) de câbles (20) associés ; le robot parallèle à câbles (1) étant caractérisé en ce que lorsque la plateforme (10) mobile est dans une orientation de référence par rapport à la verticale (Z), les premières extrémités (211) des brins (21) de câbles (20) d’une même paire (20’) de câbles (20) sont décalées verticalement (d1’’) l’une de l’autre et sont décalées horizontalement (d1’) l’une de l’autre. (Fig. 1)

Description

Robot parallèle à cables muni de moyens de détection de rupture de câble, installation comprenant un tel robot parallèle À cables et procédé de sécurisation en cas de rupture

Domaine technique de l’invention

L'invention concerne, de façon générale, le domaine technique des robots parallèles à câbles.

L’invention se rapporte plus spécifiquement à une plateforme mobile pour un robot parallèle à câbles et un robot parallèle à câbles mobile comportant une telle plateforme mobile.

État de la technique antÉrieure

Un « robot parallèle à câbles » ou « robot à câbles » est un robot à cinématique parallèle, dans lequel une plateforme est positionnée et déplacée dans un espace déterminé au moyen de câbles agissant sur ladite plateforme. Chaque câble s'étend entre un point d'ancrage sur cette plateforme et par exemple un treuil fixé à une structure fixe, le treuil constituant un ancrage. La capacité de variation importante de la longueur de câble entre le point d'ancrage de la plateforme et l'ancrage à la structure fixe permet d'obtenir un volume de travail de la plateforme mobile particulièrement important avec une structure légère et facilement mise en place en installant les ancrages par exemple au plafond d'un atelier ou sur des poutres en hauteur.

La robotique parallèle à câbles permet de travailler dans de grands volumes. Elle est particulièrement intéressante par exemple dans le domaine de de l’inspection de produits de taille conséquente, par exemple dans l’aéronautique, le naval, les moyens de transports en général, la construction, les éoliennes, etc.

La stabilité d’une telle plateforme dans une position donnée est assurée généralement par son équilibre statique, lequel équilibre est assuré par la tension des câbles qui agissent de manière à s'opposer aux forces extérieures auxquelles la plateforme est soumise. Ainsi, pour assurer la stabilité de n'importe quelle position et orientation de la plateforme dans l'espace, il est connu qu’un minimum de sept ou huit câbles est nécessaire pour déplacer la plateforme mobile suivant six degrés de liberté. Le robot parallèle à câbles fonctionne avec plusieurs chaînes cinématiques ou boucles fermées.

En général, le nombre de câbles supportant la plateforme est égal à huit : cela permet de conférer six degrés de liberté au robot, et ainsi d'avoir une précision satisfaisante dans le contrôle du robot dans sa tâche. En effet, lorsque le robot parallèle à câbles comporte huit câbles indépendants, cela permet de contrôler les trois degrés de liberté en translation et les trois degrés de liberté en rotation de la plateforme mobile dans un grand espace. Il est également connu d’utiliser un nombre de câbles pouvant être inférieur à huit, étant par exemple égal à sept. Il est à noter que pour des questions de symétrie de l'architecture du robot, la présence de huit câbles est préférée. Par ailleurs, cela permet d'avoir un plus grand espace de travail bien que le risque de collisions entre câbles augmente avec le nombre de câbles. Toutefois, dans certains cas il est parfois souhaité utiliser un nombre de câbles supérieur à huit. Lorsque le nombre de câbles est supérieur à huit, on peut avoir une redondance des câbles qui permet d'augmenter la possibilité de rotation de la plateforme.

Toutefois, la recherche de la rapidité d’exécution des robots parallèles à câbles et la stabilité conduit à des structures de plateformes mobiles généralement complexes et volumineuses, impactant notamment la masse de la plateforme mobile à déplacer.

Dans le domaine de l’inspection automatique d’une pièce ou d’un produit de grandes dimensions, par exemple de plusieurs dizaines de mètres de long, il existe un besoin de solutions à la fois simples, faciles à déployer, peu coûteuses, stables, et sécurisées. Les drones permettent de couvrir de telles volumes, mais ils ne peuvent garantir la même répétabilité qu’un robot parallèle à câbles, et les risques de chute en limitent le déploiement. Les drones posent donc des problèmes de sécurité notamment, mais aussi de stabilité d’image, de consommation d’énergie, de bruit, et de répétabilité. Des portiques/structures cartésienne de grande taille sont aussi utilisés pour l’inspection de grandes pièces. Les portiques sont toutefois coûteux et difficiles à déplacer. Par ailleurs, ils permettent l’inspection de pièces d’un volume plus limité par rapport à celles permises par un robot parallèle à câbles.

On comprend qu’il n’existe aujourd’hui aucun système capable d’assurer une telle inspection au coût et avec la répétabilité atteignables par le robot parallèle à câbles.

Concernant la sécurité d’un robot parallèle à câbles, certaines solutions ont été proposées pour éviter la chute de la plateforme. On connaît par exemple l’utilisation d’un câble central tel que décrit dans le document US9964836. Une telle approche permet d’éviter que la plateforme ne tombe par terre lorsqu’un câble cède, et elle est donc suffisante dès lors que le besoin se limite à la protection des personnes travaillant en dessous du système. Or, dans le cas de l’inspection, la plateforme portée par les câbles peut se rapprocher considérablement de la pièce à contrôler et, si un câble devait casser, le système de sécurité basé sur un câble central n’éviterait aucunement les oscillations de la plateforme qui pourrait donc entrer en collision avec la pièce.

L’invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’état de la technique en proposant notamment une solution permettant d’obtenir un robot parallèle à câbles simple, facile à déployer et présentant une stabilité améliorée lors de la casse d’un câble pour procéder à des inspections en toute sécurité.

Pour ce faire est proposé, selon un premier aspect de l'invention, un robot parallèle à câbles pour l’inspection d’une pièce, le robot parallèle à câbles comportant :

• une plateforme mobile destinée à être suspendue par des câbles, chacun des câbles présentant un brin de câble configuré pour être tendu entre une première extrémité de brin liée à la plateforme mobile, et une deuxième extrémité de brin liée à une structure fixe dans l’espace ;
• des ensembles d’enroulement, chaque ensemble d’enroulement étant lié à au moins un câble associé parmi les câbles pour réaliser un enroulement ou un déroulement du câble associé ; et
• un ensemble de commande pour commander les ensembles d’enroulement de la plateforme mobile et contrôler le déplacement de la plateforme mobile dans un mode de fonctionnement opérationnel,

le robot parallèle à câbles étant remarquable en ce qu’il comporte des moyens de détection d’une rupture d’au moins un des câbles, liés aux moyens de commande, les moyens de commande étant configurés pour contrôler les ensembles d’enroulement dans un mode dégradé différent du mode de fonctionnement opérationnel lorsque les moyens de détection détectent la rupture d’au moins un des câbles.

Grâce à une telle combinaison de caractéristiques, il est possible de réduire le risque de collision en cas de rupture d’un câble, et donc d’améliorer la sécurité de la pièce inspectée. En effet, grâce aux moyens de détection de rupture d’une part, et aux moyens de commande d’autre part, permettant de contrôler les ensembles d’enroulement dans un mode dégradé différent du mode de fonctionnement opérationnel lorsque les moyens de détection détectent la rupture d’au moins un des câbles, on évite ainsi que la plateforme bouge de façon incontrôlée lors de la casse d’un câble.

Selon un mode de réalisation, les câbles sont électriquement conducteurs, les câbles comprenant chacun au moins un composant conducteur, notamment un composant métallique, qui s’étend dans une direction longitudinale du câble, par exemple un revêtement métallique et/ou au moins un fil métallique dans une structure du câble, les moyens de détection étant relié électriquement au composant conducteur.

Alternativement ou en complément, il est également possible d’envisager d’autres moyens de détection de la rupture du câble : par des moyens mécaniques, par exemple par la détection du couple des ensembles d'enroulement, par imagerie comme par l’intermédiaire d’une ou plusieurs caméra(s), des solutions optiques munies par exemple d’au moins une cible réfléchissante, par exemple un miroir, portée par le câble avec une source laser au niveau d’une poulie ou d’un ancrage à une extrémité du brin de câble associé, etc.

Selon un mode de réalisation, les moyens de détection d’une rupture d’un câble comprennent au moins un circuit électrique destiné à faire circuler un courant, par exemple un courant continu, un courant alternatif ou une impulsion de courant, dans le composant métallique de chaque câble. Une telle solution est particulièrement avantageuse et simple à mettre en œuvre dans le cas où les câbles comprennent chacun au moins un composant conducteur.

Selon un mode de réalisation, le composant conducteur de chacun des câbles présente une première extrémité reliée aux moyens de détection et une deuxième extrémité reliée aux moyens de détection, et forme une boucle conductrice entre la première extrémité et la deuxième extrémité, la boucle conductrice s’étendant dans la direction longitudinale du câble.

Selon un mode de réalisation, les moyens de commande sont opérationnels pour, en mode dégradé, commander les ensembles d’enroulement en fonction :

• d’une donnée de position connue de la pièce ;
• d’une donnée de position de la plateforme mobile avant la rupture ;
• d’une donnée d’identification du câble rompu parmi les câbles.

Selon un mode de réalisation, chaque ensemble d’enroulement est lié à une paire de câbles associés parmi les câbles et configuré pour enrouler de façon synchrone la paire de câbles associés, les câbles d’une paire de câbles associée étant reliés entre eux globalement transversalement à leur direction lorsqu’ils sont tendus, par des câbles de rappel, de préférence situés dans une zone à proximité des premières extrémités des brins des câbles de la paire de câbles associés. Grâce au fait que chaque ensemble d’enroulement est lié à une paire de câbles associés parmi les câbles et configuré pour enrouler de façon synchrone la paire de câbles associés, il en résulte une configuration dans laquelle chaque câble est doublé pour former une paire de câbles. Dans une telle configuration, les câbles d’une même paire sont enroulés, ou déroulés selon la séquence de fonctionnement, de façon synchrone par un même ensemble d’enroulement. Une telle configuration confrère une stabilité maximale de la plateforme lors de la casse d’un câble. En plus de limiter les oscillations en cas de rupture de câble, une telle solution munie de câbles de rappel joignant deux câbles d’une même paire de câble permet de retenir la portion du brin de câble sectionné solidaire de la plateforme et évite que celui-ci retombe par l’effet de son propre poids sur la pièce inspectée.

Selon un mode de réalisation, chaque ensemble d’enroulement est lié à seulement une paire de câbles associés parmi les câbles et configuré pour enrouler de façon synchrone la paire de câbles associés. Dans une telle configuration, chaque ensemble d’enroulement est lié à la plateforme par seulement deux câbles. Une telle configuration est suffisante pour garantir la stabilité de la plateforme tout en offrant une architecture simple à mettre en œuvre et à commander.

Selon un mode de réalisation, les câbles comportent une âme élastique de sorte à maintenir liés ensemble deux extrémités conjointes d’une portion de câble au moins en partie rompue. Une solution alternative ou complémentaire permet de limiter également les risques lors de la rupture des câbles en les dotant d’une âme elastique, une telle âme élastique n’ayant pas de proprietés particulières de resistance à la traction, mais sont configurées pour maintenir les deux extrémités conjointes de câble cassé ensemble mais détendus, après la rupture.

Selon un mode de réalisation, lorsque la plateforme mobile est dans une orientation de référence par rapport à la verticale, les premières extrémités des brins de câbles d’une même paire de câbles sont décalées verticalement l’une de l’autre et sont décalées horizontalement l’une de l’autre, le décalage vertical et le décalage horizontal des premières extrémités des brins de câbles d’une paire de câbles donnée étant de préférence égaux. Les décalages verticaux et horizontaux des extrémités des câbles sur la plateforme permettent de limiter les rotations parasites, les moments exercés sur la plateforme mais également les oscillations de la plateforme.

Selon un mode de réalisation, chaque ensemble d’enroulement comporte deux tambours mobiles en rotation autour d’un arbre de rotation commun, chacun des tambours étant solidarisé à l’un des câbles parmi les câbles d’une paire de câbles associée, les deux tambours étant de préférence distants l’un de l’autre d’une distance moyenne sensiblement égale à la distance séparant les premières extrémités des brins de câbles de la paire de câbles associée. De cette manière on obtient un écartement des câble sensiblement constants des câbles d’une même paire pour limiter les oscillations.

Selon un mode de réalisation, le nombre de paires de câbles est supérieur ou égale à 3, de préférence supérieur ou égale à 4 et/ou inférieur ou égale à 10, de préférence inférieur ou égale à 8, de préférence encore inférieur ou égale à 6. En particulier, quatre paires de câbles représente un bon compromis entre la stabilité recherchée et la simplicité de la structure.

Selon un mode de réalisation, la première extrémité de chaque brin de câble est fixée à la plateforme au niveau d’un point d’ancrage. De cette manière la première extrémité du brin est ancrée sur la plateforme. Une telle configuration permet d’obtenir une structure à la fois simple et stable et qui permet de ne pas alourdir la plateforme. Alternativement, la première extrémité de chaque brin de câble peut être configurée pour être tendue sur un organe de renvoi entre le brin de câble associé et un point d’ancrage déporté sur la plateforme. Dans ce cas le câble arrive sur la plateforme au niveau d’un organe de renvoi, par exemple une poulie de renvoie et vient s’arrimer au niveau d’un point d’ancrage plus éloigné.

Selon un mode de réalisation, la deuxième extrémité de chaque brin de câble est configurée pour être tendue sur un organe de renvoi entre le brin de câble associé et l’ensemble d’enroulement associé. Cette configuration permet de déporter l’ancrage ou la fixation du câble à une zone plus pratique, notamment près du sol de sorte à améliorer l’installation de la plateforme lorsqu’elle est amovible ou bien faciliter l’installation du robot parallèle à câble et les manipulations par les opérateurs. Alternativement, la deuxième extrémité de chaque brin de câble est fixée à la structure fixe au niveau d’un point d’ancrage.

Selon un mode de réalisation, le décalage vertical et le décalage horizontal des premières extrémités des brins de câbles d’une paire de câbles donnée sont égaux.

Selon un mode de réalisation, la plateforme présente une armature de suspension présentant un gabarit formant un prisme droit à base polygonale, la base étant disposée horizontalement dans une orientation de référence par rapport à la verticale.

Selon un mode de réalisation, la plateforme présente une armature de suspension présentant un gabarit parallélépipédique, de préférence parallélépipédique rectangle, de préférence encore cubique.

Selon un mode de réalisation, les premières extrémités des brins de câbles d’une paire de câbles donnée sont disposées sur la plateforme sensiblement aux extrémités d’une diagonale d’une face latérale de l’armature de suspension. Une telle configuration améliore encore la stabilité de la plateforme. Dans une telle configuration, le gabarit prismatique délimite des faces latérales de la plateforme. De préférence le robot parallèle à câbles comporte autant de paires de câbles que de faces latérales de la plateforme. Un gabarit parallélépipédique rectangle ou cubique correspondant à des configurations particulières de prismes droits à bases carrées. Lorsque les premières extrémités des brins de câbles de chaque paire de câbles donnée sont disposées sur la plateforme sensiblement aux extrémités d’une diagonale d’une face latérale associée de l’armature de suspension, on obtient une configuration dans laquelle chaque face latérale du gabarit prismatique est suspendue à une paire de câbles données lui garantissant une stabilité maximale, d’autant plus pour une forme cubique dans laquelle les deux premières extrémités des brins de câbles de chaque paire de câbles donnée sont situées dans un plan vertical et situées sur une droite orientée à 45 degrés par rapport à un plan horizontal dans l’orientation de référence par rapport à la verticale.

Selon un autre aspect, l’invention concerne également une installation comportant un robot parallèle à câbles tel que décrit ci-avant, et une structure fixe à laquelle est suspendue la plateforme.

Selon un mode de réalisation, la structure fixe comprend une pluralité de structures de suspension, chacune des structures de suspension étant configurée pour comporter une liaison avec chacune des deuxièmes extrémités des brins de câbles d’une paire de câbles donnée, chacune des liaison comportant de préférence un organe de renvoi de câbles pour chacun des câbles de la paire de câbles donnée, la deuxième extrémité de chaque brin de câble de la paire de câbles donnée étant configurée pour être tendue sur l’organe de renvoi associé, entre le brin de câble associé et l’ensemble d’enroulement associé. Dans cette configuration, chaque structure de suspension forme une zone de suspension localisée pour une paire de câble donnée. Autrement dit, les deux brins de câbles d’une paire de câbles donnée sont associés à une unique structure de suspension, différente des autres et formant une zone de suspension dédiée. Chacune des structures de suspension comprend de préférence seulement deux liaisons, la structure de suspension interconnectant les deux liaisons.

Selon un mode de réalisation, la distance entre les liaisons des deuxièmes extrémités des brins de câbles d’une paire donnée de câbles sont distantes l’une de l’autre d’une distance égale à la distance séparant les premières extrémités des brins de câbles de la paire de câbles associée.

Selon un mode de réalisation, dans une position suspendue de la plateforme mobile, les brins de câbles d’une paire donnée de câbles sont parallèles. De préférence, chacune des premières et deuxièmes extrémités des brins de câbles d’une même paire de câbles sont disposées de sorte à former un parallélogramme. Dans une telle configuration, les premières et deuxièmes extrémités des brins de câbles d’une même paire de câbles forment chacun un des angles du parallélogramme associé et deux des côtés parallèles étant portés par les brins de câbles associés. Seule la variation de longueur desdits brins de câbles variant concomitamment pour les deux brins de câble d’une même paire permet de commander le déplacement de la plateforme. Un tel arrangement des paires de câbles en parallélogramme permet d’améliorer encore la stabilité de la plateforme durant les phases d’inspection. Les parallélogrammes permettent ainsi de contraindre les rotations de la plateforme mobile.

Selon un mode de réalisation, dans une position suspendue de la plateforme mobile, chaque câble du robot parallèle à câbles comporte un brin de câble secondaire configuré pour être tendu entre la deuxième extrémité du brin de câble associé et une troisième extrémité du brin secondaire liée à la structure fixe dans l’espace, les brins de câbles secondaires d’une paire donnée de câbles étant de préférence sensiblement parallèles.

Selon un mode de réalisation, dans une position suspendue de la plateforme mobile, les deuxièmes extrémités des brins de câbles de la paire de câbles donnée sont décalées verticalement l’un de l’autre et sont décalées horizontalement l’un de l’autre, le décalage vertical et le décalage horizontal des deuxièmes extrémités des brins de câbles d’une paire de câbles donnée étant de préférence égaux. Lorsque le décalage vertical et le décalage horizontal des deuxièmes extrémités des brins de câbles d’une paire de câbles donnée sont égaux, on obtient une configuration dans laquelle les deux extrémités sont situées dans un même plan vertical et situées sur une droite orientée à 45 degrés par rapport à un plan horizontal.

Selon un mode de réalisation, pour des brins de câbles d’une paire de câbles donnée, le décalage vertical des premières extrémités est égal au décalage vertical des secondes extrémités et le décalage horizontal des premières extrémités est égal au décalage horizontal des secondes extrémités. De cette manière, la disposition sur la plateforme mobile des premières extrémités des brins de câbles d’une paire de câbles donnée respecte la disposition des deuxièmes extrémités des brins de câbles de la même paire de câbles donnée, en pratique des poulies. On notera que dans la configuration particulière où les décalages verticaux et horizontaux des premières et des deuxièmes extrémités des brins de câbles d’une paire de câbles donnée sont tous égaux en valeur absolue, on obtient une configuration dans laquelle le parallélogramme associé à la paire de câbles donné est situé dans un plan orienté à 45 degrés par rapport à un plan horizontal. De préférence chacune des paires de câbles présente une telle configuration dans laquelle les décalages verticaux et horizontaux des premières et deuxièmes extrémités des brins de câbles de l’une des paires de câbles donnée sont égaux, et donc l’ensemble des parallélogramme associés aux paire de câbles données sont situés dans un plan de travail associé orienté à 45 degrés par rapport à un plan horizontal .

Selon un mode de réalisation, l’une au moins des deuxièmes extrémités des brins de câbles d’une paire de câbles donnée est reliée à la structure fixe par au moins un mécanisme d’amortissement, de préférence chacune des deuxièmes extrémités des brins de câbles de la paire de câbles donnée est reliée à la structure fixe par au moins un mécanisme d’amortissement.

Selon un mode de réalisation, les ensembles d’enroulement sont situés chacun au voisinage du sol sur laquelle repose la structure fixe. De cette manière l’entretien des ensembles d’enroulement est facilité. Le poids des ensembles d’enroulement participe également à améliorer la stabilité de la structure fixe.

Selon un mode de réalisation, chaque ensemble d’enroulement est mû par au moins un moteur, de préférence un unique moteur, pour motoriser un arbre de rotation portant au moins un des deux tambours, de préférences les deux tambours, d’une même paire de câbles donnée. La rotation de l’arbre portant les tambours dans un sens ou dans l’autre permet l’enroulement ou respectivement le déroulement des câbles. Le moteur est de préférence associé à un réducteur, pour former un motoréducteur. En d’autres termes, chacun des moteurs ou motoréducteur entraine en rotation deux tambours associés. Bien entendu, même si l’ensemble d’enroulement est mû par un unique moteur, il peut être prévu un second moteur ou motoréducteur de sécurité, par exemple situé à une extrémité opposée du moteur ou motoréducteur d’entrainement principal par rapport à l’arbre de rotation, et qui est actionné seulement en cas de défaillance du moteur d’entrainement principal. Grâce à une telle configuration, avec un moteur par paire de câbles, il est possible de diviser par deux le nombre de moteurs par rapport au nombre de câbles données, regroupés ici par paires. Avec un robot parallèle configuré par quatre paires de câbles, les quatre moteurs sont utilisés pour commander les mouvements de la translation de la plateforme mobile.

Selon un mode de réalisation, la structure fixe comprend des mâts démontables configurés pour être dressés verticalement en position déployée, et supporter chacun l’une au moins des structures de suspension.

Selon un autre aspect de l’invention, celle-ci a trait à un procédé de sécurisation d’un robot parallèle à câbles tel que décrit ci-avant, remarquable en ce qu’il comprend au moins les étapes suivantes :

• une étape de détection de rupture d’au moins un câble par les moyens de détection de rupture d’un câble ;
• une étape de commutation de l’ensemble de commande d’un mode de fonctionnement opérationnel à un mode de fonctionnement dégradé lorsque les moyens de détection détectent la rupture d’un câble.

Selon un mode de réalisation, le mode dégradé comporte un déplacement de la plateforme selon une trajectoire d’éloignement ou d’évitement par rapport à une pièce à inspecter.

Selon un mode de réalisation, le mode de fonctionnement dégradé comporte :

• une étape de calcul d’un premier déplacement de la plateforme selon une première trajectoire configuré pour éloigner la plateforme de la pièce à inspectée ;
• une étape de calcul d’un deuxième déplacement de la plateforme selon une deuxième trajectoire destiné à ramener la plateforme dans une position antérieure détectée par des moyens de détections, avant rupture.

Selon un mode de réalisation, l’étape de déplacement de la plateforme comportant de préférence une étape d’application à la plateforme d’un déplacement selon une trajectoire moyenne d’éloignement ou d’évitement correspondant à la somme pondérée des première et deuxième trajectoires.

Selon un mode de réalisation, le procédé de sécurisation comporte :

• une étape de calcul d'une distance d’éloignement, configurée pour calculer une distance d’éloignement entre la plateforme et une pièce inspectée ;
• une étape de calcul d’un déplacement de la plateforme suivant une trajectoire orientée dans une direction opposée de sorte à augmenter la distance séparant la plateforme de la pièce inspectée par rapport à la distance d’éloignement, par exemple pour le calcul du premier déplacement de la plateforme selon la première trajectoire ;

Selon un mode de réalisation, l’étape de déplacement de la plateforme comportant de préférence une étape d’application à la plateforme du déplacement calculé.

Selon un mode de réalisation, le procédé de sécurisation comporte :

• une étape d’estimation d’une position inclinée de la plateforme après la rupture ;
• une étape de calcul d'une distance d’éloignement, configurée pour calculer une distance d’éloignement entre la plateforme et une pièce inspectée dans la position inclinée estimée ; et
• une étape de calcul d’un déplacement de la plateforme suivant une trajectoire orientée dans une direction opposée de sorte à augmenter la distance d’éloignement séparant la plateforme de la pièce inspectée par rapport à la distance d’éloignement, par exemple pour le calcul du premier déplacement de la plateforme selon la première trajectoire;

Selon un mode de réalisation, l’étape de déplacement de la plateforme comportant de préférence une étape d’application à la plateforme du déplacement calculé.

brÈve description des figures

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent :
: une vue d’une installation comportant un robot parallèle à câbles selon un mode de réalisation de l’invention ;
: un détail de la ;
: une vue de dessus de l’installation selon la ;
: une vue isométrique de la plateforme selon ce mode de réalisation ;
: une vue de côté et en perspective de la ;
: un schéma de principe de la ;
: une vue de dessus de la ;
: une vue de face d’une structure de suspension du robot parallèle à câbles selon ce mode de réalisation ;
: une vue isométrique d’un mât démontable de l’installation selon ce mode de réalisation ;
: une vue isométrique de la structure de suspension selon ce mode de réalisation ;
: une vue d’un ensemble d’enroulement du robot parallèle à câbles selon ce mode de réalisation ;
: un schéma d’un circuit électrique d’un moyen de détection d’une rupture d’un câble pour faire circuler un courant continu dans un câble donné ;
: une vue d’un câble rompu dans une configuration dans laquelle le câble comporte une âme élastique reliant les deux extrémités conjointes de la portion rompue du câble ;
: une vue d’une comportant un robot parallèle à câbles selon un autre mode de réalisation de l’invention ;
: une vue d’une plateforme lors d’une inspection d’une pièce et dans une position de rupture de l’un de câbles ;
: une vue d’une plateforme lors d’une inspection d’une pièce et dans une position de rupture de l’un de câbles.

Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures.

Dans la description et les revendications, pour clarifier la description et les revendications, on adoptera à titre non limitatif la terminologie longitudinal, transversal et vertical en référence au trièdreX,Y,Zindiqué aux figures.

description DÉTAILLÉE d’un mode de rÉalisation

En référence aux figures 1 à 10 est illustrée une installation100comprenant un robot parallèle à câbles1munie d’une plateforme10mobile suspendue par des câbles20de suspension à une structure fixe30.

La plateforme10est configurée pour porter au moins un outil d’inspection (non illustré), par exemple un capteur d’inspection, relié de préférence à la plateforme10mobile par un mécanisme orientable. Ainsi l’outil d’inspection peut être orienté vers une zone de la pièce inspectée souhaité en fonction de la position de la plateforme10mobile. Une telle configuration permet une utilisation de la plateforme10dans le cadre de d’inspection de pièces ou produits de grande dimension tels qu’un aéronef, des pales d’éolienne ou des coques de navires. Grâce à de telles opérations de contrôle non destructif, il est possible de caractériser l'état d'intégrité de structures ou de matériaux inspectés, sans les dégrader, soit au cours de la production, soit en cours d'utilisation, soit dans le cadre de procédures de maintenances. Le robot parallèle à câbles1selon l’invention est particulièrement adapté à de telles opérations d’inspection et de détermination de la santé matière de structures de grandes dimensions.

La plateforme10comporte présente une armature12de suspension présentant un gabarit globalement cubique, . Une telle armature12est composée d’une pluralité de traverses, chacune des traverses étant de préférence tubulaire pour garantir une bonne rigidité en même temps qu’un poids réduit à l’armature12et pouvoir embarquer les outils d’inspection. Le gabarit de la plateforme10correspond globalement à la forme d’une enveloppe extérieure virtuelle de plateforme correspondant à son encombrement. Dans ce mode de réalisation, le nombre de traverses est relativement réduit, la plateforme10comportant quatre traverses horizontales délimitant un fond de la plateforme10, carré dans ce mode de réalisation, quatre autres traverses horizontales qui se superposent verticalement aux traverses de fond de manière parallèles pour délimiter un cadre, également carré, et quatre traverses verticales, chacune d’elle étant placée à la jonction de deux traverses de chaque niveau horizontal, à savoir du fond et du cadre. Bien entendu les formes de l’armature12peuvent changer mais une telle configuration offre un bon compromis entre stabilité, résistance de la structure et légèreté. La plateforme10forme une nacelle permettant d’y loger le matériel d’inspection nécessaire.

La structure fixe30est ici composée d’une pluralité de mâts35dressés globalement verticalement, espacés entre eux de manière régulière autour d’un espace de travail à l’intérieur duquel la plateforme10peut se mouvoir. L’installation100comporte ici quatre mâts35qui ont chacun la particularité d’être démontables. Les pieds des mâts35sont reliés chacun à un socle37lesté d’une masse39associée suffisante pour garantir la stabilité et le positionnement du mât35sur le solSsur lequel il repose.

En particulier chacun des mâts35présente une portion inférieure35Aet une portion supérieure35Balignées verticalement et assemblées ensemble par des moyens d’assemblages36. Les moyens d’assemblage36ont amovibles pour permettre le démontage du mât35et permettent de maintenir fixement une extrémité inférieure de la portion supérieure35Bavec une extrémité supérieure de la portion inférieure35A. Le mât35, notamment les portions inférieure et supérieure35A,35B, présente une section parallélépipédique, en particulier carré, les moyens d’assemblage36étant positionnés sur au moins deux faces verticales opposées du mât35. Les moyens d’assemblage36comportent une fermeture à levier disposée sur l’une35Ades deux pièces à reliée configurée pour venir s’arrimer avec un crochet opposé fixé à l’autre35Bdes deux pièces à relier. La fermeture du levier en prise avec le crochet permet avec un moindre effort de serrer les deux pièces l’une par rapport à l’autre.

Chaque socle37repose sur quatre pieds38réglables en hauteur de sorte à pouvoir ajuster la hauteur de chaque pied38, et donc l’horizontalité du socle37, quand bien même le sol serait irrégulier, c’est-à-dire qu’il ne soit pas parfaitement horizontal. Ce réglage permet également d’assurer la parfaite verticalité du mât35. Le mât35est relié ici à son socle37de la même façon que la liaison entre les portions inférieure et supérieure35A,35B. Cette liaison est également amovible. Chacun des socles37présente une embase37Aalignée verticalement et assemblé avec une extrémité inférieure de la portion inférieure35Apar des moyens d’assemblages36similaires, comportant également des fermetures à levier placés à cheval sur la liaison et en vis-à-vis l’un par rapport à l’autre.

Malgré le lest39posé en appui sur le socle37, la rigidité du mât est garantie par des câbles de renfort35Cs’entendant entre une extrémité supérieure du mât35, notamment une extrémité supérieure de la portion supérieure35Bdu mât35et le socle37. Les mâts35sont positionnés autour de l’espace de travail à l’intérieur duquel la plateforme10est mue, chaque mât35séparant une partie avant du mât35, orientée frontalement par rapport à cet espace de travail, et une partie arrière du mât35, opposée à la partie avant et située derrière le mât35. Le lest39est placé à l’arrière de chaque mât35, et les points d’ancrages des câbles de renfort35Cau socle37associé étant également situé à l’arrière du mât35associé Cette configuration permet une meilleure reprise des efforts appliqués par la plateforme10mobile suspendue sur le mât35associé.

Une structure de suspension31est placée au niveau d’une extrémité supérieure de chacun de ces mâts35, c’est-à-dire aussi au voisinage d’une extrémité supérieure de la portion supérieure35Bdu mât35. La plateforme10mobile du robot parallèle à câbles1est suspendue par des câbles20, chacun des câbles20présentant un brin21de câble tendu entre une première extrémité211de brin21liée à la plateforme10mobile, et une deuxième extrémité212de brin21liée à une structure fixe30dans l’espace, en particulier dans cette configuration, au niveau de la structure de suspension31. Les structures de suspension31sont configurée pour comporter chacune une liaison32avec chacune des deuxièmes extrémités212des brins21de câbles20d’une même paire20’de câbles20donnée. Sur les figures, chacune de ces liaisons32sont assurées par un organe de renvoi de câbles20pour chacun des câbles20de la paire20’de câbles20donnée, la deuxième extrémité212de chaque brin21de câbles20de la paire20’de câbles20donnée étant configurée pour être tendue sur l’organe de renvoi associé, entre le brin21de câble associé et l’ensemble d’enroulement40associé.

Le robot parallèle à câbles1comporte en outre des ensembles d’enroulement40, chaque ensemble d’enroulement40étant lié à au moins un câble20associé parmi les câbles20pour réaliser un enroulement ou un déroulement du câble20associé. En particulier, chaque ensemble d’enroulement40est lié ici seulement à une paire20’de câbles20associés parmi les câbles20et configuré pour enrouler et dérouler de façon synchrone la paire20’de câbles20associés. Grâce au fait que chaque ensemble d’enroulement40est lié à une paire20’de câbles associés parmi les câbles20et configuré pour enrouler de façon synchrone la paire20’de câbles associés, il en résulte une configuration dans laquelle chaque câble20est doublé pour former une paire20’de câbles. Dans une telle configuration, les câbles d’une même paire20 ’sont enroulés, ou déroulés selon la séquence de fonctionnement, de façon synchrone par un même ensemble d’enroulement40. Une telle configuration confère une stabilité optimisée de la plateforme10lors de la casse d’un câble20. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures, le nombre de paires20’de câbles20est égale à4.

Les ensembles d’enroulement40sont situés chacun au voisinage du solSsur lequel repose la structure fixe30.En particulier, chaque ensemble d’enroulement40est fixé sur l’un des socles37. Une telle configuration permet de faciliter une maintenance par un opérateur qui peut intervenir directement sur les ensembles d’enroulement40sans avoir à s’élever verticalement, permettant de s’abstenir de toute utilisation de nacelle élévatrice par exemple. Une telle configuration permet également d’améliorer la stabilité du mât35puisque la masse de l’ensemble d’enroulement40participe, avec le lest39associé, à stabiliser le socle37associé sur le solS.

Chaque ensemble d’enroulement40comporte deux tambours41mobiles en rotation autour d’un même arbre42de rotation. Chaque des tambours41étant solidarisé à l’un des deux câbles20parmi les câbles20d’une même paire20’de câbles20associée.

Chaque ensemble d’enroulement40comporte au moins un moteur pour motoriser l’arbre42de rotation, le moteur étant de préférence associé à un réducteur, pour former un ensemble communément appelé motoréducteur. En d’autres termes, chacun des moteurs entrainants en rotation deux tambours41associés, comporte un réducteur pour modifier le rapport de vitesse et/ou le couple, ceci pour entrainer en rotation les tambours41d’enroulement associé avec un moindre effort.

Les ensembles d’enroulement40peuvent comporter, associé à chacun des tambours41, un doigt de guidage pour guider une portion du câble20associé destinée à passer entre le doigt de guidage et le tambour41associé. Un tel doigt de guidage permet de faciliter l’enroulement du câble20associé autour du tambour41.

Les tambours41peuvent présenter une surface d’enroulement lisse, c’est-à-dire sans gorge de guidage. En plus du fait pour les tambours41d’être positionnés à une certaine distance de la plateforme10de suspension, cela permet aux câbles20de s’enrouler naturellement sur toute la longueur du tambour41. Un système à ressort permet de bien positionner le câble20associé sur le tambour41en limitant la formation de surépaisseurs locales dues au mauvais enroulement et obtenir ainsi un enroulement homogène.

Les tambours41sont configurés pour assurer un enroulement du câble20associé sur plusieurs épaisseurs pour permettre au robot parallèle à câble1de se déplacer sur de grandes distances sans devoir augmenter considérablement la taille des tambours41. Cette contrainte est plus importante si l’ensemble d’enroulement40devait être porté par la plateforme10elle-même.

Chaque câble20s’étend entre la plateforme10mobile où il est lié au niveau d’un point d’ancrage du câble20 associé, et la structure fixe30où il est relié à l’ensemble d’enroulement40associé, dont une portion du câble est enroulée sur le tambour correspondant. Un organe de renvoi formé par une poulie de renvoi solidaire de la structure de suspension31associée permet un renvoi d’angle entre, d’une part, la portion de câble située entre l’ensemble d’enroulement40et la liaison32, et, d’autre part, la liaison32et la plateforme10mobile.

En particulier, chacun des câbles20présente un brin21de câble configuré pour être tendu entre

• la première extrémité211du brin21du câble associé liée à la plateforme10mobile ; et
• la deuxième extrémité212de brin21liée à la structure fixe30dans l’espace, en particulier dans cette configuration, au niveau de la structure de suspension31par l’intermédiaire de la liaison32.

Par ailleurs, chacun des câbles20présente un brin de câble secondaire22configuré pour être tendu entre

• sensiblement, la deuxième extrémité212du brin21de suspension du câble20associé ; et
• une troisième extrémité223du brin secondaire22liée à la structure30fixe dans l’espace, en particulier dans cette configuration, au niveau de l’ensemble d’enroulement40associé ;

La première extrémité211de chaque brin21de câbles20est fixée directement à la plateforme10au niveau d’un point d’ancrage11tandis que la deuxième extrémité212de chaque brin21de câbles20est configurée pour être tendue sur un organe de renvoi, entre le brin21de câble20associé et l’ensemble d’enroulement40associé.

La troisième extrémité223de chaque brin secondaire22est configurée pour être tendue sur l’un des tambours de l’ensemble d’enroulement40associé tandis que l’extrémité du brin secondaire22, opposée à la troisième extrémité223correspondante est configurée pour être tendue sur l’organe de renvoi liée à la structure de suspension31, entre le brin secondaire22de câble20et le brin21de câbles20associé.

L’ensemble d’enroulement40est situé globalement à l’aplomb de la structure de suspension31pour chacun des mâts35. En particulier, chacun des tambours41d’un ensemble d’enroulement40donné est situé à l’aplomb de l’un des deux moyens de liaison32de l’un des organes de renvoi à la structure de suspension31correspondante pour une paire20’de câbles20donnée. Dans une telle configuration les brins secondaires s’étendent globalement verticalement entre l’ensemble d’enroulement40et la structure de suspension31du mât35.

De préférence, comme illustré sur le schéma de la , l’une au moins des deuxièmes extrémités212des brins21de câbles20d’une paire20’de câbles20donnée est reliée à la structure fixe30, en particulier à la structure de suspension31, par au moins un mécanisme d’amortissement33. Bien entendu, le robot parallèle à câbles pourra être configuré de sorte que chacune des deuxièmes extrémités212des brins21de câbles20de la paire20’de câbles20donnée est reliée à la structure fixe30, notamment à la structure de suspension31, par au moins un mécanisme d’amortissement33. En d’autres termes, chacune des liaisons32entre l’une des deuxièmes extrémités212de l’un des brins21de câbles20et l’une des structures de suspension31est équipée de préférence par au moins un mécanisme d’amortissement33. Son objectif est de réduire au maximum le choc que la rupture d’un câble20pourrait provoquer sur le système dans son ensemble.

Lorsque la plateforme10mobile est dans une orientation de référence par rapport à la verticaleZ, les premières extrémités211des brins21de câbles20d’une même paire20’de câbles20sont décalées verticalementd1’’l’une de l’autre et sont décalées horizontalementd1’l’une de l’autre (voir les figures 5A et 5B ). Le décalage s’entend du fait que les extrémités associées sont distantes l’une de l’autre, le décalage vertical correspondant à une distance non nulle séparant des projections de ces extrémités sur un axe vertical, et le décalage horizontal correspondant à une distance non nulle séparant des projections verticales de ces extrémités sur un plan horizontal.

De manière analogue, dans une position suspendue de la plateforme10mobile où la plateforme10mobile est dans une orientation de référence par rapport à la verticaleZ, les deuxièmes extrémités des brins21de câbles20de la paire20’de câbles20donnée sont décalées verticalementd2’’l’un de l’autre et sont décalées horizontalementd2’l’un de l’autre (voir la ).

Cela permet de contrer les moments autour des axesX,YetZexercés sur la plateforme10et de limiter les rotations parasites.

On choisira de préférence une configuration dans laquelle, dans la position suspendue de la plateforme10mobile, les brins21de câbles20d’une paire20’donnée de câbles20sont parallèles.

On obtient une telle configuration par exemple en configurant le robot parallèle à câbles1et l’installation100de sorte que la distanceD2entre les liaisons32des deuxièmes extrémités212des brins21de câbles20d’une paire20’donnée de câbles20sont distantes l’une de l’autre d’une distanceD2égale à la distanceD1séparant les premières extrémités des brins21de câbles20de la paire20’de câbles20associée. En complément, on configurera également le robot parallèle à câbles1et l’installation100de sorte que :

• le décalage verticald2’’des deuxièmes extrémités212des brins21de câbles20d’une paire20’donnée de câbles20est égal au décalage verticald1’’des premières extrémités des brins21de câbles20de la paire20’de câbles20associée ; et
• le décalage horizontald2’des deuxièmes extrémités212des brins21de câbles20d’une paire20’donnée de câbles20est égal au décalage horizontald1’des premières extrémités des brins21de câbles20de la paire20’de câbles20associée.

Dans un tel mode de réalisation, les deux brins21de câbles20d’une même paire20’sont parallèles ne sont pas alignés le long de l’axe verticalZ. Quelle que soit l’extrémitéiconsidérée étant donné que les brins21de câbles20d’une même paire20’sont parallèles, la distance transversaledi’entre les câbles est égale à la distance verticaledi’’des extrémités deux brins21de câbles, où la racine carrée de la somme des carrés dedi’etdi’’est égale àDi. Dans cette configuration, la projection d’une paire20’de brins21de câbles20parallèles sur des plansXZetXY, ou bienYZetXYselon la paire20’qui est considérée, forme un parallélogramme ayant toujours les mêmes dimensions sur l’un des deux plans par rapport à l’autre. Cela permet de contrer les moments autour des axesX,YetZexercés sur la plateforme et de limiter les rotations parasites.

Dans un autre mode de réalisation non illustré, la distance transversaledi’peut être supérieure à la distance verticaledi’’, la somme de leurs carrés étant toujours égale au carré deDi; dans ce mode de réalisation, les moments autour de l’axe vertical Z seront contrés plus efficacement.

Dans un autre mode de réalisation non illustré, la distance transversaledi’est inférieure à la distance verticaled’’, la somme de leurs carrés étant toujours égale au carré deDi; dans ce mode de réalisation, les moments autour des axesXetYseront contrés plus efficacement.

Un décalage verticaldi’’égal au décalage horizontaldi’des premières extrémités211et des deuxièmes extrémités212des brins21de câbles20d’une même paire20’de câbles20donnée forment donc une bonne alternative pour contrer les moments autour des trois axes de l’espace.

Pour assurer une bonne stabilité de la plateforme10durant ses déplacements, les premières extrémités211des brins21de câbles20d’une paire20’de câbles20donnée sont disposés sur la plateforme10aux extrémités d’une diagonale d’une face latérale de la forme parallélépipédique de l’armature12de suspension. Comme illustré sur les figures, on obtient ainsi une configuration d’un robot parallèle à câbles1muni de huit câbles20répartis en quatre paires20’de câbles20, dont le brins21de chaque paire20’de câbles20correspondant forment un parallélogramme dont les angles sont définis par leurs premières et deuxièmes extrémités212,212, chacun des parallélogrammes étant disposé en « en diagonal ». Dans ce mode de réalisation, ce décalage étant égal dans les deux directions horizontal et vertical avec des brins21de chaque paire20’de câbles20étant parallèles de sorte que chaque parallélogramme ainsi formé est incliné de 45°. Les deux liaisons32,formées ici par les poulies de renvoi, sont solidaires de la structure de suspension31correspondante pour une paire20’de câbles20donnée en étant alignés suivant une droite inclinée à 45° par rapport au plan horizontal.

Pour améliorer les performances du robot parallèle à câbles1, l’installation est configurée de sorte que les brins22de câbles20secondaires d’une paire20’donnée de câbles20sont sensiblement parallèles. Dans une telle configuration, les deux tambours41étant de préférence distants l’un de l’autre d’une distance moyenneD40sensiblement égale à la distanceD2séparant les liaisons32des deuxièmes extrémités212des brins21de câbles20de la paire20’ de câbles20associée, correspondant également à la distance séparant les deux organes de renvois correspondant, la distance moyenneD40étant également égale à la distanceD1séparant les premières extrémités211des brins21de câbles20de la paire20’ de câbles20associée.

On notera que la position des troisièmes extrémités223des brins secondaires22liés à la structure fixe30, en particulier au tambour41associé, et configurée pour être tendue sur ce tambour41, est amenée à varier sensiblement autour d’une position moyenne. Chacun des tambours41présente des flasques latéraux délimitant de part et d’autre axialement suivant un axe d’enroulementAet une portion d’enroulement généralement cylindrique d’une longueur prédéterminée interposée entre les deux flasques latéraux (voir la ( ) et la ( )). Cette variation est due à l’enroulement du câble20évoluant sur la portion d’enroulement du tambour41associé entre deux positions extrêmes délimitées par les flasques. La distance moyenneD40mesurée entre les deux tambours41d’un même ensemble d’enroulement40est prise entre des centres de chacun des deux tambours, c’est-à-dire à une position moyenne prise entre les deux flasques et centrale au niveau de son axe de rotation.

Une distance moyenneD40mesurée entre les deux tambours41d’un même ensemble d’enroulement40égale à la distanceD2séparant les liaisons32des deuxièmes extrémités212des brins21de câbles20de la paire20’ de câbles20associée, permet de faciliter le passage du câble20associé dans la poulie de renvoi32. Pour cette raison, les tambours41peuvent être déplacés le long de l’axeAde transmission du moteur pour affiner la position des tambours41et permettre un réglage fin de la distance moyenneD40ainsi que de leur position sensiblement à l’aplomb de la liaison32correspondante.

Dans ce cas, on choisira de préférence des valeurs deD1,D2,d1’,d2’,d1’’etd2’’de sorte que :

• le décalage verticald2’’des deuxièmes extrémités212des brins21de câbles20d’une paire20’donnée de câbles20et le décalage verticald1’’des premières extrémités des brins21de câbles20de la paire20’de câbles20associée varient l’un par rapport à l’autre d’une valeur inférieure ou égale à 10% ; et/ou
• le décalage horizontald2’des deuxièmes extrémités212des brins21de câbles20d’une paire20’donnée de câbles20et le décalage horizontald1’des premières extrémités des brins21de câbles20de la paire20’de câbles20associée varient l’un par rapport à l’autre d’une valeur inférieure ou égale à 10% ; et/ou
• la distanceD1séparant les premières extrémités des brins21de câbles20de d’une paire20’de câbles20donnée et la distanceD2entre les liaisons32des deuxièmes extrémités212des brins21de câbles20de la paire20’de câbles20associée varient l’un par rapport à l’autre d’une valeur inférieure ou égale à 10% ;

Par ailleurs, le robot parallèle à câbles1comporte un ensemble de commande (non illustré) pour commander les ensembles d’enroulement40de la plateforme mobile10et contrôler le déplacement de la plateforme mobile10dans un mode de fonctionnement opérationnel.

Afin de protéger la pièce inspectée200, l’environnement ou des personnes à proximité, il est impératif de garantir que, lors de la casse d’un câble20, la plateforme10ne bouge pas de façon incontrôlée, voire elle ne bouge pas du tout ou d’éviter que les mouvements engendrés par la casse approchent les dispositifs embarqués dans la plateforme10mobile des éléments situés dans l’environnement, en particulier la pièce200en inspection.

Pour répondre à cette problématique, le robot parallèle à câbles1comporte des moyens de détection d’une rupture des câbles20, liés aux moyens de commande. Les moyens de commande sont configurés pour contrôler les ensembles d’enroulement40dans un mode dégradé différent du mode de fonctionnement opérationnel lorsque les moyens de détection détectent la rupture d’au moins un des câbles20.

Un mode de réalisation possible des moyens de détections est de configurer les câbles20de sorte qu’ils sont électriquement conducteurs, les câbles20comprenant chacun au moins un composant conducteur, notamment un composant métallique, qui s’étend dans une direction longitudinale du câble20, par exemple un revêtement métallique et/ou au moins un fil métallique dans une structure du câble20. Les moyens de détection sont reliés électriquement au composant conducteur et comprennent de préférence dans ce cas au moins un circuit électrique50destiné à faire circuler un courant, par exemple un courant continu, un courant alternatif ou une impulsion de courant, dans le composant métallique de chaque câble20. Un exemple d’un tel circuit électrique50est illustré sur la ( ).

Comme illustré sur cette ( ), le composant conducteur de chacun des câbles20présente une première extrémité501reliée aux moyens de détection et une deuxième extrémité502reliée aux moyens de détection, et forme une boucle conductrice51entre la première extrémité501et la deuxième extrémité502, la boucle conductrice51s’étendant dans la direction longitudinale du câble20.

Le circuit électrique50pour la détection d’une rupture de câble20basé sur un capteur de boucle est décrit ici. La boucle conductrice51des moyens de détections est composée d’une longueur de fil de cuivre émaillé mince, qui relie deux points d'entrée501,50 2du circuit électrique50, la longueur du fil étant adaptée à la longueur des câbles20. Lorsque la boucle conductrice51est ouverte, le circuit électrique50déclenche au moins un signal électrique/électronique. En particulier ici, le circuit électrique50 déclenche à la fois un avertisseur électrique/électroniqueBZ1actif pour produire un signal d'alerte audio et un signal transmis aux moyens de commande60. Le signal audio permet de prévenir un éventuel opérateur sur la zone d’inspection de la pièce200inspectée. Le circuit électrique50 est ici alimenté par une alimentation de 12 volts continus.

Lorsque la boucle conductrice51est fermée, l'anode de la diodeD1est au niveau de la masse et le transistorT1est bloqué. Lorsque la boucle conductrice s'ouvre, le condensateurC1est rapidement chargé via la résistanceR1et la diodeD1, ce qui fait que le transistorT1de type mosfet devient passant, de sorte que l'alarmeBZ1s'active et les moyens de commande60détectent la rupture du câble20. Quand la boucle conductrice51est refermée, la condition initiale est maintenue en mettant l'anode deD1à la masse ce qui arrête la charge deC1. Cependant,C1est déchargé assez lentement via la résistanceR2, de sorte queT1n'est pas bloqué immédiatement. Cela garantit que l'alarme reste active puis s'éteint lentement. Ce délai peut être modifié en faisant varier la valeur desR1,R2etC1. On peut prévoir optionnellement que le signal sonore peut être également arrêté par un bouton d’arrêt (non illustré) actionnable par un opérateur situé sur la zone d’inspection. Le transistorT1peut être n'importe quel type de mosfet de puissance à canaln, capable de gérer la sirène choisie.

Lorsqu’une rupture est détectée par les moyens de détection, l’information est transmise aux moyens de commande afin de contrôler les ensembles d’enroulement40dans un mode dégradé. Le contrôle des ensembles d’enroulement40varie en fonction de plusieurs paramètres tels que

• la donnée de position connue de la pièce200durant l’inspection, soit théorique, par exemple à partir d’une modélisation de la pièce préenregistrée dans une mémoire des moyens de commandes, soit pratique en fonction d’un ou plusieurs capteurs, et/ou
• la position de la plateforme10mobile avant la rupture du câble20, par exemple grâce à des capteurs de positions embarqués sur la plateforme10ou extérieurs à la plateforme10; et/ou
• un comportement de la plateforme10mobile avant la rupture du câble20, par exemple une évolution de différente positions de la plateforme durant une période prédéterminée, par exemple quelques secondes, ceci afin d’estimer une position future de la plateforme10mobile après la rupture du câble20; et/ou
• une donnée d’identification du ou des câble(s) rompu(s) parmi les différents câbles20équipant le robot parallèle à câbles1.

De cette manière, les moyens de commande sont opérationnels pour, en mode dégradé, commander les ensembles d’enroulement40en tenant compte de ces paramètres, afin de mouvoir la plateforme suivant une manœuvre d’évitement de la pièce200inspectée de sorte que la plateforme évolue, malgré la rupture du câble20détectée, suivant une trajectoire d’évitement de ladite pièce200. De telles manœuvres sont décrites ci-après en référence notamment aux figures 14 et 15.

Comme illustré sur la ( ), les câbles20peuvent comporter une âme élastique26de sorte à maintenir liés ensemble deux extrémités conjointes20A,20Bd’une portion de câble20au moins en partie rompue. Une telle solution permet de limiter les risques lors de la rupture des câbles20, l’âme elastique26n’ayant pas de proprietés particulière de resistance a la traction mais permettant simplement de maintenir reliées les deux extrémités conjointes20A,20Bdu câble20cassé, mais de manière détendue, après la rupture de la portion de câble20. Une telle solution est particulièrement simple à mettre en œuvre et apporte une sécurité suplémentaire évitant le risque que l’une des deux extrémités conjointes20A,20Bdu câble20cassé retombe par gravité par l’action de son propre poids et vienne percuter, le cas échéant, la pièce200inspectée qui pourrait se situer en dessous.

L’âme élastique26est entourée d’une enveloppe extérieure27qui peut être constituée par exemple de torons. De tels torons sont composés généralement d’un assemblage de fils textiles ou métalliques enroulés en hélice autour d'un axe longitudinal du câble20. Les torons, voire au moins deux des fils des torons, sont métalliques pour former la boucle conductrice51. Alternativement ou en complément, dans la structure du câble20, l’un des torons peut être substitué à un élément élastique, tel qu’un fil ou une corde élastique, configuré pour maintenir liés ensemble deux extrémités conjointes20A,20Bd’une portion de câble20au moins en partie rompue, ceci sans pour autant que ce soit l’âme26du câble20.

La ( ) illustre une vue d’une installation100comportant un robot parallèle à câbles1selon un autre mode de réalisation de l’invention. Ce mode de réalisation diffère essentiellement du mode de réalisation illustré sur les vues précédentes en ce que les câbles20de chaque paire20’ de câbles20sont reliés entre eux globalement transversalement à leur direction lorsqu’ils sont tendus, par des câbles de rappel25. En particulier, chacun des brins21de câbles d’une même paire20’de câbles20sont reliés entre eux par les câbles de rappel25, au moins sur une portion de sécurisation des brins21de câbles donnés de la paire20’de câbles20. Cette portion de sécurité s’étend suivant une certaine distance, appelée distance de sécurisationDset est située de préférence dans une zone située à proximité des premières extrémités211des brins21des câbles20de la paire20’ de câbles20associée.

Cette distance de sécurisation doit être strictement inférieure à la longueur des brins21de câbles20de sorte à assurer une liberté de mouvement à la plateforme10mobile. Ainsi une distanceDsmaximale de la portion munie de câbles de rappel25est limitée par une valeur minimale des câbles20sans câbles de rappel25, cette valeur minimale étant une limite au volume de travail du robot parallèle à câbles1: plus cette valeur minimale est petite, plus le volume de travail est petit. La distance de sécurisationDsrésulte d’un compromis qui peut être déterminée au cas par cas pour ne pas nuire au volume de travail du robot parallèle à câbles1.

On notera que dans ce mode de réalisation, le brin21de câble20illustré qui est sectionné comporte deux extrémités conjointes20A,20Bqui ne sont pas maintenues ensemble par un élément élastique tel qu’une âme élastique26. Dans un autre mode de réalisation, on peut envisager de combiner ces caractéristiques afin de limiter encore, voir annuler, le risque qu’un câble puisse entrer en collision avec la pièce200inspectée. Les deux extrémités conjointes20A,20Billustrées sur la seraient alors reliées par cet élément élastique, par exemple une âme élastique26.

La ( ) illustre une vue d’une plateforme10lors d’une inspection d’une pièce200et dans une position de rupture de l’un des brins21câble20. En particulier, la ( ) illustre une situation lors d’une séquence de mise en œuvre d’un procédé de sécurisation du robot parallèle à câbles1lors d’une rupture d’un câble20. Ainsi, la détection de la rupture du câble déclenche une stratégie d’éloignement de la pièce200inspectée. Le procédé de sécurisation comporte notamment au moins les étapes suivantes :

• une étape de détection de la rupture du câble20par les moyens de détection de rupture d’un câble20; et
• une étape de commutation de l’ensemble de commande d’un mode de fonctionnement opérationnel à un mode de fonctionnement dégradé lorsque les moyens de détection détectent la rupture d’un câble20.

Ce mode de commutation a pour effet de pouvoir mettre en œuvre un mode dégradé comportant notamment un déplacement de la plateforme10selon une trajectoire d’éloignement ou d’évitement par rapport à une pièce200à inspecter. Ainsi dans le mode dégradé, l’ensemble de commande peut commander les ensembles d’enroulement40pour mouvoir la plateforme10suivant une manœuvre d’évitement de la pièce200inspectée de sorte que la plateforme10évolue, malgré la rupture du câble20détectée, suivant une trajectoire déviée pour éviter tout risque de collision avec la pièce200.

Selon le procédé illustré, le mode de fonctionnement dégradé comporte une première étape de calcul d'une distance d’éloignement del, configurée pour calculer une distance d’éloignement delentre la plateforme10et la pièce200inspectée. Une seconde étape de calcul est implémentée ensuite pour calculer un déplacement de la plateforme10suivant une trajectoire orientée dans une direction opposée de sorte à augmenter la distance séparant la plateforme de la pièce200inspectée par rapport à la distance d’éloignement del, par exemple pour le calcul du premier déplacement de la plateforme10selon la première trajectoire. Puis une étape de déplacement de la plateforme10est mise en œuvre par l’ensemble de commande pour commander les ensembles d’enroulement40de sorte à mouvoir la plateforme10suivant le déplacement calculé à la deuxième étape de calcul précédente.

La distance d’éloignement delcalculée comporte présente la forme d’un vecteur où les informations suivantes sont calculées :

• la norme ou module qui correspond à la longueur du vecteur et donc la valeur numérique de la mesure de l’éloignement ;
• la direction du vecteur qui est portée par un axe ; et
• le sens du vecteur, qui permet de déterminé l’orientation de la plateforme10par rapport à la pièce200inspectée.

Une fois le vecteur de la distance d’éloignement delcalculé, l’étape de calcul du déplacement de la plateforme10vise à calculer une trajectoire orientée dans un sens opposé au vecteur précité, de sorte à augmenter le module du vecteur de la distancedelséparant la plateforme de la pièce200inspectée par rapport à la distance d’éloignement del. Pour mettre en œuvre l’étape de déplacement de la plateforme10,l’ensemble de commande pilote les ensembles d’enroulement40de sorte à mouvoir la plateforme10suivant le déplacement calculé en appliquant un déplacement initié par l’application d’un vecteur vitesseV. Ce déplacement, notamment l’application de cette vitesseV, est mis en œuvre durant un intervalle de temps prédéterminé, nécessaire pour diminuer le risque.

D’autres séquences d’évitement sont bien entendu possibles à mettre en œuvre. Par exemple le mode de fonctionnement dégradé peut comporter les étapes suivantes :

• une étape d’estimation d’une position inclinée de la plateforme10après la rupture ;
• une étape de calcul d'une distance d’éloignementdel, configurée pour calculer une distance d’éloignementdelentre la plateforme10et une pièce200inspectée dans la position inclinée estimée ; et
• une étape de calcul d’un déplacement de la plateforme10suivant une trajectoire orientée dans une direction opposée de sorte à augmenter la distance d’éloignementdelséparant la plateforme10de la pièce200inspectée par rapport à la distance d’éloignement

Cette séquence diffère essentiellement de la manœuvre d’évitement décrite ci-avant en ce qu’il est tenu compte d’une position finale estimée inclinée de la plateforme en fonction du câble rompu.

L’ensemble de commande pilote ensuite les ensembles d’enroulement40de sorte à mouvoir la plateforme10suivant le déplacement calculé en appliquant un déplacement initié par l’application d’un vecteur vitesseV.

La ( ) illustre une vue d’une plateforme10lors d’une inspection d’une pièce200et dans une position de rupture de l’un des brins21câble20. En particulier, la ( ) illustre une situation lors d’une séquence de mise en œuvre d’un autre procédé de sécurisation du robot parallèle à câbles1lors d’une rupture d’un câble20. Selon ce procédé le mode de fonctionnement dégradé comporte :

• une étape de calcul d’un premier déplacement de la plateforme selon une première trajectoire configuré pour éloigner la plateforme10de la pièce200à inspectée ;
• une étape de calcul d’un deuxième déplacement de la plateforme selon une deuxième trajectoire destiné à ramener la plateforme10dans une position antérieure détectée par des moyens de détections, avant rupture.

L’étape de déplacement de la plateforme10comportant une étape d’application à la plateforme10d’un déplacement selon une trajectoire moyenne d’éloignement ou d’évitement correspondant à la somme pondérée des première et deuxième trajectoires.

Le premier déplacement est matérialisé sur cette ( ) par un vecteur vitesseV1d’un certain module, dans une certaine direction et dans un certain sens. Le deuxième déplacement est également matérialisé sur cette ( ) par un vecteur vitesseV2. Les déplacements calculés sont ici des vitesses appliquées à la plateforme10, une fois la rupture détectée d’un câble20et les calculs effectués.

En appliquant une somme pondérée de ces deux déplacementV1,V2pour déplacer la plateforme10, la résultante permet de diminuer le parcours de la plateforme10et de se fait les oscillations tout en éloignant la plateforme10de la pièce200inspecté.

Dans le cas où la distance à l’environnement n’est pas connue ou calculable, c’est-à-dire que l’étape de calcul d’un premier déplacement de la plateforme10selon une première trajectoire pour éloigner la plateforme10de la pièce200à inspectée ne peut pas être finalisée, seule l’étape de calcul d’un deuxième déplacementV2de la plateforme10peut être mise en œuvre. On utilise dans ce cas le déplacementV2permettant à la plateforme10de se retrouver approximativement à la position d’avant la rupture.

On notera que l’étape de calcul d’un premier déplacement de la plateforme selon une première trajectoire configuré pour éloigner la plateforme10de la pièce200à inspectée peut être mise en œuvre par les modes de fonctionnement dégradé tels que décrits en référence à la figures 14. Les mêmes étapes de calculs peuvent en effet être implémentées.

L’innovation décrite répond donc à la fois à un objectif de forte réduction (pas annulation) des oscillations de la plateforme10(afin de la stabiliser au maximum lors du processus d’inspection), et à un objectif de sécurité, car en cas de casse d’un câble20, la présence du deuxième câble dans le parallélogramme formé pour une paire20’de câbles20donnée et qui est relié au même ensemble d’enroulement40ainsi que l’intégrité de trois autres parallélogrammes formés par les autres paires20’de câbles20parmi les paires20’de câbles20du robot parallèle à câbles1empêchent tout mouvement (translation/rotation).

Par ailleurs, les moyens de commandent peuvent participer activement à détecter toute rupture de câble20et implémenter un procédé de sécurisation adapté pour améliorer encore la sécurité.

Naturellement, l’invention est décrite dans ce qui précède à titre d’exemple. Il est entendu que l’homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l’invention sans pour autant sortir du cadre de l’invention.

En particulier, la description se concentre à décrire les caractéristiques pour une paire de câbles donnée. Bien entendu, une configuration avantageuse est que les configurations des premières et deuxièmes extrémités, telles que leurs décalages verticaux et horizontaux, sont similaires pour chacune des paires de câbles.

Il est souligné que toutes les caractéristiques, telles qu’elles se dégagent pour un homme du métier à partir de la présente description, des dessins et des revendications attachées, même si concrètement elles n’ont été décrites qu’en relation avec d’autres caractéristiques déterminées, tant individuellement que dans des combinaisons quelconques, peuvent être combinées à d’autres caractéristiques ou groupes de caractéristiques divulguées ici, pour autant que cela n’a pas été expressément exclu ou que des circonstances techniques rendent de telles combinaisons impossibles ou dénuées de sens.

Claims (16)

1. Robot parallèle à câbles (1) pour l’inspection d’une pièce (200), le robot parallèle à câbles (1) comportant :

   • une plateforme (10) mobile destinée à être suspendue par des câbles (20), chacun des câbles (20) présentant un brin (21) de câble configuré pour être tendu entre une première extrémité (211) de brin (21) liée à la plateforme (10) mobile, et une deuxième extrémité (212) de brin (21) liée à une structure fixe (30) dans l’espace ;
   • des ensembles d’enroulement (40), chaque ensemble d’enroulement (40) étant lié à au moins un câble (20) associé parmi les câbles (20) pour réaliser un enroulement ou un déroulement du câble (20) associé ; et
   • un ensemble de commande pour commander les ensembles d’enroulement (40) de la plateforme mobile (10) et contrôler le déplacement de la plateforme mobile (10) dans un mode de fonctionnement opérationnel,

   le robot parallèle à câbles (1) étant caractérisé en ce qu’il comporte des moyens de détection d’une rupture d’au moins un des câbles (20), liés aux moyens de commande, les moyens de commande étant configurés pour contrôler les ensembles d’enroulement (40) dans un mode dégradé différent du mode de fonctionnement opérationnel lorsque les moyens de détection détectent la rupture d’au moins un des câbles (20).
2. Robot parallèle à câbles (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les câbles (20) sont électriquement conducteurs, les câbles (20) comprenant chacun au moins un composant conducteur, notamment un composant métallique, qui s’étend dans une direction longitudinale du câble (20), par exemple un revêtement métallique et/ou au moins un fil métallique dans une structure du câble (20), les moyens de détection étant relié électriquement au composant conducteur.
3. Robot parallèle à câbles (1) selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens de détection d’une rupture d’un câble (20) comprennent au moins un circuit électrique (50) destiné à faire circuler un courant, par exemple un courant continu, un courant alternatif ou une impulsion de courant, dans le composant métallique de chaque câble (20).
4. Robot parallèle à câbles (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le composant conducteur de chacun des câbles (20) présente une première extrémité reliée aux moyens de détection et une deuxième extrémité reliée aux moyens de détection, et forme une boucle conductrice (51) entre la première extrémité et la deuxième extrémité, la boucle conductrice (51) s’étendant dans la direction longitudinale du câble (20).
5. Robot parallèle à câbles (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de commande sont opérationnels pour, en mode dégradé, commander les ensembles d’enroulement (40) en fonction :

   • d’une donnée de position connue de la pièce ;
   • d’une donnée de position de la plateforme (10) mobile avant la rupture ;
   • d’une donnée d’identification du câble rompu parmi les câbles.
6. Robot parallèle à câbles (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque ensemble d’enroulement (40) est lié à une paire (20’) de câbles (20) associés parmi les câbles (20) et configuré pour enrouler de façon synchrone la paire (20’) de câbles (20) associés, les câbles (20) d’une paire (20’) de câbles (20) associée étant reliés entre eux globalement transversalement à leur direction lorsqu’ils sont tendus, par des câbles de rappel (25), de préférence situés dans une zone à proximité des premières extrémités (211) des brins (21) des câbles (20) de la paire (20’) de câbles (20) associée.
7. Robot parallèle à câbles (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les câbles (20) comportent une âme élastique (26) de sorte à maintenir liés ensemble deux extrémités conjointes (20A, 20B) d’une portion de câble (20) au moins en partie rompue.
8. Robot parallèle à câbles (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lorsque la plateforme (10) mobile est dans une orientation de référence par rapport à la verticale (Z), les premières extrémités (211) des brins (21) de câbles (20) d’une même paire (20’) de câbles (20) sont décalées verticalement (d1’’) l’une de l’autre et sont décalées horizontalement (d1’) l’une de l’autre, le décalage vertical (d1’’) et le décalage horizontal (d1’) des premières extrémités (211) des brins (21) de câbles (20) d’une paire (20’) de câbles (20) donnée étant de préférence égaux.
9. Robot parallèle à câbles (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque ensemble d’enroulement (40) comporte deux tambours (41) mobiles en rotation autour d’un arbre (42) de rotation commun, chacun des tambours (41) étant solidarisé à l’un des câbles (20) parmi les câbles (20) d’une paire (20’) de câbles (20) associée, les deux tambours (41) étant de préférence distants l’un de l’autre d’une distance moyenne (D40) sensiblement égale à la distance (D1) séparant les premières extrémités (211) des brins (21) de câbles (20) de la paire (20’) de câbles (20) associée.
10. Robot parallèle à câbles (1) selon l’une quelconque des revendication précédentes, caractérisé en ce que le nombre de paires (20’) de câbles (20) est supérieur ou égale à 3, de préférence supérieur ou égale à 4 et/ou inférieur ou égale à 10, de préférence inférieur ou égale à 8, de préférence encore inférieur ou égale à 6.
11. Installation (100) comportant un robot parallèle à câbles (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, et une structure fixe (30) à laquelle est suspendue la plateforme (10).
12. Procédé de sécurisation d’un robot parallèle à câbles (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu’il comprend au moins les étapes suivantes :

    • une étape de détection de rupture d’au moins un câble (20) par les moyens de détection de rupture d’un câble (20) ;
    • une étape de commutation de l’ensemble de commande d’un mode de fonctionnement opérationnel à un mode de fonctionnement dégradé lorsque les moyens de détection détectent la rupture d’un câble (20).
13. Procédé de sécurisation selon la revendication 12, caractérisé en ce que le mode dégradé comporte : un déplacement de la plateforme (10) selon une trajectoire d’éloignement ou d’évitement par rapport à une pièce (200) à inspecter.
14. Procédé de sécurisation selon la revendication 13, caractérisé en ce que le mode de fonctionnement dégradé comporte :

    • une étape de calcul d’un premier déplacement de la plateforme selon une première trajectoire configuré pour éloigner la plateforme (10) de la pièce (200) à inspectée ;
    • une étape de calcul d’un deuxième déplacement de la plateforme selon une deuxième trajectoire destiné à ramener la plateforme (10) dans une position antérieure détectée par des moyens de détections, avant rupture,

    l’étape de déplacement de la plateforme (10) comportant de préférence une étape d’application à la plateforme (10) d’un déplacement selon une trajectoire moyenne d’éloignement ou d’évitement correspondant à la somme pondérée des première et deuxième trajectoires.
15. Procédé de sécurisation selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce qu’il comporte :

    • une étape de calcul d'une distance d’éloignement, configurée pour calculer une distance d’éloignement entre la plateforme (10) et une pièce (200) inspectée ;
    • une étape de calcul d’un déplacement de la plateforme (10) suivant une trajectoire orientée dans une direction opposée de sorte à augmenter la distance séparant la plateforme de la pièce inspectée par rapport à la distance d’éloignement, par exemple pour le calcul du premier déplacement de la plateforme selon la première trajectoire ;

    l’étape de déplacement de la plateforme (10) comportant de préférence une étape d’application à la plateforme (10) du déplacement calculé.
16. Procédé de sécurisation selon l’une des revendications 12 à 15, caractérisé en ce qu’il comporte :

    • une étape d’estimation d’une position inclinée de la plateforme (10) après la rupture ;
    • une étape de calcul d'une distance d’éloignement, configurée pour calculer une distance d’éloignement entre la plateforme (10) et une pièce (200) inspectée dans la position inclinée estimée ; et
    • une étape de calcul d’un déplacement de la plateforme (10) suivant une trajectoire orientée dans une direction opposée de sorte à augmenter la distance d’éloignement séparant la plateforme (10) de la pièce (200) inspectée par rapport à la distance d’éloignement, par exemple pour le calcul du premier déplacement de la plateforme selon la première trajectoire;

    l’étape de déplacement de la plateforme comportant de préférence une étape d’application à la plateforme (10) du déplacement calculé.