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Title:
INFLATABLE BEARING STRUCTURE, ARTICULATED STRUCTURE AND ROBOTIC ARM COMPRISING SUCH A STRUCTURE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/170212
Kind Code:
A1
Abstract:
A bearing structure comprising a tubular inflatable envelope (1) that contains a pressurised fluid and that has at least one section with adjustable geometry (1.2), means (19, 18, 10) for adjusting the section with adjustable geometry and means for forming folds comprising stress-bearing means along at least one portion of a mean line of the section with adjustable geometry. An articulated structure and robotic arm comprising such a structure.

Inventors:
RIWAN, Alain (4 Allée Didier Daurat, Chevilly-larue, F-94550, FR)
VOISEMBERT, Sébastien (208 rue Saint-Léonard, Mayenne, F-53100, FR)
BACH, Raymond (208 rue Saint-Léonard, Mayenne, F-53100, FR)
Application Number:
EP2014/057305
Publication Date:
October 23, 2014
Filing Date:
April 10, 2014
Export Citation:
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Assignee:
COMMISSARIAT A L`ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES (25 rue Leblanc - Bâtiment le Ponant D, Paris, F-75015, FR)
WAREIN (208 rue Saint-Léonard, Mayenne, F-53100, FR)
International Classes:
B25J9/10; B25J18/06; E04H15/20; F16J3/06
Domestic Patent References:
WO2011151343A1
WO2011151343A1
Foreign References:
JP2004190848A
US5317952A
Other References:
VOISEMBERT S ET AL: "A novel inflatable robot with constant and continuous volume", ROBOTICS AND AUTOMATION (ICRA), 2011 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON, IEEE, 9 mai 2011 (2011-05-09), pages 5843-5848, XP032033543, DOI: 10.1109/ICRA.2011.5979669 ISBN: 978-1-61284-386-5
Attorney, Agent or Firm:
LAVIALLE, Bruno et al. (16 rue Médéric, Paris, F-75017, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1. Structure porteuse comprenant une enveloppe (1) tubulaire gonflable qui contient un fluide sous pres- sion et qui possède au moins un tronçon à géométrie réglable (1.2) ayant un axe central (2), la structure comportant des moyens de réglage (19, 18, 10) du tronçon à géométrie réglable qui sont agencés pour engendrer une courbure du tronçon à géométrie réglable et des moyens de formation de pli comportant des moyens de reprise de con¬ trainte le long d'au moins une portion d'une ligne moyenne du tronçon à géométrie réglable, caractérisé en ce que les moyens de reprise de contrainte comportent un lien flexible inextensible (7) qui s'étend dans au moins deux éléments de passage (5. A, 6, 9) écartés l'un de l'autre sensiblement selon la ligne moyenne, le lien flexible inextensible ayant une longueur adaptée pour rapprocher les éléments de passage en créant entre eux au moins un pli et en ce qu'au moins un des éléments de pas- sage du lien est solidaire d'au moins une portion de bande (5. , 9) ayant au moins une extrémité fixée à 1' enveloppe .

2. Structure selon la revendication 1, comprenant au moins deux portions de bande (5. A) s' étendant selon une direction sensiblement longitudinale de la structure en étant espacées l'une de l'autre et chaque portion de bande (5. A) ayant des bords longitudinaux fixés à

l'enveloppe (1) pour définir un tunnel recevant le lien (7) et s' étendant selon une direction sensiblement longi- tudinale de la structure.

3. Structure selon la revendication 2, dans laquelle les portions de bande (5. A) appartiennent à une bande unique (5), le lien (7) passant sur la bande entre deux portions de bande formant tunnel.

4. Structure selon la revendication 2, dans le- quel chaque portion de bande formant tunnel (5. A) reçoit une entretoise (8) empêchant la formation de pli au niveau de la portion de bande formant tunnel.

5. Structure selon la revendication 1, dans la- quelle l'enveloppe (1) est étanche.

6. Structure selon la revendication 5, dans laquelle la portion de bande (5. A, 9) est rapportée sur l'enveloppe (1) sans perforation de l'enveloppe.

7. Structure selon la revendication 5, dans la- quelle la portion de bande (5. A, 9) est soudée sur l'enveloppe (1).

8. Structure selon la revendication 2, dans laquelle l'extrémité du lien flexible inextensible (7) vient en butée contre la bande (5) au voisinage de la portion de bande formant tunnel (5. A) la plus éloignée de 1 ' actionneur .

9. Structure selon la revendication 1, dans laquelle le lien (7) est démontable pour modifier une configuration de son passage dans les éléments de passage (5. A, 9) .

10. Structure selon la revendication 1, dans laquelle le lien est une sangle plate (70) passant dans des ouvertures délimitées dans des tronçons de bande (5A, 9) fixés à l'enveloppe (1), la sangle plate s'étendant sen- siblement parallèlement à un plan moyen de l'enveloppe au voisinage de celui-ci et étant fixée aux tronçons de bande, chaque ouverture étant sensiblement parallèle au plan moyen.

11. Structure selon la revendication 9, dans la- quelle des tronçons de bande (5A, 9) s'étendent de part et d'autre du plan moyen et au voisinage de celui-ci.

12. Structure selon la revendication 1, dans laquelle les moyens de réglage sont agencés pour engendrer une courbure du tronçon à géométrie réglable de telle ma- nière que le tronçon à géométrie réglable conserve un vo- lume sensiblement constant.

13. Structure articulée comportant une structure gonflable selon l'une quelconque des revendications pré¬ cédentes, les moyens de réglage étant agencés pour engen- drer une courbure du tronçon à géométrie réglable de telle manière que le tronçon à géométrie réglable conserve un volume sensiblement constant et comportant des moyens de déformation comprenant au moins un actionneur (10) associé à au moins un câble (19) relié à la struc- ture articulée de telle manière qu'une traction sur le câble provoque une courbure du tronçon à géométrie ré¬ glable (1.2) en créant un différentiel de longueur du tronçon à géométrie réglable de part et d'autre de l'axe central (2) tout en maintenant sensiblement constante une section droite du tronçon à géométrie réglable.

14. Structure articulée selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant plusieurs tronçons à géométrie réglable (1.2) qui sont associés chacun à des moyens de déformation, les actionneurs (10) des moyens de déformation étant regroupés sur une extrémité de la structure articulée et le câble (19) des moyens de déformation les plus éloignées de ladite extrémité passant dans des éléments de guidage montés au voisinage des éléments de passage du tronçon à géométrie ré- glable le plus proche de ladite extrémité.

15. Bras robotisé comportant au moins une structure articulée conforme à l'une quelconque des revendica¬ tions 13 et 14.

Description:
Structure porteuse gonflable , structure articulée et bras robotisé comportant une telle structure

La présente invention concerne une structure gon ¬ flable, une structure articulée et un bras robotisé com- portant une telle structure. La présente invention concerne ainsi par exemple un bras robotisé à fort élance ¬ ment destiné notamment à l'inspection des lieux encombrés, difficiles d'accès ou hostiles pour l'homme en particulier en raison de risques chimiques ou radiologiques .

L'invention concerne plus particulièrement un bras ayant une structure gonflable.

On connaît des structures gonflables rigides qui présentent l'avantage d'être légères, faciles à déployer et à ranger, qui peuvent supporter un fort élancement et sont relativement insensibles aux chocs.

La plupart de ces structures ont une géométrie figée .

Il a été envisagé de réaliser une telle structure comportant des tronçons ayant des positions relatives ré- glables de manière à adapter leur géométrie à l'environnement entourant la structure ou à la fonction affectée à la structure. Des tronçons gonflés au point d'être rigides seraient alors reliés les uns aux autres par des parties souples pour constituer par exemple des portiques modulables.

En menant cette réflexion à son terme, on a imaginé utiliser une telle structure dans un bras robotisé pour faire bénéficier à ce dernier des avantages des structures gonflables.

Un tel bras comprend ainsi généralement au moins un tronçon gonflé et rigide qui est relié à une base et/ou à un autre tronçon gonflé et rigide par une articu ¬ lation comportant des pièces mécaniques massives mettant en œuvre des liaisons pivot, glissière et/ou pivot glis- sant. Les bras les plus évolués comportent plusieurs tronçons gonflés et rigides qui sont reliés deux à deux par une telle articulation.

Un inconvénient de ces bras réside principalement dans leur masse à laquelle contribuent principalement les articulations. Cette masse relativement importante impose une limitation de l'élancement maximal de tels bras.

Il est connu du document WO-A-2011/151343 une structure articulée comprenant une enveloppe tubulaire gonflable qui contient un fluide sous pression et qui possède au moins un tronçon à géométrie variable ayant un axe central. La structure comporte des moyens de déformation du tronçon à géométrie variable qui sont agencés pour engendrer une courbure du tronçon à géométrie variable de telle manière que le tronçon à géométrie va- riable conserve un volume sensiblement constant. Les moyens de déformation comprennent des actionneurs associés à des câbles reliés à la structure articulée de telle manière qu'une traction sur l'un des câbles provoque une courbure du tronçon à géométrie variable en créant un différentiel de longueur du tronçon à géométrie variable de part et d'autre de l'axe central tout en maintenant sensiblement constante une section droite du tronçon à géométrie variable. Ainsi, la structure articulée comprend une articulation constituée par le tronçon à géométrie variable dont la courbure est réalisée à volume constant, ce qui limite l'énergie nécessaire à la modification de géométrie. Le tronçon à géométrie variable conserve une relativement bonne capacité de résistance aux efforts hors du plan de déformation et les moyens de dé- formation ont alors une structure simple.

Plus précisément, il est envisagé dans le docu ¬ ment précédent de ménager des plis au moyen de coutures reliant des portions du tronçon à géométrie variable. Ces coutures se trouvent dans des zones de concentration de contrainte, de sorte que la résistance mécanique de l'enveloppe et la capacité de charge de la structure sont conditionnées par la qualité des coutures. Or, ces coutures se révèlent assez complexes à réaliser dans un contexte industriel.

Ainsi, même si cette nouvelle structure articulée a grandement amélioré les structures articulées gonflables, il serait intéressant de disposer d'une structure porteuse à géométrie réglable qui soit encore plus simple, et de préférence plus légère, tout en permettant des élancements relativement importants.

A cet effet, on prévoit, une structure porteuse comprenant une enveloppe tubulaire gonflable qui contient un fluide sous pression et qui possède au moins un tronçon à géométrie réglable ayant un axe central. La struc- ture comportant des moyens de réglage du tronçon à géométrie réglable qui sont agencés pour engendrer une courbure du tronçon à géométrie réglable et des moyens de formation de plis et de reprise de contrainte le long d'au moins une portion d'une ligne moyenne du tronçon à géométrie réglable.

Selon l'invention, les moyens de reprise de contrainte comportent un lien flexible inextensible qui s'étend dans au moins deux éléments de passage écartés l'un de l'autre sensiblement selon la ligne moyenne, le lien flexible inextensible ayant une longueur adaptée pour rapprocher les éléments de passage en créant entre eux au moins un pli.

Ainsi, les plis ne sont plus préformés par couture mais se forment spontanément lors de la traction du lien flexible inextensible par le rapprochement des éléments de passage. Il en résulte une simplification et un allégement de la structure porteuse. Le réglage de la géométrie du tronçon peut être réglée lorsque l'enveloppe est dégonflée et / ou lorsque l'enveloppe est gonflée. De préférence alors dans ce dernier cas, les moyens de ré- glage du tronçon à géométrie réglable sont agencés pour engendrer une courbure du tronçon à géométrie réglable de telle manière que le tronçon à géométrie réglable con ¬ serve un volume sensiblement constant.

Selon un mode de réalisation particulier, les éléments de passage du lien flexible inextensible sont solidaires d'au moins une portion de bande fixée à 1 ' enveloppe .

Ce mode de réalisation est particulièrement simple, la portion de bande étant de préférence rapportée par soudage sur l'enveloppe.

Avantageusement, la structure comprend au moins deux portions de bande s' étendant selon une direction sensiblement longitudinale de la structure en étant espa- cées l'une de l'autre et chaque portion de bande a des bords longitudinaux fixés à l'enveloppe pour définir un tunnel recevant le lien flexible inextensible et s' étendant selon une direction sensiblement longitudinale de la structure.

Le lien flexible inextensible en traction étant tendu au niveau du tunnel, il interdit la formation d'un pli. Ainsi, les plis vont se former entre les portions de bande formant tunnel, ce qui permet de contrôler la forme du tronçon à géométrie variable.

De préférence, les portions de bande appartiennent à une bande unique, le lien flexible inextensible passant sur la bande entre deux portions de bande formant tunnel .

La réalisation des éléments de passage du lien flexible inextensible est alors particulièrement simple et la bande peut constituer un renfort longitudinal augmentant la résistance de l'enveloppe en traction.

Avantageusement encore, l'enveloppe est étanche. Il n'est ainsi pas nécessaire de rapporter dans l'enveloppe une chambre étanche : ceci permet d'alléger la structure articulée et d'en simplifier la fabrication.

De préférence, la portion de bande est rapportée sur l'enveloppe sans perforation de l'enveloppe, par exemple par soudage ou collage.

Sans cela, il serait nécessaire d'obturer les perforations de l'enveloppe permettant la fixation de la portion de bande, compliquant la fabrication.

Avantageusement, le lien flexible inextensible est démontable pour modifier une configuration de son passage dans les éléments de passage.

Ceci permet de régler l'amplitude de déformation du tronçon à géométrie variable.

L' invention concerne en outre une structure arti ¬ culée comportant une telle structure gonflable. Les moyens de réglage sont agencés pour engendrer une courbure du tronçon à géométrie réglable de telle manière que le tronçon à géométrie réglable conserve un volume sensiblement constant et comportent des moyens de déformation comprenant au moins un actionneur associé à au moins un câble relié à la structure articulée de telle manière qu'une traction sur le câble provoque une courbure du tronçon à géométrie réglable en créant un différentiel de longueur du tronçon à géométrie réglable de part et d'autre de l'axe central tout en maintenant sensiblement constante une section droite du tronçon à géométrie réglable .

L'invention a également pour objet un bras robotisé utilisant au moins une telle structure gonflable ar ¬ ticulée .

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limita ¬ tifs de l'invention.

Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique partielle, en perspective, d'un bras robotisé conforme à 1 ' invention ;

- la figure 2 est une vue agrandie de la zone II de la figure 1, d'un tronçon à géométrie variable non courbé de ce bras ;

- la figure 3 est une vue partielle d'un tronçon à géométrie variable courbé de ce bras ;

- la figure 4 est une vue agrandie de la zone IV de la figure 1, d'un autre tronçon à géométrie variable non courbé de ce bras

- les figures 5 et 6 sont des vues analogues à la figure 1 de variantes de réalisation particulières ;

- la figure 7 est une vue schématique partielle de côté du bras robotisé conforme à une version plus évoluée de l'invention ;

- la figure 8 est une vue de détail en perspective des actionneurs d'une structure articulée manipu- lable manuellement formant une version plus basique de 1' invention ;

- la figure 9 est une vue schématique en élévation d'une structure de type portique conforme à 1' invention ;

- la figure 10 est une vue analogue à la figure 8 d'une variante de la structure articulée de la figure 8, formant un bras robotisé ;

- la figure 11 est une vue analogue à la figure 2 d'une variante de réalisation des moyens de réglage, avant définition de la géométrie du tronçon à géométrie réglable ;

- la figure 12 est une vue analogue à la précédente de cette variante, après définition de la géométrie du tronçon à géométrie variable.

L' invention est utilisable pour réaliser notam- ment : - des structures porteuses à géométrie réglable, comme des portiques ou des plateformes dont la géométrie peut être adaptée à l'environnement ou à la charge à sup ¬ porter ou à l'utilisation,

- des structures articulées mises en œuvre par exemple dans des bras et des plateformes robotisés.

Dans la description qui suit, l'invention est décrite dans son application à un bras robotisé (figures 1 à 8) et dans son application à un portique (figure 9) .

En référence aux figures 1 à 4, le bras robotisé conforme à l'invention comprend une structure gonflable constituée ici d'une enveloppe, généralement désignée en 1, qui a une forme tubulaire ayant un axe central 2. L' enveloppe 1 comprend une toile ou une membrane en un matériau étanche à l'air et souple mais néanmoins sensiblement inextensible, par exemple un élastomère. L'enveloppe 1 est formée en roulant la toile ou membrane sur elle-même de manière à former un tube qui est maintenu en forme par une soudure longitudinale. L'enveloppe 1 possède une extrémité obturée et une extrémité opposée solidaire d'une base, non visible sur les figures 1 à 4, pourvue de moyens d'admission d'un fluide sous pression, ici de l'air. Les moyens d'admission sont connus en eux- mêmes et comprennent ici une valve et une pompe ou une réserve de fluide sous pression ayant un orifice de sor ¬ tie s' adaptant sur la valve. D'autres moyens de gonflage de l'enveloppe 1 sont bien entendu utilisables.

L'enveloppe 1 comporte des tronçons 1.1 à géométrie fixe et des tronçons 1.2 à géométrie réglable ou va- riable qui sont définis en alternance le long de l'axe central 2. Les tronçons à géométrie variable 1.2 et les tronçons à géométrie fixe 1.1 possèdent sensiblement la même capacité de résistance aux efforts hors du plan de déformation de sorte que le tronçon à géométrie variable 1.2 n'altère pas la rigidité globale de la structure ar- ticulée .

Chaque tronçon 1.2 est destiné à être courbé parallèlement à un plan médian P du tronçon 1.2. Des moyens de formation de plis et de reprise de contrainte, généra- lement désignés en 3, sont montés le long d'au moins une portion d'une ligne moyenne du tronçon 1.2 sur des zones diamétralement opposées du tronçon 1.2 concerné de part et d'autre du plan médian P. Des moyens, généralement désignés en 4 , de réglage de la courbure du tronçon 1.2 sont montés sur le tronçon 1.2 en des zones opposées du tronçon 1.2 sécantes du plan médian P du tronçon 1.2, à l'intérieur ou à l'extérieur du tronçon 1.2 courbé selon l'orientation de la courbure.

Les moyens de reprise de contrainte 3 comprennent deux bandes 5 fixées à l'enveloppe 1 en des positions diamétralement opposées. Chaque bande 5 s'étend selon la direction longitudinale (axe central 2) de la structure articulée et a ses deux extrémités 5.1, 5.2 ainsi que ses deux bords longitudinaux 5.3, 5.4 qui sont fixés à l'enveloppe 1. Les bandes 5 sont ici réalisées dans le même matériau que l'enveloppe 1 et sont fixées à celle-ci par soudage.

Chaque bande 5 comprend des orifices écartés les uns des autres selon ladite direction et pourvus chacun d'un œillet 6 pour constituer un élément de passage d'un lien flexible inextensible 7. Le lien 7 est un fil unique, ou un ensemble de fils toronnés, en un matériau sensiblement inextensible par rapport aux efforts auxquels le lien 7 est destiné à être soumis. Le matériau utilisé est par exemple un polyamide ou un métal tel que l'acier. Le lien 7 a une souplesse suffisante pour que le lien 7 n'oppose pas de résistance sensible à la courbure du tronçon 1.2.

Le lien 7 est enfilé dans les œillets 6 pour che- miner alternativement sous et sur la bande 3. Lorsque le lien 7 chemine sous la bande 5, il est reçu entre

l'enveloppe 1 et la bande 5 dans une portion de bande formant tunnel 5. A. Ainsi, chaque bande 3 comporte des portions de bande formant tunnel 5. A qui s'étendent selon une direction sensiblement longitudinale de la structure articulée en étant séparées deux à deux par une portion de bande plissable 5.B. La conformation en tunnel résulte du fait que la bande 5 n'est soudée à l'enveloppe 1 que par ses bords longitudinaux. Les extrémités de la bande 5 sont également soudées en laissant une ouverture de passage pour le lien 7. En variante, les extrémités peuvent être totalement soudées, le lien 7 étant introduit dans la bande via des œillets situés en retrait desdites ex ¬ trémités .

Dans les portions de bande formant tunnel 5. A sont également montées des entretoises 8, par exemple en une matière plastique, s' opposant à la formation de plis au niveau de la portion de bande formant tunnel 5. A.

Les liens 7 ont leurs extrémités nouées à des pattes 9 soudées sur l'enveloppe 1 aux extrémités de la bande 5. On comprend qu'avant la fixation des liens 7, le tronçon 1.2 ne comporte aucun pli et a une longueur initiale 1. Pour autoriser une courbure du tronçon 1.2 de 90° environ dans le plan P, les liens 7 ayant une pre- mière de leurs extrémités nouée à une première des pattes de fixation 9, on tire sur la deuxième extrémité des liens 7 pour provoquer un raccourcissement du tronçon 1.2 de 50% environ. Lors de la mise en tension de chaque lien 7, le lien 7 tire sur la première patte de fixation 9 qui va venir en butée contre l'extrémité 5.2 de la bande 5 et provoquer un rapprochement les uns des autres des élé ¬ ments de passage de câble (à savoir les portions de bande formant tunnel 5. A et les pattes de fixation 9, voir la figure 3 où est représentée en trait pointillé la posi- tion de départ et en trait continu la position finale des œillets 6 de part et d'autre d'une portion de bande plis- sable 5.B) . Ce rapprochement provoque la déformation des portions de bande plissables 5.B qui vont former au moins un pli (comme dans une ruflette que l'on fronce). Lorsque le raccourcissement de 50% est obtenu, la deuxième extrémité des liens 7 est fixée sur la deuxième des pattes de fixation 9. Les plis ainsi formés vont autoriser une courbure du tronçon 1.2 de 90° environ dans le plan P. On comprend que l'angle de courbure dépend linéairement de la rétractation du tronçon 1.2 de la bande. Si l'on veut autoriser une courbure hors du plan P, on raccourcira le tronçon 1.2 plus d'un côté du plan P que de l'autre.

On notera que les liens 7 sont fixés à la structure articulée de manière démontable pour pouvoir modi- fier la configuration de leur passage dans les éléments de passage et ainsi l'amplitude de déformation des tronçons 1.2.

Les moyens de réglage 4 comprennent des moyens de déformation du tronçon 1.2. Les moyens de déformation comprennent un actionneur associé à au moins un câble 19 relié à la structure articulée de telle manière qu'une traction sur le câble 19 provoque une courbure du tronçon 1.2 en créant un différentiel de longueur du tronçon 1.2 de part et d'autre de l'axe central 2 tout en maintenant sensiblement constante une section droite du tronçon 1.2.

Le câble 19 a une extrémité reliée à l'arbre de sortie d'un moteur électrique monté dans la base et une extrémité opposée fixée à l'extrémité du tronçon 1.2 la plus éloignée dudit moteur. Cette dernière extrémité du câble 19 est par exemple fixée par un nœud à une patte de fixation 18 soudée à l'enveloppe 1. Le câble 19 est guidé le long de l'enveloppe 1 par des éléments de guidage 17 fixés le long de la ligne neutre des tronçons 1.2 autres que celui dont le câble 19 en question commande la défor- mation et par des éléments de guidage 16 fixés dans la zone sécante du plan médian P le long du tronçon 1.2 dont le câble en question commande la déformation. Les éléments de guidage 16 et 17 sont par exemple des gaines ou des anneaux qui sont fixés à intervalles réguliers le long de l'enveloppe 1 et reçoivent le câble 19 à coulis- sement. Les moyens de guidage 17 sont fixés directement sur la bande 5.

Plus précisément, le moteur électrique est contrôlé en position et a un arbre de sortie entraînant une poulie d'enroulement du câble 19. Pour un tronçon 1.2, les câbles 19 ont leurs extrémités enroulées en sens inverses sur la poulie. On note que, du fait de ce montage, lorsque le moteur exerce une traction sur l'un des câbles 19, il relâche l'autre câble 19.

Les moyens d'admission et les actionneurs des moyens de déformation sont regroupés dans la base, non représentée sur la figure 1, servant de support au robot, l'extrémité de l'enveloppe 1 associée aux moyens d'admission étant fixée à ladite base.

L'enveloppe 1 et les moyens de déformation sont agencés pour engendrer une courbure des tronçons 1.2 de telle manière que les tronçons 1.2 conservent un volume constant quelle que soit leur courbure.

Pour couder un tronçon à géométrie variable 1.2, il va falloir tirer sur le câble 19 destiné à se trouver à l'intérieur du coude pour produire un différentiel de longueur du tronçon 1.2 de part et d'autre de l'axe central 2. Lorsqu'une traction est exercée sur un des câbles 19, le câble tire sur la patte de fixation 18 et provoque une déformation du tronçon 1.2.

Au niveau de la ligne moyenne, l'enveloppe 1 sup ¬ porte des contraintes en tension, ces contraintes étant reprises par les liens 7. Ceci améliore la résistance de la structure articulée.

On notera que la formation d' au moins un pli de l'enveloppe 1 à l'intérieur du coude et la tension de l'enveloppe 1 à l'extérieur du coude permet de maintenir sensiblement constante une section droite du tronçon 1.2 de sorte que le tronçon 1.2 conserve un volume constant quelle que soit sa géométrie.

La géométrie de chaque tronçon 1.2 est modifiable indépendamment de celle des autres tronçons par un ac- tionneur (ici le moteur électrique) dédié, sans couplage de ces tronçons entre eux.

Sur la figure 5, on peut voir une enveloppe 1, constituée comme précédemment, ayant une extrémité solidaire d'une embase 100, des tronçons 1.1 et 1.11 à géométrie fixe et des tronçons 1.2 à géométrie variable.

Les tronçons 1.1 et 1.2 sont identiques à ceux précédemment décrits.

Le tronçon 1.11 a une forme en Y ayant une branche principale, reliée à l'embase 100 via un tronçon 1.2 et un tronçon 1.1, et deux branches divergentes reliées chacune à un tronçon 1.1 via un tronçon 1.2.

La structure a ainsi deux branches divergentes qui sont déformables indépendamment l'une de l'autre au moyens d' actionneurs et de câbles tels que décrits précédemment .

En variante, le tronçon 1.1 peut comprendre plus de deux branches.

A la figure 6, on peut voir une structure comportant une plateforme orientable 1.111 formée d'un tronçon à géométrie fixe refermé sur lui-même. Une boucle est ainsi formée pour constituer une plateforme orientable gonflée telle qu'une plateforme dite de Stewart.

La structure comprend une embase 100 d'où partent trois bras comportant chacun, de l'embase 100 à la plateforme 1.111 : un premier tronçon 1. 1, un premier tronçon 1. 2, un deuxième tronçon 1. 1, un deuxième tronçon 1. 2, un troisième tronçon 1.1 et un troisième tronçon 1.2. La plateforme 1.111 est formée d'une portion d'enveloppe gonflée en communication avec les bras.

De préférence, les axes de rotation des bras ne sont pas parallèles les uns par rapport aux autres pour augmenter les possibilités d'orientation de la plateforme .

Il est représenté sur la figure 7 une structure telle que celle de la figure 1, ayant une extrémité reliée à une embase 100 et une extrémité opposée libre et comportant un tronçon 1.2 qui s'étend entre deux tronçons 1.1 et qui est commandé (déformé) au moyen de câbles 19 reliés à un ou plusieurs actionneurs 10 montés dans l'embase 100. Les actionneurs 10 sont ici des moteurs électriques ayant un arbre de sortie pourvu d'une poulie d'enroulement du câble 19. Les moteurs électriques sont reliées à une unité de commande 110 pour être commandés par celle-ci.

La structure comprend un dispositif 11 de détec ¬ tion de la courbure du tronçon 1.2.

Ce dispositif comprend une fibre optique 12 s' étendant parallèlement à une ligne moyenne du tronçon 1. 2 et ayant une extrémité reliée à un photodétecteur 13 relié à l'unité de commande 110. L'émetteur 14 et le photodétecteur 13 sont fixés chacun sur un des tronçons 1.1 s' étendant de part et d'autre du tronçon 1.2.

L'unité de commande 110 incorpore un module 15 de mesure d'une intensité du faisceau lumineux perçu par le photodétecteur 13 et est programmée pour commander les moteurs en fonction de l'intensité mesurée et d'une con- signe.

Ceci permet de mesurer en temps réel la courbure du tronçon à géométrie variable et de réaliser un contrôle/commande de la déformation de la structure pour en faire une partie de robot.

S'il y a plusieurs tronçons 1.2, on prévoira au- tant de dispositifs 11.

En variante, il est possible de prévoir une fibre optique commune à plusieurs tronçons 1.2 pour mesurer la courbure de ces tronçons en fonction par exemple de plu- sieurs caractéristiques du faisceau lumineux (intensité, temps de vol...) .

Sur la figure 8, on peut voir une structure, telle que celle de la figure 1, comportant une embase 100 dans laquelle les actionneurs 10, ici des manivelles ma- nœuvrables manuellement, ont été regroupés afin d'alléger la partie mobile de la structure et de permettre une commande à distance des tronçons 1.2.

Sur la figure 10, illustrant une variante de la structure de la figure 8, on peut voir que les action- neurs 10 regroupés sur la base 100 sont des moteurs élec ¬ triques reliés à une unité de commande 1000, connue en elle-même, programmée pour piloter le bras robotisé ainsi formé .

Sur la figure 9, on peut voir une structure por- teuse sous forme d'une arche de portique comportant une enveloppe gonflable unique pourvue d'une pluralité de moyens de formation de plis et de reprise de contrainte 3 fixés sur le flanc de l'enveloppe 1 destiné à se trouver à l'intérieur de l'arche.

Les bandes 5 sont ici au nombre de trois espacées longitudinalement les unes des autres, une au milieu de l'enveloppe 1 et les deux autres symétriquement disposées de part et d'autre du milieu de l'enveloppe 1 pour obtenir trois courbes successives.

Le réglage de la courbure est effectué avant le gonflage de l'enveloppe 1.

D'autres formes et d'autres applications d'une telle structure porteuse sont envisageables.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications.

En particulier, l'enveloppe peut comprendre une ou plusieurs couches liées entre elles sur toute leur surface ou non. L'enveloppe peut par exemple être formée d'une toile enduite. L'enveloppe peut comprendre des matériaux différents selon les tronçons ou selon les portions des tronçons à géométrie variable.

Le fluide utilisé pour gonfler l'enveloppe du bras robotisé peut être l'air, un autre gaz tel qu'un gaz inerte, ou un liquide, ou un matériau solide divisé (par exemple une poudre ou des billes de polystyrène) , ou bien encore un mélange de ceux-ci. Ainsi, par fluide, on entend dans le présent texte toute substance n'ayant pas de forme propre comme un gaz, un liquide, un gel, ou un solide divisé.

Les moyens de déformation peuvent ne comprendre qu'un ou plusieurs types de câbles. Les câbles peuvent éventuellement être reliés à la structure articulée de manière à réaliser des mouflages. Il est possible d'avoir un actionneur par câble ou plusieurs actionneurs par câble. Les moyens de déformation du document WO-A- 2011/151343 peuvent être utilisés dans la présente invention .

Le lien souple inextensible peut être un fil ex- trudé, un câble toronné ou une sangle plate ou tubulaire.

Les moyens de déformation et les moyens de formation de pli et de reprise de contrainte peuvent avoir une structure différente de celle décrite. En particulier, dans la variante des figures 11 et 12, le lien flexible inextensible est une sangle plate 70 engagée dans des tronçons de bande 5A, 9 qui délimitent entre eux des espaces. L'ensemble des tronçons de bande 5A est disposé entre deux tronçons de bande 9. Au moins certains des tronçons de bande 5A et 9 sont répartis de part et d'autre d'un plan moyen de l'enveloppe 1, au voisinage de celui-ci. Les tronçons de bande définissent une ouverture aux dimensions de la section transversale de la sangle plate 70 et sont cousues sur l'enveloppe 1 de telle ma- nière que ladite ouverture ait sa grande dimension parallèle au plan moyen. La sangle plate 70 a ses extrémités cousues aux tronçons de bande. On comprend qu'avant la fixation de la sangle plate 70, le tronçon 1.2 ne comporte aucun pli et a une longueur initiale visible sur la figure 11. Pour autoriser une courbure du tronçon 1.2 de 90° environ dans le plan, la sangle plate 70 ayant une première de ses extrémités nouée à l'un des tronçons de bande 9, on tire sur la deuxième extrémité de la sangle plate 70 pour faire coulisser la sangle plate dans les autres tronçons de bande et ainsi provoquer un raccourcissement du tronçon 1.2 de 50% environ. Lors de la mise en tension de la sangle plate 70, elle tire sur le tron ¬ çon de bande 9 en provoquant un rapprochement des tronçons de bandes les uns des autres (figure 12) . Ce rappro- chement provoque la déformation des portions de de l'enveloppe 1 se trouvant entre les tronçons de bande (comme dans une ruflette que l'on fronce) . Lorsque le raccourcissement de 50% est obtenu, la deuxième extrémité de la sangle plate 70 est fixée sur l'autre des tronçons de bande 9, ce qui permet de se passer d'éléments externes formant entretoises. De préférence, la sangle plate 70 sera également cousue aux autres tronçons de bande 5A. D'autres modes de fixation sont bien entendu envisageables .

Les moyens de déformation et les moyens de formation de pli et de reprise de contrainte peuvent être agencés pour autoriser des courbures asymétriques.

Les actionneurs peuvent être notamment des ac- tionneurs rotatifs ou à mouvement rectiligne alternatif.

Les tronçons à géométrie variable peuvent être agencés pour permettre un angle maximal de courbure supé ¬ rieur ou inférieur à 90°. On peut jouer sur l'écartement des éléments de passage de câble.

Les éléments de guidage des câbles peuvent être en tout matériau, métal, matière plastique, tissus... On préférera néanmoins un matériau rigide pour les anneaux sur lesquels un mouflage est réalisé. Tout élément assu ¬ rant une fonction d'axe de renvoi peut être utilisé en lieu et place des anneaux. Il est ainsi possible d'utiliser des poulies pour minimiser les frottements.

La structure articulée peut être dépourvue d' actionneurs .

L' invention peut également être obtenue par une inversion cinématique des moyens de déformation décrits.

L'enveloppe 1 peut également être extrudée. La portion de bande peut être rapportée sur l'enveloppe par tout moyen de fixation sans perforation de l'enveloppe et par exemple par collage. La portion de bande peut être également rapportée sur l'enveloppe par couture à condition, si l'enveloppe doit être étanche, de prévoir une étanchéification des coutures par exemple au moyen d'une bande thermocollée ou thermosoudée appliquée à l'endroit des coutures sur au moins une face étanche de 1 ' enveloppe .

Les éléments de passage de câble peuvent avoir une forme différente de celle décrit et comprendre par exemple des portions de bande individuelles.

L'enveloppe 1 peut être en un matériau non étanche et recevoir une chambre étanche.

En variante, les portions de bande formant tunnel peuvent être dépourvues d' entretoises .

En variante encore, l'anneau constituant la plateforme 1.111 peut être formé d'un tronçon à géométrie réglable .

La structure peut ne comporter qu'un ou plusieurs tronçons à géométrie réglable et être dépourvue de tron ¬ çon à géométrie fixe.




 
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