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WO2025215112A1 - Tronçon pour former un bras robotique modulaire - Google Patents

Tronçon pour former un bras robotique modulaire

Info

Publication number
WO2025215112A1
WO2025215112A1 PCT/EP2025/059787 EP2025059787W WO2025215112A1 WO 2025215112 A1 WO2025215112 A1 WO 2025215112A1 EP 2025059787 W EP2025059787 W EP 2025059787W WO 2025215112 A1 WO2025215112 A1 WO 2025215112A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
module
section
base
ferrule
crown
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
PCT/EP2025/059787
Other languages
English (en)
Inventor
Ludovic DUFAU
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nimbl'bot
Original Assignee
Nimbl'bot
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 Nimbl'bot filed Critical Nimbl'bot
Publication of WO2025215112A1 publication Critical patent/WO2025215112A1/fr
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/08—Programme-controlled manipulators characterised by modular constructions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints
    • 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
    • B25J19/0025—Means for supplying energy to the end effector
    • B25J19/0029—Means for supplying energy to the end effector arranged within the different robot elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/06—Programme-controlled manipulators characterised by multi-articulated arms
    • B25J9/065—Snake robots
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/104—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with cables, chains or ribbons

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of sections for forming a modular robotic arm and modular robotic arms comprising such sections.
  • the present invention aims to overcome these drawbacks and proposes a section for forming a modular robotic arm with easily interchangeable sections for a plurality of uses.
  • the invention relates to a section for forming a modular robotic arm comprising at least one module, a module comprising two half-vertebrae positioned opposite each other and linked by a homokinetic joint and an outer casing formed by two ferrules each comprising a trapezoidal cylinder truncated shape, the ferrules comprising motorized and independent pivot connections, the module comprising a central longitudinal opening intended for the passage of a system for compressing the section by means of a flexible cable under tension.
  • At least one module makes it possible to establish an independent base unit to form a section according to the invention.
  • a module is thus independent and easily connectable to other modules or to a base or even to an effector.
  • two half-vertebrae of a module are connected by a homokinetic joint regardless of the alignment of said half-vertebrae.
  • a homokinetic joint ensures equality of rotation speeds of the driving and driven half-vertebrae, while the angle they form is variable and varies.
  • a cardan joint is only homokinetic when the proper axes of the two half-vertebrae are aligned.
  • a trapezoidal cylinder truncated is a portion of a cylinder with at least one circular or elliptical section inclined relative to the axis of revolution of the cylinder.
  • the outer casing formed by a succession of ferrules comprising motorized and independent pivot connections makes it possible to guarantee all the desired movements of the modular robotic arm.
  • the module design comprising two half-vertebrae positioned opposite each other and linked by a homokinetic joint makes it possible to guarantee the relative positioning between the ferrules and a fluid movement when controlling the ferrules by limiting the play between the different parts.
  • a section according to the invention can be simply connected to another section, to a base for a robotic arm and to an effector making it possible to multiply the uses of the modular robotic arm.
  • An effector compatible with the modular robotic arm according to the invention can comprise any type of tool such as a tool holder, a camera, a gripper, a sensor or any type of tooling depending on the desired use.
  • a section comprises several modules in series.
  • the implementation of modules in series makes it possible to design a section of greater length and facilitates the successive assembly of such sections to form the modular robotic arm.
  • the system for compressing the section comprises a flexible tensioned cable passing through each of the modules.
  • a single flexible tensioned cable makes it possible to prestress in compression all the modules of the successive sections.
  • each section is prestressed independently of each other.
  • a module comprises motor means of at least one shell of the module and means for transmitting the power and control signals of the modular robotic arm.
  • each module of a section is capable of transmitting power and control signals from upstream to downstream, for example by means of a connector system.
  • the continuity of the motor means, the electronics and the control means is thus ensured from one section to another.
  • a module comprises means for positioning an adjacent module.
  • the implementation of positioning means between two modules facilitates the assembly of a section but also the assembly of two successive sections.
  • a half-vertebra comprises a base comprising an upper face provided with a pin extending from the upper face of the base and a cavity located on the upper face of the base and diametrically opposite the pin and capable of receiving a pin from an adjacent half-vertebra.
  • the cooperation of a pin and a cavity of two facing modules makes it possible to simply position two adjacent modules and to guarantee rotational locking of one module relative to the other.
  • the pin is located on the peripheral zone of the upper face of the base in order to increase its lever force.
  • a module comprises at least one half-vertebra provided with a base, a first crown positioned around the base capable of collaborating with a ferrule of the module and a second crown extending from the first crown in a longitudinal direction of the module capable of collaborating with a ferrule of the adjacent module.
  • a module collaborates with the shell of the module but also with the shell of the adjacent module.
  • Two shells of two adjacent modules thus have a pivot connection with the first crown and the second crown respectively and these connections are motorized and controlled independently.
  • a module comprises at least one half-vertebra provided with a base and a first crown positioned around the base of the half-vertebra capable of collaborating with a ferrule of the module and a third crown extending from the first crown in a longitudinal direction of the module capable of collaborating with means for fixing the section to an adjacent section or to a base or to an effector.
  • a module located at one end of a section collaborates with the shell of the module but also with means for fixing the section to an adjacent section or to a base or even to an effector.
  • the half-vertebra, the first crown and the third crown are in one piece. In the case where they are separate parts, the latter are fixed to each other.
  • the third crown comprises a passage capable of collaborating with a flange intended to hold two sections in succession or to hold a section with a base or an effector.
  • the use of a flange makes it possible to maintain a mechanical connection during the assembly phase of the modular robotic arm before the implementation of the system for compressing the sections.
  • the passage comprises two opposite rounded edges and two opposite straight edges.
  • a compatible flange comprises a complementary shape making it possible to effectively lock two sections in rotation and to guarantee the positioning of the sections relative to each other.
  • a ferrule comprises a main base comprising a first raceway capable of receiving at least in part a first set of balls or rollers and the first crown and the second crown each comprise a first complementary raceway.
  • first raceways capable of receiving a first set of balls or rollers makes it possible to ensure a pivot connection between the ferrule and the first crown of a module and between the second crown and the ferrule of an adjacent module.
  • a ferrule of a module comprises on its main base an annular re-entrant main edge forming an angle P of between 20° and 50° relative to the plane of the main base of the ferrule and the first crown of the module comprises an annular outgoing main edge forming substantially the same angle p.
  • two ferrules of a module each comprise a beveled base comprising a second raceway complementary to one another capable of receiving a second set of balls or rollers.
  • the implementation of second complementary raceways of two ferrules of a module which trap a second set of balls or rollers makes it possible to guarantee a pivot connection between the ferrules of the same module.
  • the beveled base is included in a plane forming an angle ⁇ of between 10° and 20° relative to the plane of the main base. Numerous tests have demonstrated that an angle of between 10° and 20° makes it possible to reduce the risk of jamming of a ferrule during movement of the modular robotic arm.
  • a module comprises a female ferrule and a male ferrule
  • the female ferrule comprises on its beveled base an annular re-entrant edge forming an angle P of between 20° and 50° relative to the plane of the beveled base of the female ferrule
  • the male ferrule comprises on its beveled base an annular outgoing edge forming substantially the same angle P, the annular re-entrant edge and the annular outgoing edge each comprising a second rolling path.
  • two half-vertebrae of a module are connected by a Weiss joint formed by at least four Weiss balls collaborating with the two half-vertebrae, the module comprising means for guiding the flexible cable on the neutral fiber of the Weiss joint.
  • a Weiss joint makes it possible to transmit a rotational movement without play between the two half-vertebrae of a module.
  • the flexible cable connects the fragmented line of the centers of rotation of the Weiss joint of each module.
  • the means for maintaining the Weiss joint comprise a hollow central ball or at least one support point between the two half-vertebrae of the module positioned on the swivel point of the Weiss joint.
  • the longitudinal opening The central part of the module is thus guaranteed by the hollow ball or the space between the two half-vertebrae opposite each other.
  • the half-vertebrae comprise a base comprising a central opening and at least two jaws extending from the base, each jaw comprising an internal face having a groove capable of receiving a ball of the Weiss joint capable of translating in the corresponding groove.
  • the use of jaws makes it possible to design the Weiss joint while guaranteeing compactness of the module.
  • the groove comprises an angle of inclination y whose value is between 20° and 50°, preferably between 35° and 45°, with the longitudinal direction of the half-vertebra. According to these intervals which are reduced, better mobility has been observed between the two half-vertebrae of a module.
  • At least one jaw of a half-vertebra of a module comprises a dedicated housing for motor means of a ferrule of the module. Placing the motor and electronic means at the jaws level makes it possible to guarantee the compactness of the module.
  • the base of a half-vertebra comprises at least one window intended for the passage of power and control signals of the modular robotic arm.
  • connectors are located at the level of a window.
  • the invention also relates to a modular robotic arm comprising a base, at least one section according to the invention, an effector, and a system for compressing the section(s).
  • FIG.l is a perspective view of an exemplary embodiment of a modular robotic arm according to the invention.
  • FIG.2 is a front view of an exemplary embodiment of a section according to the invention
  • FIG.3 is a perspective view of an exemplary embodiment of a ferrule called a female ferrule of a module of a section according to the invention
  • FIG.4 is a sectional view of Figure 3
  • FIG.5 is a perspective view of an exemplary embodiment of a ferrule called a male ferrule of a module of a section according to the invention
  • FIG.6 is a perspective view of the section of Figure 2 without its outer casing
  • FIG.7 is a perspective view of an exemplary embodiment of a half-vertebra of a module of a section according to the invention
  • FIG.8 is a perspective view of an exemplary embodiment of a male half-vertebra provided with a first and second crown of a module of a section according to the invention
  • FIG.9 is a perspective view of an exemplary embodiment of a male half-vertebra provided with a first and third crown of a module of a section according to the invention
  • FIG.10 is a perspective view of an exemplary embodiment of a flange compatible with a third modular crown of a module of a section according to the invention
  • FIG.11 is a longitudinal half-sectional view of Figure 2
  • FIG.12 is a perspective view of an assembly of a modular robotic arm according to the invention.
  • a modular robotic arm according to the invention as illustrated in Figures 1 and designated as a whole by the reference 1 comprises at least one section 2 or several sections 2 placed end to end.
  • the size of the modular robotic arm 1 is adaptable according to the desired use.
  • the modular robotic arm 1 comprises at one end a base 3 allowing it to be mounted for example on a trolley (not shown), and at the other end an effector 4 chosen according to the desired use of the modular robotic arm 1.
  • the modular robotic arm 1 comprises four sections 2.
  • Each section 2 comprises, according to this example, three modules 5, a flange 6 separating each of the sections 2 while holding them mechanically.
  • Figure 2 illustrates a section 2 comprising three modules 5.
  • a module 5 according to the invention comprises an outer casing formed by two shells 7.
  • Each shell 7 comprises a trapezoidal cylinder truncated shape, namely a portion of cylinder with at least one circular or elliptical section inclined relative to the axis of revolution of the cylinder.
  • a ferrule 7 therefore comprises an annular main base 8 and, opposite, an annular beveled base 9.
  • the two ferrules 7 of a module 5 are connected to their respective beveled base 9 by a pivot connection.
  • the beveled base 9 of a ferrule is included in a plane P forming an angle a with the plane Y of the main base 8. According to the illustrated embodiment, the angle a is between 10° and 20°.
  • the two ferrules 7 of a module 5 are connected on their respective beveled base 9 by a pivot connection.
  • the two ferrules 7 of a module 5 are identical and each comprise complementary pivot connection means on their beveled base 9.
  • a module 5 comprises a female ferrule 7a and a male ferrule 7b allowing the two female ferrules 7a and male ferrules 7b to be fitted together.
  • Figures 3 and 4 illustrate a female ferrule 7a comprising an annular main base 8 and an annular beveled base 9.
  • the main base 8 comprises a first circular raceway 10a capable of receiving a first set of balls or rollers (not shown in Figures 3 and 4).
  • the main base 8 comprises a main hole provided with a main obturator 11 opening onto the first raceway 10a and capable of allowing the first set of balls or rollers to pass through.
  • the beveled base 9 of the female ferrule 7a comprises an annular re-entrant edge 12 forming an angle P with the plane P of the beveled base 9.
  • the angle P is between 40° and 50°.
  • the re-entrant edge 12 comprises a second raceway 13a capable of receiving a second set of balls 14 or rollers.
  • the female ferrule 7a also comprises a secondary hole provided with a secondary obturator 15 opening onto the second raceway 13a and capable of allowing the second set of balls 14 or rollers to pass through.
  • the main shutter 11 and the secondary shutter 15 form the same part.
  • Figure 5 illustrates a male ferrule 7b comprising an annular main base 8 and an annular beveled base 9.
  • the main base 8 comprises a first circular raceway 10a capable of receiving a first set of balls or rollers (not shown in Figure 5).
  • the main base 8 comprises a main hole provided with a main obturator 11 opening onto the first raceway 10a and capable of allowing the first set of balls or rollers to pass through.
  • the beveled base 9 of the male ferrule 7a comprises an annular outgoing edge 16 forming an angle P with the plane P of the beveled base 9 of the male ferrule 7a substantially identical to the angle formed by the re-entrant edge 12 and the beveled base 9 of the female ferrule 7a.
  • the angle P is between 40° and 50° relative to the plane P of the beveled base of the male ferrule 7a.
  • the outgoing edge 16 comprises a second complementary raceway 13b capable of receiving the second set of balls 15 or rollers (not shown in FIG. 5).
  • a module 5 according to the invention also comprises an articulated interior architecture intended in particular to control the motorized and independent pivot connections of the ferrules 7, 7a, 7b.
  • a module 5 comprises two half-vertebrae 20 facing each other linked by a homokinetic joint as illustrated in figure 6.
  • Figure 7 illustrates a half vertebra 20.
  • the illustrated half-vertebra 20 comprises a base 21 from which two jaws 22 extend.
  • the base 21 comprises a central opening 23 and two windows 24.
  • the base 21 comprises on its upper face a pin 25 located on the periphery and a cavity 26 diametrically opposite the pin 25.
  • the pin 25 and the cavity 26 are located on the area peripheral of the upper face of the base 21.
  • the half-vertebra 20 comprises three or four jaws 22.
  • the two jaws 22 are symmetrical.
  • a jaw 22 comprises a surface oriented towards the inside of the half-vertebra 20 and an external surface comprising a housing 27 capable of accommodating motor or control means of a ferrule 7, 7a, 7b.
  • the inner surface of the jaw 22 comprises towards its free end a groove 28 intended to receive a ball of a homokinetic joint such as a Weiss joint.
  • the groove 28 forms an angle of inclination y between 20° and 30°, with the longitudinal direction X of the half-vertebra 20.
  • Figure 8 illustrates a half-vertebra 20 provided with a first crown 30 and a second crown 31 extending from the first crown 30 in the longitudinal direction X of the half-vertebra 20.
  • the first crown 30 is intended to collaborate with the ferrule 7, 7a, 7b of the same module 5 and in particular with the first rolling path 10a arranged in the main base 8 of the ferrule 7, 7a, 7b of the same module 5.
  • the first crown 30 surrounds the base 21 of the half-vertebra 20 and comprises a first complementary rolling path 10b intended to accommodate a first set of balls or rollers (not shown in FIG. 8).
  • the second crown 31 is intended to collaborate with the ferrule 7, 7a, 7b of the adjacent module 5 and in particular with the first rolling path 10a arranged in the main base 8 of the ferrule 7, 7a, 7b of the adjacent module 5.
  • the second crown 31 comprises a first complementary raceway 10b intended to accommodate a first set of balls or rollers (not shown in FIG. 8). According to this illustrated embodiment, the second crown 31 is symmetrical to the first crown 30 along a plane orthogonal to the longitudinal direction of the half-vertebra 20. The first crown 30 and the second crown 31 each aim at collaboration with the first raceway 10a of two adjacent ferrules 7, 7a7b.
  • the main base 8 of a ferrule also comprises means for fitting with a first 30 and/or a second crown 31.
  • a ferrule 7, 7a, 7b of a module 5 comprises on its base main 8 an annular re-entrant main edge forming an angle P of between 20° and 50° relative to the plane of the main base 8 of the ferrule 7, 7a, 7b and the first crown 30 of the module 5 comprises an annular outgoing main edge forming substantially the same angle.
  • the second crown 31 of the adjacent module 5 comprises an annular outgoing main edge forming substantially the same angle p.
  • Figure 9 illustrates a half-vertebra 20 provided with a first crown 30 and a third crown 32 extending from the first crown 30 in the longitudinal direction X of the half-vertebra 20.
  • the first crown 30 is intended to collaborate with the ferrule 7, 7a, 7b of the same module 5 and in particular with the first rolling path 10a arranged in the main base 8 of the ferrule 7, 7a, 7b of the same module 5.
  • the first crown 30 surrounds the base 21 of the half-vertebra 20 and comprises a first complementary rolling path 10b intended to accommodate a first set of balls or rollers (not shown in FIG. 8).
  • the third crown 32 is intended to collaborate with means for fixing the section 2 to an adjacent section 2 or to a base 3 or to an effector 4.
  • the third crown 32 is arranged to collaborate with a compatible flange 6.
  • the third crown 32 comprises for its purposes a passage 33 formed by two opposite rounded edges 34 and two opposite straight edges 35. According to the illustrated embodiment, the two rounded edges 34 comprise a rim 36.
  • Figure 10 illustrates an exemplary embodiment of a flange 6 compatible with two third crowns 32 of two adjacent modules 5 as illustrated in Figure 9.
  • the flange 6 illustrated in Figure 10 comprises two symmetrical parts 40 which are articulated around a pivot axis 41 located at the intersection of two complementary overlapping rectilinear half-edges 42.
  • two complementary rectilinear half-edges 43 frame two complementary rounded edges 44.
  • the two complementary overlapping rectilinear half-edges 42 and rectilinear half-edges complementary 43 are intended to collaborate with the two opposite rectilinear edges 35 of the third crown 32.
  • Each complementary rounded edge 44 comprises a flange groove 45 intended to collaborate with at least one passage 33 of a third crown 32.
  • the opposite complementary rectilinear half-edges 43 each comprise an oblong opening 46 allowing the passage of a clamping screw 56.
  • a half-vertebra 20 forms a single-piece assembly with a first 30, second 31 and/or third crown 32.
  • a first module 5 comprises a half-vertebra 20 provided with a first 30 and a third crown 32 linked to another half-vertebra 20
  • the second module 5 comprises a half-vertebra 20 provided with a first 30 and a second crown 31 linked to a half-vertebra 20
  • the third module 5 comprises a half-vertebra 20 linked to a half-vertebra 20 provided with a first 30 and a third crown 32.
  • two half-vertebrae 20 of a module 5 are connected by a Weiss joint.
  • the half-vertebrae 20 of the same module 5 are opposite each other at their respective jaws 22 with an offset of 90° as illustrated in Figure 6.
  • Four jaws 22 are thus assembled so as to trap a Weiss joint.
  • Other types of assembly and constant velocity joint are compatible within the scope of the invention.
  • the illustrated Weiss joint comprises four Weiss balls 50 and a hollow ball 51 located centrally at the intersection.
  • Each Weiss ball 50 is housed in a groove 28 of a jaw 22 and is capable of translating in this groove 28.
  • Motor means are positioned in the housings 27 provided in the half-vertebrae 20.
  • Electronic means and control means are also located in locations provided in or around the jaws.
  • the windows 24 of each base 21 of the half-vertebrae 20 allow the passage of the connectors.
  • Each module 5 illustrated in Figure 11 comprises a female ferrule 7a and a male ferrule 7b.
  • Each female ferrule 7a and male ferrule 7b collaborates with a first 30 or second crown 31 at the level of their respective first complementary rolling path 10b by trapping a first set of balls 52.
  • the first raceway 10a of the female ferrule 7a is opposite the first complementary raceway 10b of the first crown 30.
  • the first set of balls 52 or rollers is introduced via the main hole of the female ferrule 7a into the first raceways 10a, 10b. The main hole is then closed by the main shutter 11.
  • the pin 25 of the base 21 of the half-vertebra 20 of the first module 5 is positioned in the cavity 26 of the base 21 of the half-vertebra 20 of the second module 5 adjacent to the first module 5 and respectively, the pin 25 of the base 21 of the half-vertebra 20 of the second module 5 is housed in the cavity 26 of the base 21 of the half-vertebra 20 of the first module 5.
  • the first raceway 10a of the male ferrule 7b of the first module 5 is facing the first complementary raceway 10b of the second crown 31 of the second mold 5.
  • the first raceway 10a of the female ferrule 7a of the second module 5 is opposite the first complementary raceway 10b of the first crown 30 of the half-vertebra 20 of the second module 5.
  • the first set of balls 52 or rollers is introduced via the main hole of the female ferrule 7a into the first raceways 10a, 10b. The main hole is then closed by the main shutter 11.
  • Each module 5 comprises a half-vertebra 20 capable of driving the movement of a ferrule 7, 7a, 7b of the same module 5.
  • two third crowns 32 are located at each end of the section 2 each comprising means of collaboration with a flange 6.
  • a section 2 comprises other means of attachment to another type of flange not illustrated or may also comprise another attachment system for holding two sections 2.
  • Figure 12 illustrates the assembly of successive sections 2 secured by means of flanges 6 compatible with the third crown 32.
  • the modules 5 of a section 2 comprise means for transmitting the power and control signals of the modular robotic arm 1.
  • These means for transmitting the power and control signals of the modular robotic arm 1 comprise connectors 55 ready for connection and provided at the level of at least one window 24 of a base 21 of a half-vertebra 20 at the ends of a section 2.
  • male connectors 55 of a first section 2 cooperate with female connectors 55 (not visible) of the adjacent section 2.
  • the pin 25 of the base 21 of the end half-vertebra 20 of a first section 2 is positioned in the cavity 26 of the base 21 of the end half-vertebra 20 of the adjacent second section 2 and respectively, the pin 25 of the base 21 of the end half-vertebra 20 of the second section 2 is housed in the cavity 26 of the base 21 of the end half-vertebra 20 of the first section 2.
  • the flanges 6 are used in particular to hold the sections 2 together during assembly of the modular robotic arm 1.
  • a flange 6 therefore engages with two third rings 32 of two adjacent sections 2 and a clamping screw 56 keeps the flange 6 tight around the two successive sections 2.
  • a flexible cable 57 passes longitudinally through each of the sections 2 of the modular robotic arm 1 in their center. Such a system for compressing the sections 2 makes it possible to hold the sections 2 together.
  • each section 2 is prestressed before assembly of the modular robotic arm 1. This embodiment allows simplified assembly of the modular robotic arm. [0118] The assembled sections 2 are fixed at one end to a base 3 and at the other end to an effector 4 according to the desired use of the modular robotic arm 1.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Prostheses (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

L'invention concerne un tronçon (2) pour former un bras robotique modulaire (1) comprenant au moins un module (5), un module (5) comprenant deux demi-vertèbres (20) positionnées en vis-à-vis et liées par un joint homocinétique et une enveloppe extérieure formée par deux viroles (7,7a,7b) comprenant chacune une forme de tronc de cylindre trapézoïdal, les viroles (7,7a,7b) comprenant des liaisons pivots motorisées et indépendantes, le module (5) comprenant une ouverture longitudinale centrale destinée au passage d'un système de mise en compression du tronçon (2) par l'intermédiaire d'un câble souple (57) en tension.

Description

Description
Titre de l'invention : Tronçon pour former un bras robotique modulaire
[0001] La présente invention concerne le domaine technique des tronçons pour former un bras robotique modulaire et des bras robotiques modulaires comprenant de tels tronçons.
[0002] Dans le domaine ci-dessus, il est connu des bras robotiques modulaires formés d'une succession de tronçons. De tels robots parfois appelé de type serpent ont un mouvement possible articulé par ces tronçons.
[0003] Cependant de tels tronçons ne sont pas interchangeables ni démontables. Et le bras robotique formé de tronçon ont des domaines d'application restreints.
[0004] La conception d'un bras robotique modulaire pose aussi la problématique de continuité des moyens mécanique et électronique et des moyens de commande du bras robotique modulaire.
[0005] La présente invention vise à pallier ces inconvénients et propose un tronçon pour former un bras robotique modulaire avec des tronçons aisément interchangeables pour une pluralité d'utilisations.
[0006] Ainsi, l'invention porte sur un tronçon pour former un bras robotique modulaire comprenant au moins un module, un module comprenant deux demi-vertèbres positionnées en vis-à-vis et liées par un joint homocinétique et une enveloppe extérieure formée par deux viroles comprenant chacune une forme de tronc de cylindre trapézoïdal, les viroles comprenant des liaisons pivots motorisées et indépendantes, le module comprenant une ouverture longitudinale centrale destinée au passage d'un système de mise en compression du tronçon par l'intermédiaire d'un câble souple en tension.
[0007] La mise en oeuvre d'au moins un module permet d'établir une unité de base indépendante pour former un tronçon selon l'invention. Un module est ainsi indépendant et facilement connectable à d'autres modules ou à une base ou encore à un effecteur.
[0008] Au sens de l'invention, deux demi-vertèbres d'un module sont liées par un joint homocinétique quelque soit l'alignement desdites demi-vertèbres. Un tel joint homocinétique assure l'égalité des vitesses de rotation des demi-vertèbre menante et menée, alors que l'angle qu'elles forment est variable et varie. Un joint de cardan n'est homocinétique que lorsque les axes propres des deux demi-vertèbres sont alignés. [0009] Au sens de l'invention, un tronc de cylindre trapézoïdal est une portion de cylindre avec au moins une section circulaire ou elliptique inclinée par rapport à l'axe de révolution du cylindre.
[0010] L'enveloppe extérieure formée par une succession de viroles comprenant des liaisons pivots motorisées et indépendantes permet de garantir tous les mouvements voulus du bras robotique modulaire. Et, la conception de module comprenant deux demi-vertèbres positionnées en vis-à-vis et liées par un joint homocinétique permet de garantir le positionnement relatif entre les viroles et un mouvement fluide lors du pilotage des viroles en limitant le jeu entre les différentes pièces.
[0011] La mise en oeuvre de liaisons pivots motorisées et indépendantes entre les viroles peut induire un jeu entre ces pièces lors de leur mouvement et avantageusement le joint homocinétique permet de compenser ce jeu entre deux viroles successives d'un module.
[0012] Enfin, la mise en oeuvre de tronçons permet de pouvoir librement ajuster la portée du bras robotique selon son utilisation voulue.
[0013] Avantageusement, un tronçon selon l'invention peut être connecté simplement à un autre tronçon, à une base pour un bras robotique et à un effecteur permettant de multiplier les usages du bras robotique modulaire.
[0014] Un effecteur compatible avec le bras robotique modulaire selon l'invention peut comprendre tout type d'outil tel qu'un porte outils, une caméra, une pince, un capteur ou toute sorte d'outillage en fonction de l'utilisation voulue.
[0015] Selon une forme de réalisation, un tronçon comprend plusieurs modules en série. La mise en oeuvre de modules en série permet de concevoir un tronçon de plus grande longueur et facilite le montage successif de tels tronçons pour former le bras robotique modulaire.
[0016] Selon une forme de réalisation de l'invention, le système de mise en compression du tronçon comprend un câble souple en tension traversant chacun des modules. Avantageusement, un câble souple en tension unique permet de précontraindre en compression tous les modules des tronçons successifs. Selon une autre forme de réalisation, chaque tronçon est précontraint indépendamment les uns des autres.
[0017] Avantageusement, au niveau de la liaison entre deux vertèbre en vis-à-vis, la mise en oeuvre d'un câble souple permet le suivi fluide de la fibre neutre du joint homocinétique. [0018] Selon une caractéristique de l'invention, un module comprend des moyens moteurs d'au moins une virole du module et des moyens de transmission des signaux de puissance et de commande du bras robotique modulaire.
[0019] Avantageusement chaque module d'un tronçon est apte à transmettre des signaux de puissance et de commande d'amont en aval, par exemple aux moyens d'un système de connecteurs. La continuité des moyens moteurs, de l'électronique et des moyens commande est ainsi assurée d'un tronçon à l'autre.
[0020] Selon une autre caractéristique de l'invention, un module comprend des moyens de positionnement à un module adjacent. La mise en oeuvre de moyen de positionnement entre deux modules facilite le montage d'un tronçon mais également l'assemblage de deux tronçons successifs.
[0021] Selon une forme de réalisation de l'invention, une demi-vertèbre comprend un socle comportant une face supérieure munie d'un pion s'étendant depuis la face supérieure du socle et d'une cavité située sur la face supérieure du socle et diamétralement opposée au pion et apte à recevoir un pion d'une demi-vertèbre adjacente. La coopération d'un pion et d'une cavité de deux modules en vis-à-vis permet de mettre en position simplement deux modules adjacents et de garantir un blocage en rotation d'un module par rapport à l'autre. Avantageusement, le pion est situé sur la zone périphérique de la face supérieure du socle afin d'augmenter sa force de levier.
[0022] Selon une caractéristique de l'invention, un module comprend au moins une demi- vertèbre munie d'un socle, une première couronne positionnée autour du socle apte à collaborer avec une virole du module et une deuxième couronne s'étendant depuis la première couronne selon une direction longitudinale du module apte à collaborer avec une virole du module adjacent.
[0023] Ainsi selon cette forme de réalisation, un module collabore avec la virole du module mais également avec la virole du module adjacent. Deux viroles de deux modules adjacents ont ainsi une liaison pivot avec respectivement la première couronne et la deuxième couronne et ces liaisons sont motorisées et commandées de manière indépendante.
[0024] Selon une forme de réalisation d'un tel module, la demi-vertèbre, la première couronne et la deuxième couronne sont monoblocs. Dans le cas où il s'agit de pièces distinctes, ces dernières sont fixées les unes aux autres. [0025] Selon une autre caractéristique de l'invention, un module comprend au moins une demi- vertèbre munie d'un socle et une première couronne positionnée autour du socle de la demi-vertèbre apte à collaborer avec une virole du module et une troisième couronne s'étendant depuis la première couronne selon une direction longitudinale du module apte à collaborer avec des moyens de fixation du tronçon à un tronçon adjacent ou à une base ou à un effecteur.
[0026] Ainsi, un module situé à une extrémité d'un tronçon collabore avec la virole du module mais également avec des moyens de fixation du tronçon à un tronçon adjacent ou à une base ou encore à un effecteur.
[0027] Selon une forme de réalisation d'un tel module, la demi-vertèbre, la première couronne et la troisième couronne sont monoblocs. Dans le cas où il s'agit de pièces distinctes, ces dernières sont fixées les unes aux autres.
[0028] Selon une forme de réalisation de l'invention, la troisième couronne comprend un passage apte à collaborer avec une bride destinée à maintenir deux tronçons à la suite ou à maintenir un tronçon avec une base ou un effecteur.
[0029] Avantageusement, l'utilisation d'une bride permet de maintenir une liaison mécanique pendant la phase de montage du bras robotique modulaire avant la mise en oeuvre du système de mise en compression des tronçons.
[0030] Selon une caractéristique de l'invention, le passage comprend deux bords arrondis opposées et deux bords rectilignes opposés. Une bride compatible comprend une forme complémentaire permettant de bloquer efficacement en rotation deux tronçons et de garantir le positionnement des tronçons les uns par rapport aux autres.
[0031] Selon une forme de réalisation de l'invention, une virole comprend une base principale comportant un premier chemin de roulement apte à accueillir au moins en partie un premier ensemble de billes ou rouleaux et la première couronne et la deuxième couronne comprennent chacune un premier chemin de roulement complémentaire. La mise en oeuvre de premiers chemins de roulement aptes à recevoir un premier ensemble de billes ou rouleaux permet d'assurer une liaison pivot entre la virole et la première couronne d'un module et entre la deuxième couronne et la virole d'un module adjacent.
[0032] Selon une forme de réalisation de l'invention, une virole d'un module comprend sur sa base principale un bord principal rentrant annulaire formant un angle P compris entre 20° et 50° par rapport au plan de la base principale de la virole et la première couronne du module comprend un bord principal sortant annulaire formant sensiblement le même angle p. Cette forme de réalisation permettant d'emboiter les deux viroles d'un même module autour du deuxième ensemble de billes ou rouleaux assure une liaison indémontable des viroles du module.
[0033] Selon une forme de réalisation, deux viroles d'un module comprennent chacun une base biseautée comportant un deuxième chemin de roulement complémentaire l'un à l'autre apte à accueillir un deuxième ensemble de billes ou rouleaux La mise en oeuvre de deuxièmes chemins de roulement complémentaires de deux viroles d'un module qui emprisonnent un deuxième ensemble de billes ou rouleaux permet de garantir une liaison pivot entre les viroles d'un même module.
[0034] Selon une caractéristique de l'invention, la base biseautée est comprise dans un plan formant un angle a compris entre 10° et 20° par rapport au plan de la base principale. De nombreux tests ont démontrés qu'un angle compris entre 10° et 20° permet de diminuer le risque de coinçage d'une virole lors du mouvement du bras robotique modulaire.
[0035] Selon une forme de réalisation de l'invention, un module comprend une virole femelle et une virole mâle, la virole femelle comprend sur sa base biseautée un bord rentrant annulaire formant un angle P compris entre 20° et 50° par rapport au plan de la base biseautée de la virole femelle et la virole mâle comprend sur sa base biseautée un bord sortant annulaire formant sensiblement le même angle P, le bord rentrant annulaire et le bord sortant annulaire comprenant chacun un deuxième chemin de roulement. Cette forme de réalisation permettant d'emboiter les deux viroles d'un même module autour du deuxième ensemble de billes ou rouleaux assure une liaison indémontable des viroles du module.
[0036] Selon une forme de réalisation du tronçon selon l'invention, deux demi-vertèbres d'un module sont liées par un joint de Weiss formé par au moins quatre billes de Weiss collaborant avec les deux demi-vertèbres, le module comprenant des moyens de guidage du câble souple sur la fibre neutre du joint de Weiss. L'utilisation d'un joint de Weiss permet de transmettre un mouvement de rotation sans jeu entre les deux demi- vertèbres d'un module. Selon une forme de réalisation, le câble souple relie la ligne fragmentée des centres de rotations du joint de Weiss de chaque module.
[0037] Selon une forme de réalisation, les moyens de maintien du joint de Weiss comprennent une bille centrale creuse ou au moins un point d'appui entre les deux demi-vertèbres du module positionné sur le point de rotulage du joint de Weiss. L'ouverture longitudinale centrale du module est ainsi garantie par la bille creuse ou l'espace entre les deux demi- vertèbres en vis-à-vis.
[0038] Selon une caractéristique de l'invention les demi-vertèbres comprennent un socle comprenant une ouverture centrale et au moins deux mâchoires s'étendant depuis le socle, chaque mâchoire comprenant une face interne présentant une gorge apte à accueillir une bille du joint de Weiss apte à translater dans la gorge correspondante. La mise en oeuvre de mâchoires permet de concevoir le joint de Weiss tout en garantissant une compacité du module.
[0039] Selon une autre caractéristique de l'invention la gorge comprend un angle d'inclinaison y dont la valeur est comprise entre 20° et 50°, de préférence entre 35° et 45°, avec la direction longitudinale de la demi-vertèbre. Selon ces intervalles qui se réduisent, une meilleure mobilité a été constatée entre les deux demi-vertèbres d'un module.
[0040] Selon une caractéristique de l'invention, au moins une mâchoire d'une demi-vertèbre d'un module comprend un logement dédié pour des moyens moteurs d'une virole du module. Placer les moyens moteurs et électroniques au niveau des mâchoires permet de garantir la compacité du module.
[0041] Selon une caractéristique de l'invention, le socle d'une demi-vertèbre comprend au moins une fenêtre destinée au passage des signaux de puissance et de commande du bras robotique modulaire. Avantageusement des connecteurs se situe au niveau d'une fenêtre.
[0042] L'invention concerne également un bras robotique modulaire comprenant une base, au moins un tronçon selon l'invention, un effecteur, et un système de mise en compression du ou des tronçons.
[0043] Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.
[0044] De plus, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description annexée effectuée en référence aux dessins qui illustrent des formes, non limitatives, de réalisation de l'invention et où :
[0045] [Fig.l] est une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'un bras robotique modulaire selon l'invention,
[0046] [Fig.2] est une vue de face d'un exemple de réalisation d'un tronçon selon l'invention, [0047] [Fig.3] est une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'une virole dite virole femelle d'un module d'un tronçon selon l'invention,
[0048] [Fig.4] est une vue en coupe de la figure 3,
[0049] [Fig.5] est une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'une virole dite virole mâle d'un module d'un tronçon selon l'invention,
[0050] [Fig.6] est une vue en perspective du tronçon de la figure 2 sans son enveloppe extérieure,
[0051] [Fig.7] est une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'une demi-vertèbre d'un module d'un tronçon selon l'invention,
[0052] [Fig.8] est une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'une demi-vertèbre mâle munie d'une première et deuxième couronne d'un module d'un tronçon selon l'invention,
[0053] [Fig.9] est une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'une demi-vertèbre mâle munie d'une première et troisième couronne d'un module d'un tronçon selon l'invention,
[0054] [Fig.10] est une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'une bride compatible avec une troisième couronne modulaire d'un module d'un tronçon selon l'invention,
[0055] [Fig.11] est une vue en demi- coupe longitudinale de la figure 2, et
[0056] [Fig.12] est une vue en perspective d'un assemblage d'un bras robotique modulaire selon l'invention.
[0057] Il est à noter que sur ces figures les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différentes variantes peuvent présenter les mêmes références.
[0058] Un bras robotique modulaire selon l'invention tel qu'illustré à la figures 1 et désigné dans son ensemble par la référence 1 comporte au moins un tronçon 2 ou plusieurs tronçons 2 mis bout à bout. Ainsi, la taille du bras robotique modulaire 1 est adaptable selon l'utilisation voulue. A ses fins, le bras robotique modulaire 1 comprend à une extrémité une base 3 permettant de le monter par exemple sur un chariot (non représenté), et à l'autre extrémité un effecteur 4 choisi selon l'utilisation voulue du bras robotique modulaire 1.
[0059] Il existe différentes formes de réalisation d'une base 3 et d'un effecteur 4 compatibles dans le cadre de l'invention. [0060] Selon la forme de réalisation illustrée à la figure 1, le bras robotique modulaire 1 comprend quatre tronçons 2. Chaque tronçon 2 comprend selon cet exemple trois modules 5, une bride 6 séparant chacun des tronçons 2 tout en les maintenant mécaniquement.
[0061] La figure 2 illustre un tronçon 2 comprenant trois modules 5.
[0062] Un module 5 selon l'invention comprend une enveloppe extérieure formée par deux viroles 7. Chaque virole 7 comprend une forme de tronc de cylindre trapézoïdal, à savoir une portion de cylindre avec au moins une section circulaire ou elliptique inclinée par rapport à l'axe de révolution du cylindre.
[0063] Une virole 7 comprend donc une base principale 8 annulaire et à l'opposée une base biseautée 9 annulaire. Les deux viroles 7 d'un module 5 sont liées sur leur base biseautée 9 respective par une liaison pivot.
[0064] La base biseautée 9 d'une virole est comprise dans un plan P formant un angle a avec le plan Y de la base principale 8. Selon la forme de réalisation illustrée, l'angle a est compris entre 10° et 20°.
[0065] Les deux viroles 7 d'un module 5 sont liées sur leur base biseautée 9 respective par une liaison pivot. Selon une forme de réalisation, les deux viroles 7 d'un module 5 sont identiques et comprennent chacune des moyens de liaison pivot complémentaire sur leur base biseautée 9.
[0066] Selon la forme de réalisation illustrée aux figures 3 à 5, un module 5 comprend une virole femelle 7a et une virole mâle 7b permettant d'emboiter les deux viroles femelle 7a et mâle 7b.
[0067] Les figures 3 et 4 illustrent une virole femelle 7a comprenant une base principale 8 annulaire et une base biseautée 9 annulaire. La base principale 8 comporte un premier chemin de roulement 10a circulaire apte à accueillir un premier ensemble de billes ou rouleaux (non représenté sur les figures 3 et 4). La base principale 8 comprend un trou principal muni d'un obturateur principal 11 débouchant sur le premier chemin de roulement 10a et apte au passage du premier ensemble de billes ou rouleaux.
[0068] Selon cette forme particulière de réalisation illustrée, la base biseautée 9 de la virole femelle 7a comprend un bord rentrant 12 annulaire formant un angle P avec le plan P de la base biseauté 9. Selon la forme de réalisation illustrée, l'angle P est compris entre 40° et 50°. [0069] Le bord rentrant 12 comprend un deuxième chemin de roulement 13a apte à accueillir un deuxième ensemble de billes 14 ou rouleaux. La virole femelle 7a comprend également un trou secondaire muni d'un obturateur secondaire 15 débouchant sur le deuxième chemin de roulement 13a et apte au passage du deuxième ensemble de billes 14 ou rouleaux.
[0070] Selon une forme de réalisation non illustrée, l'obturateur principal 11 et l'obturateur secondaire 15 forment une même pièce.
[0071] La figure 5 illustre une virole mâle 7b comprenant une base principale 8 annulaire et une base biseautée 9 annulaire. La base principale 8 comporte un premier chemin de roulement 10a circulaire apte à accueillir un premier ensemble de billes ou rouleaux (non représenté sur la figure 5). La base principale 8 comprend un trou principal muni d'un obturateur principal 11 débouchant sur le premier chemin de roulement 10a et apte au passage du premier ensemble de billes ou rouleaux.
[0072] La base biseautée 9 de la virole mâle 7a comprend un bord sortant 16 annulaire formant un angle P avec le plan P de la base biseauté 9 de la virole mâle 7a sensiblement identique à l'angle formé par le bord rentrant 12 et la base biseauté 9 de la virole femelle 7a. Selon la forme de réalisation illustrée, l'angle P est compris entre 40° et 50° par rapport au plan P de la base biseautée de la virole mâle 7a.
[0073] Le bord sortant 16 comprend un deuxième chemin de roulement complémentaire 13b apte à accueillir le deuxième ensemble de billes 15 ou rouleaux (non représenté à la figure 5).
[0074] Un module 5 selon l'invention comprend également une architecture intérieure articulée destinée notamment à commander les liaisons pivots motorisées et indépendantes des viroles 7, 7a, 7b.
[0075] Pour ce faire, un module 5 comprend deux demi-vertèbres 20 en vis-à-vis liées par un joint homocinétique tel qu'illustré à la figure 6.
[0076] La figure 7 illustre une demi-vertèbre 20.
[0077] La demi-vertèbre 20 illustrée comprend un socle 21 duquel s'étendent deux mâchoires 22. Le socle 21 comprend une ouverture centrale 23 et deux fenêtres 24. Le socle 21 comporte sur sa face supérieure un pion 25 situé en périphérie et une cavité 26 diamétralement opposée au pion 25. Le pion 25 et la cavité 26 sont situés sur la zone périphérique de la face supérieure du socle 21. Selon d'autres formes de réalisation non illustrées, la demi-vertèbre 20 comporte trois ou quatre mâchoires 22.
[0078] Selon cette forme de réalisation illustrée, les deux mâchoires 22 sont symétriques.
[0079] Une mâchoire 22 comprend une surface orientée vers l'intérieur de la demi-vertèbre 20 et une surface extérieure comprenant un logement 27 apte à accueillir des moyens moteurs ou de commande d'une virole 7, 7a, 7b.
[0080] La surface intérieure de la mâchoire 22 comprend vers son extrémité libre une gorge 28 destinée à recevoir une bille d'un joint homocinétique tel qu'un joint de Weiss. Selon la forme de réalisation illustrée, la gorge 28 forme un angle d'inclinaison y compris entre 20° et 30°, avec la direction longitudinale X de la demi-vertèbre 20.
[0081] La figure 8 illustre une demi-vertèbre 20 munie d'une première couronne 30 et d'une deuxième couronne 31 s'étendant depuis la première couronne 30 selon la direction longitudinale X de la demi-vertèbre 20.
[0082] La première couronne 30 est destinée à collaborer avec la virole 7, 7a, 7b du même module 5 et notamment avec le premier chemin de roulement 10a agencé dans la base principale 8 de la virole 7, 7a, 7b du même module 5.
[0083] La première couronne 30 entoure le socle 21 de la demi-vertèbre 20 et comprend un premier chemin de roulement complémentaire 10b destiné à accueillir un premier ensemble de billes ou rouleaux (non représenté sur la figure 8).
[0084] La deuxième couronne 31 est destinée à collaborer avec la virole 7, 7a, 7b du module 5 adjacent et notamment avec le premier chemin de roulement 10a agencé dans la base principale 8 de la virole 7, 7a, 7b du module 5 adjacent.
[0085] La deuxième couronne 31 comprend un premier chemin de roulement complémentaire 10b destiné à accueillir un premier ensemble de billes ou rouleaux (non représenté sur la figure 8). Selon cette forme de réalisation illustrée, la deuxième couronne 31 est symétrique à la première couronne 30 selon un plan orthogonal à la direction longitudinale de la demi-vertèbre 20. La première couronne 30 et la deuxième couronne 31 vise chacune une collaboration avec le premier chemin de roulement 10a de deux viroles 7,7a7b adjacentes.
[0086] Selon une forme de réalisation non illustrée, la base principale 8 d'une virole comprend également des moyens d'emboitement avec une première 30 et/ou une deuxième couronne 31. A ces fins, une virole 7, 7a, 7b d'un module 5 comprend sur sa base principale 8 un bord principal rentrant annulaire formant un angle P compris entre 20° et 50° par rapport au plan de la base principale 8 de la virole 7, 7a, 7b et la première couronne 30 du module 5 comprend un bord principal sortant annulaire formant sensiblement le même angle . Et, selon une autre forme de réalisation non illustrée, la deuxième couronne 31 du module 5 adjacent comprend un bord principal sortant annulaire formant sensiblement le même angle p.
[0087] La figure 9 illustre une demi-vertèbre 20 munie d'une première couronne 30 et d'une troisième couronne 32 s'étendant depuis la première couronne 30 selon la direction longitudinale X de la demi-vertèbre 20.
[0088] La première couronne 30 est destinée à collaborer avec la virole 7, 7a, 7b du même module 5 et notamment avec le premier chemin de roulement 10a agencé dans la base principale 8 de la virole 7, 7a, 7b du même module 5.
[0089] La première couronne 30 entoure le socle 21 de la demi-vertèbre 20 et comprend un premier chemin de roulement complémentaire 10b destiné à accueillir un premier ensemble de billes ou rouleaux (non représenté sur la figure 8).
[0090] La troisième couronne 32 est destinée à collaborer avec des moyens de fixation du tronçon 2 à un tronçon 2 adjacent ou à une base 3 ou à un effecteur 4.
[0091] Selon la forme de réalisation illustrée à la figure 9, la troisième couronne 32 est agencée pour collaborer avec une bride 6 compatible.
[0092] La troisième couronne 32 comprend à ses fins un passage 33 formé par deux bords arrondis 34 opposées et deux bords rectilignes 35 opposés. Selon la forme de réalisation illustrée, les deux bords arrondis 34 comprennent un rebord 36.
[0093] La figure 10 illustre un exemple de réalisation d'une bride 6 compatible avec deux troisième couronnes 32 de deux modules 5 adjacents telles qu'illustrées à la figure 9.
[0094] La forme particulière de la bride 6 et de la troisième couronne 32 comprenant des bords rectilignes 35 illustrées aux figures 9 et 10 permettent également un blocage en rotation de deux demi-vertèbre 20 de deux modules 5 successifs.
[0095] Pour ce faire, la bride 6 illustrée à la figure 10 comprend deux parties 40 symétriques qui s'articulent autour d'un axe pivot 41 situé à l'intersection de deux demi-bords rectilignes chevauchant complémentaires 42. A l'opposé deux demi-bords rectilignes complémentaires 43 encadrent deux bords arrondis complémentaires 44. Les deux demi- bords rectilignes chevauchant complémentaires 42 et demi-bords rectilignes complémentaires 43 sont destiné à collaborer avec les deux bords rectilignes 35 opposés de la troisième couronne 32. Chaque bord arrondi complémentaire 44 comprend une gorge de bride 45 destinée à collaborer avec au moins un passage 33 d'une troisième couronne 32.
[0096] Les demi-bords rectilignes complémentaires 43 opposés comprennent chacun une ouverture oblongue 46 permettant le passage d'une vis de serrage 56.
[0097] Pour mettre en oeuvre l'exemple de réalisation d'un tronçon 2 illustré aux figures 6 et 11 formé par trois modules 5, les trois types de couronnes 30,31,32 sont mises en oeuvre.
[0098] Selon la forme illustrée à la figure 11, une demi-vertèbre 20 forme un ensemble monobloc avec une première 30, deuxième 31 et/ou troisième couronne 32. Trois types de demi-vertèbres 20 sont ainsi mise en oeuvre. Un premier module 5 comprend une demi-vertèbre 20 munie d'une première 30 et d'une troisième couronne 32 liée à une autre demi-vertèbre 20, le deuxième module 5 comprend une demi-vertèbre 20 munie d'une première 30 et d'une deuxième couronne 31 liée à une demi-vertèbre 20 et le troisième module 5 comprend une demi-vertèbre 20 liée à une demi-vertèbre 20 muni d'une première 30 et d'une troisième couronne 32.
[0099] Selon la forme de réalisation illustrée aux figures 6 et 11, deux demi-vertèbre 20 d'un module 5 sont liées par un joint de Weiss. Les demi-vertèbres 20 d'un même module 5 sont en vis-à-vis au niveau de leurs mâchoires 22 respectives avec un décalage de 90° comme l'illustre la figure 6. Quatre mâchoires 22 sont ainsi assemblées de manière à emprisonner un joint de Weiss. D'autres types d'assemblage et de joint homocinétique sont compatibles dans le cadre de l'invention.
[0100] Le joint de Weiss illustré comprend quatre billes de Weiss 50 et une bille creuse 51 située au centre à l'intersection. Chaque bille de Weiss 50 loge dans une gorge 28 d'une mâchoire 22 et est apte à translater dans cette gorge 28.
[0101] Des moyens moteurs sont positionnés dans les logements 27 prévus des demi-vertèbres 20. Des moyens électroniques et des moyens de commande sont également situés dans des emplacements prévus dans ou autour des mâchoires. Les fenêtres 24 de chaque socle 21 des demi-vertèbres 20 permettent le passage des connectiques.
[0102] Chaque module 5 illustrée à la figure 11 comprend une virole femelle 7a et une virole mâle 7b. Chaque virole femelle 7a et mâle 7b collabore avec une première 30 ou deuxième couronne 31 au niveau de leur premier chemin de roulement complémentaire 10b respectif en emprisonnant un premier ensemble de billes 52.
[0103] Le bord sortant 16 de la virole mâle 7b est placé contre le bord rentrant 12 de la virole femelle 7a et le deuxième ensemble de billes 14 ou rouleaux est introduit via le trou secondaire de la virole femelle 7a dans les deuxièmes chemins de roulement 13a, 13b complémentaires l'un à l'autre. Le trou secondaire est ensuite obturé par l'obturateur secondaire 15.
[0104] Pour le premier module 5 formé par une demi-vertèbre 20 munie d'une première 30 et d'une troisième couronne 32 liée à une autre demi-vertèbre 20, le premier chemin de roulement 10a de la virole femelle 7a est face au premier chemin de roulement complémentaire 10b de la première couronne 30. Le premier ensemble de billes 52 ou rouleaux est introduit via le trou principal de la virole femelle 7a dans les premiers chemins de roulement 10a, 10b. Le trou principal est ensuite obturé par l'obturateur principal 11.
[0105] Le pion 25 du socle 21 de la demi-vertèbre 20 du premier module 5 est positionné dans la cavité 26 du socle 21 de la demi-vertèbre 20 du deuxième module 5 adjacent au premier module 5 et respectivement, le pion 25 du socle 21 de la demi-vertèbre 20 du deuxième module 5 vient se loger dans la cavité 26 du socle 21 de la demi-vertèbre 20 du premier module 5.
[0106] Et, le premier chemin de roulement 10a de la virole mâle 7b du premier module 5 est face au premier chemin de roulement complémentaire 10b de la deuxième couronne 31 du deuxième moule 5.
[0107] Le premier chemin de roulement 10a de la virole femelle 7a du deuxième module 5 est face au premier chemin de roulement complémentaire 10b de la première couronne 30 de la demi-vertèbre 20 du deuxième module 5. Le premier ensemble de billes 52 ou rouleaux est introduit via le trou principal de la virole femelle 7a dans les premiers chemins de roulement 10a, 10b. Le trou principal est ensuite obturé par l'obturateur principal 11.
[0108] Chaque module 5 comprend une demi-vertèbre 20 apte à entraîner le mouvement d'une virole 7, 7a, 7b du même module 5. [0109] Selon la forme de réalisation d'un tronçon 2 illustré à la figure 11, deux troisième couronnes 32 sont situées à chaque extrémité du tronçon 2 comprenant chacune des moyens de collaboration avec une bride 6.
[0110] Selon d'autres formes de réalisation non illustrées, un tronçon 2 comprend d'autres moyens de fixation à un autre type de bride non illustrée ou encore peut comprendre un autre système de fixation pour maintenir deux tronçons 2.
[0111] Pour former un bras modulaire 1 tel qu'il est illustré à la figure 1, quatre tronçons 2 sont assemblés.
[0112] La figure 12 illustre l'assemble de tronçons 2 successifs sécurisé aux moyens de brides 6 compatibles avec les troisième couronne 32.
[0113] Les modules 5 d'un tronçon 2 comprennent des moyens de transmission des signaux de puissance et de commande du bras robotique modulaire 1. Ces moyens de transmission des signaux de puissance et de commande du bras robotique modulaire 1 comprennent des connectiques 55 prêtes au branchement et prévues au niveau d'au moins une fenêtre 24 d'un socle 21 d'une demi-vertèbre 20 aux extrémités d'un tronçon 2. Selon la forme de réalisation illustrée, des connectiques 55 mâles d'un premier tronçon 2 coopèrent avec des connectiques 55 femelles (non visibles) du tronçon 2 adjacent.
[0114] Le pion 25 du socle 21 de la demi-vertèbre 20 d'extrémité d'un premier tronçon 2 est positionné dans la cavité 26 du socle 21 de la demi-vertèbre 20 d'extrémité du deuxième tronçon 2 adjacent et respectivement, le pion 25 du socle 21 de la demi-vertèbre 20 d'extrémité du deuxième tronçon 2 vient se loger dans la cavité 26 du socle 21 de la demi-vertèbre 20 d'extrémité du premier tronçon 2.
[0115] Les brides 6 servent notamment à maintenir les tronçons 2 ensemble lors du montage du bras robotique modulaire 1. Une bride 6 vient donc en prise avec deux troisième couronnes 32 de deux tronçons 2 adjacents et une vis de serrage 56 maintient la bride 6 serrée autour des deux tronçons 2 successifs.
[0116] Selon la forme de réalisation illustrée, un câble souple 57 traverse longitudinalement chacun des tronçons 2 du bras robotique modulaire 1 en leur centre. Un tel système de mise en compression des tronçons 2 permet de maintenir ensemble les tronçons 2.
[0117] Selon une autre forme de réalisation non illustré, chaque tronçon 2 est précontraint avant l'assemblage du bras robotique modulaire 1. Cette forme de réalisation permet un assemblage simplifié du bras robotique modulaire. [0118] Les tronçons 2 assemblés sont fixés à une extrémité à une base 3 et à l'autre extrémité à un effecteur 4 selon l'utilisation voulue du bras robotique modulaire 1.
[0119] Bien entendu, diverses autres modifications peuvent être apportées à l'invention dans le cadre des revendications annexées.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Tronçon (2) pour former un bras robotique modulaire (1) comprenant au moins un module (5), un module (5) comprenant deux demi-vertèbres (20) positionnées en vis-à-vis et liées par un joint homocinétique et une enveloppe extérieure formée par deux viroles (7, 7a, 7b) comprenant chacune une forme de tronc de cylindre trapézoïdal, les viroles (7, 7a, 7b) comprenant des liaisons pivots motorisées et indépendantes, le module (5) comprenant une ouverture longitudinale centrale destinée au passage d'un système de mise en compression du tronçon (2) par l'intermédiaire d'un câble souple (57) en tension.
[Revendication 2] Tronçon (2) selon la revendication précédente dans lequel un module (5) comprend des moyens moteurs d'au moins une virole (7, 7a, 7b) du module (5) et des moyens de transmission des signaux de puissance et de commande du bras robotique modulaire (1).
[Revendication 3] Tronçon (2) selon l'une des revendications précédentes dans lequel un module (5) comprend des moyens de positionnement à un module (5) adjacent.
[Revendication 4] Tronçon (2) selon la revendication précédente dans lequel une demi-vertèbre (20) comprend un socle (21) comportant une face supérieure munie d'un pion (25) s'étendant depuis la face supérieure du socle (21) et d'une cavité (26) située sur la face supérieure du socle (21) et diamétralement opposée au pion (25) et apte à recevoir un pion (25) d'une demi-vertèbre (20) adjacente.
[Revendication 5] Tronçon (2) selon l'une des revendications précédentes dans lequel un module (5) comprend au moins une demi-vertèbre (20) munie d'un socle (21), une première couronne (30) positionnée autour du socle (21) apte à collaborer avec une virole (7, 7a, 7b) du module (5) et une deuxième couronne (31) s'étendant depuis la première couronne (30) selon une direction longitudinale du module (5) apte à collaborer avec une virole (7, 7a, 7b) du module (5) adjacent.
[Revendication 6] Tronçon (2) selon l'une des revendications précédentes dans lequel un module (5) comprend au moins une demi-vertèbre (20) munie d'un socle (21) et une première couronne (30) positionnée autour du socle (21) de la demi-vertèbre (20) apte à collaborer avec une virole (7, 7a, 7b) du module (5) et une troisième couronne (32) s'étendant depuis la première couronne (30) selon une direction longitudinale du module (5) apte à collaborer avec des moyens de fixation du tronçon (2) à un tronçon (2) adjacent ou à une base (3) ou à un effecteur (4).
[Revendication 7] Tronçon (2) selon la revendication précédente dans lequel la troisième couronne (32) comprend un passage (36) apte à collaborer avec une bride (6) destinée à maintenir deux tronçons (2) à la suite ou à maintenir un tronçon (2) avec une base (3) ou un effecteur (4).
[Revendication 8] Tronçon (2) selon la revendication précédente dans lequel le passage (36) comprend deux bords arrondis (34) opposées et deux bords rectilignes (35) opposés.
[Revendication 9] Tronçon (2) selon l'une des revendications 5 à 8 dans lequel une virole (7, 7a, 7b) comprend une base principale (8) comportant un premier chemin de roulement (10a) apte à accueillir au moins en partie un premier ensemble de billes (52) ou rouleaux et la première couronne (30) et la deuxième couronne (31) comprennent chacune un premier chemin de roulement complémentaire (10b).
[Revendication 10] Tronçon (2) selon la revendication précédente dans lequel une virole (7, 7a, 7b) d'un module (5) comprend sur sa base principale (8) un bord principal rentrant annulaire formant un angle P compris entre 20° et 50° par rapport au plan de la base principale (8) de la virole (7, 7a, 7b) et la première couronne (30) du module (5) comprend un bord principal sortant annulaire formant sensiblement le même angle P-
[Revendication 11] Tronçon (2) selon l'une des revendications précédentes dans lequel deux viroles (7, 7a, 7b) d'un module (5) comprennent une base biseautée (9) comportant chacun un deuxième chemin de roulement (13a, 13b) complémentaire l'un à l'autre apte à accueillir un deuxième ensemble de billes (14) ou rouleaux.
[Revendication 12] Tronçon (2) selon la revendication précédente dans lequel la base biseautée est comprise dans un plan (P) formant un angle a compris entre 10° et 20° par rapport au plan (Y) de la base principale (8).
[Revendication 13] Tronçon (2) selon l'une des revendications 11 ou 12 dans lequel un module (5) comprend une virole femelle (7a) et une virole mâle (7b), la virole femelle (7a) comprend sur sa base biseautée (9) un bord rentrant (12) annulaire formant un angle P compris entre 20° et 50° par rapport au plan (P) de la base biseautée (9) de la virole femelle (7a) et la virole mâle (7b) comprend sur sa base biseautée (9) un bord sortant (16) annulaire formant sensiblement le même angle P, le bord rentrant (12) annulaire comprenant un deuxième chemin de roulement (13a) et le bord sortant (16) annulaire comprenant un deuxième chemin de roulement complémentaire (13b).
[Revendication 14] Tronçon (2) selon l'une des revendications précédentes dans lequel deux demi- vertèbres (20) d'un module (5) sont liées par un joint de Weiss formé par au moins quatre billes de Weiss (50) collaborant avec les deux demi-vertèbres (20), le module (5) comprenant des moyens de maintien du câble souple (57) sur la fibre neutre du joint de Weiss.
[Revendication 15] Tronçon (2) selon la revendication précédente dans lequel les moyens de maintien du joint de Weiss comprennent une bille centrale creuse (51) ou au moins un point d'appui entre les deux demi-vertèbres (20).
[Revendication 16] Tronçon (2) selon l'une des revendications 14 ou 15 dans lequel les demi-vertèbres (20) comprennent un socle (21) comprenant une ouverture centrale et au moins deux mâchoires (22) s'étendant depuis le socle (21), chaque mâchoire (22) comprenant une face interne présentant une gorge (26) apte à accueillir une bille de Weiss (50) apte à translater dans la gorge (26) correspondante.
[Revendication 17] Tronçon (2) selon la revendication précédente dans lequel la gorge comprend un angle d'inclinaison y dont la valeur est comprise entre 20° et 50°, de préférence entre 35° et 45°, avec la direction longitudinale de la demi-vertèbre.
[Revendication 18] Tronçon (2) selon l'une des revendications 16 ou 17 dans lequel au moins une mâchoire d'une demi-vertèbre (20) d'un module (5) comprend un logement dédié pour des moyens moteurs d'une virole (7, 7a, 7b) du module (5).
[Revendication 19] Tronçon (2) selon l'une des revendications 4 à 18 dans lequel le socle d'une demi- vertèbre (20) comprend au moins une fenêtre (24) destinée au passage des signaux de puissance et de commande du bras robotique modulaire (1).
[Revendication 20] Bras robotique modulaire (1) comprenant une base (3), au moins un tronçon (2) selon l'une des revendications précédentes, un effecteur (4), et un système de mise en compression du ou des tronçons (2).
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