WO1994008760A1 - Articulation de robot et robot comportant de telles articulations - Google Patents

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WO1994008760A1
WO1994008760A1 PCT/FR1993/001003 FR9301003W WO9408760A1 WO 1994008760 A1 WO1994008760 A1 WO 1994008760A1 FR 9301003 W FR9301003 W FR 9301003W WO 9408760 A1 WO9408760 A1 WO 9408760A1
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WO
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robot
processor
articulation
motor
data transmission
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PCT/FR1993/001003
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Gérard Texier
Bernard Perez
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Electricite De France - Service National
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/08—Programme-controlled manipulators characterised by modular constructions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints
    • B25J17/02—Wrist joints
    • B25J17/0241—One-dimensional joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • 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
    • B25J19/02—Sensing devices
    • B25J19/021—Optical sensing devices
    • B25J19/025—Optical sensing devices including optical fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/12—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements electric

Definitions

  • Robot joint and robot comprising such joints.
  • the present invention relates to robots or manipulators and, more particularly, the articulations between two arms of such a manipulator.
  • Robotic systems have been designed comprising one or more central computers and a set of "intelligent" peripherals each having their own function in the system: exteroceptive sensors (proximity sensors, rangefinders, force sensors, etc.), sensory sensors (vision machines, tactile sensors, etc.), among others. Research has been done on both hardware and software to improve the overall reaction performance of a system.
  • the present invention relates to a robot articula ⁇ tion intended to achieve a relative rotation of two consecutive robot arms, characterized in that it comprises a sealed enclosure constituted by two half-shells each secured to the end of a arm and mounted in rotation 1 'over one another with the interposition of a dynamic seal, one of the two half-shells contains a brushless DC electric gearmotor and the other half-shell is driven by said gearmotor, said enclosure is filled with an electrically insulating liquid, each half-shell comprises a connector fixed on one of its external faces and intended to receive a connection cable comprising both supply conductors and a data transmission line and connected to the neighboring articulation, and said enclosure contains a gearmotor control device which comprises a processor and which operates automatically. ome as a function of the data received from the other joints and of a centralized command via the data transmission lines.
  • the invention therefore makes it possible to very greatly reduce the number of connecting cables between the various articulations since the connecting cable only comprises supply conductors and the data transmission lines, ie for example five conductors.
  • the use of a geared motor unit comprising a brushless direct current electric motor also makes it possible to improve the reliability of the device.
  • the insulating liquid provides good cooling of the entire joint.
  • the data transmission lines are optical fiber lines.
  • the optical fibers are made of silica.
  • the data transmission lines connect two neighboring articulations and the enclosure contains a data retransmission circuit connected between the two connectors; this retransmission device performs signal regeneration and error management.
  • This arrangement makes it possible to obtain a modular structure for each of the joints.
  • the enclosure comprises a device for optical coding of the movement of the geared motor and the insulating liquid is transparent.
  • the processor used in the geared motor control device is a microcoded processor comprising a task scheduler with priorities, a fast memory and four communication systems per link, that is to say a processor of the type designated by "transputer ".
  • the invention also relates to a robot comprising a centralized control unit and a succession of arms connected together by a joint of the type described above.
  • the last arm has an effector at its end. It can also include a video camera at its end.
  • a download is made of the processor of each joint.
  • FIG. 1 is a side view of two consecutive arms of a robot having a hinge according to the invention
  • - Figure 2 is a top view corresponding to Figure 1;
  • FIG. 3 is an electrical and electronic diagram of a joint according to the invention.
  • FIG. 4 is a sectional view of a joint according to the invention.
  • FIG. 5 shows schematically a variant of embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows two consecutive robot arms 1 and 2 which are mounted in relative rotation one on the other at their ends around a vertical axis 3 by means of an articulation designated under the general reference 4.
  • the robot comprises several successive shafts articulated in the same way, which makes it possible to obtain any movement of the end of the last arm.
  • each articulation comprises two connectors, an upstream connector 5 and a downstream connector 6.
  • Each connector receives a connection cable 7 which is advantageously placed in the arm 1 or 2; this connecting cable achieves a connection between two neighboring joints; it includes supply conductors and a data transmission line.
  • this cable comprises three supply conductors and two optical fibers made of silica constituting a data transmission line.
  • This composite cable has a polyurethane sheath. Its speed can be 20 megabits per second.
  • FIG. 3 is an electrical and electronic diagram of the articulation 4. This figure shows the upstream 5 and downstream 6 connectors which constitute interfaces; these connectors include three terminals connected to alternating current supply conductors two active conductors 11 and 12 and a ground conductor 13. This is for example a supply whose voltage is from 100 to 250 V and the frequency from 50 to 400 Hz.
  • the upstream connector 5 comprises a device for connecting two optical fibers 14 and 15 which are connected to an optical fiber interface 16.
  • the downstream connector 6 comprises a second optical fiber interface 17 which is connected to two optical fibers 18 and 19, which are connected to the downstream connecting cable. It is possible to provide protection against faults, such as a fuse 10, for example on the output supply conductors of the downstream connector.
  • the active supply conductors 11 and 12 are connected between the two connectors 5 and 6; moreover, they supply a supply device 21 intended in particular to supply the supply of the electric motor.
  • Each articulation comprises a brushless DC motor 22 whose rotation is controlled and controlled by an electronic control device which essentially comprises a processor 23 of the type commercialized under the name "transputer" by the company IN OS and which essentially comprises a microcoded processor comprising a core architecture with few instructions, for example 32, which is used for implantation simple sequential programs.
  • This processor includes internally a task scheduler with priorities, microcoded, to distribute the time of the central unit between different processes.
  • this processor has several asynchronous quick links, for example four.
  • the internal structure of this processor therefore comprises a main processor, a fast memory and four communication systems per link.
  • This processor 23 receives the signals supplied by the optical interface 16 and by the interface 17 and it constitutes, for the upstream and downstream data transmission lines, a signal retransmission device which performs error management and performs signal regeneration. which are retransmitted. It therefore constitutes a relay for the data which must be transmitted from the articulation situated upstream to that situated downstream and vice versa.
  • the motor 22 is a brushless direct current motor of known type which comprises for example a three-phase winding and a permanent magnet rotor. As indicated above, this motor is supplied by a supply circuit 21 which supplies a control circuit 24 which sends a pulse current to each of the windings. In accordance with the invention, the pulses supplied by the circuit 24 are controlled by the processor 23 which directly controls the power interrupters of the circuit 24.
  • the processor 23 receives via a bus 25 information relating to the position of the gearmotor and the torque supplied by the gearmotor.
  • the position of the gearmotor is coded by an absolute encoder 26 of the optical type, the data of which are managed by an encoder interface 27 connected to the bus 25.
  • the device also includes a torque sensor 28 which is connected to a torque controller 29 itself connected to the bus 25.
  • the encoder 26 and the sensor 28 provide digital data, for example coded on twelve bits.
  • the bus 25 is a 32-bit bus.
  • Figure 4 is a sectional view of an articula ⁇ tion according to the invention. It essentially consists of two cylindrical half-shells which are mounted in rotation one on top of the other around their axis of revolution.
  • the upstream part which is located on the right of the figure, comprises a half-shell 31 and the downstream part comprises a half-shell 32 which is rotatably mounted on the half-shell 31 by means of a bearing 33 which is associated with a dynamic seal 34.
  • the two half-shells 31 and 32 each have a cover 35 respectively 36 which is fixed in a sealed manner.
  • the assembly of the two shells therefore forms a sealed enclosure in which the active elements of the joint are arranged, the empty spaces being filled with a transparent dielectric liquid such as a silicone oil.
  • the essential element of the articulation is constituted by a geared motor assembly comprising a brushless direct current electric motor, the stator 37 of which is integral with the upstream half-shell 31.
  • the rotor 38 of this motor drives, hand, the primary part a reduction gear 41 and, on the other hand, a hollow shaft 39 secured to a fine encoder 45.
  • the secondary reducing shaft 42 is secured to the downstream half-shell 32 and drives a slow shaft 43 which is arranged inside the rapid hollow shaft 39 and opens into the upstream half-shell 31.
  • a gros ⁇ sier encoder 14 of absolute optical type On the slow shaft 43 is arranged a gros ⁇ sier encoder 14 of absolute optical type.
  • the two encoders placed side by side are arranged in the upstream half-shell.
  • All the electronic circuits are arranged on printed circuit boards which are in the form of washers and arranged around the hollow shaft 39 in a space 46 disposed between the encoders 44 and 45 and the electric motor itself, this makes it possible to limit the size of the joint.
  • Each half-shell has a connector 47 respectively 48.
  • the arms 1 and 2 are mounted on the connectors 47 and 48 with the interposition of a seal 49.
  • the brushless electric motor is a direct current motor of the sealed type and comprising radiators.
  • the use of such an engine makes it possible to very clearly improve the reliability and the maintenance of such a joint.
  • the entire enclosure is maintained in a bath of dielectric liquid which is under pressure with the external pressure so as to obtain correct operation of the dynamic seal. This arrangement makes it possible to obtain good cooling of the joint and good sealing; as indicated above, this liquid is transparent so as to allow the use of optical motor position encoders.
  • the motor position coding device comprises a fine coder 45 secured to the shaft 39 linked to the motor and a coder coarse 44 integral with the slow shaft 43. Both are absolute optical coders and the combination of their signals makes it possible to obtain a coding equivalent to that obtained with a fifteen bit coder which would be mounted on the reduction shaft.
  • processors of the "transpu ⁇ ter” type make it possible to obtain an "intelligent" articulation; in fact, each of the buses arranged between two arms transmit information coming from a central control unit as well as from each of the articulations. Each processor can therefore control the geared motor as a function of the information received both from the central control unit and from the other articulations.
  • the processor does not only constitute a relay between the various buses of the robot but it develops messages concerning its articulation which are sent to the entire system.
  • the invention therefore makes it possible to produce modular articulations which can be assembled one behind the other between robot arms.
  • the last arm may include an effector or a positioning tracking device such as a video camera.
  • the last arm has at its end a processor which controls the effector or the locating device and provides messages on the bus arranged in this last arm.
  • FIG. 5 schematically represents an embodiment in which the two arms are aligned and rotate around the same axis, namely the axis of revolution of the two half-shells.
  • the two connectors are arranged on the side walls of two half-shells.
  • the two connectors are arranged on the covers of the two half-shells.
  • the invention makes it possible to produce robots or manipulators comprising several arms in which the expenditure on connecting cables and on connectors is reduced.
  • optical fiber data transmission lines makes it possible to avoid signal interference and, in the particular case of silica fibers, this allows use in radioactive media.
  • a processor of the "transputer” type simplifies the control circuit of the gearmotor and provides an intelligent articulation.
  • the use of a closed enclosure filled with a dielectric liquid makes it possible to improve the cooling of the joint.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Manipulator (AREA)

Abstract

Articulation de robot destinée à réaliser une rotation relative de deux bras (1, 2), caractérisée en ce qu'elle comporte une enceinte étanche constituée par deux demi-coquilles solidaires chacune de l'extrémité d'un bras et montées en rotation l'une sur l'autre, en ce qu'une des deux demi-coquilles contient un motoréducteur électrique à courant continu sans balais et l'autre demi-coquille est entraînée par ledit motoréducteur, en ce que ladite enceinte est remplie d'un liquide isolant électriquement, en ce que chaque demi-coquille comprend un connecteur (5, 6), destiné à recevoir un câble de liaison (7) comportant des conducteurs d'alimentation et une ligne de transmission de données et relié à l'articulation voisine, et en ce que ladite enceinte contient un dispositif de commande du motoréducteur qui comprend un processeur.

Description

Articulation de robot et robot comportant de telles articulations.
La présente invention concerne les robots ou manipulateurs et, plus particulièrement, les articula¬ tions entre deux bras d'un tel manipulateur.
On a conçu des systèmes robotisés comportant un ou plusieurs calculateurs centraux et un ensemble de périphériques "intelligents" ayant chacun leur propre fonction dans le système : capteurs extéroceptifs (cap¬ teurs de proximité, télémètres, capteurs d'effort etc... ), capteurs sensoriels (machines de vision, cap- teurs tactiles etc... ), entre autres. Des recherches ont été faites tant au niveau matériel que logiciel pour améliorer les performances globales de réaction d'un système.
Si on s'intéresse en particulier aux constituants actionneurs d'un manipulateur ou d'un robot, et plus particulièrement aux articulations motorisées de type
"pivot" électriques, on s'aperçoit que le nombre de câbles de liaison par articulation est très important.
Ceci entraîne bien entendu un grand nombre de contraintes tant en ce qui concerne le rapport poids/puissance que la stabilité. Une connectique pous¬ sée, le parasitage des signaux à bas niveaux, les pertes en ligne sur les fils de puissance, etc, sont autant de causes de mauvais fonctionnement possibles. D'autre part, la plupart des articulations mettent en jeu un système d'asservissements imbriqué, sur le courant du moteur, de vitesse et de position sur l'axe complet et éventuelle¬ ment d'effort.
Il en résulte que pour un système comportant plusieurs articulations, le volume de la partie concer¬ nant le pilotage et la complexité des liaisons deviennent très importants.
Un autre problème important est la présence de parasites nombreux dans l'environnement où travaillent ces manipulateurs. Pour obtenir une stabilité suffisante, on est amené à prévoir des circuits supplémentaires, ce qui entraîne un problème de coût et d'encombrement.
La présente invention a pour objet une articula¬ tion de robot destinée à réaliser une rotation relative de deux bras de robot consécutifs, caractérisée en ce qu'elle comporte une enceinte etanche constituée par deux demi-coquilles solidaires chacune de l'extrémité d'un bras et montées en rotation 1 'une sur 1 'autre avec interposition d'un joint dynamique, une des deux demi- coquilles contient un motoréducteur électrique à courant continu sans balais et l'autre demi-coquille est entraî¬ née par ledit motoréducteur, ladite enceinte est remplie d'un liquide isolant électriquement, chaque demi-coquille comprend un connecteur fixé sur une de ses faces exté- rieures et destiné à recevoir un câble de liaison compor¬ tant des conducteurs d'alimentation et une ligne de transmission de données et relié à l'articulation voisi¬ ne, et ladite enceinte contient un dispositif de commande du motoréducteur qui comprend un processeur et qui fonc- tionne de manière autonome en fonction des données reçues des autres articulations et d'une commande centralisée par l'intermédiaire des lignes de transmission de don¬ nées.
L'invention permet donc de réduire très fortement le nombre des câbles de liaison entre les différentes articulations puisque le câble de liaison ne comporte que des conducteurs d'alimentation et les lignes de transmis¬ sion de données, soit par exemple cinq conducteurs.
L'utilisation d'un groupe motoréducteur compor- tant un moteur électrique à courant continu sans balais permet également d'améliorer la fiabilité du dispositif. Le liquide isolant permet d'obtenir un bon refroidissement de l'ensemble de l'articulation. Selon une autre caractéristique de l'invention, les lignes de transmission de données sont des lignes à fibre optique.
Ceci permet de s'affranchir de tous les problèmes de parasites sur les lignes de transmission de données. Avantageusement, les fibres optiques sont en silice.
Ceci permet d'obtenir une insensibilité aux radiations, ce qui est important dans le cas de anipula- teurs travaillant dans des environnements radioactifs.
Dans le mode de réalisation de l'invention, les lignes de transmission de données relient deux articula¬ tions voisines et l'enceinte contient un circuit de retransmission des données branché entre les deux connec- teurs ; ce dispositif de retransmission réalise une régénération des signaux et la gestion des erreurs. Cette disposition permet d'obtenir une structure modulaire pour chacune des articulations.
Selon encore une autre caractéristique de 1 'in- vention, l'enceinte comporte un dispositif de codage optique du mouvement du motoréducteur et le liquide isolant est transparent. L'utilisation d'un dispositif optique permet encore de s'affranchir des problèmes de parasites. Avantageusement, le processeur utilisé dans le dispositif de commande du motoréducteur est un processeur microcodé comportant un ordonnanceur de tâches avec priorités, une mémoire rapide et quatre systèmes de communication par lien, c'est-à-dire un processeur du type désigné par "transputer" .
L'utilisation d'un tel processeur permet de réaliser, la commande du moteur électrique directement au niveau du processeur.
L'invention a également pour objet un robot comportant une unité de commande centralisée et une succession de bras reliés ensemble par une articulation du type décrit ci-dessus. Le dernier bras comporte à son extrémité un effecteur. Il peut également comporter à son extrémité une caméra vidéo. Avantageusement, pour le fonctionnement de ce robot, on réalise un téléchargement du processeur de chaque articulation.
D'autres caractéristiques et avantages de l'in¬ vention ressortiront de la description qui suit, d'un exemple de réalisation, faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue de profil de deux bras consécutifs d'un robot comportant une articulation conforme à 1'invention ; - la figure 2 est une vue dessus correspondant à la figure 1 ;
- la figure 3 est un schéma électrique et élec¬ tronique d'une articulation selon l'invention ;
- la figure 4 est une vue en coupe d'une articu- lation selon 1'invention ; et
- la figure 5 représente schématiquement une va¬ riante de réalisation de l'invention.
On voit sur la figure 1 deux bras de robot consécutifs 1 et 2 qui sont montés en rotation relative l'un sur l'autre à leurs extrémités autour d'un axe vertical 3 au moyen d'une articulation désignée sous la référence générale 4. Le robot comporte plusieurs arbres successifs articulés de la même manière, ce qui permet d'obtenir un mouvement quelconque de 1'extrémité du dernier bras.
Comme on peut le voir sur la figure 1, chaque articulation comprend deux connecteurs, un connecteur amont 5 et un connecteur aval 6. Chaque connecteur reçoit un câble de liaison 7 qui est avantageusement disposé dans le bras 1 ou 2 ; ce câble de liaison réalise une liaison entre deux articulations voisines ; il comporte des conducteurs d'alimentation et une ligne de transmis¬ sion de données.
Selon un mode de réalisation, ce câble comporte trois conducteurs d'alimentation et deux fibres optiques en silice constituant une ligne de transmission de données. Ce câble composite comporte une gaine en polyu- réthane. Son débit peut être de 20 mégabits par seconde. La figure 3 est un schéma électrique et électro- nique de l'articulation 4. On retrouve sur cette figure les connecteurs amont 5 et aval 6 qui constituent des interfaces ; ces connecteurs comportent trois bornes reliées à des conducteurs d'alimentation en courant alternatif deux conducteurs actifs 11 et 12 et un conduc- teur de masse 13. Il s'agit par exemple d'une alimenta¬ tion dont la tension est de 100 à 250 V et la fréquence de 50 à 400 Hz.
Le connecteur amont 5 comporte un dispositif de raccordement à deux fibres optiques 14 et 15 lesquelles sont branchées sur une interface de fibre optique 16.
Le connecteur aval 6 comporte une deuxième inter¬ face de fibres optiques 17 qui est relié à deux fibres optiques 18 et 19, lesquelles se raccordent au câble de liaison aval. On peut prévoir une protection contre les dé¬ fauts, tel qu'un fusible 10, par exemple sur les conduc¬ teurs d'alimentation de sortie du connecteur aval.
Les conducteurs actifs d'alimentation 11 et 12 sont branchés entre les deux connecteurs 5 et 6 ; par ailleurs ils alimentent un dispositif d'alimentation 21 destiné en particulier à fournir 1 'alimentation du moteur électrique.
Chaque articulation comporte un moteur à courant continu sans balais 22 dont la rotation est commandée et contrôlée par un dispositif électronique de commande qui comporte essentiellement un processeur 23 du type commer¬ cialisé sous la dénomination "transputer" par la société IN OS et qui comporte essentiellement un processeur microcodé comportant une architecture de noyaux avec peu d'instructions, par exemple 32, qui est utilisé pour l'implantation de programmes séquentiels simples. Ce processeur comporte en interne un ordonnanceur de tâches avec priorités, microcodé, pour répartir le temps de l'unité centrale entre différents processus. Enfin ce processeur comporte plusieurs liens rapides asynchrones, par exemple quatre. La structure interne de ce processeur comporte donc un processeur principal, une mémoire rapide et quatre systèmes de communication par lien.
Ce processeur 23 reçoit les signaux fournis par l'interface optique 16 et par l'interface 17 et il constitue pour les lignes de transmission de données amont et aval un dispositif de retransmission de signaux qui effectue la gestion des erreurs et réalise une régénération des signaux qui sont retransmis. Il consti- tue donc un relais pour les données qui doivent être transmises de 1'articulation située en amont à celle située en aval et inversement.
Le moteur 22 est un moteur à courant continu sans balais de type connu qui comporte par exemple un bobinage triphasé et un rotor à aimant permanent. Comme indiqué plus haut, ce moteur est alimenté par un circuit d'ali¬ mentation 21 qui alimente un circuit de commande 24 qui envoie un courant impulsionnel sur chacun des bobinages. Conformément à l'invention, la commande des impulsions fournies par le circuit 24 est effectuée par le processeur 23 qui commande directement les interrup¬ teurs de puissance du circuit 24.
A cet effet, le processeur 23 reçoit par l'inter¬ médiaire d'un bus 25 des informations concernant la position du motoréducteur et le couple fourni par le motoréducteur.
Le codage de la position du motoréducteur est réalisé par un codeur absolu 26 de type optique dont les données sont gérées par une interface de codeur 27 branchée sur le bus 25.
Le dispositif comporte également un capteur de couple 28 qui est relié à un contrôleur de couple 29 lui même relié au bus 25. Le codeur 26 et le capteur 28 fournissent des données numériques, par exemple codées sur douze bits. Avantageusement, le bus 25 est un bus à 32 bits.
La figure 4 est une vue en coupe d'une articula¬ tion selon l'invention. Elle est essentiellement consti- tuée de deux demi-coquilles de forme cylindrique qui sont montées en rotation 1 'une sur 1 'autre autour de leur axe de révolution.
La partie amont, qui est située sur la droite de la figure, comporte une demi-coquille 31 et la partie aval comporte une demi-coquille 32 qui est montée en rotation sur la demi-coquille 31 par l'intermédiaire d'un palier 33 auquel est associé un joint dynamique 34. Les deux demi-coquilles 31 et 32 comportent chacune un couvercle 35 respectivement 36 qui est fixé de manière etanche.
L'ensemble des deux coquilles forme donc une enceinte etanche dans laquelle sont disposés les éléments actifs de l'articulation, les espaces vides étant remplis par un liquide diélectrique transparent telle qu'une huile au silicone.
L'élément essentiel de l'articulation est consti¬ tué par un ensemble motoréducteur comportant un moteur électrique à courant continu sans balais dont le stator 37 est solidaire de la demi-coquille amont 31. Le rotor 38 de ce moteur entraîne, d'une part, la partie primaire d'un réducteur 41 et, d'autre part, un arbre creux 39 solidaire d'un codeur fin 45. L'arbre secondaire réduc¬ teur 42 est solidaire de la demi-coquille aval 32 et entraîne un arbre lent 43 qui est disposé à 1 'intérieur de l'arbre creux rapide 39 et débouche dans la demi- coquille amont 31.
Sur l'arbre lent 43 est disposé un codeur gros¬ sier 14 de type optique absolu. Les deux codeurs placés côte à côte sont disposés dans la demi-coquille amont. L'ensemble des circuits électroniques est disposé sur des cartes de circuits imprimés qui sont en forme de rondelles et disposées autour de l'arbre creux 39 dans un espace 46 disposé entre les codeurs 44 et 45 et le moteur électrique proprement dit, ceci permet de limiter l'en- combrement de l'articulation.
Chaque demi-coquille comporte un connecteur 47 respectivement 48. Comme on peut le voir sur la figure 1, les bras 1 et 2 sont montés sur les connecteurs 47 et 48 avec interposition d'un joint d'étanchéité 49. Le moteur électrique sans balais est un moteur à courant continu de type scellé et comportant des radia¬ teurs. L'utilisation d'un tel moteur permet d'améliorer très nettement la fiabilité et la maintenance d'une telle articulation. L'ensemble de l'enceinte est maintenu dans un bain de liquide diélectrique qui est en équipression avec la pression extérieure de manière à obtenir un bon fonctionnement du joint dynamique. Cette disposition permet d'obtenir un bon refroidissement de l'articulation et une bonne étanchéité ; comme indiqué plus haut, ce liquide est transparent de manière à permettre l'uti¬ lisation de codeurs optiques de position du moteur.
Comme indiqué plus haut, le dispositif de codage de la position du moteur comporte un codeur fin 45 solidaire de l'arbre 39 lié au moteur et un codeur grossier 44 solidaire de 1 'arbre lent 43. Tous les deux sont des codeurs optiques absolus et la combinaison de leurs signaux permet d'obtenir un codage équivalent à celui obtenu avec un codeur à quinze bits qui serait monté sur l'arbre réducteur.
L'utilisation d'un processeur du type "transpu¬ ter" permet d'obtenir une articulation "intelligente"; en effet, chacun des bus disposés entre deux bras font transiter des informations provenant 'une unité centrale de commande ainsi que de chacune des articulations. Chaque processeur peut donc commander le motoréducteur en fonction des informations reçues à la fois de l'unité centrale de commande et des autres articulations.
A cet effet, le processeur ne constitue pas seulement un relais entre les différents bus du robot mais il élabore des messages concernant son articulation qui sont envoyés à 1 'ensemble du système.
L'utilisation d'un processeur du type "transpu¬ ter" permet également de commander directement le moteur électrique sans balais et donc de supprimer le variateur de commande de ce dernier.
L'invention permet donc de réaliser des articula¬ tions modulaires qui peuvent être assemblées les unes derrière les autres entre des bras de robot. Le dernier bras peut comporter un effecteur ou un dispositif de repérage de positionnement tel qu'une caméra vidéo. Dans ce cas, le dernier bras comporte à son extrémité un processeur qui commande l'effecteur ou le dispositif de repérage et fournit des messages sur le bus disposé dans ce dernier bras.
Le mode de réalisation qui vient d'être décrit concerne une articulation dans laquelle les deux bras consécutifs tournent l'un par rapport à l'autre dans deux plans parallèles. La figure 5 représente schématiquement un mode de réalisation dans lequel les deux bras sont alignés et tournent autour du même axe, à savoir l'axe de révolution des deux demi-coquilles.
Dans le premier mode de réalisation, les deux connecteurs sont disposés sur les parois latérales de deux demi-coquilles. Dans le mode de réalisation de la figure 5, les deux connecteurs sont disposés sur les couvercles des deux demi-coquilles.
On voit que 1 'invention permet de réaliser des robots ou des manipulateurs comportant plusieurs bras dans lesquels la dépense en câbles de liaison et en connectique est réduite.
L'utilisation de lignes de transmission de données à fibres optiques permet d'éviter le parasitage des signaux et, dans le cas particulier de fibres en silice, cela permet l'utilisation dans des milieux radioactifs. L'utilisation d'un processeur de type "transputer" permet de simplifier le circuit de commande du motoréducteur et d'obtenir une articulation intelli¬ gente. L'utilisation d'une enceinte fermée remplie d'un liquide diélectrique permet d'améliorer le refroidisse¬ ment de l'articulation.

Claims

REVENDICATIONS
1. Articulation de robot destinée à réaliser une rotation relative de deux bras (1,2) de robot consécu¬ tifs, caractérisée en ce qu'elle comporte une enceinte etanche constituée par deux demi-coquilles (31,32) solidaires chacune de l'extrémité d'un bras et montées en rotation l'une sur l'autre avec interposition d'un joint dynamique (34), en ce qu'une des deux demi-coquilles (31) contient un motoréducteur (37-39,41-43) électrique à courant continu sans balais et l'autre demi-coquille (32) est entraînée par ledit motoréducteur, en ce que ladite enceinte est remplie d'un liquide isolant électriquement, en ce que chaque demi-coquille (31,32) comprend un connecteur (5,6:47,48) fixé sur une de ses faces exté- rieures et destiné à recevoir un câble de liaison (7) comportant des conducteurs d'alimentation (11-13) et une ligne de transmission de données (14,15) et relié à l'articulation voisine, et en ce que ladite enceinte contient un dispositif de commande du motoréducteur qui comprend un processeur (23 ) et qui fonctionne de manière autonome en fonction des données reçues des autres articulations et d'une commande centralisée par l'inter¬ médiaire des lignes de transmission de données.
2. Articulation de robot selon la revendication 1, caractérisée en ce que les lignes de transmission de données (14,15) sont des lignes à fibres optiques.
3. Articulation de robot selon la revendication 2, caractérisée en ce que les lignes de transmission de données comportent des fibres optiques (14,15) en silice.
4. Articulation de robot selon la revendication
1, caractérisée en ce que les lignes de transmission de données (14,15) relient deux articulations voisines et en ce que 1'enceinte contient un circuit de retransmission (16,17,23) des données branché entre les deux connecteurs (5,6).
5. Articulation de robot selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit dispositif de retransmis¬ sion réalise une régénération des signaux et la gestion des erreurs.
6. Articulation de robot selon la revendication
1, caractérisé en ce que l'enceinte comprend un disposi¬ tif de codage optique (26;44,45) du mouvement du motoré¬ ducteur et en ce que le liquide isolant est transparent.
7. Articulation de robot selon la revendication 6, caractérisé en ce que le codeur optique comporte deux codeurs absolus, un codeur fin (44) fixé sur l'arbre du moteur et un codeur grossier (45) fixé sur l'arbre du réducteur (41-43) .
8. Articulation de robot selon la revendication 1, caractérisé en ce que le processeur (23) est un processeur microcodé comportant un ordonnanceur de tâches avec priorités, une mémoire rapide et quatre systèmes de communication asynchrone par lien, du type "transputer".
9. Articulation de robot selon la revendication 1, caractérisée en ce que le connecteur (5, 6;47,48) est disposé sur le côté de la demi-coquille perpendiculaire¬ ment à 1 'axe de rotation du motoréducteur et en ce que le câble de liaison (7) est logé dans le bras.
10. Articulation de robot selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de commande du motoréducteur comporte des circuits imprimés en forme de rondelles disposées autour d'un axe central (39) du motoréducteur.
11. Robot caractérisé en ce qu'il comporte une unité de commande centralisée et une succession de bras reliés ensemble par une articulation selon l'une des revendications précédentes.
12. Robot selon la revendication 11, caractérisé en ce que le dernier bras comporte à son extrémité un outil.
13. Robot selon la revendication 11, caractérisé en ce que le dernier bras comporte à son extrémité une caméra vidéo.
14. Robot selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'on effectue un téléchargement du processeur de chaque articulation.
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