FR3129100A1 - Système manipulateur pour robot d’assistance intelligent - Google Patents

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Juan Jose Areal
Mario Pinto Ferreira
Jawad Masood
Erika Paola Triviño Tonato
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    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/06—Safety devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

L’invention concerne un système (1) manipulateur conçu pour être fixé sur un bras d’un robot (2) d’assistance d’une chaine d’assemblage (3) d’automobiles, pour assister un opérateur (4), le système (1) manipulateur comprenant un outil opérationnel (5) conçu pour opérer une opération sur un élément de carrosserie (6), le système (1) manipulateur comprenant également des moyens de manipulation (9) conçus pour permettre à l’opérateur (4) de manœuvrer le système (1) manipulateur en vue d’effectuer l’opération, le système (1) manipulateur étant caractérisé en ce qu’il comporte des moyens de détection (13) conçus pour déterminer un environnement (11) dynamique situé autour du système (1) manipulateur et pour coopérer avec des moyens d’information (10) pour fournir à l’opérateur (4) des informations sur l’environnement (11) afin d’éviter des erreurs de manipulation susceptibles d’être faites par l’opérateur (4). (Figure 1)

Description

Système manipulateur pour robot d’assistance intelligent
Le domaine technique concerne les systèmes manipulateurs conçus pour manipuler un élément de carrosserie sur une chaine d’assemblage, les robots équipés de tels systèmes manipulateurs, les chaines d’assemblage ainsi que les méthodes de manipulation faisant appel à de tels systèmes manipulateurs.
Les chaines de montages des véhicules automobiles sont devenues des environnements très complexes dans lesquels interviennent de nombreux outils spécialisés tels que des robots collaboratifs conçus pour assister les opérateurs de montage.
La plupart des opérations d’assemblage impliquant un opérateur, assistées par des robots ou non, comportent des risques inhérents à la complexité de l’environnement du poste de travail. Il existe plusieurs types de risques identifiés susceptibles de survenir lors d’une opération d’assemblage impliquant un opérateur : il y a tout d’abord les risques de collision entre des éléments du véhicules à assembler, le véhicule, l’environnement du poste de travail, les robots d’assistance ou encore l’opérateur lui-même. Ensuite, il est demandé à l’opérateur de s’assurer du respect de la procédure d’assemblage qui peut être spécifique à la variété de véhicule en cours d’assemblage et différer des autres procédures plus habituelles, un mauvais suivi de la procédure étant susceptible d’engendrer un défaut de qualité sur le véhicule. Enfin, il y a les risques liés à l’ergonomie du poste de travail et aux mauvaises postures pouvant être adoptées par l’opérateur, qui sont susceptibles de générer des blessures musculo-squelettiques.
Actuellement, la gestion de ces risques incombe essentiellement à l’opérateur qui doit observer des procédures strictes. Cependant, la fatigue de l’opérateur ou une baisse de son attention liée à la répétitivité des tâches qu’il doit accomplir rendent cette gestion des risques perfectible.
Ainsi, il existe un besoin d’une solution permettant de limiter les risques de mauvaises manipulations sur une chaine d’assemblage liées à la fatigue ou à l’inattention d’un opérateur.
La présente invention a pour objet de pallier les problèmes exposés précédemment. Dans ce contexte technique, un but de la présente invention est de fournir une solution d’assistance d’un opérateur permettant de limiter ou d’éviter les erreurs de manipulations susceptibles d’être commises par un opérateur en état de fatigue ou inattentif.
A cet effet, la présente invention se rapporte à un système manipulateur conçu pour être fixé sur un bras d’un robot d’assistance d’une chaine d’assemblage d’automobiles, pour assister un opérateur, le système manipulateur comprenant un outil opérationnel conçu pour opérer une opération sur un élément de carrosserie, le système manipulateur comprenant également des moyens de manipulation conçus pour permettre à l’opérateur de manœuvrer le système manipulateur en vue d’effectuer l’opération, le système manipulateur étant caractérisé en ce qu’il comporte des moyens de détection conçus pour déterminer un environnement dynamique situé autour du système manipulateur et pour coopérer avec des moyens d’information pour fournir à l’opérateur des informations sur l’environnement afin d’éviter des erreurs de manipulation susceptibles d’être faites par l’opérateur.
L’invention concerne également un robot d’assistance comportant un bras à l’extrémité duquel est fixé un système manipulateur selon l’invention.
L’invention se rapporte encore à une chaine d’assemblage de véhicules automobiles comportant au moins un robot d’assistance selon l’invention.
Enfin, l’invention se rapporte à une méthode de manipulation d’un élément de carrosserie en vue de son assemblage sur un châssis de véhicule, la méthode mettant en œuvre une chaine d’assemblage selon l’invention.
Ainsi, un système manipulateur selon l’invention, permet d’obtenir un robot d’assistance selon l’invention qui peut être manipulé par un opérateur, via les moyens de manipulation. Les moyens de détection du système manipulateur permettent d’analyser l’environnement de travail et ainsi d’anticiper la survenue des principaux risques connus. L’opérateur est informé de la situation grâce aux moyens d’information qui coopèrent avec les moyens de détection. Ainsi, la manipulation du robot d’assistance selon l’invention par l’opérateur s’effectue en sécurité.
Selon un mode de réalisation de l’invention, les moyens de détection permettent d’effectuer une acquisition de l’environnement pour fournir une visualisation à l’opérateur de l’environnement sur 360 degrés.
Selon une possibilité, les moyens de détection sont conçus pour détecter un risque de collision entre le système ou l’élément de carrosserie et un obstacle présent dans l’environnement du système.
Selon un mode de réalisation, les moyens d’information comportent une interface homme machine permettant d’assister l’opérateur sur les étapes de l’opération à effectuer. Une telle interface s’avère particulièrement utile lorsqu’il s’agit d’assurer un suivi rigoureux des procédures d’assemblage spécifiques au véhicule en cours d’assemblage.
Selon un mode de réalisation, les moyens d’information comportent un casque de réalité virtuelle conçu pour être porté par l’opérateur.
Selon une possibilité, l’outil opérationnel est une interface de préhension d’un élément de carrosserie afin de déplacer et positionner l’élément de carrosserie sur un châssis de véhicule.
Avantageusement, l’interface de préhension est conformée pour déplacer et positionner une portière de véhicule.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en se référant au dessin annexé sur lequel :
la représente une vue en schématique d’une chaine d’assemblage selon l’invention.
Un système 1 manipulateur selon l’invention est schématisé sur la . Le système 1 est conçu pour être fixé sur un bras, non représenté, d’un robot 2 d’assistance selon l’invention. Le robot 2 d’assistance est destiné à être installé sur une chaine d’assemblage 3 de véhicules automobiles selon l’invention pour assister un opérateur 4 sur la chaine d’assemblage 3 lors d’une opération d’assemblage. Le système 1 manipulateur comprend un outil opérationnel 5 conçu pour opérer une opération sur un élément de carrosserie 6. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure, l’outil opérationnel 5 est une interface de préhension 7 de l’élément de carrosserie 6, en l’occurrence une portière de véhicule 8, pour déplacer et positionner ce dernier sur un châssis de véhicule en vue de son assemblage sur ledit châssis. L’interface de préhension 7 est, par exemple, pourvue de capteurs capables d’ajuster le positionnement de l’interface de préhension 7 vis-à-vis de l’élément de carrosserie 6 et d’ajuster la force fournie en vue de la préhension de l’élément de carrosserie 6.
Le système 1 manipulateur comprenant également des moyens de manipulation 9 conçus pour permettre à l’opérateur 4 de manœuvrer le système 1 manipulateur en vue d’effectuer l’opération.
Le système 1 manipulateur comporte des moyens de détection 13, illustrés sur la figure, conçus pour déterminer un environnement 11 dynamique situé autour du système 1 manipulateur et pour coopérer avec des moyens d’information 10 pour fournir à l’opérateur 4 des informations sur l’environnement 11 afin d’éviter des erreurs de manipulation susceptibles d’être faites par l’opérateur 4.
Dans un mode de réalisation de l’invention, les moyens de détection 13 permettent d’effectuer une acquisition de l’environnement 11 pour fournir une visualisation à l’opérateur 4 de l’environnement sur 360 degrés. A cette fin, les moyens de détection 13 comportent, par exemple, une pluralité de caméras, non illustrées. Ainsi, les moyens de détection sont, par exemple, conçus pour détecter un risque de collision entre le système 1 ou l’élément de carrosserie 6 et un obstacle 12 présent dans l’environnement 11 du système 1.
Afin de coopérer efficacement avec les moyens de détection 13 pour réduire les risques liés à la manipulation du système 1, en particulier pour assurer le suivi rigoureux d’une opération spécifique, les moyens d’information 10 comportent une interface homme machine, non illustrée, qui permet d’assister l’opérateur 4 sur les étapes successives de l’opération à effectuer. Avantageusement, les moyens d’information 10 comportent un casque de réalité virtuelle conçu pour être porté par l’opérateur 4. Avantageusement encore, les moyens d’information 10 sont capables d’exécuter des algorithmes d’intelligence artificielle.
Les informations fournies à l’opérateur 4 peuvent être de plusieurs natures comme, par exemple, des précisions sur les étapes successives à suivre lors de l’opération en cours, ou encore des alertes sur les obstacles 12 ou sur de mauvaises postures de l’opérateur 4. Ces informations sont avantageusement des informations dites de type réalité augmentée fournies à l’opérateur 4, par exemple, en surimpression d’une image capturée, par exemple, par la pluralité de caméras.
Le robot 2 d’assistance permet de mettre en œuvre une méthode de manipulation selon l’invention de l’élément de carrosserie 6 en vue de son assemblage sur un châssis de véhicule.
Ainsi, le système 1 manipulateur selon l’invention, permet d’obtenir un robot 2 d’assistance qui peut être manipulé par l’opérateur 4, via les moyens de manipulation 9 tandis que les moyens de détection 13 du système 1 manipulateur analysent l’environnement 11 et fournissent aux moyens d’information 10 des informations utiles à la prévention des principaux risques connus. Ainsi, la manipulation du robot 2 d’assistance selon l’invention par l’opérateur 4 s’effectue en sécurité.
L’invention ne se limite pas au mode de réalisation du système manipulateur décrit ci-avant, seulement à titre d’exemple, mais d’autres modes de réalisation peuvent être conçus par l’homme de métier sans sortir du cadre et de la portée de la présente invention.

Claims (10)

  1. Système (1) manipulateur conçu pour être fixé sur un bras d’un robot (2) d’assistance d’une chaine d’assemblage (3) d’automobiles, pour assister un opérateur (4), le système (1) manipulateur comprenant un outil opérationnel (5) conçu pour opérer une opération sur un élément de carrosserie (6), le système (1) manipulateur comprenant également des moyens de manipulation (9) conçus pour permettre à l’opérateur (4) de manœuvrer le système (1) manipulateur en vue d’effectuer l’opération, le système (1) manipulateur étant caractérisé en ce qu’il comporte des moyens de détection (13) conçus pour déterminer un environnement (11) dynamique situé autour du système (1) manipulateur et pour coopérer avec des moyens d’information (10) pour fournir à l’opérateur (4) des informations sur l’environnement (11) afin d’éviter des erreurs de manipulation susceptibles d’être faites par l’opérateur (4).
  2. Système (1) manipulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de détection (13) permettent d’effectuer une acquisition de l’environnement (11) pour fournir une visualisation à l’opérateur (4) de l’environnement (11) sur 360 degrés.
  3. Système (1) manipulateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en que les moyens de détection (13) sont conçus pour détecter un risque de collision entre le système (1) ou l’élément de carrosserie (6) et un obstacle (12) présent dans l’environnement (11) du système (1).
  4. Système (1) manipulateur selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens d’information (10) comportent une interface homme machine permettant d’assister l’opérateur (4) sur les étapes de l’opération à effectuer.
  5. Système (1) manipulateur selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens d’information (10) comportent un casque de réalité virtuelle conçu pour être porté par l’opérateur (4).
  6. Système (1) manipulateur selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l’outil opérationnel (5) est une interface de préhension (7) d’un élément de carrosserie (6) afin de déplacer et positionner l’élément de carrosserie (6) sur un châssis de véhicule.
  7. Système (1) manipulateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l’interface de préhension (7) est conformée pour déplacer et positionner une portière de véhicule (8).
  8. Robot (2) d’assistance comportant un bras à l’extrémité duquel est fixé un système (1) manipulateur selon l’une des revendications 1 à 7.
  9. Chaine d’assemblage (3) de véhicules automobiles comportant au moins un robot (2) d’assistance selon la revendication 8.
  10. Méthode de manipulation d’un élément de carrosserie (6) en vue de son assemblage sur un châssis de véhicule, la méthode mettant en œuvre une chaine d’assemblage (3) selon la revendication 9.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090199385A1 (en) * 2003-07-04 2009-08-13 Masaru Maruo Parts conveying/mounting method, and its device
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