WO2015097215A1 - Système de détection d'impact pour dispositif robotique - Google Patents

Système de détection d'impact pour dispositif robotique Download PDF

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WO2015097215A1
WO2015097215A1 PCT/EP2014/079146 EP2014079146W WO2015097215A1 WO 2015097215 A1 WO2015097215 A1 WO 2015097215A1 EP 2014079146 W EP2014079146 W EP 2014079146W WO 2015097215 A1 WO2015097215 A1 WO 2015097215A1
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detection system
pressure
robotic device
covering element
signal
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PCT/EP2014/079146
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Adolfo Suarez Roos
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Airbus Group Sas
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/081—Touching devices, e.g. pressure-sensitive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0091—Shock absorbers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/06—Safety devices
    • B25J19/063—Safety devices working only upon contact with an outside object

Definitions

  • the present invention relates to an impact detection system for a robotic device.
  • the invention also relates to a robotic device equipped with at least one such detection system.
  • This robot can, in fact, by making a movement, for example a rotation of an arm, to strike an operator in the field of movement of this arm.
  • a movement for example a rotation of an arm
  • the operator who is thus touched can be injured if the shock is sufficiently violent.
  • Sensitive skins based on matrix distributions of sensory sensors capable of detecting a contact are also known.
  • tactile surfaces comprising two conductive or resistive materials for detecting a contact by electrical resistivity measurements.
  • the present invention aims at overcoming these various disadvantages of the prior art by proposing an impact detection system for a robot that is simple in its design and in its operating mode, which is economical and has a very high sensitivity for measuring impacts of the same type. very low energies.
  • Another object of the present invention is such a system allowing the detection of the point of impact reliably and quickly.
  • the invention relates to an impact detection system for a robotic device.
  • this detection system comprises:
  • a flexible covering element for enveloping or covering a portion of said robotic device, said covering element delimiting an interior air volume
  • At least one sensor for measuring the differential pressure between the pressure in said interior air volume and the external pressure of said covering element
  • a detection unit configured to receive the measurement signal of said at least one sensor, to perform on the basis of said measurement signal an analysis for detecting an abrupt variation of said pressure and to emit a stop signal to said robotic device when such a variation is detected.
  • Sudden variation of pressure is understood to mean a high frequency variation of this pressure such as that resulting from the generation of a sound wave propagating in said interior volume following an impact on said covering element.
  • the pressure outside said cover member is typically the pressure in the area such as a room or hall, in which the robotic device is placed. This external pressure will therefore generally be atmospheric pressure but not necessarily.
  • the thickness of said cover element is preferably less than 15 mm and more preferably 10 mm so as not to limit the movements of said moving part.
  • Such an impact detection system advantageously makes it possible to very significantly improve the safety of the robots and thus allow their use near the operators with greater security.
  • such a detection system comprising one or more sensors not distributed over the entire skin, such as devices of the state of the art but located on the edges of this skin, fewer sensors are necessary and the wiring of these sensors is easier.
  • this system comprises at least two sensors for measuring the differential pressure.
  • the implementation of at least two sensors provides the necessary redundancy in case of failure / malfunction of one of the sensors.
  • the implementation of three or more sensors that is to say at least three sensors, to determine the position of impact by triangulation.
  • said cover member comprises a flexible material permeable to air, said material being covered with a sealed wall on at least one of its faces.
  • said covering element comprises two flexible walls assembled on their periphery in a sealed manner delimiting between these two walls an internal volume in which is placed the flexible material.
  • the flexible waterproof wall is made of flexible plastic material or rubber.
  • said flexible air permeable material is selected from the group consisting of foam, open cell foam, fibrous wadding, elastic component and combinations thereof.
  • said covering element is a self-inflating mat
  • said detection unit comprises, for each sensor, an electronic circuit comprising an impedance matching stage at the output of which are placed two resistors for separating the signal coming out of this stage of impedance matching in two signals, each signal being sent to a separate input of a comparator, a detector for measuring a signal output of said comparator corresponding to a pressure variation for a time ⁇ .
  • the electronic system can alternatively be completely analog: the sensor signal is digitally filtered to obtain the same result.
  • this system comprises a security interface intended to be placed between said cover element and said part of the robotic device, said security interface being able to detect a pressure applied on said interface and to send an alarm signal to a control unit said control unit sending a stop signal to said robotic device when it receives such an alarm signal.
  • this interface may be made with a sensitive skin comprising in its thickness two spaced apart conductive materials, which transmit a signal when they come into contact under the effect of a shock.
  • said at least one sensor is intended to be mounted directly on said robotic device or is deported with respect to said element of covering not to form a hard point on said cover member
  • this system comprises a probe for measuring the pressure in said interior volume
  • this system comprises an inflation device for maintaining a constant pressure in said interior volume.
  • this pressure Pfonctionnism is of the order of 3 to 4 bars to ensure good sensitivity of the detection system impacts.
  • the present invention also relates to a robotic assembly comprising a robotic device and a detection system as described above.
  • FIG. 1 schematically represents an impact detection system for a robot according to a particular embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic view of the detection unit of the system of FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a skin equipped with two sensors of the system of FIG. 1,
  • FIG. 4 shows a robot of which a part of the articulated arm is covered with a skin as shown diagrammatically in FIG. 1.
  • FIGS 1 to 3 describe an impact sensing system for a robot according to a particular embodiment of the present invention.
  • This robot is here placed in a building at atmospheric pressure Pr a tm
  • This system comprises a flexible cover element, or sensitive skin, for covering a part of this robot such as its arm (not shown), which is likely to collide with an object or a person during its movement.
  • This covering element 10 is here a self-inflating mat comprising a foam bagged in a sealed plastic envelope.
  • This self-inflating mattress 10 defines a volume 1 1 of indoor air with an internal pressure Pr int .
  • the covering element 10 being flexible and inflated, it advantageously defines a protective barrier capable of absorbing light impacts.
  • this covering member 10 automatically maintaining its shape, it does not require any inflation device and is therefore always operational.
  • the system also includes two sensors 12 offset at the ends of the cover member 10 so as not to form a hard point on the outer surface of this element.
  • These sensors 12 measure the differential pressure between the pressure Pr int in the volume 1 1 of indoor air defined by the covering element 10 and the atmospheric pressure P r a t m
  • a pressure wave 13 traverses the interior of the volume delimited by the self-inflating mattress 10 generating a pressure disturbance which is detected by the two sensors 12.
  • a detection unit 13 configured to receive the measurement signals of the two sensors 12, to execute for each signal an analysis to detect a sudden variation of said pressure and to emit a stop signal to the robot when a such variation is detected.
  • the detection unit 13 comprises an electronic circuit associated only with this sensor and comprising a first operational amplifier 14 at the output of which two resistors 15, 16, each going on a separate input of a second operational amplifier 17, the values of the resistors 15, 1 6 being identical or as close as possible.
  • the inverting input 171 of the second operational amplifier 17 is connected to ground by a capacitor 18, the assembly formed by the resistor 16 and the capacitor 18 forming a low-pass filter on the inverting input 171 of the second operational amplifier 17.
  • the capacitor 18 / resistor 1 6 assembly removes all the high frequencies of the signal and passes only the low frequencies.
  • Positive input side 172 of the operational amplifier 17 everything passes, including the pressure variations from the impacts on the element 10 covering.
  • the second operational amplifier 17 mounted as a comparator gives its output a signal equal to 1 (high level) during a variation of pressure throughout the duration ⁇ of this variation.
  • a microcontroller (not shown) then makes it possible to measure the signal at the output of the second operational amplifier.
  • This circuit also has a pull-up resistor 20 so that the comparator does not trigger on the noise present on the non-inverting input.
  • This circuit advantageously allows the detection of minute pressure variations and has a very high reactivity and a very short rise time.
  • this rise time is here of the order of 100 nanoseconds.
  • the signals sent to the comparator 17 are not identical because a branch of the electronic circuit has a capacity inducing a delay, and can therefore vary only slowly. In addition, a pull resistance causes the voltage to rise slightly, so that the sensor noise does not generate bad detections.
  • the second branch of the electronic circuit varies quickly.
  • this detection system allows the determination of the point of impact on the surface of the covering element.
  • the detection system works even when it shows slight leaks. It is also observed that the variations in the external pressure of said covering element such as atmospheric pressure, and, for example, linked to meteorological conditions or still resulting from rapidly closing doors, are sufficiently slow and uniform for the detection system to react. not.
  • the use of several sensors 1 2 provides redundant detection making the detection system more secure. It also offers the possibility of triangulating the signals sent by the sensors 1 2 in order to estimate the contact position on the surface of the covering element.
  • this system comprises three sensors for measuring the differential pressure Ci, C 2 and C 3 and in the case where the sensor Ci is the first to detect a pressure disturbance, the sensor C 2 being the second and the sensor C 3 being the third to detect this disturbance. Then the measurement time differences are respectively (t 2 -ti) and (t 3 -ti).
  • the distance separating the point of impact from the position of the sensor Ci is r
  • the distances separating the point of impact of the sensors C 2 and C 3 are respectively r + cx (t 2 -ti) and r + cx (t 3 -ti) where c is the speed of propagation of the wave in the interior volume of the cover member.

Abstract

L'invention concerne un système de détection d'impact pour dispositif robotique. Selon l'invention, ce système comprend : un élément (10) de recouvrement souple pour envelopper une partie dudit dispositif robotique, ledit élément (10) de recouvrement délimitant un volume d'air intérieur, au moins un capteur (12) pour mesurer la pression différentielle entre la pression dans ledit volume d'air intérieur et la pression extérieure audit élément (10) de recouvrement, une unité (13) de détection configurée pour recevoir le signal de mesure dudit au moins un capteur (12), exécuter sur la base dudit signal de mesure une analyse pour détecter une variation brusque de ladite pression et émettre un signal d'arrêt audit dispositif robotique lorsqu'une telle variation est détectée.

Description

Système de détection d'impact pour dispositif robotique
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
Domaine de l'invention
La présente invention concerne un système de détection d'impact pour dispositif robotique.
L'invention concerne encore un dispositif robotique équipé d'au moins un tel système de détection.
Arrière-plan technologique
Il est connu que lorsqu'un robot partage avec un ou plusieurs opérateurs un espace de travail, la protection de cet ou de ces opérateurs ainsi que du robot devient une priorité absolue.
Ce robot peut, en effet, en réalisant un mouvement, par exemple une rotation d'un bras, venir frapper un opérateur se trouvant dans le champ de déplacement de ce bras. L'opérateur qui est ainsi touché peut être blessé si le choc est suffisamment violent.
Pour garantir la sécurité des opérateurs, des barrières physiques telles que des grillages, ou des barrières immatérielles telles que des systèmes optiques sont couramment mises en œuvre.
Toutefois, ces barrières induisent une modification de l'espace de travail avec la création de zones d'accès restreintes, le positionnement de nombreux signes visuels tels que des empreintes au sol ou encore l'ajout d'organes supplémentaires pour assurer le transfert d'objets entre la zone réservée au robot et la zone réservée aux opérateurs. Par ailleurs, des alarmes sonores bruyantes peuvent également être mises en œuvre pour avertir l'opérateur du démarrage du robot ou d'une incursion dans la zone réservée au robot.
Toutes ces barrières sont fastidieuses à installer et coûteuses. De plus, elles restreignent l'espace de travail des opérateurs.
On connaît également des peaux sensibles basées sur des distributions matricielles de capteurs sensitifs aptes à détecter un contact.
Toutefois, la fabrication de ces détecteurs est relativement complexe et onéreuse et n'est utilisée que sur de petites surfaces.
On connaît encore des surfaces tactiles comportant deux matériaux conducteurs ou résistifs pour détecter un contact par des mesures de résistivité électrique.
Toutefois, la fabrication de ces détecteurs peut s'avérer complexe et surtout, les mesures peuvent ne pas être uniformes et donc fiables.
La présente invention vise à pallier ces divers inconvénients de l'art antérieur en proposant un système de détection d'impact pour robot simple dans sa conception et dans son mode opératoire, économique et présentant une très grande sensibilité pour la mesure d'impacts même de très faibles énergies.
Un autre objet de la présente invention est un tel système autorisant la détection du point d'impact de manière fiable et rapide.
BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION
A cet effet, l'invention concerne un système de détection d'impact pour dispositif robotique.
Selon l'invention, ce système de détection comprend :
- un élément de recouvrement souple pour envelopper, ou habiller, une partie dudit dispositif robotique, ledit élément de recouvrement délimitant un volume d'air intérieur,
- au moins un capteur pour mesurer la pression différentielle entre la pression dans ledit volume d'air intérieur et la pression extérieure audit élément de recouvrement,
- une unité de détection configurée pour recevoir le signal de mesure dudit au moins un capteur, exécuter sur la base dudit signal de mesure une analyse pour détecter une variation brusque de ladite pression et émettre un signal d'arrêt audit dispositif robotique lorsqu'une telle variation est détectée. On entend par « variation brusque » de pression, une variation haute- fréquence de cette pression telle que celle résultant de la génération d'une onde sonore se propageant dans ledit volume intérieur suite à un impact sur ledit élément de recouvrement.
La pression extérieure audit élément de recouvrement est typiquement la pression régnant dans la zone telle qu'une pièce ou un hall, dans laquelle est placé le dispositif robotique. Cette pression extérieure sera donc généralement la pression atmosphérique mais pas nécessairement.
Ladite partie dudit dispositif robotique étant mobile, l'épaisseur dudit élément de recouvrement est de préférence, inférieure à 15 mm et encore mieux à 10 mm pour ne pas limiter les mouvements de ladite partie mobile.
Un tel système de détection d'impact permet avantageusement d'améliorer très sensiblement la sécurité des robots et de ce fait autoriser leur utilisation à proximité des opérateurs avec une plus grande sécurité.
En effet, ce système de détection permet :
- de détecter toute collision et stopper le robot avant que des blessures irréversibles puissent se produire, et
- de diminuer les effets d'un impact en répartissant la force de contact sur une surface large et/ou par l'utilisation de matériaux souples.
De manière avantageuse, un tel système de détection comportant un ou plusieurs capteurs non pas distribués sur l'ensemble de la peau comme les dispositifs de l'état de l'art mais localisés sur les bords de cette peau, moins de capteurs sont nécessaires et le câblage de ces capteurs est plus aisé.
Dans différents modes de réalisation particuliers de ce système de détection, chacun ayant ses avantages particuliers et susceptibles de nombreuses combinaisons techniques possibles:
ce système comporte au moins deux capteurs pour mesurer la pression différentielle.
La mise en œuvre d'au moins deux capteurs assure la redondance nécessaire en cas de panne/disfonctionnement de l'un des capteurs.
La mise en œuvre de trois capteurs, ou plus, c'est-à-dire d'au moins trois capteurs, permet de déterminer la position d'impact par triangulation.
Ayant trouvé la position d'impact avec une bonne précision, il devient dès lors possible d'adapter la réaction du robot de la meilleure façon et même de profiter de cette information pour faciliter le pilotage du robot. ledit élément de recouvrement comporte un matériau souple perméable à l'air, ledit matériau étant recouvert d'une paroi étanche sur au moins une de ses faces.
De préférence, ledit élément de recouvrement comporte deux parois souples assemblées sur leur périphérie de manière étanche en délimitant entre ces deux parois un volume intérieur dans lequel est placé le matériau souple. A titre purement illustratif, la paroi souple étanche est réalisée en matière plastique souple ou en caoutchouc.
De manière avantageuse, ledit matériau souple perméable à l'air est choisi dans le groupe comprenant une mousse, une mousse à cellule ouverte, une ouate fibreuse, un composant élastique et des combinaisons de ces éléments.
ledit élément de recouvrement est un matelas auto-gonflant, ladite unité de détection comporte, pour chaque capteur, un circuit électronique comprenant un étage d'adaptation d'impédance en sortie duquel sont placés deux résistances pour séparer le signal sortant de cet étage d'adaptation d'impédance en deux signaux, chaque signal étant envoyé vers une entrée distincte d'un comparateur, un détecteur permettant de mesurer un signal en sortie dudit comparateur correspondant à une variation de pression pendant un temps Δΐ.
Le système électronique peut aussi alternativement être complètement analogique : le signal du capteur est filtré numériquement afin d'obtenir le même résultat.
ce système comprend une interface de sécurité destinée à être placée entre ledit élément de recouvrement et ladite partie du dispositif robotique, ladite interface de sécurité étant apte à détecter une pression appliquée sur ladite interface et à envoyer un signal d'alarme vers une unité de contrôle, ladite unité de contrôle envoyant un signal d'arrêt audit dispositif robotique lorsqu'elle reçoit un tel signal d'alarme.
A titre purement illustratif, cette interface peut être réalisée avec une peau sensible comprenant dans son épaisseur deux matériaux conducteurs espacés l'un de l'autre, lesquels transmettent un signal lorsqu'ils entrent en contact sous l'effet d'un choc.
ledit au moins un capteur est destiné à être monté directement sur ledit dispositif robotique ou est déporté par rapport audit élément de recouvrement pour ne pas former de point dur sur ledit élément de recouvrement,
ce système comprend une sonde pour mesurer la pression dans ledit volume intérieur,
ce système comporte un dispositif de gonflage pour maintenir une pression Pfonctionnement constante dans ledit volume intérieur.
Avantageusement, cette pression Pfonctionnement est de l'ordre de 3 à 4 bars pour assurer une bonne sensibilité du système de détection aux impacts.
La présente invention concerne également un ensemble robotique comprenant un dispositif robotique et un système de détection tel que décrit précédemment.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres avantages, buts et caractéristiques particulières de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 représente schématiquement un système de détection d'impact pour un robot selon un mode de réalisation particulier de la présente invention,
- la figure 2 est une vue schématique de l'unité de détection du système de la Fig. 1 ,
- la figure 3 montre une peau équipée de deux capteurs du système de la Fig. 1 ,
- la figure 4 montre un robot dont une partie du bras articulé est recouverte d'une peau telle représentée schématiquement sur la Fig. 1 .
DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION DE
L'INVENTION
Tout d'abord, on note que les figures ne sont pas à l'échelle.
Les Figures 1 à 3 décrivent un système de détection d'impact pour un robot selon un mode de réalisation particulier de la présente invention. Ce robot est ici placé dans un bâtiment à la pression atmosphérique Pratmo-
Ce système comprend un élément 10 de recouvrement souple, ou peau sensible, pour habiller une partie de ce robot telle que son bras (non représenté), lequel est susceptible d'entrer en collision avec un objet ou une personne lors de son déplacement. Cet élément 10 de recouvrement est ici un matelas auto-gonflant comportant une mousse ensachée dans une enveloppe en matière plastique étanche. Ce matelas 10 auto-gonflant définit un volume 1 1 d'air intérieur présentant une pression intérieur Print.
L'élément 10 de recouvrement étant souple et gonflé, il définit avantageusement une barrière de protection, susceptible d'absorber des impacts légers.
De plus, cet élément 10 de recouvrement maintenant automatiquement sa forme, il ne requiert avantageusement pas de dispositif de gonflage et est donc toujours opérationnel.
Comme le montre la Figure 1 , le système comporte également deux capteurs 12 déportés aux extrémités de l'élément 10 de recouvrement de manière à ne pas former de point dur sur la surface externe de cet élément.
Ces capteurs 12 mesurent la pression différentielle entre la pression Print dans le volume 1 1 d'air intérieur définit par l'élément 10 de recouvrement et la pression atmosphérique P ratm■
Il est ainsi possible d'avoir accès aux variations de pression de l'air renfermé par l'élément 10 de recouvrement.
Or, lors d'un impact sur l'élément 10 de recouvrement, une onde 13 de pression parcourt l'intérieur du volume délimité par le matelas 10 auto- gonflant engendrant une perturbation de pression qui est détectée par les deux capteurs 12.
Ces mesures sont alors envoyées vers une unité 13 de détection configurée pour recevoir les signaux de mesure des deux capteurs 12, exécuter pour chaque signal, une analyse pour détecter une variation brusque de ladite pression et émettre un signal d'arrêt au robot lorsqu'une telle variation est détectée.
Comme représenté sur la Figure 2, pour chaque capteur 12, l'unité de détection 13 comprend un circuit électronique associé uniquement à ce capteur et comportant un premier amplificateur opérationnel 14 en sortie duquel sont disposés deux résistances 15, 1 6, chacune allant sur une entrée distincte d'un second amplificateur opérationnel 17, les valeurs des résistances 15, 1 6 étant identiques ou les plus proches possibles.
L'entrée inverseuse 171 du second amplificateur opérationnel 17 est reliée à la masse par un condensateur 18, l'ensemble formé par la résistance 16 et le condensateur 18 formant un filtre passe-bas sur l'entrée inverseuse 171 du second amplificateur opérationnel 17.
Coté entrée inverseuse 171 de l'amplificateur opérationnel 17, l'ensemble condensateur 18 / résistance 1 6 enlève toutes les hautes fréquences du signal et ne laisse passer que les basses fréquences.
Coté entrée positive 172 de l'amplificateur opérationnel 17, tout passe, notamment les variations de pression issues des impacts sur l'élément 10 de recouvrement.
Le second amplificateur opérationnel 17 monté en comparateur donne à sa sortie un signal égale à 1 (niveau haut) lors d'une variation de pression et ce pendant toute la durée Δΐ de cette variation. Un microcontrôleur (non représenté) permet alors la mesure du signal en sortie du second amplificateur opérationnel.
La résistance 19 placée en sortie du second amplificateur opérationnel
17 ajoute une hystérésis à la sortie, empêchant l'apparition d'oscillations lorsque les deux niveaux d'entrée du second amplificateur opérationnel sont très proches.
Par ailleurs, un lissage est réalisé par la capacité placée entre la borne inverseuse du second amplificateur opérationnel 17 et la masse. Ce circuit comporte également une résistance 20 de pull-up évitant ainsi que le comparateur ne déclenche sur le bruit présent sur l'entrée non-inverseuse.
Ce circuit permet avantageusement la détection de variations de pression infimes et présente une très grande réactivité et un temps de montée très court. A titre purement illustratif, ce temps de montée est ici de l'ordre de 100 nanosecondes.
Les signaux envoyés vers le comparateur 17 ne sont pas identiques, car une branche du circuit électronique comporte une capacité induisant un retard, et ne peut donc varier que lentement. De plus une résistance de tirage fait légèrement monter le voltage, afin que le bruit du capteur n'engendre pas de mauvaises détections. La deuxième branche du circuit électronique varie quant à elle rapidement.
De manière avantageuse, ce système de détection permet la détermination du point d'impact à la surface de l'élément de recouvrement.
En outre, on constate que le système de détection fonctionne même lorsqu'il présente de légères fuites. On observe également que les variations dans la pression extérieure audit élément de recouvrement telle que la pression atmosphérique, et par exemple, liées aux conditions météorologiques ou résultant encore de portes se fermant rapidement, sont suffisamment lentes et uniformes pour que le système de détection ne réagisse pas.
L'utilisation de plusieurs capteurs 1 2 assure une détection redondante rendant de fait le système de détection plus sur. Elle offre également la possibilité de trianguler les signaux envoyés par les capteurs 1 2 afin d'estimer la position de contact à la surface de l'élément de recouvrement.
Dans un mode de réalisation particulier où ce système comporte trois capteurs pour mesurer la pression différentielle C-i , C2 et C3 et dans l'hypothèse où le capteur Ci est le premier à détecter une perturbation de pression, le capteur C2 étant le deuxième et le capteur C3 étant le troisième à détecter cette perturbation. Alors les écarts de temps de mesure sont respectivement (t2-t-i) et (t3-t-i).
En considérant que la distance séparant le point d'impact de la position du capteur Ci est r, on en déduit que les distances séparant le point d'impact des capteurs C2 et C3 sont respectivement r + c x (t2-t-i) et r + c x (t3-t-i) où c est la vitesse de propagation de l'onde dans le volume intérieur de l'élément de recouvrement.
Pour les éléments courbes, on considère que l'onde se propage sur une surface virtuelle médiane.
L'intersection des courbes obtenues en considérant un pas Ar autour de la distance r permet d'obtenir la position du point d'impact en un temps très court et avec une très grande précision par un algorithme itératif.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Système de détection d'impact pour dispositif robotique, caractérisé en ce qu'il comprend :
- un élément (10) de recouvrement souple pour envelopper une partie dudit dispositif robotique, ledit élément (10) de recouvrement délimitant un volume d'air intérieur,
- au moins un capteur (12) pour mesurer la pression différentielle entre la pression dans ledit volume d'air intérieur et la pression extérieure audit élément (10) de recouvrement,
- une unité (13) de détection configurée pour recevoir le signal de mesure dudit au moins un capteur (12), exécuter sur la base dudit signal de mesure une analyse pour détecter une variation brusque de ladite pression et émettre un signal d'arrêt audit dispositif robotique lorsqu'une telle variation est détectée, et en ce que
- ledit élément (10) de recouvrement comporte un matériau souple perméable à l'air, ledit matériau étant recouvert d'une paroi étanche sur au moins une de ses faces, ledit élément (10) de recouvrement formant un matelas auto-gonflant.
2. Système de détection selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux capteurs (12) pour mesurer la pression différentielle.
3. Système de détection selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit matériau souple perméable à l'air est choisi dans le groupe comprenant une mousse, une mousse à cellule ouverte, une ouate fibreuse, au moins un composant élastique et des combinaisons de ces éléments.
4. Système de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérise en ce que ladite unité (13) de détection comporte, pour chaque capteur (12), un circuit électronique comprenant un étage (14) d'adaptation d'impédance en sortie duquel sont placés deux résistances (15, 1 6) pour séparer le signal sortant dudit un étage (14) d'adaptation d'impédance en deux signaux, chaque signal étant envoyé vers une entrée distincte d'un comparateur (17), un détecteur permettant de mesurer un signal en sortie dudit comparateur correspondant à une variation de pression pendant un temps Δΐ.
5. Système de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à
4, caractérise en ce qu'il comprend une interface de sécurité destinée à être placée entre ledit élément (10) de recouvrement et ladite partie du dispositif robotique, ladite interface de sécurité étant apte à détecter une pression appliquée sur ladite interface et à envoyer un signal d'alarme vers une unité de contrôle, ladite unité de contrôle envoyant un signal d'arrêt audit dispositif robotique lorsqu'elle reçoit un tel signal d'alarme.
6. Système de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à
5, caractérise en ce que ledit au moins un capteur (12) est destiné à être monté directement sur ledit dispositif robotique ou est déporté par rapport audit élément (10) de recouvrement pour ne pas former de point dur sur ledit élément (10) de recouvrement.
7. Système de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à
6, caractérisé en ce qu'il comprend une sonde pour mesurer la pression dans ledit volume intérieur.
8. Système de détection selon l'une quelconque des revendications 1
7, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de gonflage pour maintenir une pression P fonctionnement constante dans ledit volume intérieur.
9. Ensemble robotique comprenant un dispositif robotique et un système de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
PCT/EP2014/079146 2013-12-26 2014-12-23 Système de détection d'impact pour dispositif robotique WO2015097215A1 (fr)

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