WO1999050031A1 - Ensemble robotise a programmation simplifiee et procede de commande, support magnetique et programme informatique associes - Google Patents

Ensemble robotise a programmation simplifiee et procede de commande, support magnetique et programme informatique associes Download PDF

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WO1999050031A1
WO1999050031A1 PCT/FR1999/000682 FR9900682W WO9950031A1 WO 1999050031 A1 WO1999050031 A1 WO 1999050031A1 FR 9900682 W FR9900682 W FR 9900682W WO 9950031 A1 WO9950031 A1 WO 9950031A1
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actions
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PCT/FR1999/000682
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Inventor
Dominique Duhaut
Original Assignee
Universite Pierre Et Marie Curie
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1671—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by simulation, either to verify existing program or to create and verify new program, CAD/CAM oriented, graphic oriented programming systems

Definitions

  • Robotic assembly with simplified programming and control method , magnetic support and associated computer program
  • the present invention relates to a simplified programming robotic assembly, to a method for controlling such a robotic assembly and to a magnetic information medium and to a computer program for controlling such a robotic assembly.
  • a robotic assembly incorporates a mechanical entity with decisional autonomy, which allows it to act on its environment and / or to adapt to its environment. It traditionally includes: - at least one mechanical structure,
  • At least one control system for this structure comprising at least two effectors interacting with this structure and a processing unit connected to the effectors, and
  • a user interface connected to the processing unit, by means of which a user can program the structure.
  • effectors is meant actuators such as, for example, modeling servomotors, traditional motors or switches, and / or sensors such as, for example, potentiometers and contactors.
  • the processing unit is intended to implement the actuators and possibly the sensors, and to receive information from the sensors.
  • the present invention relates to a simplified programming robotic assembly which makes it possible to use any number of effectors and to be able to make them execute diverse and complex operations, while offering the user great flexibility and ease of programming.
  • the invention may include one or more of the following advantages, which contribute to enriching the programming possibilities of the robot while retaining the same flexibility and the same ease of implementation:
  • the subject of the invention is also a method for controlling a robotic assembly having the above-mentioned advantage (s), as well as a magnetic information carrier and a computer program intended for such a robotic assembly.
  • the invention has a first series of applications in entertainment and training. Indeed, it makes programming easily accessible to non-IT or robotics professionals. Thus, it can be implemented in fields such as model making, model making or puzzles, for children or adults.
  • the invention is also capable of initiating pupils or students to technology. Indeed, it brings into play an interesting aspect of abstraction since the user is in the presence of a series of physically simple elements, for which he must describe a global behavior. The apprehension of complexity is very formative there.
  • a second series of applications is aimed at the industrial environment.
  • the invention in fact constitutes a rapid development tool for a prototype for automated applications.
  • it can provide a standard tool for managing an environment fully defined material, the basic objects and actions involved in this environment being known.
  • the invention relates to a robotic assembly with simplified programming, comprising: - at least one mechanical structure,
  • control system for this structure comprising at least one effector interacting with this structure and a processing unit connected to the effectors, and
  • a user interface connected to the processing unit, by means of which a user can program the structure.
  • the user interface comprises at least:
  • an action zone intended to select at least one action to be performed by the effectors, from a list of actions
  • - generalization means intended respectively to transform macro-commands, each comprising a set of instructions programmed by the user for an original sequence of at least one of the effectors, into actions, each intended to be implemented for the following original as well as for at least one other series of corresponding effectors.
  • series of effectors is meant an ordered set of effectors, this series being able to be reduced to a single element.
  • Each macro command brings into play such a sequence, the order of the effectors being able in particular to be their order of appearance in the instructions.
  • a rotational movement of the head of a humanoid structure can involve a servomotor acting on the neck and two sensors corresponding respectively to the eyes, while a movement of the right leg can involve three servomotors corresponding respectively to the hip, knee and ankle.
  • the interface includes means for controlling the applicability of the actions originating from macrocommands to sequences of effecters defined by the user. For example, advantageously, the interface only allows correspondence between sensors or between actuators.
  • the effectors and the selected actions can be combined in various ways, for example depending on the order in which the user saves them.
  • the user interface includes means intended to add the macrocommands transformed into actions in the action list.
  • the user interface also includes means for adding series of effectors to the list of effectors.
  • the user can generate identifiable and accessible sequences in the same way as the effectors, and can combine them in an appropriate manner with actions originating from macrocommands.
  • the user interface includes a macro command zone intended for recording and selecting the macro commands.
  • the macrocommands in this zone can be executed as such only.
  • the user interface then advantageously includes means for “copying” macro-commands from the list of macro-commands, in the action list (transformation and addition to the list).
  • the macrocommands developed for the first time by the user can thus be called up and reused at any later stage of programming, thanks to this macrocommand area.
  • the user interface comprises a zone of constructors intended for selecting modes of execution of the actions over time from a list of constructors.
  • This zone of constructors is combined with the zones of effectors and actions.
  • sensors can be associated with manufacturers either through actions exerted by these sensors, or through actions exerted by other effectors according to the information provided by these sensors.
  • the list of manufacturers includes a parallel triggering of several of the selected actions.
  • the capabilities of the robotic assembly are thus considerably enriched while retaining great ease of use.
  • the robot control system includes means for adding new effectors and that the user interface includes means for adding new elements associated respectively with these effectors in the list of effectors.
  • the robotic assembly is thus evolutive in its composition and allows to multiply the action and / or perception capacities of the robot without changing the programming interface.
  • the user interface also includes an input-output zone intended in particular to display images associated with the effects of commands programmed by the user.
  • Such images, textual or graphic, allow the user to control the construction of his program.
  • images are displayed at each operation so that the user can carry out a control as and when programming.
  • the user interface makes it possible to simulate, on request, the operation of the entire program already recorded, by means of graphical representations visualizing both objects and actions.
  • the images consist of a film showing the actions performed by the effectors.
  • the input-output zone can also allow the user, advantageously, to complete the various selections made in the other zones of the user interface by inputting information.
  • information consists, for example, of personalized names chosen by the user to replace predefined designations or to identify macro controls.
  • the user interface also includes a management area allowing the user to selectively activate at least part and preferably all of the following functions: - cancellation of the current program,
  • step by step execution of the program built by the user - redefinition of the words used in the user interface, - graphical simulation of operation in the input-output zone of the program constructed by the user,
  • the list of manufacturers includes at least a part and preferably all of the following modes of execution:
  • the invention also relates to a method for controlling a robotic assembly with simplified programming comprising at least one mechanical structure, according to which this structure is programmed by means of a user interface connected to a processing unit, this processing unit using work at least two effectors interacting with the structure.
  • At least one of the effectors is selected from a list of effectors
  • - at least one action to be performed by the effectors is selected from a list of actions, - a macro command is defined comprising a set of instructions programmed for an original sequence of at least one of the effectors, and
  • This macro command is transformed by generalization means into an action intended to be implemented for the original sequence as well as for at least one other series of corresponding effectors.
  • the invention also relates to a magnetic information carrier for controlling a robotic assembly comprising: - at least one mechanical structure, and
  • At least one control system for this structure comprising at least two effectors interacting with this structure and a processing unit intended to use these effectors.
  • the support is configured so that it defines a user interface connected to the processing unit, by means of which a user can program the structure.
  • the user interface comprises at least:
  • an action zone intended to select at least one action to be performed by the effectors, from a list of actions
  • - generalization means intended respectively to transform macro-commands, each comprising a set of instructions programmed by the user for an original sequence of at least one of the effectors, into actions, each intended to be implemented for the following original as well as for at least one other series of corresponding effectors.
  • the invention also relates to a computer program for controlling a robotic assembly comprising: - at least one mechanical structure, and
  • At least one structure control system comprising at least two effectors interacting with this structure and a processing unit intended to implement the effectors.
  • the program defines a user interface connected to the processing unit, by means of which a user can program the structure.
  • the user interface comprises at least: - an area of effectors intended for selecting at least one of the effectors from a list of effectors,
  • an action zone intended to select at least one action to be performed by the effectors, from a list of actions
  • Figure 1 is a block diagram of a robotic assembly according to the invention.
  • Figure 2 schematically represents the user interface of the robotic assembly of Figure 1.
  • a robotic assembly includes a mechanical structure and a control system 2 for the structure 1, as shown in Figure 1.
  • the control system 2 constitutes a “brick level” and it is composed of several elements, such as actuators 4, sensors 5 and a microregulator card r 3 (microcontroller card) making it possible to govern the processes involving the actuators 4 and the sensors 5.
  • the actuators 4 are intended to act on members of the structure 1 and the sensors 5 are intended to pick up information from the structure 1, this information concerning either structure 1 itself (position, speed, contact, etc.) or the surrounding environment (dimensions, obstacles, temperatures, etc.). In a minimum configuration, the effectors are reduced to two actuators 4, to two sensors 5 or to an actuator 4 and a sensor 5.
  • the microregulator card 3 can for example make it possible to control in position and speed up to 12 servomotors and be connected to a whole series of contactors thus authorizing the entry of external Boolean information into the system.
  • the robotic assembly also includes a computer 6 interacting with the micro-controller card 3 by serial or parallel communication and provided with a user interface 7.
  • the host computer 6 and the user interface 7 constitute an "interface level".
  • the control of the actuators 4 is for example obtained by a servo program by means of a conventional automation algorithm.
  • the user interface 7 preferably comprises six zones Z1 -Z6 as shown in FIG. 2.
  • the first zone Z1, or zone of effectors makes it possible to select one of the actuators 4 or sensors 5 by choosing a name from a list of effectors , preferably in the form of a drop-down menu.
  • all the words can be redefined by the user in order to personalize the name of the real objects on which he must work and new effectors can be defined from a set of elementary effectors.
  • the word "left leg” can refer to a couple of two motors M 1 and M2.
  • a second input-output zone Z2 is intended to display textual or graphic images associated with the selections made by the user. This allows him to control the construction of his program.
  • the interface 7 also includes a third action zone Z3, which makes it possible to select an action associated with a physical object selected in the zone Z1, advantageously by means of a drop-down menu.
  • the zone of actions Z3 the actions which are not effectively achievable on the selected effector are deactivated and only the actions capable of s 'effect on this effector are active in zone Z3.
  • An image of the effector and action selections is preferably created in the input-output zone Z2.
  • the interface 7 also includes a zone of constructors Z4, the constructors being operators which make it possible to define the way in which the elementary actions must be executed over time.
  • the Z4 constructor zone is preferably associated with a list comprising the following execution modes:
  • - sequential execution it corresponds to the classical sequencing of several instructions in a programming language; - repetition of at least one action as long as one of the sensors 5 provides a value included in a predetermined range: the repeated action can be an elementary action or a series of elementary actions, the repetition being able to continue for example as long as 'a switch is in the open position, or as long as a potentiometer has a value lower (or higher) than a certain quantity;
  • an elementary action or a sequence of actions defined for example by means of the repeat and / or parallel execution constructors, is blocked until, for example, a switch chosen from the list of effectors becomes closed or that the value of a potentiometer becomes less (or greater) than a certain quantity;
  • this mode of execution makes it possible to block an action or a sequence of actions.
  • the interface 7 also includes a fifth management zone Z5.
  • this zone Z5 contains nine orders which allow the user to manipulate the program in progress:
  • this function allows repositioning of effectors 4 and 5 of the brick level to the values they had before execution of the program currently in the input-output zone Z2;
  • - recording of a macro command in the list of macro commands preferably, a name is given to the program in the input-output zone Z2 and this name is added to the list of macro commands;
  • - complete execution of a program constructed by the user it is a program located in the input-output zone Z2;
  • the sixth zone Z6 of the interface 7 is a macro-command zone, which makes it possible to view the programs existing in the environment, for example by means of a drop-down menu.
  • the list of macrocommands is initially empty and it is the user who enriches his environment by memorizing his programs in this zone Z6.
  • the macro command and generalization recording functions of the Z5 management zone are related to this Z6 macro command zone.

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Abstract

L'invention concerne un ensemble robotisé à programmation simplifiée, un procédé de commande, un support magnétique et un programme informatique. L'ensemble robotisé comprend une structure mécanique (1), un système de commande de cette structure (2) comportant au moins deux effecteurs, sous forme d'actionneur(s) (4) et/ou de capteur(s) (5), et une interface utilisateur (7), au moyen de laquelle un utilisateur peut programmer la structure. L'interface utilisateur comporte une zone d'effecteurs destinée à sélectionner un ou plusieurs effecteurs, une zone d'actions destinée à sélectionner une ou plusieurs action(s) à accomplir par ces effecteurs parmi une liste d'actions et des moyens de généralisation destinés à transformer des macrocommandes en des actions. Chacune des macrocommandes étant programmée pour une suite originale d'effecteur(s), l'action associée est destinée à être mise en oeuvre pour la suite originale ainsi que pour au moins une autre suite d'effecteurs correspondante.

Description

1
Ensemble robotisé à programmation simplifiée et procédé de commande , support magnétique et programme informatique associés
La présente invention se rapporte à un ensemble robotisé à programmation simplifiée, à un procédé de commande d'un tel ensemble robotisé et à un support magnétique d'informations et à un prog ramme informatique pour la commande d'un tel ensemble robotisé.
U n ensemble robotisé incorpore une entité mécanique ayant une autonomie décisionnelle, qui lui permet d'agir sur son environnement et/ou de s'adapter à son environnement. Il comprend traditionnellement: - au moins une structure mécanique,
- au moins un système de commande de cette structure comportant au moins deux effecteurs interagissant avec cette structure et une unité de traitement reliée aux effecteurs, et
- une interface utilisateur reliée à l'unité de traitement, au moyen de laquelle un utilisateur peut programmer la structure.
Par « effecteurs », on entend des actionneurs tels que par exemple servomoteurs de modélisme, moteurs traditionnels ou interrupteurs, et/ou des capteurs tels que par exemple potentiomètres et contacteurs. Ainsi, l'unité de traitement est destinée à mettre en oeuvre les actionneurs et éventuellement les capteurs, et à recevoir des informations en provenance des capteurs.
Les ensembles robotisés à programmation textuelle ont pour inconvénients d'être complexes et de présenter des risques d'erreurs, particulièrement importantes pour des utilisateurs non confirmés. Pour remédier à ces inconvénients, il a été proposé des dispositifs comportant une interface qui guide l'utilisateur en n'autorisant à un instant donné que des opérations valides.
Ainsi, dans un système connu, l'utilisateur programme le robot en effectuant successivement des choix binaires proposés par l'interface utilisateur. Cependant, le travail de conception d'une application au moyen de ce système s'avère lourd et difficile.
La présente invention concerne un ensemble robotisé à programmation simplifiée qui permet d'avoir recours à un nombre quelconque d'effecteurs et de pouvoir leur faire exécuter des opérations diverses et complexes, tout en offrant à l'utilisateur une grande souplesse et une grande facilité de programmation.
L'invention peut comporter un ou plusieurs des avantages suivants, qui contribuent à enrichir les possibilités de programmation du robot tout en conservant la même souplesse et la même facilité de mise en oeuvre:
- programmation de plusieurs opérations à effectuer en parallèle par la structure mécanique,
- caractère évolutif de l'ensemble robotisé, - caractère évolutif de l'interface utilisateur,
- contrôle a priori de l'ensemble des opérations programmées, et
- contrôle en temps réel de l'ensemble des opérations programmées. L'invention a également pour objets un procédé de commande d'un ensemble robotisé ayant le ou les avantages précités, ainsi qu'un support magnétique d'informations et un programme informatique destinés à un tel ensemble robotisé.
L'invention a une première série d'applications dans le divertissement et la formation. En effet, elle rend facilement accessible la programmation à des non professionnels de l'informatique ou de la robotique. Ainsi, elle peut être mise en oeuvre dans des domaines tels que le maquettisme, le modélisme ou les casse-tête, pour enfants ou adultes. L'invention est également susceptible d'initier des élèves ou des étudiants à la technologie. En effet, il met en jeu un aspect d'abstraction intéressant puisque l'utilisateur est en présence d'une série d'éléments physiquement simples, pour lesquels il doit décrire un comportement global. L'appréhension de la complexité y est très formatrice.
Une seconde série d'applications est tournée vers le milieu industriel. L'invention constitue en effet un outil de mise au point rapide d'un prototype pour applications automatisées. En outre, elle peut fournir un outil standard pour piloter un environnement matériel complètement défini, les objets et les actions élémentaires impliqués dans cet environnement étant connus.
A cet effet, l'invention concerne un ensemble robotisé à programmation simplifiée, comprenant: - au moins une structure mécanique,
- au moins un système de commande de cette structure comportant au moins un effecteur interagissant avec cette structure et une unité de traitement reliée aux effecteurs, et
- une interface utilisateur reliée à l'unité de traitement, au moyen de laquelle un utilisateur peut programmer la structure.
Selon l'invention, l'interface utilisateur comporte au moins:
- une zone d'effecteurs destinée à sélectionner au moins un des effecteurs parmi une liste d'effecteurs,
- une zone d'actions destinée à sélectionner au moins une action à accomplir par les effecteurs, parmi une liste d'actions, et
- des moyens de généralisation destinés à transformer respectivement des macrocommandes, comportant chacune un ensemble d'instructions programmé par l'utilisateur pour une suite originale d'au moins un des effecteurs, en des actions, destinées chacune à être mise en oeuvre pour la suite originale ainsi que pour au moins une autre suite d'effecteurs correspondante.
Par « suite d'effecteurs » , on entend un ensemble ordonné d'effecteurs, cette suite pouvant être réduite à un seul élément. Chaque macrocommande met en jeu une telle suite, l'ordre des effecteurs pouvant notamment être leur ordre d'apparition dans les instructions. Par exemple, un mouvement de rotation de la tête d'une structure humanoïde peut impliquer un servomoteur agissant sur le cou et deux capteurs correspondant respectivement aux yeux, tandis qu'un mouvement de la jambe droite peut impliquer trois servomoteurs correspondant respectivement à la hanche, au genou et à la cheville.
Une autre suite d'effecteurs « correspond » à une suite originale si elles comprennent le même nombre d'effecteurs et si une correspondance existe terme à terme entre les éléments ordonnés des deux suites. Dans les deux exemples précédents, les mouvement de rotation de la tête d'une autre structure humanoïde et un mouvement de la jambe gauche de la même structure mettraient respectivement en jeu des effecteurs similaires à ceux originaux. La correspondance entre un effecteur et un autre peut être laissée à la libre appréciation de l'utilisateur. Cependant, de préférence, l'interface comporte des moyens de contrôle de l'applicabilité des actions issues de macrocommandes aux suites d'effecteurs définies par l'utilisateur. Par exemple, avantageusement, l'interface n'autorise que la correspondance entre capteurs ou entre actionneurs.
L'utilisateur d ialogue avec l'unité de traitement au moyen de l'interface, qui se présente à lui sous la forme d'au moins deux zones, la zone d'effecteurs et la zone d'actions. Dans chacune de ces zones, l'utilisateur effectue une sélection par exemple au moyen d'un menu déroulant.
Les nombres d'effecteurs et d'actions sont a priori illimités, ce qui rend l'ensemble robotisé particulièrement intéressant par rapport à un dispositif avec sélection binaire. De plus, la programmation grâce à un tel ensemble robotisé est simplifié, même pour un utilisateur non confirmé.
En pratique, les effecteurs et les actions sélectionnés peuvent être combinés de diverses manières, par exemple en fonction de l'ordre dans lequel l'utilisateur les enregistre. Préférentiellement, l'interface utilisateur comporte des moyens destinés à ajouter les macrocommandes transformées en actions dans la liste d'actions.
Il est avantageux que l'interface utilisateur comporte aussi des moyens d'ajout de suites d'effecteurs dans la liste d'effecteurs. Ainsi, l'utilisateur peut générer des suites identifiables et accessibles de la même manière que les effecteurs, et peut les combiner de manière appropriée avec des actions issues de macrocommandes. Préférentiellement, l'interface utilisateur comporte une zone de macrocommandes destinée à enregistrer et à sélectionner les macrocommandes.
A la différence des macrocommandes transformées en actions et ajoutées dans la liste d'actions, les macrocommandes de cette zone sont exécutables en tant que telles seulement. L'interface utilisateur comporte alors avantageusement des moyens de « copie » de macrocommandes de la liste de macrocommandes, dans la liste d'actions (transformation et ajout dans la liste). Les macrocommandes mises au point une première fois par l'utilisateur peuvent ainsi être appelées et réutilisées à n'importe quelle étape ultérieure de la programmation, grâce à cette zone de macrocommandes.
De préférence, l'interface utilisateur comporte une zone de constructeurs destinée à sélectionner des modes d'exécution des actions au cours du temps parmi une liste de constructeurs.
Cette zone de constructeurs se combine avec les zones d'effecteurs et d'actions. Par exemple, des capteurs peuvent être associés à des constructeurs soit par l'intermédiaire d'actions exercées par ces capteurs, soit par l'intermédiaire d'actions exercées par d'autres effecteurs en fonction des informations fournies par ces capteurs.
Préférentiellement, la liste de constructeurs comprend un déclenchement parallèle de plusieurs des actions sélectionnées. Les capacités de l'ensemble robotisé sont ainsi considérablement enrichies tout en conservant une grande simplicité d'utilisation .
Il est avantageux que le système de commande du robot comporte des moyens d'ajout de nouveaux effecteurs et que l'interface utilisateur comporte des moyens d'ajout de nouveaux éléments associés respectivement à ces effecteurs dans la liste d'effecteurs.
L'ensemble robotisé est ainsi évolutif dans sa composition et permet de multiplier les capacités d'action et/ou de perception du robot sans pour autant changer l'interface de programmation. Préférentiellement, l'interface utilisateur comporte aussi une zone d'entrée-sortie destinée notamment à afficher des images associées aux effets des commandes programmées par l'utilisateur.
De telles images, textuelles ou graphiques, permettent à l' utilisateur de contrôler la construction de son programme.
Avantageusement, des images sont affichées à chaque opération afin que l'utilisateur puisse effectuer un contrôle au fur et à mesure de la programmation . Dans une forme de mise en oeuvre avantageuse, qui peut compléter la visualisation à chaque étape ou exister séparément, l'interface utilisateur permet de simuler sur demande le fonctionnement de l'ensemble du programme déjà enregistré, au moyen de représentations graphiques visualisant à la fois les objets et les actions.
Dans une forme de réalisation intéressante, les images consistent en un film montrant les actions exécutées par les effecteurs.
La zone d'entrée-sortie peut permettre aussi à l'utilisateur, avantageusement, de compléter les différentes sélections effectuées dans les autres zones de l'interface utilisateur par l'entrée d'informations. De telles informations consistent par exemple en des noms personnalisés choisis par l'utilisateur pour remplacer des appellations prédéfinies ou identifier des macrocommandes.
Il est utile que la zone d'entrée-sortie permette de visualiser l'ensemble du programme en cours.
Préférentiellement, l'interface utilisateur comporte aussi une zone de gestion permettant à l'utilisateur d'activer sélectivement au moins une partie et préférentiellement l'ensemble des fonctions suivantes: - annulation du programme en cours,
- enregistrement d'une macrocommande dans la liste des macrocommandes,
- exécution complète du programme construit par l'utilisateur,
- exécution pas à pas du programme construit par l'utilisateur, - redéfinition des mots utilisés dans l'interface utilisateur, - simulation g raphique de fonctionnement dans la zone d'entrée-sortie du programme construit par l'utilisateur,
- effacement du contenu de la zone d'entrée-sortie,
- ajout de suites d 'effecteurs dans la liste d'effecteurs, et - généralisation par rajout d'une des macrocommandes dans la liste d'actions.
La redéfinition des mots utilisés permet d'améliorer la convivialité d u système et de rendre celui-ci d'autant plus pratique et facile d'utilisation. Deux des fonctions permettent d'effectuer un contrôle efficace du fonctionnement du robot pour un programme donné: la simulation g raphique de fonctionnement offre un contrôle virtuel et l'exécution pas à pas un contrôle réel.
Préférentiellement, la liste de constructeurs comprend au moins une partie et préférentiellement l'ensemble des modes d'exécution suivants:
- exécution séquentielle,
- répétition d'au moins une action tant qu'un des capteurs fournit une valeur comprise dans une gamme prédéterminée, - répétition d'au moins une action jusqu'à ce qu'un délai prédéterminé soit écoulé,
- déclenchement parallèle d'un ensemble d'actions,
- blocage de l'exécution d'au moins une action jusqu'à ce qu'un des capteurs fournisse une valeur comprise dans une gamme prédéterminée, et
- blocage de l'exécution d'au moins une action jusqu'à ce qu'un délai prédéterminé soit écoulé.
L'invention concerne aussi un procédé de commande d'un ensemble robotisé à programmation simplifiée comprenant au moins une structure mécanique, selon lequel on programme cette structure au moyen d'une interface utilisateur reliée à une unité de traitement, cette unité de traitement mettant en oeuvre au moins deux effecteurs interagissant avec la structure.
Selon l'invention, lors de la programmation: - on sélectionne au moins un des effecteurs parmi une liste d'effecteurs ,
- on sélectionne au moins une action à accomplir par les effecteurs parmi une liste d'actions, - on définit une macrocommande comportant un ensemble d'instructions programmé pour une suite originale d'au moins un des effecteurs, et
- on transforme par des moyens de généralisation cette macrocommande en une action destinée à être mise en oeuvre pour la suite originale ainsi que pour au moins une autre suite d'effecteurs correspondante.
L'invention a également pour objet un support magnétique d'informations pour la commande d'un ensemble robotisé comprenant: - au moins une structure mécanique, et
- au moins un système de commande de cette structure comportant au moins deux effecteurs interagissant avec cette structure et une unité de traitement destinée à mettre en oeuvre ces effecteurs. Le support est configuré de telle sorte qu'il définisse une interface utilisateur reliée à l'unité de traitement, au moyen de laquelle un utilisateur peut programmer la structure.
Selon l'invention, l'interface utilisateur comporte au moins:
- une zone d'effecteurs destinée à sélectionner au moins un des effecteurs parmi une liste d'effecteurs,
- une zone d'actions destinée à sélectionner au moins une action à accomplir par les effecteurs, parmi une liste d'actions, et
- des moyens de généralisation destinés à transformer respectivement des macrocommandes, comportant chacune un ensemble d'instructions programmé par l'utilisateur pour une suite originale d'au moins un des effecteurs, en des actions, destinées chacune à être mise en oeuvre pour la suite originale ainsi que pour au moins une autre suite d'effecteurs correspondante.
L'invention concerne également un programme informatique pour la commande d'un ensemble robotisé comprenant: - au moins une structure mécanique, et
- au moins un système de commande de la structure comportant au moins deux effecteurs interagissant avec cette structure et une unité de traitement destinée à mettre en oeuvre les effecteurs .
Le programme définit une interface utilisateur reliée à l'unité de traitement, au moyen de laquelle un utilisateur peut programmer la structure.
Selon l'invention , l'interface utilisateur comporte au moins: - une zone d'effecteurs destinée à sélectionner au moins un des effecteurs parmi une liste d'effecteurs,
- une zone d'actions destinée à sélectionner au moins une action à accomplir par les effecteurs, parmi une liste d'actions, et
- des moyens de généralisation destinés à transformer respectivement des macrocommandes, comportant chacune un ensemble d'instructions programmé par l'utilisateur pour une suite originale d'au moins un des effecteurs, en des actions, destinées chacune à être mise en oeuvre pour la suite originale ainsi que pour au moins une autre suite d'effecteurs correspondante. L'invention sera mieux comprise par la description suivante de certains modes de réalisation et de mise en oeuvre, donnés à titre d'exemples au regard des dessins annexés.
La Figure 1 est un schéma synoptique d'un ensemble robotisé selon l'invention. La Figure 2 représente schématiquement l'interface utilisateur de l'ensemble robotisé de la Figure 1 .
Un ensemble robotisé comprend une structure mécanique et un système de commande 2 de la structure 1 , comme représenté sur la Figure 1 . Le système de commande 2 constitue un « niveau brique » et il est composé de plusieurs éléments, tels que des actionneurs 4 , des capteurs 5 et une carte microrégisseu r 3 (microcontroller card) permettant de régir les processus mettant en jeu les actionneurs 4 et les capteurs 5. Les actionneurs 4 sont destinés à agir sur des organes de la structure 1 et les capteurs 5 sont destinés à capter des informations en provenance de la structure 1 , ces informations concernant soit la structure 1 elle- même (position , vitesse, contact, etc .) , soit le milieu environnant (dimensions, obstacles , températures, etc .. ). Dans une configuration minimale, les effecteurs sont réduits à deux actionneurs 4, à deux capteurs 5 où à un actionneur 4 et un capteur 5.
La carte microrégisseur 3 peut par exemple permettre de commander en position et en vitesse jusqu'à 12 servomoteurs et être connectée à toute une série de contacteurs autorisant ainsi l'entrée d'informations booléennes externes dans le système.
L'ensemble robotisé comporte également un ordinateur 6 interagissant avec la carte microrégisseur 3 par une communication série ou parallèle et muni d'une interface utilisateur 7. L'ordinateur hôte 6 et l'interface utilisateur 7 constituent un « niveau interface » .
Le contrôle des actionneurs 4 est par exemple obtenu par un programme d'asservissement au moyen d'un algorithme classique d'automatisme.
L'interface utilisateur 7 comporte préférentiellement six zones Z1 -Z6 comme représentées sur la Figure 2. La première zone Z1 , ou zone d'effecteurs, permet de sélectionner un des actionneurs 4 ou capteurs 5 en choisissant un nom dans une liste d'effecteurs, se présentant préférentiellement sous la forme d'un menu déroulant.
Dans le mode de réalisation complet décrit à titre d'exemple, tous les mots sont redéfinissables par l'utilisateur afin de personnaliser le nom des objets réels sur lesquels il doit travailler et de nouveaux effecteurs peuvent être définis à partir d'un ensemble d'effecteurs élémentaires. Par exemple, le mot « jambe gauche » peut faire référence à un couple de deux moteurs M 1 et M2.
Une deuxième zone Z2 d'entrée-sortie est destinée à afficher des images textuelles ou graphiques associées aux sélections effectuées par l'utilisateur. Ceci lui permet de contrôler la construction de son programme. L'interface 7 comprend aussi une troisième zone Z3 d'actions, qui permet de sélectionner une action associée à un objet physique sélectionné dans la zone Z1 , avantageusement au moyen d'un menu déroulant. En pratique, lorsqu'un élément de la liste des effecteurs est validé, avec la souris ou le clavier, alors dans la zone d'actions Z3, les actions non effectivement réalisables sur l'effecteur sélectionné sont inactivées et seules les actions susceptibles de s'effectuer sur cet effecteur sont actives dans la zone Z3. Une image des sélections d'effecteurs et d'actions est préférentiellement créée dans la zone d'entrée-sortie Z2.
L'interface 7 comporte également une zone de constructeurs Z4 , les constructeurs étant des opérateurs qui permettent de définir la façon dont les actions élémentaires doivent s'exécuter dans le temps. La zone de constructeurs Z4 est préférentiellement associée à une liste comprenant les modes d'exécution suivants:
- exécution séquentielle: elle correspond à la mise en séquence classique de plusieurs instructions dans un langage de programmation; - répétition d'au moins une action tant qu'un des capteurs 5 fournit une valeur comprise dans une gamme prédéterminée: l'action répétée peut être une action élémentaire ou une série d'actions élémentaires, la répétition pouvant se poursuivre par exemple tant qu'un interrupteur est en position ouverte, ou tant qu'un potentiomètre possède une valeur inférieure (ou supérieure) à une certaine quantité;
- répétition d'au moins une action jusqu'à ce qu'un délai prédéterminé soit écoulé;
- déclenchement parallèle d'un ensemble d'actions les actions concernées sont à mettre en relation avec ce constructeur;
- biocage de l'exécution d'au moins une action jusqu'à ce qu'un des capteurs fournisse une valeur comprise dans une gamme prédéterminée: une action élémentaire ou une séq uence d'actions, définie par exemple par l'intermédiaire des constructeurs de répétition et/ou d 'exécution parallèle, est bloquée jusqu'à ce que par exemple un interrupteur choisi dans la liste des effecteurs devienne fermé ou que la valeur d'un potentiomètre devienne inférieure (ou supérieure) à une certaine quantité;
- blocage de l'exécution d'au moins une action jusqu'à ce qu'un délai prédéterminé soit écoulé: ce mode d'exécution, associé à une horloge, permet de bloquer une action ou une séquence d'actions.
L'interface 7 comporte aussi une cinquième zone Z5 de gestion. Préférentiellement, cette zone Z5 contient neuf ordres qui permettent à l'utilisateur de manipuler le programme en cours de réalisation:
- annulation d u programme en cours: cette fonction permet de repositionner les effecteurs 4 et 5 du niveau brique aux valeurs qu'ils avaient avant exécution du programme actuellement dans la zone d'entrée-sortie Z2; - enregistrement d'une macrocommande dans la liste des macrocommandes: préférentiellement, on donne un nom au programme dans la zone d'entrée-sortie Z2 et ce nom s'ajoute à la liste des macrocommandes; - exécution complète d u programme construit par l'utilisateur: il s'agit d u programme se trouvant dans la zone d'entrée- sortie Z2;
- exécution pas à pas du programme construit par l'utilisateur: il s'agit du programme se trouvant dans la zone d'entrée- sortie Z2;
- redéfinition des mots utilisés dans l'interface utilisateur 7 (personnalisation de l'environnement);
- simulation graphique de fonctionnement dans la zone d'entrée- sortie Z2 du programme construit par l'utilisateur; - effacement du contenu de la zone d'entrée sortie Z2; - ajout de suites d'effecteurs dans la liste d'effecteurs,
- généralisation par ajout d'une des macrocommandes dans la liste des actions: pour mettre en oeuvre cette fonction, on sélectionne une macrocommande afin de la rendre utilisable sur d'autres éléments d u niveau brique, la fonction de généralisation extrayant alors l'ensemble des effecteurs qui entrent en jeu dans la réalisation de la macrocommande et permettant de transformer la macrocommande en une action élémentaire. La sixième zone Z6 de l'interface 7 est une zone de macrocommandes, qui permet de visualiser les programmes existant dans l'environnement, par exemple au moyen d'un menu déroulant. La liste des macrocommandes est initialement vide et c'est l'utilisateur qui enrichit son environnement en mémorisant ses programmes dans cette zone Z6. Les fonctions d'enregistrement de macrocommandes et de généralisation, de la zone de gestion Z5, sont en relation avec cette zone de macrocommandes Z6.

Claims

REVENDICATIONS 1 . Ensemble robotisé à programmation simplifiée, comprenant:
- au moins une structure mécanique ( 1 ), - au moins un système de commande (2) de ladite structure
(1 ) comportant au moins deux effecteurs (4, 5) interagissant avec ladite structure ( 1 ) et une unité de traitement (3) reliée auxdits effecteurs, et
- une interface utilisateur (7) reliée à ladite unité de traitement (3), au moyen de laquelle un utilisateur peut programmer ladite structure (1 ), caractérisé en ce que l'interface utilisateur (7) comporte au moins:
- une zone d'effecteurs (Z1 ) destinée à sélectionner au moins un desdits effecteurs (4, 5) parmi une liste d'effecteurs, - une zone d'actions (Z3) destinée à sélectionner au moins une action à accomplir par lesdits effecteurs (4, 5), parmi une liste d'actions, et
- des moyens de généralisation destinés à transformer respectivement des macrocommandes, comportant chacune un ensemble d'instructions programmé par l'utilisateur pour une suite originale d'au moins un desdits effecteurs, en des actions, destinées chacune à être mise en oeuvre pour ladite suite originale ainsi que pour au moins une autre suite d'effecteurs correspondante.
2. Ensemble robotisé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'interface utilisateur (7) comporte des moyens d'ajout (Z5) de suites d'effecteurs (4, 5) dans ladite liste d'effecteurs.
3. Ensemble robotisé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'interface utilisateur (7) comporte une zone de macrocommandes (Z6) destinée à enregistrer et à sélectionner lesdites macrocommandes.
4. Ensemble robotisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'interface utilisateur (7) comporte une zone de constructeurs (Z4) destinée à sélectionner des modes d'exécution desdites actions au cours du temps parmi une liste de constructeurs.
5. Ensemble robotisé selon la revend ication 4, caractérisé en ce que ladite liste de constructeurs comprend un déclenchement parallèle de plusieurs des actions sélectionnées.
6. Ensemble robotisé selon l'une q uelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le système de commande (2) de ladite structure (1 ) comporte des moyens d'ajout de nouveaux effecteurs et l'interface utilisateur (7) comporte des moyens d'ajout de nouveaux éléments associés respectivement auxdits effecteurs dans la liste d'effecteurs.
7. Ensemble robotisé selon l'une q uelconque des revendications 1 à 6 , caractérisé en ce que l'interface utilisateur (7) comporte aussi une zone d'entrée-sortie (Z2) destinée notamment à afficher des images associées aux effets des commandes programmées par l'utilisateur.
8. Ensemble robotisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce q ue l'interface utilisateur comporte aussi une zone de gestion (Z5) permettant à l'utilisateur d'activer sélectivement au moins une partie et préférentiellement l'ensemble des fonctions suivantes:
- annulation du programme en cours ,
- enregistrement d'une macrocommande dans la liste des macrocommandes, - exécution complète du programme construit par l'utilisateur,
- exécution pas à pas du programme construit par l'utilisateur,
- redéfinition des mots utilisés dans l'interface utilisateur,
- simulation graphique de fonctionnement dans la zone d'entrée-sortie (Z2) du programme construit par l'utilisateur, - effacement d u contenu de la zone d'entrée-sortie (Z2),
- ajout de suites d'effecteurs dans la liste d'effecteurs, et
- généralisation par ajout d'une desdites macrocommandes dans la liste des actions .
9. Ensemble robotisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite liste de constructeurs comprend au moins une partie et préférentiellement l'ensemble des modes d'exécution suivants:
- exécution séquentielle,
- répétition d'au moins une action tant qu'un des capteurs (5) fournit une valeur comprise dans une gamme prédéterminée,
- répétition d'au moins une action jusqu'à ce qu'un délai prédéterminé soit écoulé,
- déclenchement parallèle d'un ensemble d'actions,
- blocage de l'exécution d'au moins une action jusqu'à ce qu'un des capteurs (5) fournisse une valeur comprise dans une gamme prédéterminée, et
- blocage de l'exécution d'au moins une action jusqu'à ce qu'un délai prédéterminé soit écoulé.
10. Procédé de commande d'un ensemble robotisé à programmation simplifié, comprenant au moins une structure mécanique (1 ), selon lequel on programme ladite structure (1 ) au moyen d'une interface utilisateur (7) reliée à une unité de traitement (3), ladite unité de traitement (3) mettant en oeuvre au moins deux effecteurs (4 , 5) interagissant avec ladite structure (1 ) , caractérisé en ce que, lors de la programmation:
- on sélectionne au moins un desdits effecteurs (4, 5) parmi une liste d'effecteurs,
- on sélectionne au moins une action à accomplir par lesdits effecteurs (4, 5) parmi une liste d'actions, - on définit une macrocommande comportant un ensemble d'instructions programmé pour une suite originale d'au moins un desdits effecteurs (4, 5) et
- on transforme par des moyens de généralisation ladite macrocommande en une action destinée à être mise en oeuvre par ladite suite originale ainsi que pour au moins une autre suite d'effecteurs correspondante.
1 1 . Support magnétique d'informations pour la commande d'un ensemble robotisé comprenant:
- au moins une structure mécanique ( 1 ), et - au moins un système de commande (2) de ladite structure (1 ) comportant au moins deux effecteurs (4, 5) interagissant avec ladite structure ( 1 ) et une unité de traitement (3) destinée à mettre en oeuvre lesdits effecteurs (4, 5) , ledit support étant configuré de telle sorte qu'il définisse une interface utilisateur (7) reliée à ladite unité de traitement (3), au moyen de laquelle un utilisateur peut programmer ladite structure
( 1 ) . caractérisé en ce que l'interface utilisateur (7) comporte au moins: - une zone d'effecteurs (Z1 ) destinée à sélectionner au moins un desdits effecteurs (4 , 5) parmi une liste d'effecteurs,
- une zone d'actions (Z3) destinée à sélectionner au moins une action à accomplir par un desdits effecteurs (4, 5), parmi une liste d'actions, et - des moyens de généralisation destinés à transformer respectivement des macrocommandes, comportant chacune un ensemble d'instructions programmé par l'utilisateur pour une suite originale d'au moins un desdits effecteurs, en des actions, destinées chacune à être mise en oeuvre pour ladite suite originale ainsi que pour au moins une autre suite d'effecteurs correspondante.
12. Programme informatique pour la commande d'un ensemble robotisé comprenant:
- au moins une structure mécanique, et - au moins un système de commande (2) de ladite structure
(1 ) comportant au moins deux effecteurs (4 , 5) interagissant avec ladite structure ( 1 ) et une unité de traitement (3) destinée à mettre en oeuvre lesdits effecteurs, ledit programme définissant une interface utilisateur (7) reliée à ladite unité de traitement (3) , au moyen de laquelle un utilisateur peut programmer ladite structure (1 ), caractérisé en ce que l'interface utilisateur (7) comporte au moins:
- une zone d'effecteurs (Z1 ) destinée à sélectionner au moins un desdits effecteurs (4 , 5) parmi une liste d'effecteurs, - une zone d'actions (Z3) destinée à sélectionner au moins une action à accomplir par un desdits effecteurs (4, 5), parmi une liste d'actions, et
- des moyens de généralisation destinés à transformer respectivement des macrocommandes, comportant chacune un ensemble d'instructions programmé par l'utilisateur pour une suite originale d'au moins un desdits effecteurs, en des actions, destinées chacune à être mise en oeuvre pour ladite suite originale ainsi que pour au moins une autre suite d'effecteurs correspondante.
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