WO2009044002A1 - Dispositif robotisé d'érection d'un mur à partir de blocs de construction - Google Patents

Dispositif robotisé d'érection d'un mur à partir de blocs de construction Download PDF

Info

Publication number
WO2009044002A1
WO2009044002A1 PCT/FR2008/001085 FR2008001085W WO2009044002A1 WO 2009044002 A1 WO2009044002 A1 WO 2009044002A1 FR 2008001085 W FR2008001085 W FR 2008001085W WO 2009044002 A1 WO2009044002 A1 WO 2009044002A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
block
wall
gripping head
laser
targets
Prior art date
Application number
PCT/FR2008/001085
Other languages
English (en)
Other versions
WO2009044002A4 (fr
Inventor
François Nicolas
Original Assignee
Nicolas Francois
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nicolas Francois filed Critical Nicolas Francois
Publication of WO2009044002A1 publication Critical patent/WO2009044002A1/fr
Publication of WO2009044002A4 publication Critical patent/WO2009044002A4/fr

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G21/00—Preparing, conveying, or working-up building materials or building elements in situ; Other devices or measures for constructional work
    • E04G21/14—Conveying or assembling building elements
    • E04G21/16—Tools or apparatus
    • E04G21/22—Tools or apparatus for setting building elements with mortar, e.g. bricklaying machines
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
    • G05D1/0244—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using reflecting strips
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45086—Brick laying, masonry robot

Definitions

  • the present invention relates to a robotic device for erecting a wall from building blocks.
  • the device used on the site of construction, erects a wall from blocks originally placed in a stack, which is arranged in rows superimposed.
  • robots are commonly used to perform any type of moving and assembling objects.
  • a robot To determine the position and orientation in the space of its gripping head relative to its working area, a robot must be rigidly anchored to the ground or to a translation system, rigidly anchored to the ground, allowing a moving the robot.
  • the dimensions of a construction are important and require a robot that has large structures to be able to both access the blocks placed in blocks of blocks supported by pallets and to reach the different locations for the blocks within the Wall. Given the dimensions, bends and twists appear on these structures that make the determination with great precision of the position and orientation of the terminal part of the robot very difficult to obtain only from its position sensors on its different actuators.
  • patent DE4417928 evokes the use of a laser source without describing the arrangement or the device for determining the position of the laser impact.
  • Patent DEl 9603234 proposes the use of a laser source and a target placed at the end of the wall, which make it possible to align the gripping head in the axis of the wall.
  • a single laser source impacting a single target does not ensure the alignment of the entire volume of the block with the axis of the wall.
  • this solution does not guarantee the plumb of the block, nor the leveling of the block.
  • Patent US3950914 proposes to locate the alignment with distant marks placed at the two ends of the wall to be erected and the ground, from measuring systems called telescope alignment, possibly taking the form of lasers, from the gripping head .
  • the robot To correctly place a block on the wall, the robot must be able to modify the orientation in the space of the block entered with six degrees of freedom because the block must respect the X, Y and Z ribs, be oriented in the axis of the wall , be level with the horizontal axis of the wall and be plumb.
  • These patents determine the position and orientation of the block being gripped in space from a system that measures the position and orientation of the gripping head in space, or the block grasped by the head gripper may have a slight deformation of its geometry and may have an inclination, a deviation of the orientation or a deviation along one or more of the X, Y and Z axes relative to the theoretical position that it must have with respect to the clamp.
  • the blocks are placed initially within a stack, and are therefore not perfectly wedged, so that the position and orientation of a block within the stack can not be known by the robot with a very high precision when entering the block. Consequently, the position and orientation in the space of a block in the deposition position on the wall can not be accurately determined from the knowledge of the position and the orientation in the space of the gripping head.
  • the robot is provided with a gripping head whose motorized actuators make it possible to move and orient said block in linear movements along three orthogonal axes and rotations around these three axes in order to grip said block from a stack and to deposit said block on the wall to erect.
  • the body of the robot constitutes a transfer system for the gripping head.
  • the body of this robot the base of which may possibly be mobile, may consist of a robot of serial or parallel type or of a telescopic basket-type base or a articulated crane whose actuators can be controlled by a central control unit.
  • the base of the robot In the case where the base of the robot is mobile, it can move on the ground or on the floor of the building, or move on a rigid platform placed on the ground or placed on the floor of the building.
  • the base of the robot In the case where the base of the robot is fixed, it can be placed outside the construction or can be placed within the construction, and can be maintained by means of stabilizers, which can be supported by the inside or outside the building.
  • the reference device comprises a vertical column disposed at the end of the wall to erect, provided with a set of parallel radiation laser emitters mounted on a movable carriage movable motorized along said column.
  • the reference device consists of a rule placed on a support, placed on the ground, to adjust the horizontality of the rule.
  • the ruler is placed horizontally and parallel to the wall to erect, with a determined distance from the wall.
  • the ruler is equipped with a series of laser emitters placed all along the ruler at defined positions and so that the beams are emitted vertically.
  • the reference device consists of a movable plate that can move and orient itself by means of motorized actuators with at least three degrees of freedom relative to its base, and comprising at least one set of emitters parallel radiation lasers, and at least one electronic inclinometer.
  • the assembly can be reduced to a single laser emitter.
  • the measurement device consists of at least two targets placed vertically on the upper face of the block. The targets are arranged parallel to each other, and substantially perpendicular to the axis of the beams emitted by the laser emitters of the reference device.
  • the measurement device consists of at least two targets placed horizontally and mounted on a plate bearing on the vertical surface or on the upper surface of the block.
  • At least one camera is associated with each of the targets in order to perceive the image of its respective target and the images of said targets are analyzed by the computer system included in the central unit. command and control system for determining the position of the impact of the laser radiation emitted by the laser emitters of the reference device on said targets.
  • the targets consist of a two-dimensional matrix of optoelectronic detectors, such as photodiodes or phototransistors, sensitive to laser radiation making it possible to determine the position of the impact of the laser radiation emitted by the laser emitters of the reference device on said targets.
  • the measuring device is plated and positioned on the building block as soon as it is removed from the stack.
  • the measuring device may comprise at least one electronic inclinometer.
  • the reference device in its first form, its second form and its fourth form may comprise a set of laser emitters parallel radiation directed to a first wall and a set of laser emitters parallel radiation directed to a second wall adjacent to the first, with a motor-modifiable angle for each of the two sets of laser emitters.
  • the reference device may comprise at least one camera making it possible to determine the position of the gripping head in the space and to inform the robot of the position of the gripping head with respect to the wall
  • the gripping head may comprise a stabilizing device consisting of at least one vertical jack, provided at its end with a support element, making it possible to maintain the stability of the gripping head in the depositing position. or in removal position.
  • the stabilization device may comprise at least one contact sensor or evaluation of the distance with the block on which it is supported.
  • the block is a volume. It is necessary to verify that the entire volume of the block respects the position planned for the block within the wall, but also its orientation by checking its plumb, its alignment with the wall and its leveling.
  • the real-time determination of the position and orientation of the block is performed by analyzing the position, on targets placed on the block being gripped, of the impact of radiation from a laser beam or several laser beams parallel to each other, emitted towards the wall.
  • the measuring device being placed directly against the block makes it possible to obtain a very high degree of accuracy in the measurement of the position and the orientation of the block.
  • This solution has the advantage of being able to overcome the problem of precision in determining the position and orientation of the robots made from measurements on their actuators.
  • the block has reached on the wall the position and orientation provided by the plane, the distance from the beginning of the wall being provided by one of the laser emitters of the reference device which may be of the laser rangefinder type.
  • the clamp releases the block, and the robot starts its cycle again for a new block.
  • Figure 1 shows the machine, the wall to erect, a stack of blocks, and the reference device in its first form and in its third form;
  • Figure 2 shows the gripping head, enclosing a block
  • Figure 3 shows the measuring device in its first form deposited on a block and the reference device in its first form
  • FIG. 4 shows the measuring device in a variant of its first form deposited on a block and the reference device in its second form
  • Fig. 5 shows the measuring device in its second form and the reference device in its third form
  • the gripping head (2) uses a camera (5) fixed above the clamp (3, 4).
  • the camera (5) perceives several blocks on the top of the stack, and thanks to a computer vision system executed by the computer system included in the central control and control unit, the robot (7) ) chooses a block (1) that it will enter from the stack of blocks (10) and approaches the gripping head (2) of this block (1). Then, the gripping head (2) makes movements to approach the clamp (3,4) of the block, evaluating the position and the orientation of the block (1) relative to the clamp (3,4) using the camera (5) and possibly lasers (56) placed around the camera (5).
  • the measuring device consists of at least two targets placed vertically on the upper face of the block (1).
  • the targets are arranged parallel to each other, and substantially perpendicular to the axis of the beams emitted by the laser emitters of the reference device.
  • the measuring device is applied by the gripping head to the gripped block so that the position of the targets is adjusted relative to the edges of the block so as to align the reference point of the targets (31, 32, 33) with a location determined by report to block (1).
  • the clamp (3,4) encloses the block (1), then the gripping head (2) and the robot (7) can extract the block (1) and carry it over the wall (11).
  • the targets (31, 32, 33) are placed on the edge of a block so that the camera (5) can continuously perceive the block (1), as well as the base of the targets (31, 32, 33) and the jaws (3,4) of the clamp.
  • the measurement device in its first form comprises three targets (31, 32, 33) whose two targets are aligned with respect to the trajectory of radiation from a single laser and the third target is impacted by a second laser.
  • the nearest target laser transmitter (31) has an orifice at the location of its reference point of a diameter smaller than the luminous diameter of a laser impact, allowing the central portion of the beam to pass through the target (31). ) and impacting the target (32) farthest from the laser transmitter and the outer portion of the beam to impact the nearest target laser transmitter (31). Thanks to the computer analysis of the image perceived on the target (31), it is possible to determine if the impact is perfectly centered on the reference point of this target, since the external part of the impact appears on the target. picture around the location of the hole.
  • the position of the light impact on each of the targets (31, 32, 33) is determined by means of a camera (45, 46, 47) associated with each target (31, 32). , 33) and which perceives the image of the associated target comprising the image of the light impact.
  • the cameras (45, 46, 47) can be staggered or can be placed behind their respective target (31, 32, 33) and perceive the image of their target respective in transparency.
  • the perceived images are analyzed in real time by the computer system. This configuration makes it possible to determine with very great precision the position of the light impact with respect to a reference point of the target (31, 32, 33), and to deduce therefrom the position and the orientation of the block in the 'space.
  • the determination of the position of the light impact on each of the targets is performed by the target, which consists of a two-dimensional matrix of optoelectronic detectors, such as photodiodes or phototransistors, sensitive to radiation. laser for detecting the position of the laser impact on the target.
  • the measuring device is connected to the frame of the clamp (25) via a connection (100) rigid or semi-rigid and deformable type spring.
  • the axes of the jaws (3, 4) of the clamp may not be perfectly square with respect to the upper surface of the block (1).
  • the targets (31, 32, 33), which are rigidly connected to each other by a frame (28) have their bases which press against the surface of the block (1) while remaining parallel to each other, and their bases form a plane parallel to the plane of the block surface.
  • the dimensions of the frame (28) are adjustable as a function of the length of the blocks (1) gripped by a displacement of a segment of the frame (28), comprising targets (31, 33), which is coupled to the horizontal displacement of the clamp (4) via a link (87).
  • the movement of the segment operates freely by sliding along the two segments of the frame (28) which are perpendicular to it, by means of ball bushes (85,86).
  • the measurement device is connected to the jaws of the clamp, via a plate (91) connected to the fixed jaw (3) and a plate (90) connected to the movable jaw (4).
  • the plates (90, 91) serve as support for the targets (31, 32, 33) and are rigidly and perpendicularly connected to their jaws (3, 4).
  • the plates (90, 91) bear against the edge of the block (1) when the block is gripped.
  • the plates (90, 91) are parallel to each other, and form a plane which is parallel to the plane formed by the base of the targets (31, 32, 33), thus making it possible to measure position and orientation in the block space by means of the targets (31, 32, 33).
  • the reference device consists of a column (12) placed vertically on the ground close to the wall to be erected (11) and which comprises several series of sets of parallel radiation laser emitters (13). .
  • the laser emitters emit beams horizontal and parallel to each other in the axis of the wall (11) to erect, in order to materialize virtual cords.
  • the laser emitters (13) are arranged in groups all along the column (12), at corresponding distances to the height of each block increased by the thickness of adhesive or mortar required for laying a block.
  • the reference device consists of a column (12) placed vertically on the ground near the wall to be erected (11) and which comprises a movable carriage (40) provided with a transmitter assembly parallel radiation lasers (13), able to move along the column (12) by any motorized translation means and to climb a distance corresponding to the height of a row of blocks, as and when erection of the wall.
  • the reference device may consist of a rule (14) placed on a support (170) placed on the ground to adjust the horizontality of the rule.
  • the rule (14) is placed parallel to the wall (11) to erect, with a determined spacing with the wall.
  • the ruler (14) is provided with a series of laser emitters (160) placed perpendicular to the surface of the ruler all along the ruler at defined positions and such that the beams are emitted vertically.
  • the measuring device associated with the third form of the reference device, consists of at least two targets (31, 33) placed horizontally and mounted on a plate (190) resting on the vertical surface or on the upper surface of the block (1) which is grasped by the gripping head (2).
  • the plate is plated by means of connecting elements (100) connected to the frame of the clamp (25) and adjusted with respect to the upper edge of the block (1).
  • the targets (31, 33) are positioned such that they are spaced from the wall and perpendicular to the beam axis of the lasers (160).
  • the images of the targets are perceived by the cameras (45, 46) fixed on the plate (190) where the targets consist of a two-dimensional matrix of optoelectronic detectors.
  • the laser emitters (160) corresponding to this location emit a beam and the others remain inactive.
  • the position of the reference point of the targets is adjusted according to the distance predicted for the block from the beginning of the wall and according to the fixed position of the laser emitters (160).
  • the reference device consists of a mobile plate (200) coupled to a base (212) by motorized actuators (220, 221, 222) allowing at least three degrees of freedom of movement and controlled by a central control unit.
  • the device is grasped by the gripping head (2) and placed on the wall (11) by the robot (7) at the end of a wall of the construction and is moved as and when created a new rank.
  • the movable platen (200) is provided with at least one camera (210, 211) associated with laser emitters (206, 207, 208, 209), directed towards the lower rank block supporting the base (212), allowing determining the position of the movable platen (200) with respect to this block and having its position adjusted with respect to this block by the gripping head (2) while the actuators (220, 221, 222) of the device are adjusting the altitude and the orientation of the movable platen (200) to make it horizontal through measurements made by an integrated electronic inclinometer (205).
  • the movable platen (200) is provided with laser emitters (201, 202, 232, 203, 204, 234), emitting parallel beams.
  • the robot (7) places its gripping head (2) at the other end of the wall, so that the targets (31, 32, 33) are placed as if they rested on a virtual block placed on the last built row of the wall (11).
  • the second set of lasers (203, 204, 234) adjusts its orientation to the wall adjacent to the first.
  • the robot (7) resumes its work of assembling blocks.
  • a stabilizing device 500, 501, 502, 503 can be added to the gripping head (2).
  • This stabilizing device is connected to the frame (25) of the clamp, and consists of at least one vertical cylinder (500, 501), provided at its end with a support element (502, 503), and provided with optionally a contact sensor or evaluation of the distance (510, 511) with the block (1) on which the stabilization device is supported.
  • the stroke of the cylinders (500, 501) is lengthened, so that the support element (502, 503) comes into contact with the blocks already placed on the wall (11) or with the blocks arranged near the block being extracted from the stack.
  • the gripping head (2) In the deposition position, the gripping head (2) is thus mechanically constrained between the wall (11) and the robot body (7) and thus remains stable above the wall (11). In the removal position, the gripping head (2) can likewise be stabilized above the stack (10).
  • Electronic inclinometers (110, 205) can provide measurement on one or more axes.
  • the laser emitters may be of the laser rangefinder type.

Abstract

Ce dispositif comprend des moyens de détection du positionnement et de l'orientation d'un bloc en position d'enlèvement et en position de dépôt, et une tête de préhension dont les actionneurs permettent de déplacer le bloc selon des mouvements linéaires selon trois axes orthogonaux et des rotations autour de ces trois axes afin de le saisir depuis une pile et de le déposer sur le mur à ériger. Les moyens de détection du positionnement et de l'orientation du bloc en cours de préhension en position de dépôt comprennent un dispositif de mesure constitué d'au moins deux cibles appliquées contre la surface du bloc sur lesquelles s'impactent des rayonnements lasers parallèles provenant du dispositif de référence constitué d'au moins un ensemble d'émetteurs lasers. Machine pour la construction automatique de murs de maçonnerie constitués de blocs.

Description

DISPOSITIF ROBOTISE D'ERECTION D'UN MUR A PARTIR DE BLOCS DE CONSTRUCTION.
La présente invention concerne un dispositif robotisé d'érection d'un mur à partir de blocs de construction. Le dispositif, utilisé sur le lieu du chantier, érige un mur à partir de blocs initialement placés au sein d'une pile, que l'on dispose suivant des rangs superposés.
Dans l'industrie, les robots sont couramment utilisés pour effectuer tout type de déplacement et d'assemblage d'objets. Pour connaître la position et l'orientation dans l'espace de sa tête de préhension relativement à sa zone de travail, un robot doit être ancré de façon rigide au sol ou à un système de translation, ancré de façon rigide au sol, permettant un déplacement du robot.
L'utilisation d'un robot sur un chantier de construction présente la contrainte de ne pouvoir l'ancrer au sol ou de ne pouvoir suffisamment bien stabiliser sa base, sans effectuer des travaux préparatoires importants, qui feraient perdre le bénéfice de l'utilisation d'un robot.
Les dimensions d'une construction sont importantes et nécessitent un robot qui possède des structures de grande dimension pour pouvoir à la fois accéder aux blocs placés dans les piles de blocs supportées par des palettes et pouvoir atteindre les différents emplacements prévus pour les blocs au sein du mur. Etant donné les dimensions, des flexions et des torsions apparaissent sur ces structures qui rendent la détermination avec grande précision de la position et de l'orientation de la partie terminale du robot très difficile à obtenir uniquement à partir de ses capteurs de position sur ses différents actionneurs.
Un robot installé sur un chantier doit donc pouvoir déterminer sa position et la position de sa tête de préhension, et surtout la position et l'orientation du bloc saisi dans l'espace, grâce à un référentiel extérieur au robot, puisqu'il ne peut connaître sa position et son orientation par rapport au mur à ériger avec une grande précision.
Afin de déterminer la position et l'orientation de la tête de préhension, le brevet DE4417928 évoque l'utilisation d'une source laser sans en décrire l'agencement ni le dispositif permettant de déterminer la position de l'impact laser.
Le brevet DEl 9603234 propose l'emploi d'une source laser et d'une cible placées en bout de mur, qui permettent d'aligner la tête de préhension dans l'axe du mur. Or, une seule source laser impactant sur une seule cible ne permet pas de garantir l'alignement de l'ensemble du volume du bloc avec l'axe du mur. De même cette solution ne permet pas de garantir l'aplomb du bloc, ni la mise à niveau du bloc. Le brevet US3950914 propose de repérer l'alignement avec des marques distantes placées aux deux extrémités du mur à ériger et au sol, à partir de systèmes de mesure appelés télescope d'alignement, pouvant éventuellement prendre la forme de lasers, depuis la tête de préhension. La détermination de l'alignement de la tête de préhension avec les marques distantes de plusieurs mètres, en trois emplacements différents s'avère difficile à mettre en œuvre, à la fois par le fait qu'il soit nécessaire d'effectuer des mesures en trois emplacements différents, et par le fait que les lasers fixés sur la tête de préhension sont en permanence en mouvement, à cause du déplacement contrôlé de la tête de préhension, mais aussi de toutes les vibrations et oscillations dues aux masses en mouvement. Ainsi des mouvements de faible amplitude des sources lasers se traduisent par des positions d'impacts lasers se déplaçant avec une grande amplitude sur les systèmes de marques distants de plusieurs mètres de la tête de préhension. De plus, le travail préparatoire d'installation sur le chantier des différents systèmes de marques, les uns par rapport aux autres et par rapport à l'emplacement des murs, nécessite une très grande précision de placement, qui est difficile à obtenir sur un chantier de construction.
Pour placer correctement un bloc sur le mur, le robot doit pouvoir modifier l'orientation dans l'espace du bloc saisi avec six degrés de liberté car le bloc doit respecter les côtes X, Y et Z, être orienté dans l'axe du mur, être de niveau par rapport à l'axe horizontal du mur et être d'aplomb. Ces brevets déterminent la position et l'orientation du bloc en cours de préhension dans l'espace à partir d'un système qui mesure la position et l'orientation de la tête de préhension dans l'espace, or le bloc saisi par la tête de préhension peut présenter une légère déformation de sa géométrie et peut présenter une inclinaison, une déviation de l'orientation ou un écart selon un ou plusieurs des axes X, Y et Z par rapport à la position théorique qu'il doit avoir par rapport à la pince. En effet, les blocs sont placés initialement au sein d'une pile, et ne sont donc pas parfaitement calés, si bien que la position et l'orientation d'un bloc au sein de la pile ne peuvent être connues par le robot avec une très grande précision, lors de la saisie du bloc. Par conséquent, on ne peut déterminer de façon précise la position et l'orientation dans l'espace d'un bloc en position de dépôt sur le mur, à partir de la connaissance de la position et de l'orientation dans l'espace de la tête de préhension.
Les robots sériels tels que ceux utilisés dans les brevets cités ci-dessus, nécessitent d'activer tous les actionneurs du robot pour modifier la position et notamment l'orientation de la tête de préhension et donc du bloc, ne serait-ce que pour des déplacements de quelques millimètres ou des changements d'orientation même minimes.
Or, les structures du robot sont de dimension importante et il est donc difficile d'obtenir de façon précise la position et l'orientation souhaitée pour le bloc, sans disposer d'actionneurs ayant une résolution de mouvement d'une grande finesse et des capteurs de mesure de position sur les actionneurs de grande précision.
Les solutions présentées dans les précédents brevets ne permettent pas de mesurer avec une précision suffisante la position et l'orientation du bloc ni d'atteindre avec une précision suffisante la position et l'orientation prévues pour le bloc, lorsque le bloc est déposé sur le mur.
Pour pallier aux inconvénients des dispositifs précédents, la présente invention propose un dispositif robotisé d'érection d'un mur, à partir de blocs de construction initialement placés au sein d'une pile, comportant une tête de préhension munie d'organes de retenue d'un bloc, de moyens actionneurs aptes à commander sélectivement ces organes de retenue de manière à ce qu'ils assurent la solidarisation ou au contraire la désolidarisation du bloc par rapport à ladite tête de préhension, d'un système de transfert de la tête de préhension entre deux positions l'une dite « d'enlèvement » dans laquelle elle se trouve juste à l'aplomb d'un bloc présent dans la pile et l'autre dite « de dépôt » dans laquelle elle se trouve juste à l'aplomb de l'emplacement auquel le bloc doit être déposé, de moyens de commande du système de transfert apte à assurer le déplacement de la tête de préhension de sa position d'enlèvement à sa position de dépôt et inversement, d'une unité centrale de commande et de contrôle apte à piloter le fonctionnement desdits moyens actionneurs et desdits moyens de commande du système de transfert suivant un programme déterminé et en fonction de données qui lui sont fournies par des moyens de détection de la position et de l'orientation d'un bloc en cours de préhension qui comprennent un dispositif de mesure constitué d'au moins deux cibles appliquées contre la surface dudit bloc, et un dispositif de référence comportant au moins un ensemble d'émetteurs lasers de rayonnements parallèles. Le robot est muni d'une tête de préhension dont les actionneurs motorisés permettent de déplacer et d'orienter ledit bloc selon des mouvements linéaires selon trois axes orthogonaux et des rotations autour de ces trois axes afin de saisir ledit bloc depuis une pile et de déposer ledit bloc sur le mur à ériger.
Le corps du robot constitue un système de transfert pour la tête de préhension. Le corps de ce robot, dont la base peut éventuellement être mobile, peut être constitué d'un robot de type sériel ou parallèle ou encore d'une base de type nacelle télescopique ou d'une grue articulée dont les actionneurs peuvent être commandés par une unité centrale de commande. Dans le cas où la base du robot est mobile, celle ci peut se déplacer sur le sol ou sur le plancher de la construction, ou se déplacer sur une plate-forme rigide posée au sol ou posée sur le plancher de la construction. Dans le cas où la base du robot est fixe, celle-ci peut être placée à l'extérieur de la construction ou peut être placée au sein de la construction, et peut être maintenue à l'aide de stabilisateurs, pouvant prendre appui à l'intérieur ou à l'extérieur de la construction.
La modification de la position et de l'orientation du bloc avec une grande précision est rendue possible par le fait que la tête de préhension, munie d'une pince, comporte des actionneurs lui permettant de déplacer le bloc avec six degrés de liberté, ainsi les ajustements de position et d'orientation ne nécessitent pas l'activation des actionneurs du corps du robot, une fois que la tête de préhension a été placée par le corps du robot à proximité immédiate du bloc à saisir au sein de la pile ou au-dessus de l'emplacement prévu pour le bloc sur le mur. Selon une première forme, le dispositif de référence comprend une colonne verticale disposée en bout du mur à ériger, pourvue d'une série d'ensembles d'émetteurs lasers de rayonnements parallèles décalés en hauteur, dont l'écartement mutuel correspond à la hauteur d'un rang de blocs.
Selon une deuxième forme, le dispositif de référence comprend une colonne verticale disposée en bout du mur à ériger, pourvue d'un ensemble d'émetteurs lasers de rayonnements parallèles montés sur un chariot mobile pouvant se déplacer de façon motorisée le long de ladite colonne.
Selon une troisième forme, le dispositif de référence est constitué d'une règle placée sur un support, posé sur le sol, permettant d'ajuster l'horizontalité de la règle. La règle est placée de façon horizontale et parallèle au mur à ériger, avec un écartement déterminé avec le mur. La règle est munie d'une série d'émetteurs lasers placés tout le long de la règle à des positions définies et de telle sorte que les faisceaux soient émis verticalement.
Selon une quatrième forme, le dispositif de référence est constitué d'un plateau mobile pouvant se déplacer et s'orienter grâce à des actionneurs motorisés avec au moins trois degrés de liberté par rapport à son socle, et comportant au moins un ensemble d'émetteurs lasers de rayonnements parallèles, et au moins un inclinomètre électronique.
Dans chacune des formes du dispositif de référence comportant un ensemble d'émetteurs lasers, l'ensemble peut être réduit à un unique émetteur laser. Selon une première forme le dispositif de mesure est constitué d'au moins deux cibles placées verticalement sur la face supérieure du bloc. Les cibles sont disposées de façon parallèles entre elles, et sensiblement perpendiculaire à l'axe des faisceaux émis par les émetteurs lasers du dispositif de référence. Selon une deuxième forme, le dispositif de mesure, est constitué d'au moins deux cibles placées horizontalement et montées sur un plateau prenant appui sur la surface verticale ou sur la surface supérieure du bloc.
Selon une première variante dans chacune des formes du dispositif de mesure, au moins une caméra est associée à chacune des cibles afin de percevoir l'image de sa cible respective et les images desdites cibles sont analysées par le système informatique inclus dans l'unité centrale de commande et de contrôle afin de déterminer la position de l'impact du rayonnement laser émis par les émetteurs lasers du dispositif de référence sur lesdites cibles.
Selon une deuxième variante dans chacune des formes du dispositif de mesure les cibles sont constituées d'une matrice à deux dimensions de détecteurs optoélectroniques, tel que des photodiodes ou des phototransistors, sensibles à un rayonnement laser permettant de déterminer la position de l'impact du rayonnement laser émis par les émetteurs lasers du dispositif de référence sur lesdites cibles.
Le dispositif de mesure est plaqué et positionné sur le bloc de construction dès son extraction de la pile.
Les cibles peuvent prendre appui sur la face supérieure du bloc lorsque les blocs sont de type rectifié et possèdent des surfaces supérieure et inférieure planes et parallèles entre elles. Les cibles peuvent prendre appui sur une des faces verticales du bloc dans le cas de parpaings ou de blocs similaires, ayant une surface verticale plane. Selon une caractéristique, le dispositif de mesure peut comporter au moins un système d'émission d'un rayonnement laser dirigé vers ledit bloc et au moins une caméra permettant de percevoir l'image dudit bloc et de la position au sein de l'image de l'impact dudit rayonnement laser sur ledit bloc, afin que grâce à un système de vision par ordinateur la tête de préhension puisse déterminer la position et l'orientation dudit bloc lors de sa saisie.
Selon une autre caractéristique, le dispositif de mesure peut comporter au moins un inclinomètre électronique.
Selon une autre caractéristique, le dispositif de référence dans sa première forme, sa deuxième forme et sa quatrième forme, peut comporter un ensemble d'émetteurs lasers de rayonnements parallèles dirigés vers un premier mur et un ensemble d'émetteurs lasers de rayonnements parallèles dirigés vers un deuxième mur contigu au premier, avec un angle modifiable de façon motorisée pour chacun des deux ensembles d'émetteurs lasers.
Selon une autre caractéristique, le dispositif de référence peut comporter au moins une caméra permettant de déterminer la position de la tête de préhension dans l'espace et d'informer le robot de la position de la tête de préhension par rapport au mur
Selon une autre caractéristique, la tête de préhension peut comporter un dispositif de stabilisation constitué d'au moins un vérin vertical, muni à son extrémité d'un élément d'appui, permettant de maintenir la stabilité de la tête de préhension en position de dépôt ou en position d'enlèvement. Le dispositif de stabilisation peut comporter au moins un capteur de contact ou d'évaluation de la distance avec le bloc sur lequel il prend appui.
Le bloc constitue un volume. Il est nécessaire de vérifier que l'ensemble du volume du bloc respecte la position prévue pour le bloc au sein du mur, mais aussi son orientation en vérifiant son aplomb, son alignement par rapport au mur et sa mise à niveau. La détermination en temps réel de la position et de l'orientation du bloc est effectuée grâce à l'analyse de la position, sur des cibles placées sur le bloc en cours de préhension, de l'impact du rayonnement provenant d'un faisceau laser ou de plusieurs faisceaux lasers parallèles entre eux, émis en direction du mur. Le dispositif de mesure étant placé directement contre le bloc permet d'obtenir une très grande précision dans la mesure de la position et de l'orientation du bloc. Cette solution présente l'avantage de pouvoir s'affranchir du problème de précision dans la détermination de la position et de l'orientation des robots faite à partir des mesures sur leurs actionneurs.
Lorsque tous les faisceaux lasers s'impactent sur le point de référence de chacune des cibles en même temps, le bloc a atteint sur le mur la position et l'orientation prévues par le plan, la distance par rapport au début du mur étant fournie par l'un des émetteurs lasers du dispositif de référence qui peut être de type télémètre laser.
La pince libère le bloc, et le robot recommence son cycle pour un nouveau bloc.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'une meilleure manière de réaliser l'invention donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins suivants :
La figure 1 représente la machine, le mur à ériger, une pile de blocs, et le dispositif de référence dans sa première forme et dans sa troisième forme;
La figure 2 représente la tête de préhension, enserrant un bloc; La figure 3 représente le dispositif de mesure dans sa première forme déposé sur un bloc et le dispositif de référence dans sa première forme;
La figure 4 représente le dispositif de mesure dans une variante de sa première forme déposé sur un bloc et le dispositif de référence dans sa deuxième forme; La figure 5 représente le dispositif de mesure dans sa deuxième forme et le dispositif de référence dans sa troisième forme;
La figure 6 représente le dispositif de référence dans sa quatrième forme;
La figure 7 représente le dispositif stabilisateur connecté à la pince;
En position d'enlèvement, afin de déterminer la position d'un bloc (1) au sein de la pile (10), la tête de préhension (2) utilise une caméra (5) fixée au-dessus de la pince (3,4).
Dans une première approche, la caméra (5) perçoit plusieurs blocs sur le haut de la pile, et grâce à un système de vision par ordinateur exécuté par le système informatique inclus dans l'unité centrale de commande et de contrôle, le robot (7) choisit un bloc (1) qu'il va saisir parmi la pile de blocs (10) et approche la tête de préhension (2) de ce bloc (1). Puis, la tête de préhension (2) opère des mouvements pour approcher la pince (3,4) du bloc, en évaluant la position et l'orientation du bloc (1) relativement à la pince (3,4) à l'aide de la caméra (5) et éventuellement des lasers (56) placés autour de la caméra (5).
La tête de préhension (2) peut être constituée d'une partie ayant une architecture parallèle composée de trois vérins (16a, 16b, 16c) autorisant le déplacement vertical et la modification d'orientation d'un moteur (18) capable de faire tourner dans un plan une table linéaire à deux axes croisés (19, 23) permettant le déplacement d'une pince (3,4) constituée d'un cadre (25) auquel sont couplés un mors fixe (3) et un mors mobile (4) déplacé par un actionneur (26).
L'ordre de superposition des différents éléments de la tête de préhension (2) peut être modifié, ou l'ensemble peut être remplacé par un robot à architecture parallèle ou à architecture sérielle.
Dans une première forme le dispositif de mesure est constitué d'au moins deux cibles placées verticalement sur la face supérieure du bloc (1). Les cibles sont disposées de façon parallèles entre elles, et sensiblement perpendiculaire à l'axe des faisceaux émis par les émetteurs lasers du dispositif de référence.
Le dispositif de mesure est appliqué par la tête de préhension sur le bloc saisi de telle sorte que la position des cibles soit ajustée par rapport aux bords du bloc, afin de faire coïncider le point de référence des cibles (31, 32, 33) avec un emplacement déterminé par rapport au bloc (1). La pince (3,4) enserre le bloc (1), puis la tête de préhension (2) et le robot (7) peuvent extraire le bloc (1) et l'emporter au-dessus du mur (11).
Les cibles (31, 32, 33) sont placées sur le bord d'un bloc de telle sorte que la caméra (5) puisse percevoir en permanence le bloc (1), ainsi que la base des cibles (31 , 32, 33) et les mors (3,4) de la pince.
Dans une variante, le dispositif de mesure dans sa première forme comporte trois cibles (31, 32, 33) non alignées deux à deux par rapport à l'axe des faisceaux et dont au moins deux sont éloignées avec des distances différentes de trois émetteurs lasers (13).
Dans une autre variante, le dispositif de mesure dans sa première forme comporte trois cibles (31, 32, 33) dont deux cibles sont alignées par rapport à la trajectoire d'un rayonnement provenant d'un unique laser et la troisième cible est impactée par un deuxième laser. La cible la plus proche de rémetteur laser (31) présente un orifice à l'emplacement de son point de référence d'un diamètre inférieur au diamètre lumineux d'un impact laser, permettant à la partie centrale du faisceau de traverser la cible (31) et d'impacter la cible (32) la plus éloignée de l'émetteur laser et à la partie externe du faisceau d'impacter la cible la plus proche de rémetteur laser (31). Grâce à l'analyse informatique de l'image perçue sur la cible (31), il est possible de déterminer si l'impact est parfaitement centré sur le point de référence de cette cible, puisque la partie externe de l'impact apparaît sur l'image autour de l'emplacement de l'orifice. Dans une première variante, la détermination de la position de l'impact lumineux sur chacune des cibles (31, 32, 33) s'effectue grâce à une caméra (45, 46, 47) qui est associée à chaque cible (31, 32, 33) et qui perçoit l'image de la cible associée comportant l'image de l'impact lumineux. Par rapport à l'espace de propagation des rayonnements lasers, les caméras (45, 46, 47) peuvent être placées de façon décalée ou peuvent être placées derrière leur cible respective (31, 32, 33) et percevoir l'image de leur cible respective en transparence. Les images perçues sont analysées en temps réel par le système informatique. Cette configuration permet de déterminer avec une très grande précision la position de l'impact lumineux par rapport à un point de référence de la cible (31, 32, 33), et d'en déduire la position et l'orientation du bloc dans l'espace. Dans une deuxième variante, la détermination de la position de l'impact lumineux sur chacune des cibles est opéré par la cible qui est constituée d'une matrice à deux dimensions de détecteurs optoélectroniques, tel que des photodiodes ou des phototransistors, sensibles à un rayonnement laser permettant de détecter la position de l'impact laser sur la cible. Dans une variante du dispositif de mesure dans sa première forme, deux cibles alignées (31,32) reçoivent un impact lumineux provenant d'un unique émetteur laser (13) ou deux cibles non alignées (31, 33) reçoivent chacune l'impact du laser (13) qui leur est associé, et la mesure de l'aplomb et de la mise à niveau du bloc (1) sont effectuées par un inclinomètre électronique (110) connecté au cadre reliant les cibles, et placé de telle façon que lorsque les cibles sont posées sur le bloc (I), le plan formé par la semelle de l'inclinomètre électronique (110) soit parallèle à la surface du bloc.
Dans une première variante présentée dans la figure 3, le dispositif de mesure est relié au cadre de la pince (25) par l'intermédiaire d'une liaison (100) rigide ou semi-rigide et déformable de type ressort.
Dans le cas de liaisons (100) déformables, lorsque le dispositif de mesure entre en contact avec le bloc (1), les axes des mors (3, 4) de la pince peuvent ne pas se présenter parfaitement d'équerre par rapport à la surface supérieure du bloc (1). Néanmoins, les cibles (31, 32, 33), qui sont reliées entre elles de façon rigide par un cadre (28), ont leurs bases qui viennent appuyer sur la surface du bloc (1) tout en restant parallèles entre elles, et leurs bases forment un plan parallèle au plan de la surface du bloc.
Les dimensions du cadre (28) sont ajustables en fonction de la longueur des blocs (1) saisis grâce à un déplacement d'un segment du cadre (28), comportant des cibles (31, 33), qui est couplé au déplacement horizontal de la pince (4) par l'intermédiaire d'une liaison (87). Le déplacement du segment s'opère librement grâce à un coulissement le long des deux segments du cadre (28) qui lui sont perpendiculaires, au moyen de douilles à billes (85,86).
Dans une deuxième variante présentée dans la figure 4, le dispositif de mesure est relié aux mors de la pince, par l'intermédiaire d'une plaque (91) connectée au mors fixe (3) et d'une plaque (90) connectée au mors mobile (4). Les plaques (90, 91) servent de support aux cibles (31, 32, 33) et sont liées de façon rigide et perpendiculaire à leurs mors (3, 4).
Les plaques (90, 91) viennent en appui sur le bord du bloc (1) lors de la saisie du bloc. Les plaques (90, 91) sont parallèles entre elles, et forment un plan qui est parallèle au plan formé par la base des cibles (31, 32, 33), permettant ainsi d'effectuer la mesure de position et d'orientation dans l'espace du bloc au moyen des cibles (31 , 32, 33).
Dans une première forme, le dispositif de référence est constitué d'une colonne (12) placée verticalement sur le sol à proximité du mur à ériger (11) et qui comporte plusieurs séries d'ensembles d'émetteurs lasers de rayonnements parallèles (13). Les émetteurs lasers émettent des faisceaux horizontaux et parallèles entre eux dans l'axe du mur (11) à ériger, afin de matérialiser des cordeaux virtuels.
Les émetteurs lasers (13) sont disposés par ensembles tout le long de la colonne (12), à des distances correspondantes à la hauteur de chaque bloc augmentée de l'épaisseur de colle ou de mortier nécessaire à la pose d'un bloc.
Dans une deuxième forme, le dispositif de référence est constitué d'une colonne (12) placée verticalement sur le sol à proximité du mur à ériger (11) et qui comporte un chariot mobile (40), pourvu d'un ensemble d'émetteur lasers de rayonnements parallèles (13), pouvant se déplacer le long de la colonne (12) par tout moyen de translation motorisé et monter d'une distance correspondant à la hauteur d'un rang de bloc, au fur et à mesure de l'érection du mur.
Dans une troisième forme, le dispositif de référence peut être constitué d'une règle (14) placée sur un support (170) posé sur le sol permettant d'ajuster l'horizontalité de la règle. La règle (14) est placée de façon parallèle au mur (11) à ériger, avec un écartement déterminé avec le mur. La règle (14) est munie d'une série d'émetteurs lasers (160) placés, perpendiculairement à la surface de la règle, tout le long de la règle à des positions définies et de telle sorte que les faisceaux soient émis verticalement.
Dans une deuxième forme, le dispositif de mesure, associé à la troisième forme du dispositif de référence, est constitué d'au moins deux cibles (31, 33) placées horizontalement et montées sur un plateau (190) prenant appui sur la surface verticale ou sur la surface supérieure du bloc (1) qui est saisi par la tête de préhension (2). Le plateau est plaqué au moyen d'éléments de liaison (100) connectés au cadre de la pince (25) et ajusté par rapport à l'arête supérieure du bloc (1). Les cibles (31, 33) sont placées de telle sorte qu'elles sont écartées par rapport au mur et perpendiculaires à l'axe des faisceaux des lasers (160). Les images des cibles sont perçues par les caméras (45, 46) fixées sur le plateau (190) ou les cibles sont constituées d'une matrice à deux dimensions de détecteurs optoélectroniques.
Dans une première variante, le dispositif de mesure dans sa deuxième forme comporte un inclinomètre électronique (110) qui détermine l'aplomb et la mise à niveau du bloc (1). Dans une deuxième variante, non représentée, le dispositif de mesure dans sa deuxième forme comporte trois cibles non alignées deux à deux par rapport à l'axe des faisceaux et dont au moins deux sont éloignées avec des distances différentes des émetteurs lasers. Certains émetteurs lasers (160) peuvent être de type télémètre laser ou un télémètre laser (195) peut être monté sur le dispositif de mesure afin d'évaluer la distance entre le dispositif de mesure et le dispositif de référence, et donc la distance entre la face supérieure du bloc (1) et le dispositif de référence. Afin de déterminer l'emplacement par rapport au début du mur prévu pour le bloc (1), les émetteurs lasers (160) correspondants à cet emplacement émettent un faisceau et les autres restent inactifs. La position du point de référence des cibles est ajustée en fonction de la distance prévue pour le bloc par rapport au début du mur et en fonction de la position fixe des émetteurs lasers (160). Dans une quatrième forme, le dispositif de référence est constitué d'un plateau mobile (200) couplé à un socle (212) par des actionneurs motorisés (220, 221, 222) autorisant au moins trois degrés de liberté de mouvement et commandés par une unité centrale de commande. Le dispositif est saisi par la tête de préhension (2) et placé sur le mur (11) par le robot (7) à l'extrémité d'un mur de la construction et est déplacé au fur et à mesure de la création d'un nouveau rang.
Le plateau mobile (200), est muni d'au moins une caméra (210, 211) associée à des émetteurs lasers (206, 207, 208, 209), dirigés vers le bloc de rang inférieur supportant le socle (212), permettant de déterminer la position du plateau mobile (200) par rapport à ce bloc et de faire ajuster sa position par rapport à ce bloc par la tête de préhension (2) pendant que les actionneurs (220, 221, 222) du dispositif ajustent l'altitude et l'orientation du plateau mobile (200) pour le rendre horizontal grâce aux mesures effectuées par un inclinomètre électronique intégré (205).
Le plateau mobile (200) est muni d'émetteurs lasers (201, 202, 232, 203, 204, 234), émettant des faisceaux parallèles. Pour obtenir l'ajustement du plateau (200) pour que les lasers (201, 202, 232, 203, 204, 234) matérialisent les cordeaux d'un nouveau rang, le robot (7) place sa tête de préhension (2) à l'autre extrémité du mur, de façon à ce que les cibles (31, 32, 33) soient placées comme si elles reposaient sur un bloc virtuel posé sur le dernier rang construit du mur (11). Pour ce faire, la tête de préhension détermine son orientation grâce à rinclinomètre électronique (110) et grâce à la caméra (5), qui perçoit l'image du bloc de rang inférieur et les impacts lumineux provenant de lasers (56) placés autour de la caméra (5) et qui sont dirigés vers le bloc. L'analyse de l'image permet de connaître la position, l'orientation et la distance des cibles (31, 32, 33) par rapport au bloc de rang inférieur. Un premier ensemble de lasers (201, 202, 232) du plateau mobile (200) effectue une rotation motorisée dans le plan horizontal jusqu'à ce que les faisceaux des lasers (201,
202, 232) impactent en leur point de référence les cibles (31, 32, 33), matérialisant ainsi les cordeaux d'un premier mur. De même le deuxième ensemble de lasers (203, 204, 234) ajuste son orientation vers le mur contigu au premier.
Une fois la position et l'orientation atteintes pour le dispositif de référence, le robot (7) reprend son travail de montage de blocs.
Dans une variante, le dispositif de référence dans sa quatrième forme peut comporter des actionneurs permettant d'obtenir six degrés de liberté, et peut ainsi de façon autonome ajuster sa position et son orientation, une fois placé par la tête de préhension (2) sur l'extrémité d'un nouveau rang du mur.
Chacune des formes du dispositif de référence peut comporter une caméra dirigée avec un axe horizontal parallèle à l'axe des faisceaux lasers du dispositif de référence dans une configuration similaire à la caméra (225 ou 226) utilisée dans le dispositif de référence dans sa quatrième forme, afin d'assister le robot lors de sa phase d'approche au-dessus du mur, en lui fournissant la position de la tête de préhension par rapport au mur.
Lors de l'approche finale de la tête de préhension en position de dépôt ou en position d'enlèvement, si cela s'avère nécessaire le robot peut marquer un temps d'arrêt jusqu'à l'obtention de la fin des phénomènes d'oscillations, afin d'obtenir l'immobilité de la tête de préhension.
Afin de maintenir la stabilité de la tête de préhension lors de la dépose du bloc (1) sur le mur (11) ou lors de l'extraction d'un bloc (1) de la pile (10), un dispositif de stabilisation (500, 501, 502, 503) peut-être adjoint à la tête de préhension (2). Ce dispositif de stabilisation est connecté au cadre (25) de la pince, et est constitué d'au moins un vérin vertical (500, 501), muni à son extrémité d'un élément d'appui (502, 503), et doté éventuellement d'un capteur de contact ou d'évaluation de la distance (510, 511) avec le bloc (1) sur lequel le dispositif de stabilisation prend appui.
La course des vérins (500, 501) est allongée, de façon à ce que l'élément d'appui (502, 503) vienne en contact avec les blocs déjà placés sur le mur (11) ou avec les blocs disposés à proximité du bloc en cours d'extraction de la pile. En position de dépôt, la tête de préhension (2) est ainsi contrainte mécaniquement entre le mur (11) et le corps du robot (7) et reste donc stable au-dessus du mur (11). En position d'enlèvement, la tête de préhension (2) peut de la même manière être stabilisée au-dessus de la pile (10). Afin de terminer la pose du bloc (1), la tête de préhension (2) opère un déplacement vertical de la pince (3,4) jusqu'à l'obtention de la position prévue pour le bloc (1) grâce au système de vérins (16a, 16b, 16c), et de façon synchronisée diminue l'allongement des vérins (500, 501) du dispositif de stabilisation, de façon à garder la stabilité de la tête de préhension (2) tout en permettant au bloc (1) d'atteindre sa position définitive.
Les inclinomètres électroniques (110, 205) peuvent fournir la mesure sur un ou plusieurs axes.
Chaque variante de chaque forme du dispositif de mesure peut comporter un inclinomètre électronique ou un dispositif équivalent.
On ne sortirait pas du cadre de l'invention en modifiant le nombre de cibles du dispositif de mesure, ni en modifiant le nombre d'émetteurs lasers du dispositif de référence, ni en modifiant les positions des cibles, ni en modifiant les positions des émetteurs lasers. Les émetteurs lasers peuvent être placés de telle sorte que les faisceaux soient émis dans un même plan ou soient émis dans des plans différents.
Les émetteurs lasers peuvent être de type télémètre laser.
Plusieurs formes des dispositifs de référence et des dispositifs de mesure associés peuvent être utilisés simultanément ou successivement selon la configuration ou selon la phase de progression du chantier.
Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à la construction automatique de murs de maçonnerie constitués de blocs .

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif robotisé d'érection d'un mur, à partir de blocs (1) de construction initialement placés au sein d'une pile (10), comportant une tête de préhension (2) munie d'organes de retenue d'un bloc, de moyens actionneurs aptes à commander sélectivement ces organes de retenue (3,4) de manière à ce qu'ils assurent la solidarisation ou au contraire la désolidarisation du bloc (1) par rapport à ladite tête de préhension (2), d'un système de transfert (7) de la tête de préhension (2) entre deux positions l'une dite « d'enlèvement » dans laquelle elle se trouve juste à l'aplomb d'un bloc présent dans la pile (10) et l'autre dite « de dépôt » dans laquelle elle se trouve juste à l'aplomb de l'emplacement auquel le bloc doit être déposé, de moyens de commande du système de transfert apte à assurer le déplacement de la tête de préhension (2) de sa position d'enlèvement à sa position de dépôt et inversement, d'une unité centrale de commande et de contrôle apte à piloter le fonctionnement desdits moyens actionneurs et desdits moyens de commande du système de transfert suivant un programme déterminé et en fonction de données qui lui sont fournies par des moyens de détection de la position et de l'orientation d'un bloc caractérisé en ce que lesdits moyens de détection du positionnement et de l'orientation du bloc en cours de préhension comprennent un dispositif de mesure constitué d'au moins deux cibles (31, 32) appliquées contre la surface dudit bloc (1), et un dispositif de référence comportant au moins un ensemble d'émetteurs lasers de rayonnements parallèles (13), et en ce qu'il comprend une tête de préhension (2) dont les actionneurs motorisés permettent de déplacer et d'orienter ledit bloc selon des mouvements linéaires selon trois axes orthogonaux et des rotations autour de ces trois axes afin de saisir ledit bloc depuis une pile (10) et de déposer ledit bloc (1) sur le mur (11) à ériger.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif de référence est constitué d'une règle (14) placée sur un support (170), posé sur le sol, permettant d'ajuster l'horizontalité de ladite règle (14), qui est placée de façon horizontale et parallèle au mur à ériger, avec un écartement déterminé avec le mur et qui est munie d'une série d'émetteurs lasers (160) placés tout le long de ladite règle (14) à des positions définies et de telle sorte que les faisceaux soient émis verticalement.
3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ledit dispositif de référence est constitué d'un plateau mobile (200) pouvant se déplacer et s'orienter grâce à des actionneurs motorisés avec au moins trois degrés de liberté par rapport à son socle (212), et comportant au moins un ensemble d'émetteurs lasers émettant des rayonnements parallèles (201, 202, 232), et au moins un inclinomètre électronique (205).
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit dispositif de référence comprend une colonne verticale (12) disposée en bout du mur (11) à ériger, pourvue d'une série d'ensembles d'émetteurs lasers de rayonnements parallèles (13) décalés en hauteur, dont l'écartement mutuel correspond à la hauteur d'un rang de blocs.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit dispositif de référence comprend une colonne verticale (12) disposée en bout du mur (11) à ériger, pourvue d'un ensemble d'émetteurs lasers de rayonnements parallèles (13) montés sur un chariot mobile pouvant se déplacer de façon motorisée le long de ladite colonne.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit dispositif de mesure comporte au moins un système d'émission d'un rayonnement laser (56) dirigé vers ledit bloc (1) et au moins une caméra (5) permettant de percevoir l'image dudit bloc et de la position au sein de l'image de l'impact dudit rayonnement laser (56) sur ledit bloc (1).
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit dispositif de mesure comporte au moins un inclinomètre électronique (110).
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif de mesure comporte au moins une caméra (45, 46, 47), qui perçoit l'image de sa cible (31, 32, 33) respective et les images desdites cibles (31, 32, 33) sont analysées par le système informatique inclus dans ladite unité centrale de commande et de contrôle afin de déterminer la position de l'impact du rayonnement laser émis par les émetteurs lasers du dispositif de référence sur lesdites cibles.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les cibles du dispositif de mesure sont constituées d'une matrice à deux dimensions de détecteurs optoélectroniques, tel que des photodiodes sensibles à un rayonnement laser ou des phototransistors sensibles à un rayonnement laser, permettant de déterminer la position de l'impact du rayonnement laser émis par les émetteurs lasers du dispositif de référence sur lesdites cibles.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le dispositif de référence comporte un ensemble d'émetteurs lasers de rayonnements parallèles (13, 201, 202, 232) dirigés vers un premier mur et un ensemble d'émetteurs lasers de rayonnements parallèles (13, 203, 204, 234) dirigés vers un deuxième mur contigu au premier, avec un angle modifiable de façon motorisée pour chacun des deux ensembles d'émetteurs lasers.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la tête de préhension dispose d'une architecture mécanique parallèle des actionneurs.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la tête de préhension dispose d'une architecture mécanique parallèle d'une partie de ses actionneurs et d'une architecture mécanique sérielle d'une autre partie de ses actionneurs.
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la tête de préhension comporte un dispositif de stabilisation (500, 501, 502, 503) constitué d'au moins un vérin vertical (500, 501), muni à son extrémité d'un élément d'appui (502, 503), permettant de maintenir la stabilité de la tête de préhension en position de dépôt ou en position d'enlèvement, et muni d'un capteur de contact ou d'évaluation de la distance (510, 511 ) avec le bloc ( 1 ) sur lequel ledit dispositif de stabilisation prend appui.
14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le dispositif de référence comporte au moins une caméra permettant de déterminer la position de la tête de préhension dans l'espace et d'informer le robot de la position de la tête de préhension par rapport au mur.
PCT/FR2008/001085 2007-07-25 2008-07-23 Dispositif robotisé d'érection d'un mur à partir de blocs de construction WO2009044002A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0705397A FR2919322B1 (fr) 2007-07-25 2007-07-25 Dispositif d'erection d'un mur vertical a partir de blocs de construction.
FR0705397 2007-07-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2009044002A1 true WO2009044002A1 (fr) 2009-04-09
WO2009044002A4 WO2009044002A4 (fr) 2009-07-09

Family

ID=38984549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2008/001085 WO2009044002A1 (fr) 2007-07-25 2008-07-23 Dispositif robotisé d'érection d'un mur à partir de blocs de construction

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2919322B1 (fr)
WO (1) WO2009044002A1 (fr)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012021732A1 (fr) * 2010-08-12 2012-02-16 Scott Lawrence Peters Système pour la pose de briques
CN111051013A (zh) * 2016-07-15 2020-04-21 快砖知识产权私人有限公司 用于末端执行器控制的路径校正
US11124977B2 (en) * 2018-12-04 2021-09-21 The Chinese University Of Hong Kong System and method for constructing a brick structure with a cable-driven robot
WO2021212176A1 (fr) * 2020-04-22 2021-10-28 Fastbrick Ip Pty Ltd Appareil de transfert de bloc et ensemble de serrage amélioré destiné à être utilisé avec celui-ci
CN115450447A (zh) * 2021-06-08 2022-12-09 广东博智林机器人有限公司 交互系统、砌砖装置、砌砖机械手及砌砖定位方法
US11739542B2 (en) 2016-09-30 2023-08-29 Eth Singapore Sec Ltd System for placing objects on a surface and method thereof

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10240949B2 (en) 2015-01-29 2019-03-26 Construction Robotics, Llc Laser positioning system
CN105257008B (zh) * 2015-11-23 2017-11-21 杨义华 砌墙机
EP3260243B1 (fr) * 2016-06-23 2021-06-02 El-Zouki Group AB Procédé et système de mise en place d'au moins un objet sur une surface
WO2020041819A1 (fr) * 2018-08-29 2020-03-05 Fastbrick Ip Pty Ltd Appareil de préhension
DE102019130150A1 (de) * 2019-11-08 2021-05-12 Tobias Brett Konstruktionssystem
CN112267696A (zh) * 2020-10-08 2021-01-26 中物智建(武汉)科技有限公司 一种砌墙控制方法及控制系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3950914A (en) * 1973-09-20 1976-04-20 John Laing & Son Limited Building elements
DE3430915A1 (de) * 1984-08-22 1986-03-06 Helmut Dipl.-Ing. 5020 Frechen Kober Verfahren und vorrichtung zum herstellen von mauerwerk aus normsteinen und moertel oder kleber mit hilfe von industrierobotern
CH673498A5 (en) * 1986-08-27 1990-03-15 Thomas Albert Pfister Automatic brick laying system using programme-controlled robot - uses gripper to transfer bricks with simultaneous feed of bedding mortar
DE4412681A1 (de) * 1994-04-13 1995-10-19 Konrad Schindehuette Vorrichtung zum Manipulieren von Bausteinen
DE4417928A1 (de) * 1994-05-24 1995-11-30 Lissmac Maschb & Diamantwerkz Vorrichtung zum Versetzen von Bausteinen
DE19600006A1 (de) * 1996-01-02 1997-07-03 Frey Kurt Dipl Ing Fh Verfahren zum weitgehend automatisierten Herstellen von Mauersteinverbänden für Gebäude, Gebäudeteile oder Mauern und Mauerautomat, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens
DE19603234A1 (de) * 1996-01-30 1997-09-11 Paul Wasmer Vorrichtung zm automatischen Mauern
FR2824857A1 (fr) * 2001-05-21 2002-11-22 Bernard Rousseau Machine a poser des elements de construction parallelepipediques et procede de pose de ces elements

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3950914A (en) * 1973-09-20 1976-04-20 John Laing & Son Limited Building elements
DE3430915A1 (de) * 1984-08-22 1986-03-06 Helmut Dipl.-Ing. 5020 Frechen Kober Verfahren und vorrichtung zum herstellen von mauerwerk aus normsteinen und moertel oder kleber mit hilfe von industrierobotern
CH673498A5 (en) * 1986-08-27 1990-03-15 Thomas Albert Pfister Automatic brick laying system using programme-controlled robot - uses gripper to transfer bricks with simultaneous feed of bedding mortar
DE4412681A1 (de) * 1994-04-13 1995-10-19 Konrad Schindehuette Vorrichtung zum Manipulieren von Bausteinen
DE4417928A1 (de) * 1994-05-24 1995-11-30 Lissmac Maschb & Diamantwerkz Vorrichtung zum Versetzen von Bausteinen
DE19600006A1 (de) * 1996-01-02 1997-07-03 Frey Kurt Dipl Ing Fh Verfahren zum weitgehend automatisierten Herstellen von Mauersteinverbänden für Gebäude, Gebäudeteile oder Mauern und Mauerautomat, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens
DE19603234A1 (de) * 1996-01-30 1997-09-11 Paul Wasmer Vorrichtung zm automatischen Mauern
FR2824857A1 (fr) * 2001-05-21 2002-11-22 Bernard Rousseau Machine a poser des elements de construction parallelepipediques et procede de pose de ces elements

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012021732A1 (fr) * 2010-08-12 2012-02-16 Scott Lawrence Peters Système pour la pose de briques
US8965571B2 (en) 2010-08-12 2015-02-24 Construction Robotics, Llc Brick laying system
CN111051013A (zh) * 2016-07-15 2020-04-21 快砖知识产权私人有限公司 用于末端执行器控制的路径校正
CN111051013B (zh) * 2016-07-15 2024-03-12 快砖知识产权私人有限公司 用于末端执行器控制的路径校正
US11739542B2 (en) 2016-09-30 2023-08-29 Eth Singapore Sec Ltd System for placing objects on a surface and method thereof
US11124977B2 (en) * 2018-12-04 2021-09-21 The Chinese University Of Hong Kong System and method for constructing a brick structure with a cable-driven robot
WO2021212176A1 (fr) * 2020-04-22 2021-10-28 Fastbrick Ip Pty Ltd Appareil de transfert de bloc et ensemble de serrage amélioré destiné à être utilisé avec celui-ci
CN115450447A (zh) * 2021-06-08 2022-12-09 广东博智林机器人有限公司 交互系统、砌砖装置、砌砖机械手及砌砖定位方法

Also Published As

Publication number Publication date
FR2919322A1 (fr) 2009-01-30
FR2919322B1 (fr) 2010-01-29
WO2009044002A4 (fr) 2009-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2009044002A1 (fr) Dispositif robotisé d'érection d'un mur à partir de blocs de construction
US8189867B2 (en) Learning method for article storage facility
ES2758550T3 (es) Encofrado ascendente y procedimiento para la erección de una estructura de hormigón
TWI593526B (zh) Robot teaching methods and robots
US11156454B2 (en) Measurement system and machine for folding an object
FR3056249A1 (fr) Dispositif automatise de percage d'un trou dans la voute et les murs d'un tunnel et de mise en place d'un element d'ancrage dans ledit trou
WO2007141412A2 (fr) Procede de mesure a la volee de la hauteur d'une anode d'electrolyse
CN105444651A (zh) 圆度测量装置及其控制方法
JP6966108B2 (ja) 建設作業機械の測位較正方法及びその測位較正コントローラ
WO2017093091A1 (fr) Procédé de vérification et/ou d'étalonnage d'un axe vertical d'un laser rotatif
WO2022257681A1 (fr) Système d'interaction, appareil de briquetage, bras de robot de briquetage et procédé de positionnement de briquetage
CN110918389B (zh) 点胶装置及点胶方法
WO2017220469A1 (fr) Procédé et système pour placer au moins un objet sur une surface
FR2597013A1 (fr) Cintreuse de plaques
EP1666832B1 (fr) Tête de mesure orientable motorisée
KR20220119397A (ko) 터널 라이닝 세그먼트의 자동 배열을 위한 방법 및 장치
KR101104450B1 (ko) 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치
JP6682371B2 (ja) 建設機械の制御システム
KR101172873B1 (ko) 터널 및 사면 조사용 입체 영상 촬영 장치
KR102091755B1 (ko) 평탄도 측정 장치
JP2022059951A (ja) 産業用ロボット
JP6151512B2 (ja) 光軸傾斜測定用治具、および、それを用いた光軸傾斜測定方法
JP2020073302A (ja) ロボットおよびロボットシステム
JP6732618B2 (ja) 測量装置及び測量方法
KR20210020496A (ko) 자율주행 차량의 센서 캘리브레이션용 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08834756

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08834756

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1