FR3169372A1

FR3169372A1 - Dispositif d’aide au positionnement d’un outil porté par un bras articulé.

Info

Publication number: FR3169372A1
Application number: FR2413596A
Authority: FR
Inventors: Julien Favrichon; Henri-Noël DE GRANDE
Original assignee: Commissariat à l'Énergie Atomique et Aux Énergies Alternatives
Current assignee: Commissariat à l'Énergie Atomique et Aux Énergies Alternatives
Priority date: 2024-12-06
Filing date: 2024-12-06
Publication date: 2026-06-12
Also published as: WO2026120014A1

Abstract

Dispositif d’aide au positionnement d’un outil La présente invention concerne un dispositif d’aide au positionnement (100) d’un outil destiné à être utilisé sur au moins un objet d’intérêt, l’outil étant porté par un bras articulé, le dispositif d’aide au positionnement comprenant au moins boîtier (101) logeant au moins un capteur de distance (120) configuré pour détecter, au moins, l’objet d’intérêt et pour mesurer une première distance entre le capteur de distance et l’objet d’intérêt et,une unité de traitement en communication avec le capteur de distance (120), l’unité de traitement étant configurée pour déterminer, à partir de la première distance et d’une relation géométrique connue entre le capteur de distance et l’outil, une deuxième distance entre une portion active de l’outil et l’objet d’intérêt, le boîtier (101) étant configuré pour être fixé, de manière amovible, au bras articulé ou à l’outil. Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

Dispositif d’aide au positionnement d’un outil porté par un bras articulé.

La présente invention se rapporte au domaine des interventions en environnement complexe, et plus particulièrement aux interventions en environnement complexe réalisées à l’aide de systèmes robotisés et/ou téléopérés.

Afin de protéger les opérateurs, il est aujourd’hui connu d’utiliser des systèmes robotisés et/ou téléopérés par exemple pour la réalisation de tâches répétitives ou bien pour intervenir dans des environnements complexes, tels que par exemple des environnements à haute radioactivité. Par exemple, des systèmes robotisés et/ou téléopérés sont mis en œuvre pour réaliser des opérations d’assainissement et/ou démantèlement d’installations nucléaires.

Pour les interventions en milieu complexe, l’opérateur qui supervise ou commande le système robotisé et/ou téléopéré se situe en dehors de la zone d’intervention avec souvent une visibilité réduite sur cette zone d’intervention. Selon les cas, l’opérateur peut par exemple n’avoir qu’une visibilité directe à travers un hublot, ou bien par l’intermédiaire de caméras qui filment la zone d’intervention.

Outre la pénibilité qui peut en découler, ce manque de visibilité a un impact direct sur le résultat de l’opération réalisée. Par exemple, dans le cas de la mise en œuvre d’un procédé de découpe laser lors d’une opération de démantèlement d’une installation nucléaire, il a été prouvé expérimentalement que des tirs laser déclenchés trop tôt avant la découpe et arrêtés trop tard après la découpe engendraient un impact plus important, du fait de la puissance résiduelle du laser sur les zones en amont et en aval de la découpe, potentiellement sensibles.

Également, la perception de la profondeur et l’incertitude associée jouent sur l’efficacité du procédé de découpe. En effet, toujours dans le cas de la mise en œuvre d’un procédé de découpe laser, une distance trop importante entre l’outil de découpe et la pièce à découper peut entrainer l’échec de l’opération de découpe.

Dans ce contexte, le brevet EP1711317 décrit un outil équipé d’une caméra et destiné à être attaché à un bras robot. La caméra comprend un élément de vision machine qui contrôle le mouvement et la fonction de l’outil. Un inconvénient majeur de ce système est qu’il impose d’avoir des outils spécifiquement équipés de caméras.

Il existe donc un besoin de proposer une solution qui permette d’améliorer la précision du positionnement et de l’activation de l’outil porté par un bras robotique, et qui soit facilement adaptable à différents types d’installations, notamment nucléaires.

Le but de l’invention est de répondre au moins en partie à ce besoin.

Pour ce faire, un objet de la présente invention concerne ainsi un dispositif d’aide au positionnement d’un outil destiné à être utilisé sur au moins un objet d’intérêt, l’outil étant porté par un bras articulé, le dispositif d’aide au positionnement comprenant

un boîtier logeant au moins un capteur de distance configuré pour détecter, au moins, l’objet d’intérêt et pour mesurer une première distance entre le capteur de distance et l’objet d’intérêt et,
au moins une unité de traitement en communication avec le capteur de distance, l’unité de traitement étant configurée pour déterminer, à partir de la première distance et d’une relation géométrique connue entre le capteur de distance et l’outil, une deuxième distance entre une portion active de l’outil et l’objet d’intérêt,

le boîtier étant configuré pour être fixé, de manière amovible, au bras articulé ou à l’outil.

L’invention propose ainsi un dispositif simple à mettre en œuvre qui peut être adapté sur une multitude de bras articulés et/ou d’outils portés par de tels bras et qui permet de déterminer automatiquement et précisément, une position de l’outil par rapport à l’objet d’intérêt.

Par « objet d’intérêt », on entend ici et dans le cadre de l’invention, un objet sur lequel l’outil porté par le bras est destiné à être utilisé. Il est entendu que l’outil dont il est question peut également être utilisé sur plusieurs objets d’une même scène de travail ou d’opération, successivement.

Par « bras articulé » on entend ici et dans le cadre de l’invention à un bras qui comprend au moins deux segments liés entre eux par une articulation, ce bras pouvant être téléopéré ou bien autonome et constituer un bras robotique, aussi appelé un robot à bras articulé ou encore bras robotisé. Ainsi, les articulations du bras peuvent être motorisées ou non sans sortir du contexte de la présente invention.

Le capteur de distance peut être amovible. Également, l’unité de traitement peut avantageusement être déportée par rapport au reste du dispositif. Il est entendu que le dispositif selon l’invention comprend alors des moyens de communication entre l’unité de traitement et le(s) capteur(s) adaptés en conséquence. Le cas échéant, on pourra ainsi par exemple prévoir d’utiliser des relais et/ou des répéteurs pour transmettre les informations nécessaires entre le(s) capteur(s) du dispositif et l’unité de traitement. Par exemple, les moyens de communication peuvent être, au moins en partie, logés dans le boîtier du dispositif.

Le dispositif d’aide au positionnement peut avantageusement être adapté à différents environnements en choisissant un ou plusieurs capteur(s) de distance adapté(s) à l’environnement considéré, l’électronique intégrée à l’unité de traitement étant protégée du fait que celle-ci est déportée. Par « environnements différents », on entend ici des environnements présentant des contraintes différentes, par exemple en termes de radioactivité, de température et/ou de pression. Avantageusement, le dispositif d’aide au positionnement peut ainsi être adapté pour être utilisé sous l’eau, dans l’air ou encore sous vide. L’amovibilité du ou des capteur(s) facilite également la maintenance du dispositif et permet d’améliorer sa durée de vie, puisque chaque capteur de distance peut être changé indépendamment du reste du dispositif. La présente invention propose ainsi un dispositif modulaire adaptable à différentes conditions d’utilisation et de maintenance aisée.

Avantageusement, le boîtier du dispositif d’aide au positionnement peut présenter une forme annulaire.

Selon une variante avantageuse de réalisation, le boîtier du dispositif d’aide au positionnement est configuré pour être agencé autour d’un segment du bras articulé ou autour de l’outil. Par exemple, le boîtier comprend deux faces principales circulaires à travers lesquelles est ménagé un évidement central traversant. Par exemple, le(s) capteur(s) peu(ven)t être agencés de sorte à affleurer l’une des faces principales.

Alternativement ou cumulativement, au moins un capteur de distance peut être agencé dans un logement formé dans une face périphérique du boîtier qui relie les deux faces principales.

Le au moins un capteur de distance peut comprendre avantageusement un LIDAR et/ou un capteur capacitif et/ou un capteur radar et/ou un capteur à induction et/ou un capteur à ultrasons. Comme évoqué ci-dessus, la modularité du dispositif permet des utilisations variées dans des environnements très différents les uns des autres.

Un objet de l’invention concerne également un système d’aide au positionnement d’un outil destiné à être utilisé sur au moins un objet d’intérêt, l’outil étant porté par un bras articulé, le système d’aide au positionnement comprenant au moins ;

le dispositif d’aide au positionnement tel qu’évoqué ci-dessus et,
une interface homme-machine en communication avec l’unité de traitement, l’interface homme-machine étant configurée pour afficher au moins la première distance et/ou la deuxième distance.

Ainsi, dans le cas où le système d’aide au positionnement est utilisé avec un bras articulé téléopéré, la personne en charge de commander les déplacements de l’outil porté par le bras articulé et de l’activation/arrêt dudit outil peut se baser sur l’information affichée par l’interface homme-machine pour positionner et mettre en œuvre l’outil de manière optimale. Autrement dit, le système d’aide au positionnement selon l’invention permet à la personne aux commandes du système téléopéré de positionner précisément l’outil par rapport à l’objet d’intérêt et également d’activer cet outil au moment opportun, préservant ainsi l’environnement de cet objet d’intérêt.

L’interface homme-machine peut avantageusement être intégrée à l’unité de traitement.

Optionnellement, le système d’aide au positionnement comprend un module de commande du bras articulé, de préférence distinct de l’unité de traitement, le module de commande étant en communication avec l’unité de traitement du dispositif d’aide au positionnement, le module de commande étant configuré pour comparer la première distance et/ou la deuxième distance à des seuils prédéfinis et pour générer et envoyer au moins une instruction destinée au bras articulé et/ou à l’outil en fonction d’un résultat de la comparaison.

L’exécution de l’instruction générée peut résulter en l’activation ou l’arrêt de l’outil. Par exemple, l’outil peut être activé quand la première distance et/ou la deuxième distance est inférieure à un premier seuil prédéfini et l’outil peut être arrêté lorsque la première distance et/ou la deuxième distance est supérieure à un deuxième seuil prédéfini. Avantageusement, l’invention permet ainsi de déclencher et d’arrêter l’outil à des moments précis et prédéfinis, ce qui permet de limiter l’impact de cet outil sur l’environnement de l’objet d’intérêt.

L’exécution de l’instruction générée peut également résulter en un repositionnement de l’outil porté par le bras articulé. Par exemple si la première distance et/ou la deuxième distance est supérieure à un troisième seuil prédéfini, cela peut signifier que l’outil est trop éloigné de l’objet d’intérêt pour pouvoir être utilisé efficacement. Il est alors nécessaire de rapprocher cet outil de l’objet d’intérêt, en déplaçant les segments du bras articulé qui porte cet outil, avant de pouvoir le mettre en fonctionnement.

Ainsi, dans le cas où le bras articulé est piloté automatiquement par le module de commande, l’affichage sur l’interface homme-machine permet à la personne en charge de la sécurité des opérations de suivre le bon déroulement du processus et de contrôler la cohérence des déplacements automatiques et de l’activation ou de l’arrêt de l’outil.

Par exemple, l’outil peut être un laser de découpe et/ou une torche plasma et/ou un préhenseur.

L’invention concerne encore un procédé de positionnement d’un outil porté par un bras articulé grâce à un système d’aide au positionnement tel qu’évoqué ci-dessus, comprenant les étapes consistant à :

fixer le boîtier du dispositif d’aide au positionnement sur le bras articulé ou sur l’outil,
déterminer la relation géométrique entre le capteur de distance et l’outil,
déterminer la première distance par le capteur de distance,
calculer la deuxième distance à partir de la première distance et de la relation géométrique entre le capteur de distance et l’outil,
afficher la première distance et/ou la deuxième distance par l’interface homme-machine,
comparer la première distance et/ou la deuxième distance avec au moins une valeur seuil prédéfinie,
générer et exécuter au moins une instruction pour le déplacement du bras articulé porteur de l’outil et/ou d’au moins une instructions pour l’activation ou l’arrêt de l’outil, en fonction d’un résultat de l’étape précédente de comparaison.

Comme évoqué précédemment, les étapes de génération et l’exécution d’instruction(s) peuvent être automatisées, par exemple dans le cas d’un bras robotique autonome, ou bien réalisées directement par un opérateur du bras articulé téléopéré. L’étape de comparaison des distances avec une ou des valeurs seuils prédéfinies peut être réalisée manuellement par l’opérateur, ou bien automatiquement.

L’étape de détermination de la relation géométrique entre le capteur de distance et l’outil forme une étape de calibration du dispositif d’aide au positionnement de l’outil.

L’étape de détermination de la relation géométrique entre le capteur de distance et l’outil peut par exemple consister, au moins, à déplacer le bras articulé porteur de l’outil et du boîtier du dispositif d’aide au positionnement en direction d’une surface plane dont une position est connue par rapport à une position d’une base du bras articulé.

Alternativement, l’étape de détermination de la relation géométrique entre le capteur de distance et l’outil consiste au moins à déplacer le bras articulé porteur de l’outil et du boîtier du dispositif d’aide au positionnement en direction d’une surface plane jusqu’à ce que la portion active de l’outil soit au contact de la surface plane. Autrement dit, la calibration du dispositif selon l’invention peut être réalisée dans un environnement connu et maitrisé ou non. Le déplacement du bras articulé en direction de la surface plane peut être automatique ou bien téléopéré.

D’autres avantages et caractéristiques de l’invention ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée d’exemples de mise en œuvre de l’invention faite à titre illustratif et non limitatif en référence aux figures suivantes.

FIG. 1 LaFIG. 1représente, en perspective, une partie d’un dispositif d’aide au positionnement selon un exemple de l’invention.

FIG. 2 LaFIG. 2représente, en perspective, la partie du dispositif d’aide au positionnement illustré sur laFIG. 1emmanché sur un outil, par exemple un outil de découpe laser, l’outil étant destiné à être fixé à un bras articulé.

FIG. 3 LaFIG. 3est une représentation schématique, d’une interface homme-machine d’un système d’aide au positionnement selon l’invention ;

FIG. 4LaFIG. 4illustre des distances mesurées par le dispositif d’aide au positionnement selon l’invention qui sont destinées à être affichées sur l’interface homme-machine illustrée à laFIG. 3;

FIG. 5LaFIG. 5illustre, schématiquement, un premier exemple d’agencement du dispositif de positionnement selon l’invention ;

FIG. 5LaFIG. 5illustre, schématiquement, un deuxième exemple d’agencement du dispositif de positionnement selon l’invention ;

FIG. 6LaFIG. 6est une vue schématique d’un procédé d’utilisation du système d’aide au positionnement selon l’invention ;

FIG. 7LaFIG. 7illustre schématiquement un exemple d’utilisation du système d’aide au positionnement selon l’invention.

Description détaillée

LaFIG. 1illustre un dispositif d’aide au positionnement 100 selon un exemple de l’invention. Dans la suite de la description, les termes « dispositif d’aide au positionnement » et « dispositif » sont utilisés sans distinction.

Le dispositif 100 comprend un boîtier 101 qui loge au moins un capteur de distance 120, avantageusement une pluralité de capteurs de distance 120. Le boîtier 101 présente deux faces principales 102 opposées l’une de l’autre le long d’un axe d’extension principal X du boîtier 101 et un évidement central traversant 110 ménagé à travers chacune des faces principales 102. Cet évidement central traversant 110 du boîtier est prévu pour permettre d’emmancher le dispositif 100 sur un bras articulé ou sur un outil 200 tel que par exemple représenté à laFIG. 2.

Selon l’exemple illustré sur laFIG. 2, l’outil est par exemple une tête laser. Alternativement, cet outil peut par exemple être une torche plasma ou un préhenseur. Selon l’exemple illustré, l’évidement central traversant 110 est circulaire, mais il pourrait prendre toute autre forme qui permette son emmanchement sur un outil ou un bras articulé, sans sortir du contexte de l’invention.

Selon l’exemple illustré, le boîtier 101 présente une forme annulaire. Il est entendu qu’il ne s’agit que d’un exemple et que le boîtier pourrait prendre une forme différente, par exemple prismatique ou cubique, sans sortir du contexte de l’invention.

Le dispositif 100 de l’exemple illustré sur laFIG. 1comprend quatre capteurs de distance 120, mais il est entendu qu’il ne s’agit que d’un exemple de réalisation et que le dispositif 100 pourrait comprendre un nombre différent de capteurs de distance sans sortir du contexte de la présente invention.

Chaque capteur de distance 120 peut par exemple être un LIDAR ou un capteur capacitif ou un capteur radar ou un capteur à induction ou encore un capteur à ultrasons. En tout état de cause, le ou les capteur(s) est/sont choisis pour leur compatibilité avec un environnement de travail auquel est destiné le dispositif 100. Dans les cas où le dispositif 100 comprend une pluralité de capteurs 120, ces capteurs peuvent être de mêmes types ou bien chacun différent.

Le ou les capteur(s) de distance 120 peuvent être intégrés de sorte à affleurer l’une des faces principales 102 du boîtier 101. Alternativement, le ou les capteur(s) de distance 120 peuvent être intégrés à une face périphérique 103 du boîtier 101, cette face périphérique 103 reliant les deux faces principales 102. LaFIG. 1illustre des logements 120’ ménagés dans la face périphérique 103 du boîtier et qui sont adaptés pour recevoir un ou plusieurs capteur(s) de distance supplémentaire(s). Il est entendu que l’invention couvre également un dispositif dans lequel le boîtier comprendrait à la fois un ou plusieurs capteur(s) de distance 120 affleurant l’une des faces principales et un ou plusieurs capteur(s) de distance 120’ intégré(s) à la face périphérique du boîtier.

Avantageusement, le dispositif 100 peut être modulaire en ce que le capteur de distance 120 peut être changé en fonction du type d’environnement dans lequel le dispositif 100 est destiné à être utilisé.

Chaque capteur de distance 120 est configuré pour déterminer une première distance D1 qui le sépare d’un objet d’intérêt 300. Cette distance est par exemple représentée à laFIG. 4.

Le dispositif 100 comprend également au moins une unité de traitement 130 en communication avec le(s) capteur(s) de distance 120. Selon les exemples illustrés, cette unité de traitement 130 est avantageusement déportée par rapport au boîtier 101 logeant les capteurs 120. Cette unité de traitement 130 est par exemple schématiquement représentée sur les figures 5A et 5B. Avantageusement, l’éloignement physique entre le(s) capteur(s) et l’unité de traitement permet d’utiliser le dispositif 100 dans tous types d’environnement, et en particulier des environnements extrêmes, par exemple en termes de pression, de température ou de radioactivité, dans lesquels l’électronique embarquée par l’unité de traitement serait systématiquement et très rapidement endommagée. Il est entendu que le dispositif comprend des moyens de communication pour la communication entre le(s) capteur(s) de distance et l’unité de traitement adaptés en fonction de l’environnement et de la distance qui séparent l’unité de traitement du boîtier logeant le(s) capteur(s).

L’objet d’intérêt peut par exemple être une structure métallique ou la tuyauterie d’une installation nucléaire en cours de démantèlement. Une valeur de la première distance D1 est envoyée comme information i1 à l’unité de traitement 130 du dispositif 100 qui est alors configurée pour déterminer une deuxième distance D2 entre une portion active 201 de l’outil et l’objet d’intérêt. Par « portion active de l’outil », il est ici fait référence à une portion de l’outil qui est destinée à être utilisée sur l’objet d’intérêt. Selon l’outil sélectionné, il est entendu que cette portion active de l’outil peut être amenée au contact de l’objet, par exemple dans les cas où l’outil est un préhenseur ou une torche plasma, ou bien rester à distance de cet objet, par exemple dans les cas où l’outil est un laser. Selon l’exemple illustré sur les figures 2 et 4, l’outil 200 comprend un laser pour de la découpe de précision, et la portion active 201 de l’outil correspond à la tête laser.

La communication entre le capteur de distance et l’unité de traitement peut bien entendu être filaire ou sans fil sans sortir du contexte de l’invention.

La deuxième distance D2 est déterminée à partir de la première distance D1 et d’une relation géométrique connue entre le(s) capteur(s) de distance et l’outil 200. Tel que détaillé ci-dessous, cette relation géométrique peut être déterminée au cours d’une étape de calibration qui peut être réalisée sans connaissance préalable de l’environnement dans lequel est réalisée cette étape de calibration. Le dispositif d’aide au positionnement 100 est destiné à être intégré à un système d’aide au positionnement qui comprend, en plus du dispositif, au moins une interface homme-machine 400. Cette interface homme-machine 400 peut par exemple prendre la forme d’un écran, tel que par exemple représenté à laFIG. 3. L’unité de traitement 130 du dispositif 100 est configurée pour transmettre les informations de valeurs de la première distance D1 et de la deuxième distance D2 à l’interface homme-machine 400, cette interface homme-machine étant alors configurée pour afficher ces distances D1 et D2 afin d’informer un opérateur du système. LaFIG. 3illustre un exemple de présentation des valeurs, mais il est entendu que l’invention n’est pas limitée à l’affichage illustré. La communication entre l’unité de traitement et l’interface homme-machine peut être filaire ou sans fil indifféremment. Avantageusement, l’interface homme-machine peut être directement intégrée à l’unité de traitement, tel que schématiquement représenté sur les figures 3, 5A et 5B.

Le dispositif 100 selon l’invention est destiné à être utilisé pour aider au positionnement d’un outil 200 porté par un bras articulé 500. Tel que schématiquement illustré sur les figures 5A et 5B, le bras articulé 500 comprend une pluralité de segments 501 qui s’étendent entre une base 502 et une bride 505 à laquelle est connecté, de manière amovible, l’outil 200. Les segments 501 du bras articulé peuvent avantageusement être connectés les uns aux autres par des articulations 503 qui peuvent être motorisées.

Ces figures 5A et 5B représentent, schématiquement, deux exemples qui diffèrent l’un de l’autre pas la position du boîtier 101 du dispositif 100. Ainsi, selon un premier exemple représenté à laFIG. 5, le boîtier 101 du dispositif 100 est fixé sur un segment 501 distal du bras articulé 500, c’est-à-dire un segment du bras articulé le plus proche de l’outil 200 et le plus éloigné de la base 502. Il est entendu que le boîtier 101 du dispositif 100 pourrait être agencé sur un autre segment du bras articulé sans sortir du contexte de la présente invention. Selon un deuxième exemple représenté à laFIG. 5, le boîtier 101 du dispositif 100 est fixé directement autour de l’outil 200, tel que précédemment évoqué en référence à laFIG. 2.

Le pilotage des articulations motorisées peut être manuel, par exemple via une console déportée 504 de télé-opération schématiquement représentée sur laFIG. 5.

En cas de télé-opération, l’opérateur peut se baser sur les informations affichées par l’interface homme-machine 400 pour contrôler le bras articulé 500 grâce à la console déportée – non illustrée ici.

Alternativement, le pilotage des articulations du bras articulé peut être géré par un module de commande 506 distinct de l’unité de traitement, tel que schématiquement illustré sur laFIG. 5. Selon cette alternative, le module de commande et l’unité de traitement sont alors en communication l’un avec l’autre.

Un exemple de fonctionnement du système d’aide au positionnement est par exemple schématiquement illustré à laFIG. 6.

LaFIG. 6illustre ainsi un procédé d’aide au positionnement qui comprend au moins les étapes suivantes :

S1 : fixation du boîtier 101 du dispositif d’aide au positionnement 100 sur le bras articulé 500 ou sur l’outil 200,

S2 : détermination de la relation géométrique entre le(s) capteur(s) de distance 120 et l’outil 200,

S3 : détermination de la première distance D1 par le capteur de distance 120,

S4 : détermination de la deuxième distance D2 par l’unité de traitement du dispositif 100 à partir de la première distance D1 et de la relation géométrique entre le capteur de distance 120 et l’outil déterminée à l’étape S2,

S5 : affichage de la première distance et/ou de la deuxième distance par l’interface homme-machine,

S6 : comparaison de la première distance D1 et/ou de la deuxième distance D2 avec des seuils prédéfinis,

S7 : génération et exécution d’au moins une instruction pour le déplacement du bras articulé 00 et/ou d’au moins une instruction pour l’activation ou l’arrêt de l’outil, en fonction d’un résultat de la comparaison.

Les étapes S6 et S7 peuvent être réalisées par un opérateur qui se base sur l’affichage de la première et de la deuxième distance D1, D2 pour définir le mouvement à effectuer et/ou s’il est opportun d’activer ou d’arrêter l’outil et qui utilise la console déportée pour diriger le bras articulé 500 et/ou pour contrôler l’outil.

Par exemple, l’opérateur dispose des seuils prédéfinis et peut faire la comparaison des distances D1, D2 avec ces seuils manuellement.

Alternativement, les étapes S6 et S7 peuvent être automatisées, le module de commande 506 étant alors configuré pour réaliser la comparaison des distances avec les seuils prédéfinis, et pour générer ensuite une ou plusieurs instructions, en fonction du résultat de la comparaison.

L’étape de calibration S2 consiste au moins à déplacer le bras articulé 500 porteur de l’outil 200 et du boîtier 100 du dispositif d’aide au positionnement 100 en direction d’une surface plane.

Si une position de la surface plane est inconnue, alors l’étape de calibration S2 consiste à venir mettre l’outil au contact de la surface plane afin de déterminer la relation géométrique entre l’outil 200 et le(s) capteur(s) de distance. L’invention permet donc de réaliser l’étape de calibration dans n’importe quel environnement qui contient une surface plane, sans avoir besoin de connaitre cet environnementa priori.

En revanche, si la position de la surface plane est connue par rapport à une position de la base du bras articulé, alors la relation géométrique peut être déterminée en déplaçant le bras articulé en direction de la surface plane, mais sans que l’outil ne doive être mis au contact de la surface plane.

LaFIG. 7illustre, schématiquement vue de dessus, un exemple de mise en œuvre des étapes S4 à S7 décrites ci-dessus. Particulièrement, laFIG. 7illustre un cas où le dispositif 100 est fixé sur l’outil 200, cet outil étant un laser, et où l’objet d’intérêt 300 est formé par une pièce à découper.

Dans la situation représentée, le dispositif 100, et plus particulièrement ses capteurs de distance et son unité de traitement, détermine la première distance D1 entre le dispositif 100 et l’objet d’intérêt 300, en l’occurrence la pièce à découper. Lorsque cette première distance D1 est en dessous d’un premier seuil prédéfini, alors l’outil 200 est mis en fonctionnement, en l’espèce le laser est activé. Cette activation de l’outil peut être réalisée manuellement par un opérateur qui suit l’évolution de la première distance D1 et/ou de la deuxième distance D2 affichée(s) sur l’interface homme-machine, ou bien elle peut être réalisée automatiquement.

Tel que schématiquement représenté, l’outil est ici mis en œuvre avant qu’il ne soit parfaitement face à l’objet d’intérêt, c’est-à-dire pendant une phase d’approche de cet objet d’intérêt. Toutefois, le suivi de la distance séparant l’outil de l’objet d’intérêt permet de n’activer l’outil qu’au dernier moment, limitant ainsi l’impact du laser sur l’environnement 600 de l’objet d’intérêt.

L’outil 200 est ensuite déplacé le long de la pièce à découper 300 afin de réaliser la découpe au niveau d’une zone de découpe prévue. Comme évoqué ci-dessus, ce déplacement peut être commandé directement par un opérateur depuis une console déportée, ou bien ce déplacement peut être automatisé et contrôlé par l’unité de traitement.

Lorsque la première distance D1 et/ou la deuxième distance D2 dépasse un deuxième seuil prédéfini, alors l’outil est désactivé. On note que l’outil est désactivé une fois qu’il est totalement hors de la zone de découpe. Cette désactivation de l’outil peut être réalisée manuellement par un opérateur qui suit l’évolution de la première distance et/ou de la deuxième distance affichée(s) sur l’interface homme-machine, ou bien elle peut être réalisée automatiquement. Avantageusement, le suivi des distances susmentionnées permet d’arrêter le laser dès que la découpe est terminée, de sorte que l’impact du laser sur l’environnement 600 de la pièce à découper est minimisé.

Selon un exemple non illustré, lorsque la première distance D1 et/ou la deuxième distance D2 dépasse un troisième seuil prédéfini, alors le bras articulé est déplacé, par l’opérateur ou par le module de commande, afin de rapprocher l’outil de l’objet d’intérêt avant d’activer cet outil.

Comme cela apparaît à la lecture de la présente description, l’invention permet donc de positionner un outil porté par un bras articulé de façon précise, et ce même dans un environnement complexe où la visibilité de l’opérateur est réduite du fait de la distance le séparant de la zone de travail effective. L’invention permet également d’activer l’outil uniquement dans des zones de travail prédéfinies, limitant ainsi l’impact de cet outil sur son environnement.

L’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits ; on peut notamment combiner entre elles des caractéristiques des exemples illustrés au sein de variantes non illustrées.

D’autres variantes et modes de réalisation peuvent être envisagés sans pour autant sortir du cadre de l’invention.

Claims

Dispositif d’aide au positionnement (100) d’un outil (200) destiné à être utilisé sur au moins un objet d’intérêt (300), l’outil étant porté par un bras articulé (500), le dispositif d’aide au positionnement comprenant
un boîtier (101) logeant au moins un capteur de distance (120) configuré pour détecter, au moins, l’objet d’intérêt et pour mesurer une première distance (D1) entre le capteur de distance et l’objet d’intérêt et,

au moins une unité de traitement (130) en communication avec le capteur de distance (120), l’unité de traitement étant configurée pour déterminer, à partir de la première distance (D1) et d’une relation géométrique connue entre le capteur de distance et l’outil, une deuxième distance (D2) entre une portion active (201) de l’outil et l’objet d’intérêt,
le boîtier (101) étant configuré pour être fixé, de manière amovible, au bras articulé (500) ou à l’outil (200).
Dispositif (100) selon la revendication précédente, dans lequel l’au moins un capteur de distance (120) est amovible.
Dispositif d’aide au positionnement (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, le boîtier (101) étant configuré pour être agencé autour d’un segment (501) du bras articulé (500) ou autour de l’outil (200).
Dispositif d’aide au positionnement (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, le boîtier (101) présentant une forme annulaire.
Dispositif d’aide au positionnement (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’au moins un capteur de distance (120) comprend un LIDAR et/ou un capteur capacitif et/ou un capteur radar et/ou un capteur à induction et/ou un capteur à ultrasons.
Système (100, 400) comprenant au moins :
le dispositif d’aide au positionnement (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes et,

une interface homme-machine (400) en communication avec l’unité de traitement (130), l’interface homme-machine étant configurée pour afficher au moins la première distance (D1) et/ou la deuxième distance (D2).
Système d’aide au positionnement selon la revendication précédente, comprenant au moins un module de commande (506) du bras articulé, de préférence distinct de l’unité de traitement (130), le module de commande (506) étant en communication avec l’unité de traitement (130) du dispositif d’aide au positionnement (100), le module de commande (506) étant configuré pour comparer la première distance (D1) et/ou la deuxième distance (D2) à des seuils prédéfinis et pour générer et envoyer au moins une instruction destinée au bras articulé et/ou à l’outil en fonction d’un résultat de la comparaison.
Système d’aide au positionnement selon l’une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel l’outil (200) comprend un laser de découpe et/ou une torche plasma et/ou un préhenseur.
Procédé de positionnement d’un outil (200) porté par un bras articulé (500) grâce à un système d’aide au positionnement selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, comprenant les étapes consistant à :
fixer le boîtier (101) du dispositif d’aide au positionnement (100) sur le bras articulé (500) ou sur l’outil (200),

déterminer la relation géométrique entre le capteur de distance (120) et l’outil (200),

déterminer la première distance (D1) par le capteur de distance (120),

calculer la deuxième distance (D2) à partir de la première distance et de la relation géométrique entre le capteur de distance (120) et l’outil,

afficher la première distance (D1) et/ou la deuxième distance (D2) par l’interface homme-machine,

comparer la première distance (D1) et/ou la deuxième distance (D2) avec au moins une valeur seuil prédéfinie,

générer et exécuter au moins une instruction pour le déplacement du bras articulé (500) porteur de l’outil et/ou d’au moins une instruction pour l’activation ou l’arrêt de l’outil, en fonction d’un résultat de l’étape précédente de comparaison.
Procédé de positionnement selon la revendication précédente, selon lequel l’étape de détermination de la relation géométrique entre le capteur de distance (120) et l’outil (200) consiste au moins à déplacer le bras articulé (500) porteur de l’outil et du dispositif d’aide au positionnement (100) en direction d’une surface plane dont une position est connue par rapport à une position d’une base (502) du bras articulé (500).
Procédé de positionnement selon la revendication 10, selon lequel l’étape de détermination de la relation géométrique entre le capteur de distance (120) et l’outil (200) consiste au moins à déplacer le bras articulé (500) porteur de l’outil (200) et du dispositif d’aide au positionnement (100) en direction d’une surface plane jusqu’à ce que la portion active (201) de l’outil soit au contact de la surface plane.