WO2017089623A1 - Procédé et dispositif pour le pilotage d'un robot en co-activité - Google Patents

Procédé et dispositif pour le pilotage d'un robot en co-activité Download PDF

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WO2017089623A1
WO2017089623A1 PCT/EP2016/079055 EP2016079055W WO2017089623A1 WO 2017089623 A1 WO2017089623 A1 WO 2017089623A1 EP 2016079055 W EP2016079055 W EP 2016079055W WO 2017089623 A1 WO2017089623 A1 WO 2017089623A1
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WO
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robot
sensor
speed
steps
trajectory
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/079055
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Inventor
Christine CHEVALLEREAU
Alexis GIRIN
Philip LONG
Original Assignee
Institut De Recherche Technologique Jules Verne
Centre National De La Recherche Scientifique
Universite De Nantes
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Publication date
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    • B25J9/1674—Programme controls characterised by safety, monitoring, diagnostic
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    • 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
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49201—Variable load, slide friction, irregular machine guides

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for controlling a robot in co-activity.
  • the invention relates to the field of robots operating in an environment in co-activity with human operators or with other robots, or cobots.
  • the invention is more particularly, but not exclusively, dedicated to the field of handling and assembly in the automotive, aeronautical and naval industries.
  • a robot capable of working in co-activity comprises several safety devices used alone or in combination.
  • a robot comprises force sensors on its various axes and means for causing a safety stop of the robot when the force measured on one of these sensors exceeds a threshold value, for example 150 N. After a safety stop, the robot must be reset to resume normal operation.
  • the robot evolves according to a so-called security speed.
  • This safety speed is sufficiently reduced to both allow a possible operator to easily anticipate the movements of the robot and thus avoid the collision, and on the other hand, not to hurt the operator if ever such a collision happened despite everything.
  • the invention aims at solving the disadvantages of the prior art and for this purpose concerns a method for controlling the operation of a robot within a system comprising said robot and means for analyzing its environment, in particular concentric, comprising:
  • step b if the force on one of the axes of the robot is greater than the maximum value acquired in step a) stop the robot in its position; vs. to obtain a surveillance space, called a security space, the extent of which depends on the speed of the robot;
  • the robot continuously scans its environment and operates in safety mode, at reduced speed, only if the presence of an obstacle constituting a risk of collision occurs in this environment.
  • the space monitored being a function of the speed of the robot, the behavior of the robot vis-à-vis the risk of collision depends on its working conditions, including its speed of execution.
  • the method of the invention comprises between steps e) and f) the steps of:
  • boy Wut. obtain the position of the intrusive object in the environment of the robot; h. calculate an avoidance trajectory;
  • the robot continues to perform its tasks at the speed of safety as long as it is possible to avoid the obstacle and thus avoid being in the situation of step b) which leads to a stop.
  • This embodiment is also safer for the operator by considerably reducing the risk of collision even if the attention of the operator is relaxed.
  • the method of the invention comprises between steps i) and f) the steps of:
  • the robot does not just slow down but tries to escape the obstacle which increases the safety of the operator or the other robot located in the monitored environment.
  • the method which is the subject of the invention between steps j) and f) a step consisting in:
  • This embodiment makes it possible to prevent contact, even under reduced effort, being maintained with the object.
  • the method which is the subject of the invention comprises, between steps g) and f) a step consisting of:
  • This embodiment allows the operator to move the robot himself by pushing it effortlessly.
  • the orders of movement of the robot are generated by a controller delivering orders of time position in servo and; the reduction of the speed during step e) is obtained by modifying the interpolation time interval of the robot without modifying the servo frequency.
  • steps j) or k) of the method which is the subject of the invention the robot moving towards a target position by following a theoretical trajectory, the modified trajectory during these steps is obtained by bending said theoretical trajectory proportionally.
  • a repulsion vector oriented along the detection axis of the sensor and of intensity proportional to the information delivered by said sensor.
  • step h) of the method that is the subject of the invention the robot moving towards a target position along a theoretical trajectory, the calculation of the avoidance trajectory of step h) comprises the generation several random theoretical positions in the robot's surveillance space, the elimination of the random positions colliding with the intrusive object, and the definition of the shortest path to reach the target position among the remaining positions.
  • This embodiment allows the rapid generation of an avoidance trajectory. The invention is explained below according to its preferred embodiments, in no way limiting, and with reference to FIGS. 1 to 5, in which:
  • FIG 1 shows schematically the robot and its surveillance space in a view from above
  • FIG. 2 illustrates the control principle in virtual time
  • FIG. 3 represents the flowchart of an exemplary embodiment of the method which is the subject of the invention.
  • FIG. 4 illustrates the principle of calculating an avoidance trajectory
  • the robot (100) which is the subject of the invention comprises means (150) for monitoring its environment, for example in the form of a vision and location sensor (150) such that a 3D camera or a laser.
  • This sensor attached or independent of the robot (100) monitors an area (1 10), called concentric surveillance space, and locates in this space the robot (100) and any new object (190) or operator crossing the boundary of this zone .
  • the concentric zone of surveillance is here represented schematically and arbitrarily. In practice, it is a three-dimensional volume of shape adapted to the operation performed by the robot, and integrating said robot regardless of its articular position.
  • the extent of the surveillance zone, in which the intrusion of an object (190) is considered as a risk of collision, is a function of the speed of movement of the robot. The higher this speed, the more extensive the surveillance zone.
  • the robot (100) also comprises one or more proximity sensors (not shown), able to detect the presence of an object or an operator in a zone (120) constricted around the robot.
  • the means (150) of vision and positioning perform a permanent monitoring of the environment (1 10) of the robot, while the proximity sensors deliver information only if the proximity of an object is detected.
  • the proximity sensor is a light barrier or an ultrasonic sensor.
  • the zone (120) for detecting the proximity sensors of the robot (100) is in practice a volume of any shape, depending on the technology or the combination of detection technologies.
  • the robot (1 00) also comprises one or more contact sensors (not shown) which deliver information when an object or an operator comes into contact with the robot.
  • a contact sensor is made by measuring the control currents of the axis motors or by a force sensor.
  • the system implemented by the method that is the subject of the invention comprises several levels of detection of an intrusion, and the steps intended to protect the robot and the object of the intrusion are implemented gradually as a function of the crossing of domains monitored by these different means of analysis. Each detection level is monitored by one or a plurality of sensors.
  • the speed of movement of the robot is reduced to a safety speed. Reducing the robot's traveling speed when an object crosses the boundary of the monitoring space is achieved by changing the interpolation time interval of the robot without changing the servo frequency.
  • the theoretical trajectory (200) s (t) of the robot is defined by a plurality of points (202, 203, 204, 205, 206, 207).
  • an interpolation is carried out between these points, for example by means of a spline function.
  • the robot is in the position p (t) and at the time (t + At), the robot is in the position p (t + At) distant from d of the last position.
  • the instantaneous speed of the robot between the two interpolation points is d / At.
  • the position of the point p (t + ⁇ t) as a function of the position p (t) is given by the desired speed of the robot as a function of the servo frequency. It is calculated from the interpolation function of the trajectory so that the actual trajectory in position, speed and acceleration of the robot, corresponds to the programmed theoretical trajectory.
  • the robot displacement controller addresses to the axes of said robot movement commands corresponding to each position interpolation according to a fixed servo frequency.
  • the interpolation of the robot's displacement is performed according to a k.At interpolation interval, but the servo frequency remains the same, equal to 1 / At.
  • the controller of the robot comprises a second clock, controllable, for the definition of the interpolation time used for the calculation of the trajectory.
  • This mode of speed control is commonly referred to as a virtual time control and can be compared, from a didactic point of view, to the slow motion effect obtained by filming a scene at a higher image acquisition rate. than the projection frequency of the film.
  • the robot control system continuously monitors the state of the contact sensors.
  • a test step (31 0) if a contact with the robot is detected, for example, by detecting a control current exceeding a determined threshold on one of the robot axis motors, stopping emergency (31 1) of the robot is triggered.
  • This emergency stop stops the robot which must be reset to restart. Outside of this emergency, the robot works at its working speed, with the highest possible productivity.
  • the environment of the robot is scanned continuously by the means of vision and location.
  • a control step (330) the speed of the robot is reduced to a so-called predetermined safety speed, for example in accordance with the ISO standards 1 021 8 and ISO TS 1 5066 for the co-activity.
  • This security speed is maintained as long as the introduced object is in the surveillance space.
  • the reduction of speed is achieved by means of the control in virtual time, so that the program of displacement is continued but at the reduced speed allowing for example to the operator himself found in co-activity in the environment of the robot, better anticipate the movements of the robot and reduce the intensity of a possible shock.
  • the monitoring of the continuous contact sensors and the ultimate safety mode resulting in the emergency stop of the robot remains active.
  • the vision and positioning sensors that scan the surveillance space are able to determine the position of the intrusive object in the environment of the robot. This position is transmitted to the robot control system which calculates (340), from this information, an avoidance trajectory of the intrusive object.
  • the calculator in order to calculate the avoidance trajectory, the calculator generates a series of random points (430) in the surveillance space. Sets of points (441, 442) that collide with objects in the robot's environment, including the intrusive object, are eliminated. The calculator then determines a path (450), the shortest, passing through the remaining points and connecting the starting point (410) and the target point (420). Thus, the avoidance trajectory is calculated quickly.
  • the robot is in an initial position (510) and is moving towards a target position (520). In the absence of detection by the proximity sensors, this movement is made in a direction (530) oriented from the initial position to the target position and the trajectory of the robot follows this direction.
  • a proximity sensor 540
  • said sensor detects the presence of the object along a defined axis (541). This detection thus defines a vector (542), said repulsion, oriented in the direction (541) of detection of the sensor, and intensity all the more important that the detected object is close.
  • This vector (542) is combined with the vector (530), called attraction, defining the initial trajectory of the robot, robot whose path (550) is inflected accordingly, moving it away from the intrusive object while continuing its path to the target (520).
  • the robot operating at the reduced safety speed, if during a contact detection step (370) a contact with an intrusive object is detected, the trajectory of the robot is modified during a step (380) of removal, so as to move the robot away from this contact.
  • the distance trajectory is calculated similarly to the escape trajectory but considering only the repulsion vector: the robot moves away from the contact by following this repulsion vector.
  • the robot is then stopped.
  • the robot is placed in a gravity compensation situation, which makes it possible to easily move the robot.
  • the above description and the exemplary embodiments show that the invention achieves the desired aim and enables the robot likely to be in co-activity with an operator to work to the maximum of its productivity, while improving the security of said operator.
  • the method of the invention is effective vis-à-vis the work movements of the robot but also in the context of its movement between two work stations.

Abstract

L'invention concerne un procédé pour le contrôle du fonctionnement d'un robot au sein d'un système comprenant ledit robot (100) et des moyens d'analyse de son environnement concentrique comprenant : i. un capteur de contact; ii. un capteur de proximité; iii. un capteur de vision et de localisation; caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : a. obtenir pour chacun des axes du robot une valeur d'effort maximale admissible; b. si l'effort sur un des axes du robot est supérieure à la valeur maximale acquise à l'étape a) (310) arrêter (311) le robot dans sa position; c. obtenir un espace concentrique de surveillance, dit espace de sécurité, dont l'étendue est fonction de la vitesse du robot; d. surveiller l'environnement du robot par les moyens d'analyse; e. si l'intrusion d'un objet est détectée (320) dans l'espace de sécurité du robot, réduire (330) progressivement la vitesse d'évolution jusqu'à une vitesse dite de sécurité; f. reprendre à l'étape a).

Description

PROCÉDÉ ET DISPOSITIF POUR LE PILOTAGE D'UN ROBOT EN CO-
ACTIVITÉ
L'invention concerne un procédé et un dispositif pour le pilotage d'un robot en co-activité. L'invention concerne le domaine des robots intervenant dans un environnement en co-activité avec des opérateurs humains ou avec d'autres robots, ou cobots. L'invention est plus particulièrement, mais non exclusivement, dédiée au domaine de la manutention et de l'assemblage dans les industries automobiles, aéronautiques et navales.
Selon l'art antérieur, un robot apte à travailler en co-activité, notamment avec des opérateurs humains, comprend plusieurs dispositifs de sécurité utilisés seuls ou en combinaison. À titre d'exemple, un tel robot comprend des capteurs d'effort sur ses différents axes et des moyens pour provoquer un arrêt de sécurité du robot lorsque l'effort mesuré sur l'un de ces capteurs dépasse une valeur seuil, par exemple 150 N. Une fois en arrêt de sécurité, le robot doit être réinitialisé pour reprendre son fonctionnement normal.
Selon un autre mode de réalisation utilisé en complément du précédent, le robot évolue selon une vitesse dite de sécurité. Cette vitesse de sécurité est suffisamment réduite pour, à la fois, permettre à un éventuel opérateur d'anticiper facilement les mouvements du robot et ainsi éviter la collision, et d'autre part, de ne pas blesser l'opérateur si jamais une telle collision se produisait malgré tout.
Ces limites de vitesse et de force sont notamment définies dans les normes ISO 10218 et ISO TS 15066.
Ces solutions de l'art antérieur ont pour inconvénient de fortement réduire la productivité du robot. De plus, les limites d'effort acceptables sont définies de manière statique. Ainsi, la limite d'effort définie pour détecter une collision avec un opérateur statique n'est pas nécessairement pertinente si la collision se produit avec une personne en mouvement, une telle collision étant également susceptible d'avoir d'autre conséquences, par exemple une chute, qui génèrent des traumatismes indirects. Dans d'autres circonstances, un effort de contact faible, inférieur à 150 N, mais prolongé, par exemple au niveau du larynx ou de la cage thoracique est susceptible d'engendrer des traumatismes importants. Aussi, bien que ces systèmes de l'art antérieur réduisent fortement la productivité du robot, ils n'assurent pas pour autant une sécurité totale de fonctionnement.
L'invention vise à résoudre les inconvénients de l'art antérieur et concerne à cette fin un procédé pour le contrôle du fonctionnement d'un robot au sein d'un système comprenant ledit robot et des moyens pour l'analyse de son environnement, notamment concentrique, comprenant :
un capteur de contact ;
i. un capteur de proximité ;
iii. un capteur de vision et de localisation ;
lequel procédé comprend les étapes consistant à :
a. obtenir pour chacun des axes du robot une valeur d'effort maximale admissible ;
b. si l'effort sur un des axes du robot est supérieur à la valeur maximale acquise à l'étape a) arrêter le robot dans sa position ; c. obtenir un espace de surveillance, dit espace de sécurité, dont l'étendue est fonction de la vitesse du robot ;
d. surveiller l'environnement du robot par les moyens d'analyse ;
e. si l'intrusion d'un objet est détectée dans l'espace de sécurité du robot, réduire progressivement la vitesse d'évolution jusqu'à une vitesse dite de sécurité ;
f. reprendre à l'étape a).
Ainsi, le robot scrute en permanence son environnement et ne fonctionne en mode de sécurité, à vitesse réduite, que si la présence d'un obstacle constituant un risque de collision se présente dans cet environnement. L'espace surveillé étant fonction de la vitesse du robot, le comportement du robot vis-à-vis du risque de collision est fonction de ses conditions de travail, notamment de sa vitesse d'exécution.
L'invention est avantageusement mise en œuvre selon les modes de réalisation et les variantes exposés ci-après, lesquels sont à considérer individuellement ou selon toute combinaison techniquement opérante. Selon un mode de réalisation avantageux, le procédé objet de l'invention comprend entre les étapes e) et f) les étapes consistant à :
g. obtenir la position de l'objet intrusif dans l'environnement du robot ; h. calculer une trajectoire d'évitement ;
i. poursuivre le déplacement du robot selon la trajectoire d'évitement calculée en h).
Ainsi, selon ce mode de réalisation perfectionné, le robot continue à réaliser ses tâches à la vitesse de sécurité tant qu'il est possible d'éviter l'obstacle et ainsi d'éviter de se trouver dans la situation de l'étape b) qui conduit à un arrêt. Ce mode de réalisation est aussi plus sécurisant pour l'opérateur en réduisant considérablement les risques de collision même si l'attention de l'opérateur est relâchée.
Selon un mode de réalisation perfectionné du précédent mode de réalisation, le procédé objet de l'invention comprend entre les étapes i) et f) les étapes consistant à :
j. si la proximité de l'objet intrusif est détectée par le capteur de proximité, calculer une trajectoire d'éloignement dudit objet.
Ainsi, en cas de risque de collision avéré, détecté par le capteur de proximité, le robot ne se contente pas de ralentir mais cherche à fuir l'obstacle ce qui accroît la sécurité de l'opérateur ou de l'autre robot se trouvant dans l'environnement surveillé.
Avantageusement, selon ce dernier mode de réalisation, le procédé objet de l'invention entre les étapes j) et f) une étape consistant à :
k. si un contact avec l'objet intrusif est détecté par le capteur de contact, générer une trajectoire d'éloignement du contact.
Ce mode de réalisation permet d'éviter qu'un contact, même sous un effort réduit, ne soit maintenu avec l'objet.
Selon une variante de réalisation, le procédé objet de l'invention comprend entre les étapes g) et f) une étape consistant à :
I. si la proximité de l'objet intrusif est détectée par le capteur de proximité ou si un contact avec ledit objet intrusif est détecté par le capteur de contact, placer le robot en état de compensation de gravité.
Ce mode de réalisation permet à l'opérateur d'éloigner lui-même le robot en le poussant sans effort.
Avantageusement, les ordres de déplacement du robot sont générés par un contrôleur délivrant des ordres de position temporelle en asservissement et ; la réduction de la vitesse au cours de l'étape e) est obtenue en modifiant l'intervalle de temps d'interpolation du robot sans modifier la fréquence d'asservissement. Selon un mode de réalisation particulier, les ordres de position temporelle a(t) du robot sont délivrés par le contrôleur en fonction d'une trajectoire théorique s(t) selon un intervalle temporel de contrôle At correspondant à une fréquence d'asservissement 1/At, de sorte qu'en conditions nominales de fonctionnement a(t) =s(t) ; et la réduction de la vitesse au cours de l'étape e) est obtenue en introduisant un temps virtuel de sorte que c(t+At)=s(t+k.At) avec k≤l. Selon un mode de réalisation des étapes j) ou k) du procédé objet de l'invention, le robot se déplaçant vers une position cible en suivant une trajectoire théorique, la trajectoire modifiée au cours de ces étapes est obtenue en infléchissant ladite trajectoire théorique proportionnellement à un vecteur de répulsion orienté selon l'axe de détection du capteur et d'intensité proportionnelle à l'information délivrée par ledit capteur. Ce mode de réalisation permet d'infléchir en temps réel la trajectoire de sorte à échapper à la collision ou à en limiter les effets, tout en poursuivant, autant que faire se peut, le déplacement vers le point cible dans le cas de la mise en œuvre de l'étape j).
Selon un mode de réalisation de l'étape h) du procédé objet de l'invention, le robot se déplaçant vers une position cible en suivant une trajectoire théorique, le calcul de la trajectoire d'évitement de l'étape h) comprend la génération de plusieurs positions théoriques aléatoires dans l'espace de surveillance du robot, l'élimination des positions aléatoires en collision avec l'objet intrusif, et la définition du chemin le plus court pour atteindre la position cible parmi les positions restantes. Ce mode de réalisation permet la génération rapide d'une trajectoire d'évitement. L'invention est exposée ci-après selon ses modes de réalisation préférés, nullement limitatifs, et en référence aux figures 1 à 5, dans lesquelles :
-la figure 1 représente schématiquement le robot et son espace de surveillance selon une vue de dessus ;
-la figure 2 illustre le principe de commande en temps virtuel ;
-la figure 3 représente l'organigramme d'un exemple de réalisation du procédé objet de l'invention ;
-la figure 4 illustre le principe de calcule d'une trajectoire d'évitement ;
-et la figure 5, schématise le principe de calcul d'une trajectoire d'évasion. Figure 1 , selon un exemple de réalisation, le robot (100) objet de l'invention comporte des moyens (150) de surveillance de son environnement, par exemple sous la forme d'un capteur de vision et de localisation (150) tel qu'une caméra 3D ou un laser. Ce capteur, attaché ou indépendant du robot (100) surveille une zone (1 10), dite espace concentrique de surveillance, et localise dans cet espace le robot (100) et tout nouvel objet (190) ou opérateur franchissant la limite de cette zone. La zone concentrique de surveillance est ici représentée schématiquement et de manière arbitraire. En pratique, il s'agit d'un volume tridimensionnel de forme adaptée à l'opération réalisée par le robot, et intégrant ledit robot quelle que soit sa position articulaire. L'étendue de la zone de surveillance, dans laquelle l'intrusion d'un objet (190) est considérée comme un risque de collision, est fonction de la vitesse de déplacement du robot. Plus cette vitesse est importante et plus la zone de surveillance est étendue. Le robot (100) comprend également un ou plusieurs capteurs de proximité (non représentés), aptes à détecter la présence d'un objet ou d'un opérateur dans une zone (120) resserrée autour du robot. Les moyens (150) de vision et de positionnement réalisent une surveillance permanente de l'environnement (1 10) du robot, alors que les capteurs de proximité ne délivrent une information que si la proximité d'un objet est détectée. A titre d'exemple non limitatif, le capteur de proximité est une barrière lumineuse ou encore un capteur à ultrasons. La zone (120) de détection des capteurs de proximité du robot (100) est en pratique un volume de forme quelconque, fonction de la technologie ou de la combinaison de technologies de détection. Le robot (1 00) comprend également un ou plusieurs capteurs de contact (non représentés) qui délivrent une information lorsqu'un objet ou un opérateur entre en contact avec le robot. A titre d'exemple non limitatif, un tel capteur de contact est réalisé par la mesure des courants de commande des moteurs d'axe ou par un capteur de force. Ainsi le système mis en œuvre par le procédé objet de l'invention comprend plusieurs niveaux de détection d'une intrusion, et les étapes visant à protéger le robot et l'objet de l'intrusion sont mises en œuvre graduellement en fonction du franchissement des domaines surveillés par ces différents moyens d'analyse. Chaque niveau de détection est surveillé par un ou une pluralité de capteurs. Selon le procédé objet de l'invention, lorsqu'un objet (1 90) ou un opérateur franchit la limite (1 1 0) de l'espace de surveillance la vitesse de déplacement du robot est réduite à une vitesse de sécurité. La réduction de la vitesse de déplacement du robot lorsqu'un objet franchit la limite de l'espace de surveillance est obtenue en modifiant l'intervalle de temps d'interpolation du robot sans modifier la fréquence d'asservissement.
Figure 2, la trajectoire théorique (200) s(t) du robot est définie par une pluralité de points (202, 203, 204, 205, 206, 207). Pour calculer la trajectoire réelle, c(t), du robot en fonction de ces points de passage, une interpolation est réalisée entre ces points, par exemple au moyen d'une fonction spline. A partir de cette interpolation, le calculateur définit les positions intermédiaires selon un intervalle de temps At correspondant à la fréquence d'asservissement du robot. À titre d'exemple At=0,02 secondes et la fréquence d'asservissement est de 50 Hz. Ainsi, au temps t, le robot se trouve dans la position p(t) et au temps (t+At), le robot se trouve dans la position p(t+At) distante de d de la dernière position. La vitesse instantanée du robot entre les deux points d'interpolation est d/At. La position du point p(t+At) en fonction de la position p(t) est donnée par la vitesse désirée du robot en fonction de la fréquence d'asservissement. Elle est calculée à partir de la fonction d'interpolation de la trajectoire de sorte que la trajectoire réelle en position, en vitesse et en accélération du robot, corresponde à la trajectoire théorique programmée. Ainsi, le contrôleur de déplacement du robot adresse aux axes dudit robot des ordres de déplacement correspondant à chaque position d'interpolation selon une fréquence d'asservissement fixe. Lorsqu'une intrusion dans l'espace de surveillance est détectée, l'interpolation du déplacement du robot est réalisée selon un intervalle d'interpolation k.At, mais la fréquence d'asservissement reste la même, égale à 1/At. Ainsi, en partant de la position p(t+At), le point d'interpolation suivant devrait se situer à une position (21 1 ) telle qu'interpolée pour un temps At. Le facteur k étant inférieur à 1 , la position (21 0) calculée d'interpolation est en retard par rapport à cette position (21 1 ) théorique. Aussi le robot ralentit sans que la programmation ne soit modifiée. Pour réaliser cette fonction, le contrôleur du robot comporte une seconde horloge, pilotable, pour la définition du temps d'interpolation utilisé pour le calcul de la trajectoire. Ce mode de contrôle de la vitesse est couramment désigné comme une commande en temps virtuel et peut être comparé, d'un point de vue didactique, à l'effet de ralenti obtenu en filmant une scène à une fréquence d'acquisition des images plus élevée que la fréquence de projection du film.
Figure 3, selon un niveau ultime de sécurité, le système de pilotage du robot scrute en permanence l'état des capteurs de contact. Au cours d'une étape (31 0) de test, si un contact avec le robot est détecté, par exemple, en détectant un courant de commande excédant un seuil déterminé sur l'un des moteurs d'axe du robot, l'arrêt d'urgence (31 1 ) du robot est déclenché. Cet arrêt d'urgence stoppe le robot qui doit être réinitialisé pour repartir. En dehors de cette situation d'urgence, le robot travaille à sa vitesse de travail, avec la productivité la plus élevée possible. L'environnement du robot est scruté en permanence par les moyens de vision et de localisation. Si, au cours d'une étape de détection (320), une intrusion est détectée sous la forme du franchissement de la limité de l'espace de surveillance, alors, au cours d'une étape (330) de contrôle, la vitesse du robot est réduite à une vitesse dite de sécurité, prédéterminée, par exemple en accord avec les normes ISO 1 021 8 et ISO TS 1 5066 pour la co-activité. Cette vitesse de sécurité est conservée tant que l'objet introduit se trouve dans l'espace de surveillance. La réduction de vitesse est réalisée par l'intermédiaire de la commande en temps virtuel, de sorte que le programme de déplacement se continue mais à la vitesse réduite permettant par exemple à l'opérateur se trouvant en co-activité dans l'environnement du robot, de mieux anticiper les déplacements du robot et de réduire l'intensité d'un choc éventuel. La surveillance des capteurs de contact continue et le mode de sécurité ultime entraînant l'arrêt d'urgence du robot reste actif. Selon un mode de réalisation, les capteurs de vision et de positionnement qui scrutent l'espace de surveillance sont en mesure de déterminer la position de l'objet intrusif dans l'environnement du robot. Cette position est transmise au système de pilotage du robot qui calcule (340), à partir de cette information, une trajectoire d'évitement de l'objet intrusif.
Figure 4, le robot se trouvant en un point (410) de l'espace et se déplaçant vers un point cible (420), afin de calculer la trajectoire d'évitement, le calculateur génère une série de points aléatoires (430) dans l'espace de surveillance. Les ensembles de points (441 , 442) qui sont en collision avec des objets de l'environnement du robot, notamment l'objet intrusif, sont éliminés. Le calculateur détermine alors un trajet (450), le plus court, passant par les points restants et reliant le point de départ (410) et le point cible (420). Ainsi, la trajectoire d'évitement est calculée rapidement.
En revenant à la figure 3, si au cours d'une étape de détection (350), un signal provenant d'un capteur de proximité est détecté, alors la trajectoire du robot est modifiée, au cours d'une étape de calcul d'évasion (360), de sorte à éloigner le robot de cette proximité.
Figure 5, le robot se trouve dans une position initiale (510) et se dirige vers une position cible (520). En l'absence détection par les capteurs de proximité, ce déplacement est réalisé dans une direction (530) orientée de la position initiale vers la position cible et la trajectoire du robot suit cette direction. En présence d'une détection par un capteur de proximité (540), ledit capteur détecte la présence de l'objet selon un axe (541 ) défini. Cette détection définit ainsi un vecteur (542), dit de répulsion, orienté selon la direction (541 ) de détection du capteur, et d'intensité d'autant plus importante que l'objet détecté est proche. Ce vecteur (542) est combiné au vecteur (530), dit d'attraction, définissant la trajectoire initiale du robot, robot dont la trajectoire (550) est infléchie en conséquence, éloignant celui-ci de l'objet intrusif tout en poursuivant sa trajectoire vers la cible (520).
En revenant à la figure 3, le robot évoluant à la vitesse réduite de sécurité, si au cours d'une étape (370) de détection de contact, un contact avec un objet intrusif est détecté, la trajectoire du robot est modifiée au cours d'une étape (380) d'éloignement, de sorte à écarter le robot de ce contact. La trajectoire d'éloignement est calculée de manière similaire à la trajectoire d'évasion mais en ne considérant que le vecteur de répulsion : le robot s'éloigne du contact en suivant ce vecteur de répulsion. Selon un mode de réalisation, le robot est alors arrêté. Selon un autre mode de réalisation le robot est placé en situation de compensation de gravité, ce qui permet de facilement déplacer le robot.
La description ci-avant et les exemples de réalisation, montrent que l'invention atteint le but visé et permet au robot susceptible de se trouver en co- activité avec un opérateur de travailler au maximum de sa productivité, tout en améliorant la sécurité dudit opérateur. Le procédé objet de l'invention est efficace vis-à-vis des mouvements de travail du robot mais également dans le cadre de son déplacement entre deux stations de travail.

Claims

REVENDICATIONS
Procédé pour le contrôle du fonctionnement d'un robot au sein d'un système comprenant ledit robot (100) et des moyens pour l'analyse de son environnement, notamment concentrique, comprenant :
i. un capteur de contact ;
ii. un capteur (540) de proximité ;
iii. un capteur (150) de vision et de localisation ;
caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à :
a. obtenir pour chacun des axes du robot une valeur d'effort maximale admissible ;
b. si l'effort sur un des axes du robot est supérieur à la valeur maximale acquise à l'étape a) (310) arrêter (31 1 ) le robot dans sa position ;
c. obtenir un espace (1 10) de surveillance, dit espace de sécurité, dont l'étendue est fonction de la vitesse du robot ; d. surveiller l'environnement du robot par les moyens d'analyse ; e. si l'intrusion d'un objet est détectée (320) dans l'espace de sécurité du robot, réduire (330) progressivement la vitesse d'évolution jusqu'à une vitesse dite de sécurité ;
f. reprendre à l'étape a).
Procédé selon la revendication 1 , comprenant entre les étapes e) et f) les étapes consistant à :
g. obtenir la position de l'objet intrusif (190) dans l'environnement du robot ;
h. calculer (340) une trajectoire (350) d'évitement ;
i. poursuivre le déplacement du robot selon la trajectoire d'évitement calculée en h).
Procédé selon la revendication 2, comprenant entre les étapes i) et f) les étapes consistant à : j. si la proximité de l'objet intrusif est détectée (350) par le capteur (540) de proximité, calculer (360) une trajectoire (550) d'éloignement dudit objet.
Procédé selon la revendication 3, comprenant entre les étapes j) et f) une étape consistant à :
k. si un contact avec l'objet intrusif est détecté par le capteur de contact, générer une trajectoire d'éloignement du contact.
Procédé selon la revendication 2, comprenant entre les étapes i) et f) une étape consistant à :
I. si la proximité de l'objet intrusif est détectée par le capteur de proximité ou si un contact avec ledit objet intrusif est détecté par le capteur de contact, placer le robot en état de compensation de gravité.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les ordres de déplacement du robot sont générés par un contrôleur délivrant des ordres de position temporelle en asservissement et dans lequel la réduction de la vitesse au cours de l'étape e) est obtenue en modifiant l'intervalle de temps d'interpolation du robot sans modifier la fréquence d'asservissement.
Procédé selon la revendication 6, dans lequel les ordres de position temporelle a(t) du robot sont délivrés par le contrôleur en fonction d'une trajectoire théorique s(t) selon un intervalle temporel de contrôle At correspondant à une fréquence d'asservissement 1/At, de sorte qu'en conditions nominales de fonctionnement a(t) =s(t) ; et dans lequel la réduction de la vitesse au cours de l'étape e) est obtenue en introduisant un temps virtuel de sorte que o(t+At)=s(t+k.At) avec k≤l.
Procédé selon la revendication 3 ou la revendication 4, dans lequel, le robot se déplaçant vers une position (520) cible en suivant une trajectoire théorique, la trajectoire modifiée au cours de l'étape j) ou de l'étape k) est obtenue en infléchissant ladite trajectoire théorique proportionnellement à un vecteur (542) de répulsion, orienté selon l'axe de détection du capteur et d'intensité proportionnelle à l'information délivrée par le capteur.
Procédé selon la revendication 2, dans lequel, le robot se déplaçant vers une position (420) cible en suivant une trajectoire théorique, le calcul de la trajectoire (450) d'évitement à l'étape h) comprend la génération de plusieurs positions (430) théoriques aléatoires dans l'espace de surveillance concentrique du robot, l'élimination des positions aléatoires en collision avec l'objet intrusif, et la définition du chemin (450) le plus court pour atteindre la position cible (420) parmi les positions restantes.
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