FR2608959A1

FR2608959A1 - Device for keeping balanced an articulated carrying system for a robot

Info

Publication number: FR2608959A1
Application number: FR8618331A
Authority: FR
Inventors: Claude Motted
Original assignee: SERVO CONTACT SA
Current assignee: SERVO CONTACT SA
Priority date: 1986-12-30
Filing date: 1986-12-30
Publication date: 1988-07-01
Also published as: FR2608959B1

Abstract

The articulated carrying system comprising an arm 20 and a forearm controlled by a control piece 31 by virtue of a deformable-parallelogram mechanism, a first spring 1 is anchored onto the arm so as to balance the torque exerted by the weight of the system, a second spring 2 is anchored onto the control piece 31 so as to balance the torque exerted by the weight of the forearm, and a guided connecting rod 4 acts on a third spring 3 anchored to the arm 20 so as to compensate for variations in torque exerted by the weight of the system when the forearm is commanded to move.

Description

La présente invention a pour objet un dispositif pour îaintenir en équilibre contre la gravité un système porteur articulé pour robit, le système porteur comprenant au moins : - un bras rigide monté rotatif autour d'un-prerier axe
horizontal, solidaire d'un bâti du robot - un avant-bras rigide, monté rotatif autour d'un deuxième
axe horizontal, solidaire du bras, et, - une pièce de commande de l'avant-bras, montée rotative
autour du premier axe et reliée à ltavant-bras par un
mécani@me à parallélogramme déformable.The present invention relates to a device for maintaining in equilibrium against gravity an articulated carrier system for robit, the carrier system comprising at least: a rigid arm rotatably mounted around a pre-axle axis
horizontal, secured to a frame of the robot - a rigid forearm, rotatably mounted around a second
horizontal axis, integral with the arm, and, - a control part of the forearm, rotatably mounted
around the first axis and connected to the forearm by a
Mechanism with deformable parallelogram.

Un tel dispositif permet de compenser les sollicitations variables, dues au poids des structures constituant le bras et l'avant-bras, sur les systèmes actionneurs du robot, et dont les inconvénients principaux sont des contraintes sévères pour les moteurs, un risque d'affaissement du système porteur à l'arrêt, des problèmes de commande et de vibrations entratnant des risques de rupture.Such a device makes it possible to compensate for the variable loads, due to the weight of the structures constituting the arm and the forearm, on the actuator systems of the robot, the main drawbacks of which are severe constraints for the motors, a risk of sagging. of the carrier system at a standstill, control and vibration problems entailing risks of rupture.

On connaît déjà des dispositifs du type défini ci-dessus mettant en oeuvre des contrepoids. Cependant, ceux-ci, en augmentant l'inertie du système, conduisent à un surdi mensionne@emt souvent intolérable des moteurs. Already known devices of the type defined above using counterweights. However, these, increasing the inertia of the system, lead to a deafness often @ emt often intolerable engines.

Pour éviter cet inconvénient, il est connu, dans le cas où le système porteur n'est constitué que d'un unique bras, d'utiliser des dispositifs élastiques légers, colle les ressorts, pour compenser le poids de ce bras. Lorsque l'on utilise un unique ressort dont une extrémité est ancrée sur le btti et l'autre extrémité sur un point du bras, pour exercer un couple de rappel, on ne peut obtenir une c@mpen- sation rigoureuse du couple exercé par le poids du bras que dans une position, du fait que les lois de variations des deux couples ne sont pas identiques lorsque le bras tourne.Cependant, en déterminant judicieusement les points d'ancrage et la raideur du ressort, on sait obtenir une compensation satisfaisante sur une certaine plage de posi tions du bras. Si cela s'avère encore insuffisant, on peut utiliser des mécanismes intermédiaires entre le ressort et le bras, assez cemplexes, mais qui procurent une compensa- tion rigoureuse pour l'ensemble des positions du bras.To avoid this disadvantage, it is known, in the case where the carrier system consists only of a single arm, to use lightweight elastic devices, glue the springs to compensate for the weight of this arm. When using a single spring, one end of which is anchored to the body and the other end to a point on the arm, to exert a return torque, it is impossible to obtain a rigorous measurement of the torque exerted by the arm weight only in a position, because the laws of variations of the two couples are not identical when the arm rotates.However, by judiciously determining the anchoring points and the stiffness of the spring, it is known to obtain a satisfactory compensation on a certain range of posi tions of the arm. If this is still insufficient, we can use intermediate mechanisms between the spring and the arm, quite cemplexes, but which provide a rigorous compensation for all positions of the arm.

Cependant, dans le cas du système porteur défini ci-dessus, comportant un bras et avant-bras, l'utilisation dan premier et d'un deuxième dispositifs d'équilibrage, de type connu, pour équilibrer le bras et l'avant-bras, respecti vexent, ne permet pas d'obtenir une compensation rigoureuse dans toutes les positions, mme si les deux dispositifs d'équilibrage connus employés sont du type qui donne une compensation rigoureuse dans le cas d'un bras isolé.However, in the case of the carrier system defined above, comprising an arm and forearm, the use dan first and a second balancing devices of known type, to balance the arm and the forearm However, it is not possible to obtain rigorous compensation in all positions, even if the two known balancing devices employed are of the type which gives a rigorous compensation in the case of an isolated arm.

En effet, même si le couple exercé par le poids de lavant- bras autour de l'articulation entre le bras et l'avant-bras set rigoureusement compensé par le deuxième dispositif, le poids de l'avant-bras exerce, autour de l'articulation entre le bras et le châssis, un couple variable, dépendant de la position de l'avant-bras, et qui ne saurait entre compensé par le premier dispositif, dont le couple de rappel ne dépend,lui, que de la position du bras.Indeed, even if the torque exerted by the weight of the forearm around the articulation between the arm and the forearm is rigorously compensated by the second device, the weight of the forearm exerts, around the articulation between the arm and the frame, a variable torque, depending on the position of the forearm, and which can not be compensated by the first device, whose restoring torque depends only on the position of the arms.

Aussi dans le cas du système porteur défini ci-dessus, on est en général amené i introduire des frottements dans les dispositifs d'équilibrage connus, afin d'en atténuer les imperfections. Mais ceci présente j nouveau l'inconvénient d'un surdimensionnement des moteurs, puisqu'il est néces saire que ces derniers fournissent, pour vaincre les frottements, une énergie qui se trouve ainsi gaspillée. Also in the case of the carrier system defined above, it is generally brought i introduce friction in known balancing devices, to mitigate imperfections. But this again has the disadvantage of oversizing engines, since it is necessary that they provide, to overcome friction, energy which is thus wasted.

La présente invention vise i pallier cet inconvénient en procurant, pour un système porteur comprenant un bras et un avant-bras, un dispositif d'équilibrage efficace et sans frottements.The present invention aims to overcome this disadvantage by providing, for a carrier system comprising an arm and a forearm, an effective balancing device without friction.

A cet effet, elle a pour objet un dispositif du type défini ci-dessus, caractérisé par le fait qu'il comprend : - des premiers moyens élastiques pour équilibrer le couple
exercé par le poids du système porteur autour du premier
axe - des deuxièmes moyens élastiques pour équilibrer le couple
exercé par le poids de l'avant-bras autour du deuxième
axe, - me biellette, dont une première extrémité est reliée
à la pièce de commande de l'avant-bras - des moyens de guidage de la biellette, agencés pour que,
lorsque la pièce de commande de l'avant-bras tourne
autour du premier axe, la deuxième extrémité de la
biellette se déplace sur un trajet tel que la distance
entre la deuxième extrémité et le premier axe passe
par un extremum lorsque l'avant-bras est horizontal, et, - des troisièmes moyens élastiques, disposés entre la deu-
xième extrémité de la biellette et le bras pour exercer
sur le bras un eoaple de rappel passant par un maximum
lorsque l'avant-bras est horizontal.For this purpose, it relates to a device of the type defined above, characterized in that it comprises: - first elastic means for balancing the torque
exerted by the weight of the carrier system around the first
axis - second elastic means to balance the torque
exerted by the weight of the forearm around the second
axis, - me rod, whose first end is connected
to the control part of the forearm - means for guiding the rod, arranged so that,
when the forearm control part rotates
around the first axis, the second end of the
rod moves on a path such as the distance
between the second end and the first axis passes
by an extremum when the forearm is horizontal, and, - third elastic means, placed between the
xth end of the rod and the arm to exert
on the arm a reminder eoaple passing through a maximum
when the forearm is horizontal.

Dans le dispositif de ltintention, il se produit une compen station automatique du couple variable exercé autour du premier axe par le poids de l'avant-bras, du fait de l'action de la biellette sur les troisièmes moyens élastiques, action qui dépend de la position de l'avant-bras, et qui est maximale lorsque l'avant-bras est horizontal.De plus la biellette permet une intEraction constante entre le bras et l'avant-bras qui fait que, même lorsque l'équilibrage n'est pas parfait, le couple résiduel qui reste i compenser se répartit automatiquement entre le bras et la pièce de commande de l'avant-bras.In the device of the intention, an automatic compensation of the variable torque exerted around the first axis by the weight of the forearm occurs, because of the action of the link on the third elastic means, an action which depends on the position of the forearm, and which is maximum when the forearm is horizontal.De more the rod allows a constant interaction between the arm and the forearm which makes that, even when the balancing n ' is not perfect, the residual torque that remains i compensate is automatically divided between the arm and the control part of the forearm.

Selon une première caractéristique de l'invention : - les premiers moyens élastiques comprennent un premier
ressort, ancré par ses/deux/extrémités sur le bâti et sur le
bras respectivement, - les deuxièmes moyens élastiques comprennent un deuxième
ressort, ancré par ses deux extrémités sur le bâti et
sur la pièce de commande de l'avant-bras, respective
ment, et - les troisièmes moyens élastiques comprennent un troisième
ressort, ancré par ses deux extrémités sur le bras et
sur la deuxième extrémité de la biellette, respective
ment.According to a first characteristic of the invention: the first elastic means comprise a first
spring, anchored by its / two / ends on the frame and on the
respectively, the second elastic means comprise a second
spring, anchored by its two ends on the frame and
on the forearm control part, respectively
and - the third elastic means comprise a third
spring, anchored by both ends on the arm and
on the second end of the rod, respectively
is lying.

Dans ce cas, d'une part, la réalisation du dispositif de l'invention est simple, et, d'autre part, du fait que la biellette procure une interaction entre les trois ressorts, l'équilibrage résulte de l'action conjuguée de ces trois ressorts, agissant souvent de manière antagoniste les uns sur les autres, ce qui atténue notablement les problèmes de résonance habituellement rencontrés dans les dispositifs à ressorts.In this case, on the one hand, the realization of the device of the invention is simple, and, on the other hand, because the rod provides an interaction between the three springs, the balancing results from the combined action of these three springs, often acting in an antagonistic manner, which significantly reduces the resonance problems usually encountered in spring devices.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention, les moyens de guidage de la biellette comprennent un troisième axe horizontal monté sur le bâti et un évidement allongé de la biellette monté coulissant sur le troisième axe, et,l'avant- bras comprenant un poignet pour saisir une charge à mani- puler par le robot, le troisième axe est monté mobile sur le chissis, et il est prévu des moyens de réglage de la position du troisième axe pour compenser les variations des couples exercés sur le bras et sur la pièce de commande de l'arant-bras par la charge.According to other features of the invention, the means for guiding the rod comprise a third horizontal axis mounted on the frame and an elongate recess of the linkage slidably mounted on the third axis, and the forearm comprising a wrist. to capture a load to be handled by the robot, the third axis is movably mounted on the chisel, and there is provided means for adjusting the position of the third axis to compensate for variations in torques exerted on the arm and the workpiece control of the arm-arm by the load.

On obtient alors un très bon équilibrage du bras, et ce quelle que soit la charge i manipuler, celle-ci restant, bien sûr, comprise à l'intérieur des limites définies par les poss@bilités mécaniques du système porteur.This results in a very good balance of the arm, regardless of the load i handle, it remains, of course, within the limits defined by the mechanical capabilities of the carrier system.

La présente invention sera mieux comprise grâce à la description suivante de la forme de réalisation préférée du dispositif de l'invention, et d"ne de ses variantes, faite an se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente une vue en perspective d'un robot
pourvu d'un système porteur articulé, - la figure 2 représente, de façon schématique, le bras
articulé de la figure 1 dans une série d'attitudes ca
ractéristiques, - les figures 3 à 6 représentent, de façon schématique, le
dispositif d'équilibrage du bras articulé de la figure 1,
les figures 3A, 4A, 5A et 6A représentant chacune une
vue de face de ce dispositif dans une attitude différente,
et les figures 3B, 4B, 5B et 6B représentant chacune une
vue de profil du dispositif dans l'attitude correspondante, - la figure 7 représente une vue de face dune variante du
dispositif d'équilibrage du bras articulé de la figure 1,
dans l'attitude de la figure 5, - la figure 8 représente un schéma par bloc d'un circuit
de commande associé au dispositif de la figure 7, - la figure 9 représente un diagramme des couples calculés,
exercés par le poids des éléments du système porteur de
la figure 1, pour les attitudes caractéristiques de la
figure 2, - la figure 10 représente un diagramme des couples calculés,
exercés par les ressorts du dispositif d'équilibrage de
la figure 7, pour les attitudes caractéristiques de la
figure , - la figure 11 représente un diagramme des couples rési
duels, calculé et mesuré, pour le système porteur de la
figure 1 utilisé avec le dispositif d'équilibrage des
figures 3 à 6, pour les attitudes caractéristiques de la
figure 2, et - la figure 12 représente un diagramme du couple résiduel
calculé pour le système porteur de la figure 1 utilisé
avec le dispositif d'équilibrage de la figure 7, pour
les attitudes caractéristiques de la figure 2.The present invention will be better understood from the following description of the preferred embodiment of the device of the invention, and not of its variants, with reference to the accompanying drawings, in which: - Figure 1 shows a view of perspective of a robot
provided with an articulated carrier system; - Figure 2 shows, schematically, the arm
articulated of Figure 1 in a series of attitudes ca
3 to 6 are a diagrammatic representation of the
device for balancing the articulated arm of FIG. 1,
FIGS. 3A, 4A, 5A and 6A, each representing a
front view of this device in a different attitude,
and Figures 3B, 4B, 5B and 6B each representing a
side view of the device in the corresponding attitude, - Figure 7 shows a front view of a variant of the
device for balancing the articulated arm of FIG. 1,
in the attitude of FIG. 5, FIG. 8 represents a block diagram of a circuit
control associated with the device of FIG. 7; FIG. 9 represents a diagram of the calculated torques,
exerted by the weight of the elements of the system carrying
Figure 1, for the characteristic attitudes of the
FIG. 2; FIG. 10 represents a diagram of the calculated torques,
exerted by the springs of the balancing device of
Figure 7, for the characteristic attitudes of the
FIG. 11 represents a diagram of the resi
calculated and measured for the carrier system of the
Figure 1 used with the balancing device of
Figures 3 to 6, for the characteristic attitudes of the
FIG. 2, and FIG. 12 represents a diagram of the residual torque
calculated for the carrier system of Figure 1 used
with the balancing device of Figure 7, for
the characteristic attitudes of Figure 2.

La figure 1 représente un robot destiné à manipuler des charges telles que la charge 300 Le robot comprend un corps 90 surmonté d'un bâti 10, qui supporte un système porteur articulé 200. Le système porteur 200 comprend principalement un bras 20, un avant-bras 30 et un poignet 40, réalisés à l'aide de structures pesantes, dont le poids exerce, autour des articulations du système porteur 200,des couples qu'il convient d'équilibrer, afin, en particulier, d'éviter de faire subir an permanence aux actionneurs du robot ces couples parasites variables, et d'obtenir une structure qui ne s'affaisse pas lorsque ces actionneurs sont à l'arrêt.FIG. 1 represents a robot intended to handle loads such as the load 300. The robot comprises a body 90 surmounted by a frame 10, which supports an articulated carrier system 200. The carrier system 200 mainly comprises an arm 20, a front arm 30 and a wrist 40, made using heavy structures, whose weight exerts, around the joints of the carrier system 200, couples that must be balanced, in particular, to avoid being subjected to permanently to the robot actuators these variable parasitic couples, and to obtain a structure that does not collapse when these actuators are stopped.

Le bâti 10 peut ici être entratné en rotation autaur d'un axe vertical 93, comme l'indiquent les flèches 91 et 92, afin de pernettre un balayage, par le système porteur arti- culé 200, du volume entourant l'axe vertical 93.The frame 10 can here be rotated about a vertical axis 93, as indicated by the arrows 91 and 92, in order to allow a scanning, by the articulated carrier system 200, of the volume surrounding the vertical axis 93. .

Le bras 20 est monté rotatif autour d'un axe horizontal 11 solidaire du châssis 10. L'avant-bras 30 est monté rotatif autour d'un axe horizontal 21 solidaire du bras 20. Une pièce de commande 31 de l'avant-bras, ici sensiblement en forme de disque, est montée rotative autour de l'axe ll et elle est reliée & l'avant-bras 30 par une tige 32. La tige 32, le bras 20, l'avant-bras 30 et la pièce de comman- de 31 de l'avant-bras forment un mécanisme à parallélogram- me déformable, de type connu, qui impose à l'avant-bras 30 les mêmes variations de position angulaire que celles de la pièce de commande 31. Le poignet 40 est monté rotatif autour d'un axe horizontal 33 de l'avant-bras 30.The arm 20 is rotatably mounted about a horizontal axis 11 secured to the frame 10. The forearm 30 is rotatably mounted about a horizontal axis 21 integral with the arm 20. A control part 31 of the forearm , here substantially disk-shaped, is rotatably mounted about the axis 11 and is connected to the forearm 30 by a rod 32. The rod 32, the arm 20, the forearm 30 and the workpiece The forearm control unit 31 forms a deformable parallelogram mechanism of known type which imposes on the forearm 30 the same angular positional variations as those of the control part 31. The wrist 40 is rotatably mounted about a horizontal axis 33 of the forearm 30.

Un actionneur du bras, non représenté cat de type connu comprenant un moteur associé à un réducteur, est logé à l'intérieur du bâti 10. Il permet de commander la position angulaire du bras 20. Un actionneur de l'a ant-bras, du même type, est également logé à l'intérieur du bâti 10 et commande la position angulaire de la pièce de commande 31 de l'avant-bras 30, donc la position angulaire de l'avant- bras 30. Un tel agencement, qui permet de placer laction- neur de l'avant-bras 30 sur le bâti 10, au lieu de le placer au niveau de l'articulation entre le bras 20 et l'avant-bras 30, permet de réduire considérablement les contraintes mécaniques exercées sur le bras 20, et les efforts demandés à son actionneur car le poids de l'actionneur de l'avant-bras 30 est an général important. Toujours dans un souci d'allégement, le bras 20 et l'avant-bras 30 sont ici réalisés en matériaux composites de type connu, particulièrement résistants et l@gers. An actuator of the arm, not shown cat known type comprising a motor associated with a gearbox, is housed inside the frame 10. It allows to control the angular position of the arm 20. An actuator of the ant-arm, of the same type, is also housed inside the frame 10 and controls the angular position of the control member 31 of the forearm 30, thus the angular position of the forearm 30. Such an arrangement, which allows placing the action of the forearm 30 on the frame 10, instead of placing it at the joint between the arm 20 and the forearm 30, can significantly reduce the mechanical stresses exerted on the arm 20, and the forces required to its actuator because the weight of the actuator of the forearm 30 is generally important. Still for the sake of lightening, the arm 20 and the forearm 30 are here made of composite materials of known type, particularly resistant and lightweight.

De façon connue, les actionneurs du poignet 40, qui permettent de commander son orientation et le mouvement de la pince 42 dont il est pourvu afin de saisir la charge 50, sont ici montés sur le poignet 40, car ils sont d'un poids relativement faible.In known manner, the wrist actuators 40, which control its orientation and the movement of the clamp 42 which it is provided to capture the load 50, are here mounted on the wrist 40, because they are relatively weight low.

A titre d'exemple, le système porteur décrit ici est composé d'éléments d@nt les caractéristiques géométriques sont résumées dans le tableau I.

By way of example, the carrier system described here is composed of elements whose geometric characteristics are summarized in Table I.

<SEP> Longueur <SEP> Masse <SEP> Centre <SEP> de
<tb> <SEP> entre <SEP> articulations <SEP> gravité
<tb> <SEP> Bras <SEP> 20 <SEP> 0,4 <SEP> m <SEP> 4 <SEP> kg <SEP> à <SEP> 0,2 <SEP> m
<tb> <SEP> de <SEP> l'axe <SEP> 11
<tb> ivant-bras <SEP> 0,55 <SEP> m <SEP> 7 <SEP> kg <SEP> à <SEP> 0,1 <SEP> m
<tb> <SEP> 30 <SEP> de <SEP> l'axe <SEP> 21
<tb> Poignet <SEP> 40 <SEP> 0,125 <SEP> m <SEP> 1 <SEP> kg <SEP> à <SEP> 0,125 <SEP> m
<tb> <SEP> de <SEP> l'axe <SEP> 33
<tb> Charge <SEP> 50 <SEP> - <SEP> variable <SEP> à <SEP> 0,25 <SEP> m
<tb> <SEP> entre
<tb> <SEP> O <SEP> et <SEP> 3 <SEP> kg <SEP> de <SEP> l'axe <SEP> 33 <SEP>
<tb>
TABLEAU I
La figure 2 représente, de façon simplifiée, le système porteur 200 dans huit attitudes caractéristiques répertoriées de # à # . Grâce à un ensemble de butées non représentées car classiques, les positions angulaires du bras 20 et de l'avant-bras 30 sont limitées chacune à deux positions extrêmes. Ainsi, si l'on convient de définir "l'avant" da système porteur 200 comme étant son extrémité qui porte le poignet 40, une première position extrême du bras 20, représentée par la ligne pointillée 20', correspond ici à un angle de 45 vers l'avant avec l'axe vertical 93, et la deuxième position extrorse du bras 20, représentée par la ligne peintillée 20", correspond ici à un angle de 45 vers l'arrière.On peut dire que la position 20', dans laquelle se trouve le bras 20 pour les attitudes # et t # de la figure 2, correspond ainsi à une position extrême d'extension du système porteur 200, alors que la position 20", dans laquelle se trouve le bras 20 pour les attitudes # , # et # de la figure 2 correspond à une position extrême de repli du système porteur 200. Les attitudes # et # de la figure 2 correspondent à une position intermédiaire du bras 20, ici verticale.De même, une première position extrême de l'avant-bras 30, représen tée par la ligne pointillée 30', correspond ici à 9n angle de 45. aec le bras 20, et la deuxième position extrême de l'avant-bras 30, représentée par la ligne pointillée 30", correspond ici & un angle de 135 avec le bras 20. Pour les attitudes # et O , l'avant-bras 30 est dans la posi tion 30', pour les attitudes # , # et # , il est dans la position 30", et pour les attitudes # # et # , il est dans une position intermédiaire, faisant un angle droit avec le bras 20.On notera que les positions extrêmes du bras 20 sont ici définies par rapport à la verticale, alors que les positions extrêmes de l'avant-bras 30 sont ici définies par rapport à la position du bras 20.<SEP> Length <SEP> Mass <SEP> Center <SEP> of
<tb><SEP> between <SEP> joints <SEP> severity
<tb><SEP> Arms <SEP> 20 <SEP> 0.4 <SEP> m <SEP> 4 <SEP> kg <SEP> to <SEP> 0.2 <SEP> m
<tb><SEP> of <SEP> axis <SEP> 11
<tb> arm-length <SEP> 0.55 <SEP> m <SEP> 7 <SEP> kg <SEP> to <SEP> 0.1 <SEP> m
<tb><SEP> 30 <SEP> of <SEP> the <SEP> axis 21
<tb> Wrist <SEP> 40 <SEP> 0.125 <SEP> m <SEP> 1 <SEP> kg <SEP> to <SEP> 0.125 <SEP> m
<tb><SEP> of <SEP> axis <SEP> 33
<tb> Load <SEP> 50 <SEP> - <SEP> variable <SEP> to <SEP> 0.25 <SEP> m
<tb><SEP> between
<tb><SEP> O <SEP> and <SEP> 3 <SEP> kg <SEP> of <SEP> the <SEP> 33 <SEP> axis
<Tb>
TABLE I
Figure 2 shows, in a simplified manner, the carrier system 200 in eight characteristic attitudes listed from # to #. Thanks to a set of stops not shown as conventional, the angular positions of the arm 20 and the forearm 30 are each limited to two extreme positions. Thus, if it is appropriate to define the "front" of the carrier system 200 as being its end which carries the wrist 40, a first extreme position of the arm 20, represented by the dotted line 20 ', here corresponds to an angle of 45 forwards with the vertical axis 93, and the second extrorse position of the arm 20, represented by the painted line 20 ", here corresponds to an angle of 45 towards the rear. It can be said that the position 20 ', in which is the arm 20 for the attitudes # and t # of Figure 2, thus corresponds to an extreme position of extension of the carrier system 200, while the position 20 ", in which is the arm 20 for attitudes #, # and # of Figure 2 corresponds to an extreme position of withdrawal of the carrier system 200. The attitudes # and # of Figure 2 correspond to an intermediate position of the arm 20, here vertical.Of the same, a first extreme position of the forearm 30, represented by the dotted line 3 0 ', here corresponds to 9n angle of 45. with the arm 20, and the second end position of the forearm 30, represented by the dotted line 30 ", here corresponds to an angle of 135 with the arm 20. For the attitudes # and O, forearm 30 is in position 30 ', for attitudes #, # and #, it is in position 30 ", and for attitudes # # and #, it is in a position intermediate position, making a right angle with the arm 20.It will be noted that the extreme positions of the arm 20 are here defined with respect to the vertical, while the extreme positions of the forearm 30 are here defined with respect to the position of the arm 20.

On se réfère raintenant aux figures 4A et 4B, qui représentent le dispositif d'équilibrage pour une attitude intermédiaire entre les attitudes # et #. Referring now to Figures 4A and 4B, which represent the balancing device for an intermediate attitude between attitudes # and #.

Comme le montre en particulier la figure 4Â, le bras 20 est pourvu de deux points d'ancrage C et D, auxquels sont ancrés les premières extrémités de deux ressorts 1 et 3, respectivement. Les points C et D sont ici disposés à égale distance de l'axe 11, schématisé, dans un souci de impli- cité par une ligne passant par un point 0. Les distances OC et 0D sont ici égales à 80 mm et les segments OC et OD forment, avec la droite 22 passant par le point O et parallèle à la direction du bras 20 des angles égaux à 150 et 2100 respectivement. As shown in particular in FIG. 4, the arm 20 is provided with two anchoring points C and D, to which are anchored the first ends of two springs 1 and 3, respectively. The points C and D are here arranged at equal distance from the axis 11, schematized, for the sake of implication by a line passing through a point 0. The distances OC and 0D are here equal to 80 mm and the OC segments and OD form, with the line 22 passing through the point O and parallel to the direction of the arm 20 angles equal to 150 and 2100 respectively.

La seconde extrémité du ressort 1 est ici ancrée sur un axe horizontal 44, schématisé par une ligne passant par un point P et ici disposé seul l'axe 11. L'axe 44 est monté sur le bâti 10, non représenté dans un souci de simplicité sur les figures 4. Le segment OP est ici vertical et a pour longueur 185 mi. The second end of the spring 1 is here anchored on a horizontal axis 44, schematized by a line passing through a point P and here arranged only the axis 11. The axis 44 is mounted on the frame 10, not shown for the sake of Simplicity in Figures 4. The segment OP is here vertical and has for length 185 mi.

La seconde extrémité du ressort 3 est ancrée en un point
M, disposé à l'extrémité inférieure d'une biellette 4.The second end of spring 3 is anchored at a point
M, arranged at the lower end of a link 4.

La biellette 4 est pourvue d'un évidement allongé 43, traversé par l'axe 44, de façon à pouvoir coulisser le long de cet axe 44. L'extrémité supérieure de la biellette 4 est reliée à la pièce de commande 31 de l'avant-bras 30 par une articulation schématisée par le point A. Le segment OA, ici de longueur 60 tm, forme, avec la droite 34, passant par le point 0 et parallèle à la direction de l'avant-bras 30, un angle droit. La biellette est ici telle que le segment AM est de longueur 215 mm, les deux extrémités de l'évidement 43 étant disposées à 15 mm et 100 mm, respectivement, du point N. The rod 4 is provided with an elongate recess 43, traversed by the axis 44, so as to slide along the axis 44. The upper end of the rod 4 is connected to the control part 31 of the forearm 30 by an articulation schematized by the point A. The OA segment, here length 60 tm, forms, with the line 34, passing through the point 0 and parallel to the direction of the forearm 30, an angle law. The link is here such that the segment AM is 215 mm long, the two ends of the recess 43 being arranged at 15 mm and 100 mm, respectively, of the point N.

La pièce de commande 31 de l'avant-bras est pourvue d'un point d'ancrage E, auquel est ancré la première extrémité d'un ressort 2, dont la seconde extrémité est ancrée sur l'axe 44. Le segment OE est ici de longueur 60 mm, et cons titube la bissectrice de l'angle droit entre le segment OA et la droite 34.The control part 31 of the forearm is provided with an anchorage point E, to which is anchored the first end of a spring 2, whose second end is anchored on the axis 44. The segment OE is here length 60 mm, and consitube the bisector of the right angle between the segment OA and the right 34.

Les ressorts 1, 2 et 3 schématisés sur les figures ont, à titre d'exemple, les caractéristiques présentées dans le tableau II.

The springs 1, 2 and 3 schematized in the figures have, by way of example, the characteristics shown in Table II.

<tb> ressort <SEP> rai- <SEP> force <SEP> lon- <SEP> | <SEP> réalisation <SEP> pratique
<tb> <SEP> deur <SEP> exer- <SEP> gueur
<tb> <SEP> cée <SEP> Nombre <SEP> de <SEP> Diamètre <SEP> Diamètre
<tb> <SEP> ressorts <SEP> du <SEP> du
<tb> <SEP> on <SEP> paral- <SEP> fil <SEP> ressort
<tb> <SEP> N/m <SEP> N <SEP> mm <SEP> lèle
<tb> <SEP> 105 <SEP> 90
<tb> <SEP> 1 <SEP> 2280 <SEP> 1 <SEP> 2,2 <SEP> 20
<tb> <SEP> 310 <SEP> 180
<tb> <SEP> 2 <SEP> 4000 <SEP> 220 <SEP> 125 <SEP> | <SEP> 2 <SEP> 2,2 <SEP> 18,5
<tb> <SEP> 640 <SEP> 230
<tb> <SEP> 130 <SEP> 120
<tb> <SEP> 3 <SEP> 2210 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 18
<tb> <tb> spring <SEP> rai- <SEP> force <SEP> lon- <SEP> | <SEP> realization <SEP> practice
<tb><SEP> deur <SEP> exer- <SEP>
<tb><SEP><SEP> Number <SEP> of <SEP> Diameter <SEP> Diameter
<tb><SEP> springs <SEP> of the <SEP> of the
<tb><SEP> on <SEP> paral- <SEP> thread <SEP> spring
<tb><SEP> N / m <SEP> N <SEP> mm <SEP>
<tb><SEP> 105 <SEP> 90
<tb><SEP> 1 <SEP> 2280 <SEP> 1 <SEP> 2.2 <SEP> 20
<tb><SEP> 310 <SEP> 180
<tb><SEP> 2 <SEP> 4000 <SEP> 220 <SEP> 125 <SEP> | <SEP> 2 <SEP> 2.2 <SEP> 18.5
<tb><SEP> 640 <SEP> 230
<tb><SEP> 130 <SEP> 120
<tb><SEP> 3 <SEP> 2210 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 18
<Tb>

TABLEAU II
La figure 4B indique, de façon schématique, comment sont agencés les éléments précédents dans une direction perpendiculaire à la direction d'observation de la figure 4A. On rencontre successivement, en partant de la gauche de la figure 4B, le bras 20, la pièce de commande de l'avant-bras 31 et la biellette 4. Les points d'ancrage C et D sont ici disposés de chaque côté du bras 20, le point d'ancrage E et le point A étant disposés de chaque coté de la pièce de commande de l'avant-bras.TABLE II
Figure 4B shows, schematically, how the preceding elements are arranged in a direction perpendicular to the viewing direction of Figure 4A. 4B, the arm 20, the control part of the forearm 31 and the rod 4 are successively encountered starting from the left of FIG. 4B. The anchoring points C and D are here arranged on each side of the arm 20, the anchor point E and the point A being arranged on each side of the forearm control part.

Naturellement, il est à la portée d'un homme de métier de réaliser, à partir des figures 4A et 4B, limitées, dans un souci de clarté, à one représentation schématique, le dispositif de l'invention. C'est ainsi que dans la pratique, le bras 20, représenté sur la figure 4B sous torse dtune plaque, a une épaisseur beaucoup plus importante et que, pour des raisons évidentes de symétrie, la pièce de commande 31 de l'avant-bras 30 est doublée, une pièce identique étant disposée de l'autre c8té du bras 20, ce qui correspond, ntre autres, au fait que le ressort 2 est réalisé prati quement à l'aide de deux ressorts en parallèle, comme indiqué dans le tableau II. Naturally, it is within the abilities of a person skilled in the art to make, from FIGS. 4A and 4B, limited, for the sake of clarity, to a schematic representation of the device of the invention. Thus, in practice, the arm 20, shown in FIG. 4B under the torso of a plate, has a much greater thickness and that, for obvious reasons of symmetry, the control part 31 of the forearm 30 is doubled, an identical part being disposed on the other side of the arm 20, which corresponds, among other things, to the fact that the spring 2 is made practically with the aid of two springs in parallel, as indicated in the table. II.

Le dispositif d'équilibrage qui vient d'être décrit fonctionne comme suit, en se référant en particulier aux figures 3, 3 et 6 qui représentent le dispositif des figu res 4 dans les attitudes # , # et # , respectivement. The balancing device just described operates as follows, with particular reference to Figures 3, 3 and 6 which show the device of Figures 4 in the attitudes #, # and #, respectively.

D'une manière générale, le ressort 2, ancré entre le point z de la pièce de commande 31 de lavant-bras et l'axe 44, tend à équilibrer le couple exercé par le poids de l'avantbras 30 autour de l'axe 21. Naturellement, et comme cela est connu, le couple exercé par le ressort 2 ne peut pas être égal et opposé au couple exercé par le poids de l'avant-bras 30 autour de l'axe 21, quelle que soit la position de lavant-bras 30. Néanmoins, et comme cela est également connu, on peut choisir la raideur du ressort 2, et ses points d'ancrage pour que cette compensation soit la meilleure possible.Ainsi, ici, on a choisi les points
P et E pour que le bras de levier de la force exercée par le ressort 2 autour de l'axe 11 soit sensiblement maximal lorsque l'avant-bras est horizontal, comme le montre la figure 5A, et le ressort 2, comme on pourra d'ailleurs le vérifier, est tel que le couple qu'il exerce alors sur la pièce de commande 31 est égal et opposé à celui exercé par le poids de l'avant-bras 30.In general, the spring 2, anchored between the point z of the control part 31 of the front arm and the axis 44, tends to balance the torque exerted by the weight of the forearm 30 about the axis. 21. Naturally, and as is known, the torque exerted by the spring 2 can not be equal and opposite to the torque exerted by the weight of the forearm 30 about the axis 21, whatever the position of 30. However, and as is also known, one can choose the stiffness of the spring 2, and its anchor points for this compensation is the best possible. Thus, here, we chose the points
P and E so that the lever arm of the force exerted by the spring 2 about the axis 11 is substantially maximum when the forearm is horizontal, as shown in Figure 5A, and the spring 2, as we can moreover verify, is such that the torque that it then exerts on the control part 31 is equal and opposite to that exerted by the weight of the forearm 30.

De même, le ressort 1, ancré entre le point C du bras et l'axe 44, tend à équilibrer le couple ex@rcé par le poids de l'ensemble du système porteur 200 autour de l'axe 11, et, comme cela sera mieux compris dans la suite, l'action du ressort 1 est combinée à celle du ressort 3 pour que le couple variable exercé par le poids du système porteur 200 se trouve compensé au mieux. Similarly, the spring 1, anchored between the point C of the arm and the axis 44, tends to balance the torque ex ~ rced by the weight of the entire carrier system 200 about the axis 11, and, like that will be better understood in the following, the action of the spring 1 is combined with that of the spring 3 so that the variable torque exerted by the weight of the carrier system 200 is compensated at best.

L'évidement 43 de la biellette 4, on coulissant sur l'axe 44, guide la biellette 4 de manière telle que le point M se déplace le long du trajet représenté par la ligne pointillée *21 sur la figure 4A, lorsque la pièce de commande 31 tourne auteur de l'axe Il, cest-à-dire lorsque l'avant- bras 30 tourne autour de l'axe 21.Du fait que le point A est disposé pour que la distance Ap soit minimale lorsque l'avant-bras 30 est horizontal, la distance OM passe alors par un extremum, ici un maximum0 Le ressort 3 se trouve donc alors allongé au maximum, de façon & exercer sur le bras 20 un couple de rappel vers le haut également maximum. The recess 43 of the rod 4, sliding on the axis 44, guides the rod 4 so that the point M moves along the path represented by the dotted line * 21 in FIG. 4A, when the piece of control 31 rotates author axis II, that is to say when the forearm 30 rotates about the axis 21.Due that the point A is arranged for the distance Ap is minimal when the front- arm 30 is horizontal, the distance OM then passes through an extremum, here a maximum 0 The spring 3 is then elongated to the maximum, so & exert on the arm 20 a pair of return upwards also maximum.

Naturellement, dès que la pièce de commande 31 commande la position angulaire de l'avant-bras 30 pour que celui-ci s'écarte de l'horizontale, le couple de rappel exercé par le ressort 3 diminue.Naturally, as soon as the control part 31 controls the angular position of the forearm 30 so that it departs from the horizontal, the restoring torque exerted by the spring 3 decreases.

Naturellement, et comme on peut le constater sur les différentes figures, les variations du couple de rappel exercé sur le bras 20 par le ressort 3 sont modulées en fonction de la position du bras 20, puisque le bras de levier de la force appliquée par le ressort 3 dépend de la position du point dtancrage D, donc de la position du bras 20, mais, pour une position angulaire déterminée du bras 20, le couple de rappel exercé par le ressort 3 est toujours maximal lorsque l'avant-bras 30 est horizontal.Naturally, and as can be seen in the various figures, the variations in the return torque exerted on the arm 20 by the spring 3 are modulated as a function of the position of the arm 20, since the lever arm of the force applied by the spring 3 depends on the position of the anchoring point D, therefore the position of the arm 20, but, for a given angular position of the arm 20, the restoring torque exerted by the spring 3 is always maximal when the forearm 30 is horizontal.

Comme on peut le constater à partir de la figure 4A et des caractéristiques des ressorts données dans le tableau II, les couples de rappel exercés sur le bras 20 par les ressorts 1 et 3, respectivement, se compensent sensiblement lorsque le bras 20 est vertical.As can be seen from Figure 4A and the characteristics of the springs given in Table II, the return torques exerted on the arm 20 by the springs 1 and 3, respectively, compensate substantially when the arm 20 is vertical.

Par contre, comme on peut le constater sur les figures 3, 5 et 6, ces couples de rappel s'additionnent lorsque le bras 20 est dans une position voisine dtune des positions extrêmes de repli ou d'extension, c'est-à-dire incliné ici à sensiblement 45 .On the other hand, as can be seen in FIGS. 3, 5 and 6, these return torques add up when the arm 20 is in a position close to one of the extreme positions of folding or extension, that is to say say slanted here at substantially 45.

Ici, et comme on peut le vérifier à l'aide de la figure 3A, la biellette 4, son évidement 43 et l'axe 44 sont agencés pour que, le bras 20 étant dans sa position extrême d'extension 20', lorsque lavant-bras 30 passe de la position verticale à la position horizontale, il en résulte un allongement du ressort 3 de sensiblement 70 mm, ce qui correspond sensiblement & une augmentation de la force appliquée au bras de 150 N environ. Compte tenu des positions du ressort 3 dans les deux cas, l'augmentation du couple de rappel est d'environ 24 Nm, ce qui correspond sensiblement à la variation du couple exercé sur le bras 20 lorsque l'avant-bras 30 passe de la position verticale à la position horizontale, lorsqu'on suppose que la charge 50 a un poids de 1,5 kg, ce qui correspond à une charge moyenne pour le robot décrit ici.Here, and as can be verified by means of FIG. 3A, the rod 4, its recess 43 and the axis 44 are arranged so that, the arm 20 being in its extreme extended position 20 ', when the front arm 30 passes from the vertical position to the horizontal position, it results in an elongation of the spring 3 of substantially 70 mm, which corresponds substantially to an increase in the force applied to the arm of about 150 N. Given the positions of the spring 3 in both cases, the increase in the return torque is about 24 Nm, which corresponds substantially to the variation of the torque exerted on the arm 20 when the forearm 30 passes from the vertical position to the horizontal position, when it is assumed that the load 50 has a weight of 1.5 kg, which corresponds to an average load for the robot described here.

En référence à la figure 7, on décrit maintenant une variante du dispositif précédent. Pour cette variante, afin de compenser les inévitables variations de couple, sur le bras 20 et lavant-bras 30, liées aux variations de position de la charge ;o, et au fait que son poids peut changer d'une charge à l'autre, on déplace, autour de la position définie précédemment, la position de l'axe 44.With reference to FIG. 7, a variant of the preceding device is now described. For this variant, in order to compensate for the unavoidable torque variations, on the arm 20 and the washer-arm 30, related to the variations of position of the load o, and the fact that its weight can change from one load to another the position of the axis 44 is displaced around the position defined above.

A cet effet, l'axe 44 n'est plus directement monté sur le bâti 10, mais sur un étrier 51, monté rotatif autour de l'axe 11 solidaire du bâti 10. La position de l'étrier 51 est réglable à l'aide d'un dispositif de type connu, comprenant une tige filetée 52, montée mobile en rotation sur des paliers 53 solidaires du bâti 10. La tige 52 coopère, de façon connue, avec un écrou 54 relié à l'étrier 51.For this purpose, the axis 44 is no longer directly mounted on the frame 10, but on a stirrup 51, rotatably mounted about the axis 11 integral with the frame 10. The position of the stirrup 51 is adjustable to the using a device of known type, comprising a threaded rod 52 mounted rotatably on bearings 53 integral with the frame 10. The rod 52 cooperates, in known manner, with a nut 54 connected to the stirrup 51.

Lorsque la tige filetée 52 est entraînée en rotation dans un sens ou dans l'autre, il en résulte un déplacement de l'axe 44 dans un sens ou dans l'autre, le long du trajet sensiblement horizontal représenté par la ligne pointillée 440 de la figure 7.When the threaded rod 52 is rotated in one direction or the other, this results in a displacement of the axis 44 in one direction or the other, along the substantially horizontal path represented by the dotted line 440 of FIG. Figure 7.

Compte-tenu du fait, que, grâce au dispositif utilisé, les variations de couple qui sont à rattraper sont relativement faibles, il est clair qu'un faible déplacement de l'axe 44, cest-à-dire du point P, vers l'avant ou vers l'arrière, en jouant sur les élongations des différents ressorts, permet une compensation de ces variations. Par exemple, dans le cas décrit ici, un déplacement de l'axe 44 de quelques dizaines de mm autour du point P est suffisant. Given the fact that, thanks to the device used, the torque variations that are to be made up are relatively small, it is clear that a small displacement of the axis 44, that is to say the point P, to the 'Forward or backward, playing on the elongations of different springs, allows compensation for these variations. For example, in the case described here, a displacement of the axis 44 of a few tens of mm around the point P is sufficient.

I1 est évidemment possible de déterminer, par le calcul ou expérimentalement, les positions optimales de l'axe 44, ctest-àvdire celles qui procurent une compensation rigoureuse des couples exercés sur le bras 20 et sur la pièce de commande 31 de ltavant-bras 30, pour chacune des attitudes définies ci-dessus, par exemple, et pour une série de charges de masses et de positions caractéristiques. It is of course possible to determine, by calculation or experimentally, the optimal positions of the axis 44, that is to say those which provide a rigorous compensation of the torques exerted on the arm 20 and on the control member 31 of the forearm 30 , for each of the attitudes defined above, for example, and for a series of loads of masses and characteristic positions.

Alors, si l'on connalt la masse de la charge, et si l'on sait que le poignet restera toujours dans la même position, par exemple vertical, on peut régler manuellement la position de l'axe 44, avant la mise en fonctionnement du robot, à la position qui procure par exemple le couple résiduel moyen le plus faible pour l'ensemble des attitudes du système porteur en cours de fonctionnement.So, if we know the mass of the load, and if we know that the wrist will always remain in the same position, for example vertical, we can manually adjust the position of the axis 44, before the start of operation of the robot, the position that provides for example the lowest average residual torque for all attitudes of the carrier system during operation.

On peut aussi, afin d'obtenir un meilleur résultat, utiliser le circuit de la figure 8, afin de commander automatiquement, pendant le fonctionnement du robot, la position de l'axe 44
Sur la figure 8, le bloc 41 est une jauge de contrainte de type connu, montée sur le poignet 40, pour mesurer le couple exercé par le poids du poignet 40 et de la charge 50 autour de l'axe 33. Le signal de sortie SJ de la jauge de contrainte est envoyé à un microprocesseur 61, qui reçoit également, du circuit de commande, non représenté car cas situe, des actionneurs du robot, des signaux SB, SAB et
SP représentatifs des positions du bras, de ltavant-bras et du poignet, respectivement.It is also possible, in order to obtain a better result, to use the circuit of FIG. 8, in order to control automatically, during the operation of the robot, the position of the axis 44.
In FIG. 8, the block 41 is a known type of strain gauge, mounted on the wrist 40, for measuring the torque exerted by the weight of the wrist 40 and the load 50 about the axis 33. The output signal SJ of the strain gauge is sent to a microprocessor 61, which also receives, from the control circuit, not shown because case located, robot actuators, signals SB, SAB and
SP representative of the positions of the arm, forearm and wrist, respectively.

Le bloc 62 est une mémoire dans lequel ont été stockées des données représentatives des valeurs des positions optimales déterminées comme il a été dit. La mémoire 62 est connectée au microprocesseur 61.Block 62 is a memory in which data representative of the values of the optimal positions determined as described have been stored. The memory 62 is connected to the microprocessor 61.

Le bloc 63 est un circuit de commande de la tige 52, comprenant on particulier un moteur pour entraîner en rotation la tige 52. Le circuit de commande 63 est connecté au microprocesseur 61.The block 63 is a control circuit of the rod 52, including in particular a motor for rotating the rod 52. The control circuit 63 is connected to the microprocessor 61.

Le circuit de la figure 8 fonctionne de la façon suivante.The circuit of Figure 8 operates as follows.

Le microprocesseur 61, à partir du signal SJ et du signal
SP détermine le poids de la charge 50, car on peut admettre que la position de son centre de gravité est toujours la même. A partir du poids de la charge 50, et des signaux
SB, SAB et SP, le microprocesseur 61 peut déterminer lgatti- tude du système porteur 200, rechercher dans la mémoire 62 les positions optimales de l'axe 44 pour les attitudes les plus proches, et, après interpolation, envoyer au circuit de commande 63 un signal SC tel que l'axe 44 soit disposé en permanence on position optimale, quelles que soient les variations de la position de la charge 50, et de son poids.The microprocessor 61, from the signal SJ and the signal
SP determines the weight of the load 50, because we can admit that the position of its center of gravity is always the same. From the weight of the load 50, and signals
SB, SAB and SP, the microprocessor 61 can determine the stability of the carrier system 200, find in the memory 62 the optimal positions of the axis 44 for the nearest attitudes, and, after interpolation, send to the control circuit 63 a signal SC such that the axis 44 is permanently arranged at optimum position, regardless of the variations in the position of the load 50, and its weight.

A titre d'exemple la figure 9 présente les couples calculés, exercés sur le bras par le poids des différents éléments du système porteur 200 défini par le tableau I, pour les huit attitudes de la figure 2, et à chaque fois pour trois charges dans deux positions, selon la correspondance définie par le tableau III. Sur la figure 9, les couples positifs sont ceux qui font tourner le bras dans le sens inverse du sens trigonométrique.

By way of example, FIG. 9 shows the calculated torques exerted on the arm by the weight of the various elements of the carrier system 200 defined by Table I, for the eight attitudes of FIG. 2, and each time for three loads in FIG. two positions, according to the correspondence defined in Table III. In FIG. 9, the positive pairs are those which rotate the arm in the opposite direction of the trigonometric direction.

<SEP> courbe <SEP> masse <SEP> ks <SEP> position <SEP> du
<tb> <SEP> poignet
<tb> <SEP> I <SEP> O <SEP> verticale
<tb> <SEP> horizontale <SEP>
<tb> <SEP> III <SEP> 1,5 <SEP> verticale
<tb> <SEP> 1,5 <SEP> horizontale
<tb> <SEP> V <SEP> 3 <SEP> verticale
<tb> VI <SEP> 3 <SEP> horizontale
<tb>
TABLEAU III
La figure 10 présente les couples calculés, exercés sur le bras par les ressorts définis par le tableau II et agencés comme il a été décrit, pour cinq positions de l'axe 44, selon la correspondance définie dans le tableau IV. Sur la figure 10, les couples positifs sont ceux qui font tourner le bras dans le sens trigonométrique.

<SEP> curve <SEP> mass <SEP> ks <SEP> position <SEP> of
<tb><SEP> wrist
<tb><SEP> I <SE> O <SEP> vertical
<tb><SEP> horizontal <SEP>
<tb><SEP> III <SEP> 1.5 <SEP> vertical
<tb><SEP> 1.5 <SEP> horizontal
<tb><SEP> V <SEP> 3 <SEP> vertical
<tb> VI <SEP> 3 <SEP> horizontal
<Tb>
TABLE III
Figure 10 shows the calculated torques, exerted on the arm by the springs defined by Table II and arranged as described, for five positions of the axis 44, according to the correspondence defined in Table IV. In FIG. 10, the positive pairs are those which rotate the arm in the trigonometrical direction.

<SEP> courbe <SEP> position <SEP> de <SEP> l'axe <SEP> 44
<tb> <SEP> en <SEP> référence <SEP> à <SEP> la <SEP> figure <SEP> 7
<tb> VII <SEP> 20 <SEP> mm <SEP> arrière <SEP> point <SEP> P <SEP> VII
<tb> VIII <SEP> 0 <SEP> mm <SEP> P
<tb> IX <SEP> 20 <SEP> mm <SEP> avant <SEP> P <SEP> IX
<tb> x <SEP> 40 <SEP> mm <SEP> avant <SEP> P <SEP> <SEP> X <SEP>
<tb> XI <SEP> 80 <SEP> mm <SEP> avant <SEP> P <SEP> XI
<tb>
TABLEAU IV
On constate que l'allure générale des courbes de la figure 9 est identique à celle des courbes de la figure 10, ce qui montre qu'une bonne compensation peut être obtenue, même dans le cas, où l'axe 44 reste fixe à la verticale de l'axe 11, cas qui correspond à la courbe VIII.Ainsi, et à titre d'exemple, la figure 11 présente le couple résiduel dans le cas où la charge a une masse de 1,5 kg, le poignet étant maintenu horizontal. La courbe en trait plein de la figure 11 représente donc la différence entre la courbe IV de la figure 9 et la courbe VIII.de la figure 10. La courbe en trait pointillé de la figure 11 représente le couple résiduel mesuré sur le dispositif de l'invention, qui montre la bonne concordance entre les résultats expérimentaux et le calcul, la différence entre les deux courbes de la figure 11 étant toujours inférieure à la valeur du couple de frottement.<SEP> curve <SEP> position <SEP> of <SEP> axis <SEP> 44
<tb><SEP> in <SEP> reference <SEP> to <SEP> the <SEP> figure <SEP> 7
<tb> VII <SEP> 20 <SEP> mm <SEP> backward <SEP> point <SEP> P <SEP> VII
<tb> VIII <SEP> 0 <SEP> mm <SEP> P
<tb> IX <SEP> 20 <SEP> mm <SEP> before <SEP> P <SEP> IX
<tb> x <SEP> 40 <SEP> mm <SEP> before <SEP> P <SEP><SEP> X <SEP>
<tb> XI <SEP> 80 <SEP> mm <SEP> before <SEP> P <SEP> XI
<Tb>
TABLE IV
It can be seen that the general shape of the curves of FIG. 9 is identical to that of the curves of FIG. 10, which shows that good compensation can be obtained, even in the case where the axis 44 remains fixed at vertical axis 11, which corresponds to the curve VIII.So, and by way of example, Figure 11 shows the residual torque in the case where the load has a mass of 1.5 kg, the wrist being maintained horizontal. The solid line curve of FIG. 11 thus represents the difference between the curve IV of FIG. 9 and the curve VIII of FIG. 10. The dashed line curve of FIG. 11 represents the residual torque measured on the device of FIG. invention, which shows the good agreement between the experimental results and the calculation, the difference between the two curves of Figure 11 being always less than the value of the friction torque.

De plues, dans l'ensemble, la plage de variations des courbes de la figure 9 lorsque la masse et la position angulaire de la charge 50 varient est sensiblement la mOme que la plage de variations des courbes de la figure 10 lorsque la position de l'axe 44 varie, ce qui montre l'efficacité du réglage de la figure 7 pour réduire encore la valeur du couple résiduel obtenu sur la figure 11. A titre d'exemple, et en conservant le cas d'une charge de masse 1,5 kg avec poignet horizontal (courbe IV), la figure 12 montre le résultat obtenu en supposant, ce qui est bien entendu très approché, que, dans ce cas, la position optimale de l1axe 44 correspond toujours à 40 mi vers lavant. Ce qui veut donc dire que la courbe de la figure 12 est la différence entre la courbe IV de la figure 9 et la courbe X de la figure 10. Naturellement le résultat réel obtenu avec le circuit de la figure 8 est encore meilleur puisque, dans chaque attitude, on commande la position de l'axe 44 pour que les couples se compensent rigoureusement. More generally, the range of variations of the curves of FIG. 9 when the mass and the angular position of the load 50 vary is substantially the same as the range of variations of the curves of FIG. axis 44 varies, which shows the efficiency of the adjustment of Figure 7 to further reduce the value of the residual torque obtained in Figure 11. For example, and keeping the case of a mass load 1, 5 kg with horizontal wrist (curve IV), Figure 12 shows the result obtained assuming, which is of course very approximate, that in this case, the optimal position of the axis 44 is always 40 mi forward. This means that the curve of FIG. 12 is the difference between the curve IV of FIG. 9 and the curve X of FIG. 10. Naturally, the real result obtained with the circuit of FIG. 8 is even better since, in FIG. each attitude, we control the position of the axis 44 so that the couples compensate themselves rigorously.

Naturellement, la portée de la présente demande n'est pas limitée à la description qui vient d'en tre faite, et des variantes nombreuses, à la portée de l'homme de métier peuvent être env@sagées. Naturally, the scope of the present application is not limited to the description which has just been made, and numerous variants within the reach of the skilled person can be envied.

Par exemple, les ressorts de tension utilisés dans le dispositif décrit pourraient Titre remplacés par d'autres types de ressorts ou de dispositifs élastiques, et en particulier des ressorts de compression. Dans ce dernier cas, il est à la portée d'un homme de métier d'agencer la biellette 4 pour que la distance OM passe par un minimum, lorsque l'avant-bras 30 passe en position horizontale, de façon à obtenir la même action sur le bras 20.For example, the tension springs used in the device described could be replaced by other types of springs or elastic devices, and in particular compression springs. In the latter case, it is within the reach of a skilled person to arrange the rod 4 so that the distance OM passes through a minimum, when the forearm 30 passes in a horizontal position, so as to obtain the same action on the arm 20.

De même, le déplacement sensiblement horizontal de l'axe 44 peut être obtenu à laide d'un autre dispositif mécanique que l'étrier 51. De même, il n'est pas obligatoire que les ressorts 1 et 2 soient ancrés sur l'axe 44 et ils peuvent Outre ancrés en d'autres points du bâti 10.Similarly, the substantially horizontal displacement of the axis 44 can be obtained using another mechanical device that the stirrup 51. Similarly, it is not mandatory that the springs 1 and 2 are anchored on the axis 44 and they can besides anchored in other points of the frame 10.

Enfin, la biellette 4 pourrait Outre guidée par tout autre dispositif connu, par exemple un piston. Finally, the link 4 could further guided by any other known device, for example a piston.

Claims

claims

1. Device for maintaining in equilibrium against gravity a robot articulated carrier system (200), the carrier system (200) comprising at least one rigid arm (20) rotatably mounted around a first

horizontal axis (11), integral with a frame (10) of the robot - a rigid forearm (30), rotatably mounted around a

second axis (21) horizontally, integral with the arm (20), and - a piece of control (31) of the forearm (30) mounted

rotatable about the first axis (11) and connected to the front

arm (30) by a mechanism & deformable parallelogram

(20, 30, 31, 32) characterized in that it comprises - first elastic means (1) for balancing the

torque exerted by the weight of the carrier system (200) at

turn of the first axis (11) - second elastic means (2) to balance the

torque exerted by the weight of the forearm (30) around

the second axis (21), - a link (4), a first end (A) is

connected to the control part (31) of the forearm (30) - guide means (43, 44) of the link (4),

to ensure that when the control room (31) of the front

arm (30) rotates about the first axis 411), the second

end (M) of the link (4) moves on a path

(421) such as the distance (OM) between the second end

mite (n) and the first axis (11) passes through an extremum

when the forearm (30) is horizontal, and, - third elastic means (3), disposed between the

second end (M) of the link (4) and the arm

(20) for exerting on the arm (20) a return torque

passing through a maximum when the forearm (30) is

horizontal.

2. Device according to claim 1, wherein - the first elastic means comprise a first

spring (1), anchored at both ends (P, C) on the

frame (10) and on the arm (lo) respectively, the second elastic means comprise a second

spring (2), anchored at both ends (P, E) on the

frame (10) and on the control part (31) of the front

arm (30), respectively, and - the third elastic means comprise a third

spring (3), anchored at both ends (D, M) on

the arm (20) and on the second end (H) of the

link (4), respectively.

3. Device according to claim 2, wherein the second spring (2) and its anchoring points (P, E) are such that it exerts on the control part (31) of the forearm (30). ), a torque passing substantially by a maximum when the forearm (30) is horizontal, this torque then being substantially equal and opposite to that exerted, in this position, by the weight of the forearm (30), around the second axis (21).

4. Device according to one of claims 2 or 3, wherein the first (1) and third (3) springs, and their anchor points (Pj C, D, M), are such that they exert, on the arm (20), return torques which substantially compensate for each other, when the arm (20) is vertical, and which add up when the arm (20) is inclined at substantially 45.

5. Device according to one of claims 1 to 4, wherein, the angular position of the arm (20) being limited b an estrênte position (20 ') of extension of the carrier system (200), the rod (4) and its guide means (43, 44) are arranged so that, the arm (20) being in its extreme position (20 '), when the forearm (30) passes from the vertical position to the horizontal position, it results in a variation of the torque exerted on the arm (20) by the third elastic means (3), which substantially compensates for the variation of the torque exerted on the arm (20) by the weight of the entire carrier system (200).

6. Device according to one of claims 1 to 5, wherein the guide means of the rod (4) comprises a third horizontal axis (44) mounted on the frame (10) and an elongate recess (43) of the rod (4) slidably mounted on the third axis (44).

The device of claim 6 wherein, the forearm (30) comprising a wrist (40) for grasping a load (50) to be manipulated by the robot, the third axis (44) is movably mounted on the frame (10). ), and means (51-54) for adjusting the position of the third axis (44) to compensate for variations in torques exerted on the arm (20) and the control member (31) from the front. -bras (30) by the load (50).

8. Device according to claim 7, wherein, the robot being provided with actuators controlled by a control circuit, there is provided measuring means (41) of the stress exerted on the wrist (40) by the load (50). ), and means (61, 62, 63), connected to these measuring means (41) and to the control circuit of the actuators, for controlling said adjustment means (51-54)

9. Device according to one of claims 6 to 8, wherein the ends anchored to the frame (P) of the first and second springs are anchored on the third axis (44).