FR3126904A1 - Articulation assembly of a moving robot head - Google Patents

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FR3126904A1
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FR
France
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robot
support structure
head
axis
covering element
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FR2109724A
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Rodolphe HASSELVANDER
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Blue Frog Robotics
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Blue Frog Robotics
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    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

L’invention concerne un ensemble d’articulation (100) d’une tête (110) de robot comprenant : • une structure de soutien (120) ; • un premier et un second actionneur rotatif (130,140) comportant chacun un axe (131,141) et un corps (132,142), l’axe (131) du premier actionneur étant relié mécaniquement à un mât (150) supportant la tête, de manière à ce qu’elle soit mobile en rotation autour d’un premier axe de l’ensemble d’articulation (X1) ; • un panier mobile (160) relié mécaniquement à ladite structure de soutien suivant une liaison pivot, ledit panier étant mobile en rotation autour d’un second axe de l’ensemble d’articulation (X2), les corps des actionneurs étant fixés audit panier mobile, l’axe du second actionneur étant coaxial audit axe transversal, l’axe du second actionneur étant fixe par rapport à ladite structure de soutien, de manière à ce que la tête soit mobile en rotation autour dudit axe transversal. figure pour l’abrégé : figure 1The invention relates to an articulation assembly (100) of a robot head (110) comprising: • a support structure (120); • a first and a second rotary actuator (130,140) each comprising an axis (131,141) and a body (132,142), the axis (131) of the first actuator being mechanically connected to a mast (150) supporting the head, so as to that it is mobile in rotation around a first axis of the articulation assembly (X1); • a movable basket (160) mechanically connected to said support structure along a pivot connection, said basket being rotatable around a second axis of the hinge assembly (X2), the bodies of the actuators being fixed to said basket movable, the axis of the second actuator being coaxial with said transverse axis, the axis of the second actuator being fixed with respect to said support structure, so that the head is rotatable around said transverse axis. figure for abstract: figure 1

Description

Ensemble d’articulation d’une tête mobile de robotArticulation assembly of a moving robot head

DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTIONTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Le domaine de l’invention est celui de la robotique.The field of the invention is that of robotics.

Plus précisément, l’invention concerne un ensemble d’articulation d’une tête mobile de robot, le robot pouvant notamment être un robot humanoïde ou un robot « semi-humanoïde ».More specifically, the invention relates to an articulation assembly for a moving robot head, the robot being able in particular to be a humanoid robot or a “semi-humanoid” robot.

L’invention trouve notamment des applications dans les robots à destination du grand public, adaptés pour interagir socialement dans un environnement privé ou dans un environnement collectif, tel un hôpital ou une école.The invention finds applications in particular in robots intended for the general public, adapted to interact socially in a private environment or in a collective environment, such as a hospital or a school.

ÉTAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART

Il est connu de l’art antérieur des techniques d’articulation de tête de robot, permettant la rotation d’une tête de robot autour d’un ou plusieurs axes par rapport au corps du robot.Robot head articulation techniques are known from the prior art, allowing the rotation of a robot head around one or more axes relative to the body of the robot.

En particulier, dans le cas de robot humanoïdes, la tête est mobile selon trois axes, de manière à reproduire fidèlement les mouvements de tête d’un humain. Cette reproduction fidèle est recherchée car de nombreuses informations sont véhiculées par les mouvements de tête, constituant une partie de ce qui est appelé la « communication non-verbale ».In particular, in the case of humanoid robots, the head is mobile along three axes, so as to faithfully reproduce the head movements of a human. This faithful reproduction is sought because a lot of information is conveyed by head movements, constituting part of what is called "non-verbal communication".

Les techniques connues permettant de réaliser de telles cinématiques sont particulièrement complexes, fragiles, et couteuses à la conception, à la fabrication et au montage.The known techniques making it possible to produce such kinematics are particularly complex, fragile, and costly in design, manufacture and assembly.

Dans le cas de robots pouvant être qualifiés de « semi-humanoïdes », c’est-à-dire reproduisant certaines caractéristiques du corps humain seulement, une telle conception complexe n’est pas nécessaire, car le robot n’a pas vocation à reproduire fidèlement les cinématiques du corps humain.In the case of robots that can be described as "semi-humanoid", that is to say reproducing certain characteristics of the human body only, such a complex design is not necessary, because the robot is not intended to reproduce faithfully the kinematics of the human body.

Selon un exemple, un robot semi-humanoïde présente une tête fixé sur un corps, mais ne possède pas de membres inférieurs et/ou supérieurs, qui peuvent être soit omis, soit remplacés par d’autres éléments, tels que des roues par exemple.According to one example, a semi-humanoid robot has a head fixed on a body, but does not have lower and/or upper limbs, which can either be omitted or replaced by other elements, such as wheels for example.

En particulier, on connaît des techniques d’articulation de tête de robot permettant la rotation d’une tête de robot autour de deux axes. Une telle cinématique ne permet pas de reproduire tous les mouvements d’une tête humaine, mais permet de reproduire un nombre de mouvements suffisant pour transmettre une information aisément identifiable par un humain.In particular, robot head articulation techniques are known allowing the rotation of a robot head around two axes. Such a kinematics does not make it possible to reproduce all the movements of a human head, but makes it possible to reproduce a sufficient number of movements to transmit information easily identifiable by a human.

Cependant, malgré une cinématique moins complexe, les techniques connues de l’art antérieur présentent les mêmes inconvénients que les techniques d’articulation à trois axes, à savoir la complexité, le cout économique et la fragilité de l’ensemble.However, despite less complex kinematics, the techniques known from the prior art have the same drawbacks as the three-axis joint techniques, namely the complexity, the economic cost and the fragility of the assembly.

Les problématiques liées à la résistance de l’ensemble d’articulation sont d’autant plus importantes lorsque le robot se destine au grand public. Dans le cadre d’une utilisation en collectivité, le robot est fortement sollicité, et manipulé par des personnes non formées, et il peut être exposé à des incivilités et dégradations. Dans le cadre d’une utilisation privée, en particulier un public jeune ou un public âgé est susceptible d’en faire une utilisation inadéquate.The issues related to the resistance of the joint assembly are all the more important when the robot is intended for the general public. In the context of community use, the robot is highly stressed and handled by untrained people, and it may be exposed to incivility and damage. In the context of private use, in particular a young public or an elderly public is likely to make inappropriate use of it.

Dans le cadre d’une destination à un grand public, il est également souhaitable de permettre une réparation à un faible coût économique, et de faire en sorte que la réparation soit simple et rapide.In the context of a destination for a general public, it is also desirable to allow repair at a low economic cost, and to ensure that the repair is simple and quick.

Aucun des systèmes actuels ne permet de répondre simultanément à tous les besoins requis, à savoir de proposer une technique d’articulation de tête de robot qui soit de conception particulièrement simple, peu couteuse à fabriquer et entretenir, et particulièrement robuste.None of the current systems makes it possible to simultaneously meet all the required needs, namely to propose a robot head articulation technique that is of particularly simple design, inexpensive to manufacture and maintain, and particularly robust.

La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’état de la technique cités ci-dessus.The present invention aims to remedy all or part of the drawbacks of the prior art mentioned above.

À cet effet, l’invention vise un ensemble d’articulation d’une tête mobile de robot, comprenant :

  • une structure de soutien ;
  • un premier et un second actionneur rotatif comportant chacun un axe et un corps, l’axe du premier actionneur rotatif étant relié mécaniquement à un mât supportant la tête du robot, de manière à ce que ladite tête soit mobile en rotation autour d’un premier axe de l’ensemble d’articulation, dit axe longitudinal ;
  • un panier mobile relié mécaniquement à ladite structure de soutien suivant une liaison pivot, de manière à ce que ledit panier soit mobile en rotation autour d’un second axe de l’ensemble d’articulation, dit axe transversal,
  • les corps du premier et du second actionneur rotatif étant fixés audit panier mobile,
  • l’axe du second actionneur rotatif étant coaxial audit axe transversal, et
  • l’axe du second actionneur rotatif étant fixe par rapport à ladite structure de soutien ;
de manière à ce que la tête du robot soit mobile en rotation autour dudit axe transversal.To this end, the invention relates to an articulation assembly for a moving robot head, comprising:
  • a support structure;
  • a first and a second rotary actuator each comprising an axis and a body, the axis of the first rotary actuator being mechanically connected to a mast supporting the head of the robot, so that said head is rotatable around a first axis of the articulation assembly, called the longitudinal axis;
  • a movable basket mechanically connected to said support structure along a pivot connection, so that said basket is movable in rotation around a second axis of the articulation assembly, called the transverse axis,
  • the bodies of the first and of the second rotary actuator being fixed to said mobile basket,
  • the axis of the second rotary actuator being coaxial with said transverse axis, and
  • the axis of the second rotary actuator being fixed with respect to said support structure;
so that the head of the robot is rotatable about said transverse axis.

Grâce à ces dispositions, il est obtenu un ensemble d’articulation de tête de robot qui permet la rotation autour de deux axes orthogonaux, autour d’un corps de robot, de manière compacte et faisant appel un à un nombre limité d’élément mécaniques, ces éléments étant de plus relativement simples de conception.Thanks to these provisions, a robot head joint assembly is obtained which allows rotation around two orthogonal axes, around a robot body, in a compact manner and using a limited number of mechanical elements. , these elements being moreover relatively simple in design.

En particulier, l’agencement des actionneurs sur le panier mobile permet de concentrer les éléments principaux dans un volume restreint.In particular, the arrangement of the actuators on the mobile basket makes it possible to concentrate the main elements in a restricted volume.

De plus, il est particulièrement aisé de remplacer tout ou partie de l’ensemble d’articulation, le panier mobile portant l’essentiel des éléments mécaniques du cou et de la tête du robot. En d’autres termes, il est possible de remplacer rapidement et simplement l’ensemble d’articulation, éventuellement avec la tête, permettant ainsi de limiter le temps d’indisponibilité du robot et permettant une réparation de l’ensemble d’articulation de façon séparée.In addition, it is particularly easy to replace all or part of the joint assembly, the mobile basket carrying most of the mechanical elements of the robot's neck and head. In other words, it is possible to quickly and simply replace the articulation assembly, possibly with the head, thus making it possible to limit the time of unavailability of the robot and allowing repair of the articulation assembly in a separated.

Enfin, la cinématique obtenue par l’ensemble d’articulation confère une expressivité particulièrement importante au robot muni de l’ensemble d’articulation selon l’invention. La combinaison des mouvements de rotations axiaux, lorsque le robot est en utilisation, permet de renforcer l’expression d’émotions lorsque le robot s’exprime et/ou dialogue avec un utilisateur.Finally, the kinematics obtained by the articulation assembly gives a particularly significant expressiveness to the robot equipped with the articulation assembly according to the invention. The combination of axial rotation movements, when the robot is in use, makes it possible to reinforce the expression of emotions when the robot expresses itself and/or dialogues with a user.

En d’autres termes, la conception particulièrement astucieuse de l’ensemble d’articulation permet de réaliser une fonction de rotation autour de deux axes de la tête du robot de manière particulièrement simple et économique, tout en apportant les nombreux avantages précités.In other words, the particularly clever design of the articulation assembly makes it possible to perform a rotation function around two axes of the robot head in a particularly simple and economical way, while providing the many aforementioned advantages.

On précise également que l’ensemble d’articulation selon l’invention peut être adapté à une grande variété de corps/troncs de robots, les points de contact mécaniques avec le corps du robot étant peu nombreux, permettant une adaptation simple.It is also specified that the joint assembly according to the invention can be adapted to a wide variety of robot bodies/trunks, the mechanical contact points with the body of the robot being few in number, allowing simple adaptation.

Selon une variante particulière, le panier mobile est relié mécaniquement à la structure de soutien par l’intermédiaire d’un élément d’habillage de l’ensemble d’articulation,

  • ledit panier mobile étant fixé audit élément d’habillage et ;
  • ledit élément d’habillage étant relié à la structure de soutien par ladite liaison pivot autour dudit axe transversal,
de manière à ce que ledit panier mobile soit supporté par ladite structure de soutien.According to a particular variant, the mobile basket is mechanically connected to the support structure via a covering element of the articulation assembly,
  • said mobile basket being fixed to said covering element and;
  • said covering element being connected to the support structure by said pivot connection around said transverse axis,
so that said mobile basket is supported by said support structure.

De cette manière, l’élément d’habillage joue un double rôle de cartérisation et de soutien. Il est possible de choisir un élément d’habillage qui présente à la fois un aspect esthétique extérieur attrayant, cachant et protégeant les éléments internes de l’ensemble d’articulation, et qui présente une résistance permettant de supporter l’ensemble d’articulation et la tête du robot, mais également de résister à des efforts externes sur ces éléments. En d’autres termes, l’élément d’habillage permet de séparer les fonctions de cartérisation et de soutien mécanique du reste de l’ensemble d’articulation, et notamment du panier et des axes des actionneurs.In this way, the covering element plays a dual role of casing and support. It is possible to choose a covering element which has both an attractive external aesthetic appearance, hiding and protecting the internal elements of the articulation assembly, and which has a resistance allowing the articulation assembly to be supported and the robot's head, but also to resist external forces on these elements. In other words, the covering element makes it possible to separate the casing and mechanical support functions from the rest of the articulation assembly, and in particular from the basket and the axes of the actuators.

Selon une variante complémentaire, l'élément d’habillage comporte une ouverture bordée d’une surface d’appui orientée en opposition à la tête du robot, le mât comporte un épaulement sur son extrémité inférieure, comportant une surface d’appui orientée vers la tête du robot et formant butée avec ladite surface d’appui de l’élément d’habillage, de manière à ce qu’un effort exercé sur le mât et orienté vers la tête du robot soit transmis vers la structure de soutien par l’intermédiaire de l’élément d’habillage.According to a complementary variant, the covering element comprises an opening bordered by a support surface oriented in opposition to the head of the robot, the mast comprises a shoulder on its lower end, comprising a support surface oriented towards the head of the robot and forming abutment with said bearing surface of the covering element, so that a force exerted on the mast and oriented towards the head of the robot is transmitted to the support structure via of the dressing element.

Une telle disposition est un exemple permettant de reporter efficacement et simplement les efforts vers la structure de soutien par l’intermédiaire de l’élément d’habillage, sans affecter les éléments intérieurs de l’ensemble d’articulation, en évitant tout effort excessif sur ces derniers.Such an arrangement is an example making it possible to effectively and simply transfer the forces to the support structure via the covering element, without affecting the interior elements of the articulation assembly, avoiding any excessive force on these latter.

Selon une variante complémentaire, l'élément d’habillage comporte une ouverture bordée d’une surface d’appui orientée vers la tête du robot, la tête comporte une surface d’appui sur son extrémité inférieure, formant butée avec ladite surface d’appui de l’élément d’habillage, de manière à ce qu’un effort exercé sur le mât et orienté en éloignement de la tête du robot soit transmis vers la structure de soutien par l’intermédiaire de l’élément d’habillage.According to a complementary variant, the covering element comprises an opening bordered by a support surface oriented towards the head of the robot, the head comprises a support surface on its lower end, forming an abutment with said support surface of the covering element, so that a force exerted on the mast and oriented away from the head of the robot is transmitted to the support structure via the covering element.

Une telle disposition est un exemple permettant de reporter efficacement et simplement les efforts vers la structure de soutien par l’intermédiaire de l’élément d’habillage, sans affecter les éléments intérieurs de l’ensemble d’articulation, en évitant tout effort excessif sur ces derniers.Such an arrangement is an example making it possible to effectively and simply transfer the forces to the support structure via the covering element, without affecting the interior elements of the articulation assembly, avoiding any excessive force on these latter.

Selon une variante particulière, l’élément d’habillage comprend

  • un corps de forme globale d’un tore, adapté pour couvrir le panier mobile, et ;
  • un tube s’étendant vers l’extérieur du tore selon une direction radiale du tore, adapté pour couvrir ledit mât.
According to a particular variant, the covering element comprises
  • a body of the overall shape of a torus, adapted to cover the mobile basket, and;
  • a tube extending outwards from the torus in a radial direction of the torus, adapted to cover said mast.

Une telle forme présente l’avantage de couvrir les éléments internes de l’ensemble d’articulation de manière particulièrement esthétique, tout en réduisant au maximum l’encombrement d’un tel élément d’habillage. De plus, une telle géométrie, qui peut être adaptée pour se conformer de près à l’habillage externe du robot, améliorant l’aspect esthétique mais renforce également la sécurité en évitant les risques de pincements au niveau des pièces mobiles.Such a shape has the advantage of covering the internal elements of the hinge assembly in a particularly aesthetic manner, while minimizing the size of such a covering element. In addition, such a geometry, which can be adapted to conform closely to the robot's external skin, improving the aesthetic appearance but also increasing safety by avoiding the risk of pinching at the level of moving parts.

Selon une variante, l’axe du second actionneur rotatif est solidaire d’une partie mâle d’un accouplement entre ledit axe et la structure de soutien, ladite structure de soutien comportant une partie femelle dudit accouplement.According to a variant, the shaft of the second rotary actuator is secured to a male part of a coupling between said shaft and the support structure, said support structure comprising a female part of said coupling.

De cette manière, la connexion mécanique entre le corps du robot et l’ensemble d’articulation, via la structure de soutien, est réalisée de manière particulièrement simple. Ainsi, l’assemblage mais également le remplacement de l’ensemble d’articulation est particulièrement aisé et rapide, toute en procurant une connexion mécanique fiable.In this way, the mechanical connection between the robot body and the joint assembly, via the support structure, is achieved in a particularly simple way. Thus, the assembly but also the replacement of the articulation assembly is particularly easy and fast, while providing a reliable mechanical connection.

Selon une variante, l’ensemble d’articulation comprend une paire de paliers lisses formant ladite liaison pivot entre l’élément d’habillage et la structure de soutien, la structure de soutien comportant deux éléments cylindriques coaxiaux audit axe transversal, chaque élément cylindrique formant un arbre d’un palier, et l’élément d’habillage comportant deux ouvertures tubulaires coaxiales audit axe transversal, chaque ouverture tubulaire formant un coussinet d’un palier.According to a variant, the articulation assembly comprises a pair of plain bearings forming said pivot connection between the covering element and the support structure, the support structure comprising two cylindrical elements coaxial with said transverse axis, each cylindrical element forming a shaft of a bearing, and the trim element comprising two tubular openings coaxial with said transverse axis, each tubular opening forming a bearing bushing.

Ainsi, l’élément d’habillage est supporté sur la structure de soutien à l’aide de moyens simples et robustes, pouvant être réalisés de manière économique et participant au montage/échange rapide et aisé de l’ensemble d’articulation sur le corps du robot.Thus, the covering element is supported on the support structure using simple and robust means, which can be produced economically and contribute to the quick and easy mounting/exchange of the joint assembly on the body of the robot.

Selon une variante, l’ensemble d’articulation comprend une paire de paliers formant ladite liaison pivot entre l’élément d’habillage et la structure de soutien, la structure de soutien comportant deux éléments cylindriques coaxiaux audit axe transversal, chaque élément cylindrique formant un arbre d’un palier, et l’élément d’habillage comportant deux ouvertures tubulaires coaxiales audit axe transversal, chaque ouverture tubulaire comportant une bague ou roulement centré en son intérieur, ladite bague ou roulement formant un coussinet d’un palier.According to a variant, the articulation assembly comprises a pair of bearings forming said pivot connection between the covering element and the support structure, the support structure comprising two cylindrical elements coaxial with said transverse axis, each cylindrical element forming a shaft of a bearing, and the covering element comprising two tubular openings coaxial with said transverse axis, each tubular opening comprising a ring or bearing centered in its interior, said ring or bearing forming a bushing of a bearing.

Ainsi, l’élément d’habillage est supporté sur la structure de soutien à l’aide de moyens simples et robustes, tout en offrant une résistance particulièrement faible au frottements, fluidifiant ainsi les mouvements du robot.Thus, the covering element is supported on the support structure using simple and robust means, while offering a particularly low resistance to friction, thus making the movements of the robot more fluid.

Selon une variante particulière, la partie femelle dudit accouplement est ménagée dans l’un des deux éléments cylindriques de la structure de soutien.According to a particular variant, the female part of said coupling is formed in one of the two cylindrical elements of the support structure.

De cette manière, le support de l’ensemble d’articulation et son accouplement mécanique sur le corps du robot est effectué en une seule opération, permettant un montage et un remplacement rapide de l’ensemble d’articulation.In this way, the support of the joint assembly and its mechanical coupling to the robot body is carried out in a single operation, allowing quick assembly and replacement of the joint assembly.

Selon une variante, l’axe du premier actionneur rotatif est relié mécaniquement audit mât par l’intermédiaire d’un crochet d’accouplement monté de manière excentrée sur ledit axe et comportant une patte d’accrochage pour la fixation à une extrémité inférieure dudit mât.According to a variant, the axis of the first rotary actuator is mechanically connected to said mast by means of a coupling hook mounted eccentrically on said axis and comprising a hooking lug for attachment to a lower end of said mast .

De cette manière, il est possible d’agencer les éléments internes de l’ensemble d’articulation de manière encore plus compacte, le crochet, par son caractère excentré, permettant une transmission mécanique de la rotation tout en disposant le second actionneur rotatif à proximité de l’axe longitudinal.In this way, it is possible to arrange the internal elements of the articulation assembly in an even more compact manner, the hook, by its eccentric nature, allowing mechanical transmission of the rotation while arranging the second rotary actuator nearby of the longitudinal axis.

Selon une variante particulière, la structure de soutien comprend deux parties globalement symétriques, adaptées pour former chacune respectivement un flanc latéral du robot, et formant ensemble un corps de robot.According to a particular variant, the support structure comprises two globally symmetrical parts, each adapted to respectively form a lateral flank of the robot, and together forming a robot body.

Ainsi, la structure de soutien forme à la fois une enveloppe externe esthétique qui soit simple à monter, car composée de deux éléments uniquement, et qui permet un montage très aisé de l’ensemble d’articulation sur une variété de corps de robots différents. En effet, l’ensemble d’articulation peut être monté sur le corps de robot en trois étapes simples, comprenant le montage d’un premier flanc, le placement de l’ensemble d’articulation, avantageusement avec la tête prémontée, puis le montage d’un second flanc.Thus, the support structure forms both an aesthetic outer envelope which is simple to assemble, since it is composed of only two elements, and which allows very easy assembly of the joint assembly on a variety of different robot bodies. Indeed, the articulation assembly can be mounted on the robot body in three simple steps, comprising the assembly of a first side, the placement of the articulation assembly, advantageously with the preassembled head, then the assembly from a second flank.

Selon une variante, la structure de soutien comporte une fente pratiquée dans le plan sagittal du robot, les dimensions de ladite fente étant adaptées pour accueillir ledit élément d’habillage.According to a variant, the support structure comprises a slot made in the sagittal plane of the robot, the dimensions of said slot being adapted to accommodate said covering element.

Ainsi, en particulier lorsque l’élément d’habillage est de forme torique comme décrit plus en amont, l’aspect extérieur du robot est particulièrement esthétique, les différents éléments présentant une continuité de matériau agréable à l’œil, et qui de plus présente des avantages de sécurité, la forme torique s’agençant parfaitement avec la fente de manière à ne pas laisser d’interstices pouvant donne lieu à des pincements. De même, un tel agencement permet d’éviter au maximum l’introduction de saletés, poussières, fluides, etc. à l’intérieur du robot.Thus, in particular when the covering element is toroidal in shape as described further upstream, the external appearance of the robot is particularly aesthetic, the various elements having a continuity of material that is pleasing to the eye, and which moreover presents safety advantages, the toric shape fitting perfectly with the slot so as not to leave any gaps which could lead to pinching. Likewise, such an arrangement makes it possible to avoid as much as possible the introduction of dirt, dust, fluids, etc. inside the robot.

L’invention a également pour objet un robot comprenant une tête et un ensemble d’articulation d’une tête mobile de robot selon l’invention.The invention also relates to a robot comprising a head and an articulation assembly of a moving robot head according to the invention.

Selon une variante particulière, le robot comprend une unité de contrôle et la tête du robot comprend un écran, l’unité de contrôle étant configurée pour afficher sur ledit écran une représentation graphique associée aux rotations de ladite tête autour des axes longitudinal et transversal.According to a particular variant, the robot comprises a control unit and the head of the robot comprises a screen, the control unit being configured to display on said screen a graphic representation associated with the rotations of said head around the longitudinal and transverse axes.

Ainsi, la forte expressivité du robot, obtenue grâce à l’ensemble d’articulation selon l’invention, est encore davantage renforcée. En effet, il est possible de nuancer encore davantage l’expression véhiculée par le mouvement de tête en y associant des représentations graphiques sur l’écran, permettant d’améliorer et de renforcer la communication vers, et avec, un utilisateur.Thus, the strong expressiveness of the robot, obtained thanks to the joint assembly according to the invention, is further enhanced. Indeed, it is possible to further nuance the expression conveyed by the movement of the head by associating it with graphic representations on the screen, making it possible to improve and reinforce communication towards, and with, a user.

BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURESBRIEF DESCRIPTION OF FIGURES

D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de la présente invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de réalisation particulier des dispositifs et procédés objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels :

  • la est une vue en perspective du robot selon l’invention, représentant également les plans et axes principaux du robot ;
  • la est une vue en perspective de certains éléments internes de l’ensemble d’articulation selon l’invention ;
  • la est une vue en coupe selon un plan frontal de la région du cou du robot selon l’invention ;
  • la représente l’ensemble d’articulation selon deux vues en perspective différentes ;
  • la est une vue de détail de l’intérieur de la structure de soutien ;
  • la est une vue en perspective du crochet d’accouplement ;
  • la est une vue de certains éléments internes de l’ensemble d’articulation, montrant leur agencement spatial relatif.
Other advantages, aims and particular characteristics of the present invention will emerge from the non-limiting description which follows of at least one particular embodiment of the devices and methods which are the subject of the present invention, with reference to the appended drawings, in which:
  • there is a perspective view of the robot according to the invention, also showing the main planes and axes of the robot;
  • there is a perspective view of certain internal elements of the hinge assembly according to the invention;
  • there is a sectional view along a frontal plane of the region of the neck of the robot according to the invention;
  • there shows the joint assembly in two different perspective views;
  • there is a detail view of the interior of the support structure;
  • there is a perspective view of the coupling hook;
  • there is a view of some internal elements of the hinge assembly, showing their relative spatial arrangement.

Claims (14)

Ensemble d’articulation (100) d’une tête (110) mobile de robot (200), caractérisé en ce qu’il comprend :
  • une structure de soutien (120), ;
  • un premier et un second actionneur rotatif (130, 140) comportant chacun un axe (131, 141) et un corps (132, 142), l’axe (131) du premier actionneur rotatif (130) étant relié mécaniquement à un mât (150) supportant la tête du robot, de manière à ce que ladite tête soit mobile en rotation autour d’un premier axe de l’ensemble d’articulation, dit axe longitudinal (X1) ;
  • un panier mobile (160) relié mécaniquement à ladite structure de soutien suivant une liaison pivot, de manière à ce que ledit panier soit mobile en rotation autour d’un second axe de l’ensemble d’articulation, dit axe transversal (X2),
    • les corps du premier et du second actionneur rotatif étant fixés audit panier mobile,
    • l’axe (141) du second actionneur rotatif (140) étant coaxial audit axe transversal, et
    • l’axe du second actionneur rotatif étant fixe par rapport à ladite structure de soutien ;
de manière à ce que la tête du robot soit mobile en rotation autour dudit axe transversal.
Articulation assembly (100) of a mobile head (110) of a robot (200), characterized in that it comprises:
  • a support structure (120), ;
  • a first and a second rotary actuator (130, 140) each comprising a shaft (131, 141) and a body (132, 142), the shaft (131) of the first rotary actuator (130) being mechanically connected to a mast ( 150) supporting the head of the robot, so that said head is rotatable around a first axis of the joint assembly, called the longitudinal axis (X1);
  • a mobile basket (160) mechanically connected to said support structure along a pivot connection, so that said basket is mobile in rotation about a second axis of the articulation assembly, called transverse axis (X2),
    • the bodies of the first and of the second rotary actuator being fixed to said mobile basket,
    • the axis (141) of the second rotary actuator (140) being coaxial with said transverse axis, and
    • the axis of the second rotary actuator being fixed with respect to said support structure;
so that the head of the robot is rotatable about said transverse axis.
Ensemble d’articulation (100) selon la revendication 1, dans lequel le panier mobile (160) est relié mécaniquement à la structure de soutien (120) par l’intermédiaire d’un élément d’habillage (170) de l’ensemble d’articulation,
  • ledit panier mobile étant fixé audit élément d’habillage et
  • ledit élément d’habillage étant relié à la structure de soutien par ladite liaison pivot autour dudit axe transversal (X2),
de manière à ce que ledit panier mobile soit supporté par ladite structure de soutien.
Articulation assembly (100) according to claim 1, in which the movable basket (160) is mechanically connected to the support structure (120) via a covering element (170) of the assembly. 'joint,
  • said mobile basket being fixed to said covering element and
  • said covering element being connected to the support structure by said pivot connection around said transverse axis (X2),
so that said mobile basket is supported by said support structure.
Ensemble d’articulation (100) selon la revendication 2, dans lequel
  • l'élément d’habillage (170) comporte une ouverture (171) bordée d’une surface d’appui (172) orientée en opposition à la tête (110) du robot ;
  • le mât (150) comporte un épaulement (151) sur son extrémité inférieure (152), comportant une surface d’appui (153) orientée vers la tête (110) du robot et formant butée avec ladite surface d’appui de l’élément d’habillage ;
de manière à ce qu’un effort exercé sur le mât et orienté vers la tête du robot soit transmis vers la structure de soutien (120) par l’intermédiaire de l’élément d’habillage.
A hinge assembly (100) according to claim 2, wherein
  • the covering element (170) comprises an opening (171) bordered by a support surface (172) oriented in opposition to the head (110) of the robot;
  • the mast (150) comprises a shoulder (151) on its lower end (152), comprising a bearing surface (153) oriented towards the head (110) of the robot and forming abutment with said bearing surface of the element dressing;
so that a force exerted on the mast and directed towards the head of the robot is transmitted to the support structure (120) via the covering element.
Ensemble d’articulation (100) selon l’une des revendications 2 ou 3, dans lequel
  • l'élément d’habillage (170) comporte une ouverture (171) bordée d’une surface d’appui (173) orientée vers la tête (110) du robot ;
  • la tête (110) comporte une surface d’appui (156) sur son extrémité inférieure, formant butée avec ladite surface d’appui (173) de l’élément d’habillage ;
de manière à ce qu’un effort exercé sur le mât et orienté en éloignement de la tête du robot soit transmis vers la structure de soutien (120) par l’intermédiaire de l’élément d’habillage.
Articulation assembly (100) according to one of claims 2 or 3, in which
  • the covering element (170) comprises an opening (171) bordered by a support surface (173) oriented towards the head (110) of the robot;
  • the head (110) has a bearing surface (156) on its lower end, forming abutment with said bearing surface (173) of the trim element;
so that a force exerted on the mast and oriented away from the head of the robot is transmitted to the support structure (120) via the covering element.
Ensemble d’articulation (100) selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel l’élément d’habillage (170) comprend
  • un corps (176) de forme globale d’une portion de tore, adapté pour couvrir le panier mobile, et
  • un tube (177) s’étendant vers l’extérieur du tore selon une direction radiale du tore, adapté pour couvrir ledit mât.
A hinge assembly (100) according to any of claims 2 to 4, wherein the trim member (170) comprises
  • a body (176) in the overall shape of a portion of a torus, adapted to cover the mobile basket, and
  • a tube (177) extending outward from the torus in a radial direction of the torus, adapted to cover said mast.
Ensemble d’articulation (100) selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel l’axe (141) du second actionneur rotatif (140) est solidaire d’une partie mâle (181) d’un accouplement (180) entre ledit axe et la structure de soutien, ladite structure de soutien (120) comportant une partie femelle (182) dudit accouplement.Articulation assembly (100) according to any one of Claims 2 to 5, in which the axis (141) of the second rotary actuator (140) is integral with a male part (181) of a coupling (180) between said axle and the support structure, said support structure (120) including a female portion (182) of said coupling. Ensemble d’articulation (100) selon l’une quelconque des revendications 2 à 6, comprenant une paire de paliers formant ladite liaison pivot entre l’élément d’habillage (170) et la structure de soutien (120),
  • la structure de soutien comportant deux éléments cylindriques (191a coaxiaux audit axe transversal (X2), chaque élément cylindrique formant un arbre d’un palier, et
  • l’élément d’habillage comportant deux ouvertures tubulaires (192a, 192b) coaxiales audit axe transversal, chaque ouverture tubulaire formant un coussinet d’un palier.
Hinge assembly (100) according to any one of claims 2 to 6, comprising a pair of bearings forming said pivot connection between the covering element (170) and the support structure (120),
  • the support structure comprising two cylindrical elements (191a coaxial with said transverse axis (X2), each cylindrical element forming a shaft of a bearing, and
  • the covering element comprising two tubular openings (192a, 192b) coaxial with said transverse axis, each tubular opening forming a bearing of a bearing.
Ensemble d’articulation (100) selon l’une quelconque des revendications 2 à 6, comprenant une paire de paliers formant ladite liaison pivot entre l’élément d’habillage (170) et la structure de soutien (120),
  • la structure de soutien comportant deux éléments cylindriques (191a) coaxiaux audit axe transversal (X2), chaque élément cylindrique formant un arbre d’un palier, et
  • l’élément d’habillage comportant deux ouvertures tubulaires (192a, 192b) coaxiales audit axe transversal, chaque ouverture tubulaire comportant une bague (193) ou roulement centré en son intérieur, ladite bague ou roulement formant un coussinet d’un palier.
Hinge assembly (100) according to any one of claims 2 to 6, comprising a pair of bearings forming said pivot connection between the covering element (170) and the support structure (120),
  • the support structure comprising two cylindrical elements (191a) coaxial with said transverse axis (X2), each cylindrical element forming a shaft of a bearing, and
  • the covering element comprising two tubular openings (192a, 192b) coaxial with said transverse axis, each tubular opening comprising a ring (193) or bearing centered in its interior, said ring or bearing forming a bushing of a bearing.
Ensemble d’articulation (100) selon les revendications 6 et 7, ou 6 et 8, dans lequel la partie femelle (182) dudit accouplement est ménagée dans l’un des deux éléments cylindriques (191a) de la structure de soutien (120).Articulation assembly (100) according to Claims 6 and 7, or 6 and 8, in which the female part (182) of the said coupling is provided in one of the two cylindrical elements (191a) of the support structure (120) . Ensemble d’articulation (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel l’axe (131) du premier actionneur rotatif (130) est relié mécaniquement audit mât (150) par l’intermédiaire d’un crochet d’accouplement (185) monté de manière excentrée sur ledit axe (131) et comportant une patte d’accrochage (186) pour la fixation à une extrémité inférieure (152) dudit mât.Articulation assembly (100) according to any one of claims 1 to 9, in which the axis (131) of the first rotary actuator (130) is mechanically connected to said mast (150) via a hook of coupling (185) mounted eccentrically on said axis (131) and comprising a hooking lug (186) for attachment to a lower end (152) of said mast. Ensemble d’articulation (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la structure de soutien (120) comprend deux parties (121, 122) globalement symétriques, adaptées pour former chacune respectivement un flanc latéral du robot (200), et formant ensemble un corps (210) de robot.Articulation assembly (100) according to any one of claims 1 to 10, in which the support structure (120) comprises two generally symmetrical parts (121, 122), adapted to each respectively form a lateral flank of the robot (200 ), and together forming a robot body (210). Ensemble d’articulation (100) selon l’une quelconque des revendications 2 à 9, ou selon la revendication 2 et l’une quelconque des revendications 10 à 11, dans lequel la structure de soutien (120) comporte une fente (123) pratiquée dans le plan sagittal (P2) du robot (200), les dimensions de ladite fente étant adaptées pour accueillir ledit élément d’habillage (170).A joint assembly (100) according to any one of claims 2 to 9, or according to claim 2 and any one of claims 10 to 11, in which the support structure (120) comprises a slot (123) formed in the sagittal plane (P2) of the robot (200), the dimensions of said slot being adapted to accommodate said covering element (170). Robot (200) comprenant une tête (110) et un ensemble d’articulation (100) d’une tête mobile de robot selon l’une des revendication 1 à 12.Robot (200) comprising a head (110) and an articulation assembly (100) of a moving robot head according to one of claims 1 to 12. Robot (200) selon la revendication 13, dans lequel le robot comprend une unité de contrôle et la tête (110) du robot comprend un écran (111), l’unité de contrôle étant configurée pour afficher sur ledit écran une représentation graphique associée aux rotations de ladite tête autour des axes longitudinal (X1) et transversal (X2).Robot (200) according to claim 13, wherein the robot comprises a control unit and the head (110) of the robot comprises a screen (111), the control unit being configured to display on said screen a graphical representation associated with the rotations of said head around the longitudinal (X1) and transverse (X2) axes.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003200377A (en) * 2001-12-26 2003-07-15 Sony Corp Robot and method for measuring distance by robot
JP2020089932A (en) * 2018-12-04 2020-06-11 カシオ計算機株式会社 Robot drive mechanism and robot
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