WO2004016981A1 - Robot pour l'inspection de galeries - Google Patents
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- WO2004016981A1 WO2004016981A1 PCT/FR2003/002038 FR0302038W WO2004016981A1 WO 2004016981 A1 WO2004016981 A1 WO 2004016981A1 FR 0302038 W FR0302038 W FR 0302038W WO 2004016981 A1 WO2004016981 A1 WO 2004016981A1
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
- F16L55/26—Pigs or moles, i.e. devices movable in a pipe or conduit with or without self-contained propulsion means
- F16L55/28—Constructional aspects
Definitions
- the present invention relates to a robot for the inspection of galleries inaccessible to technicians such as gutters buried under tracks, buildings, sidewalks, for example containing heat networks.
- 1 shows the ground and the side walls of the gutter delimiting an enclosure 2 covered by an upper slab 3.
- the heat network pipes are positioned, on the one hand, a network start pipe 4 and, on the other hand, a network return pipe 4 '.
- These pipes are installed using supports on crosspieces such as 5.
- the invention proposes to provide a robot making it possible to control the state of the civil engineering structure of the gutter in order to detect cracks, intrusions of 'water, subsidence of the supports of pipes 4, 4' and sleepers 5.
- the parts to be inspected are therefore the side walls and the floor of the gutter and the upper slab of the latter.
- this robot must be designed so as to allow a visualization of the state of the pipes, in particular of their insulation, this in order to detect their wear as well as the micro-leaks likely to occur in the pipes. It is also necessary to accurately detect the part of the pipe or pipes with a leak in order to limit the surface of the opening that must be made in the gutter to carry out the repair.
- the ground clearance of the robot must be sufficient to avoid any blockage resulting from the presence of the slightest roughness on the floor of the gutter or a subsidence of this floor or the presence of gravel on the latter.
- this relatively high ground clearance requirement is hardly compatible with the constraint of a low height mentioned above; the robot must not have any roughness or protruding parts capable of catching the insulation layer lining the pipes such as 4 and 4 ′;
- a motorized robot characterized in that it comprises: - a front propulsion system (considering the direction of movement of the robot) provided with at least one electric motor driving the driving wheels, this front propulsion system, comprising means allowing its ground clearance to be varied, being mounted at rotation, via a vertical axis on a first frame element carrying inspection cameras, the electronic circuits and the electrical supply of said cameras; - a rear propulsion system similar to the front propulsion system, comprising means making it possible to vary the ground clearance, which is rotatably mounted by means of a vertical axis on a second chassis element on which are positioned means for winding the electric power supply cable for the motors and for transmitting the robot control data and images recorded by the inspection cameras, means for controlling the tension of this cable designed so as to deposit the cable according to the trajectory taken by the robot avoiding any tension on the cable and ensuring the winding of the cable during reverse gear and of the cable guide means on the winding means; and
- - articulation means ensuring the connection of the two chassis elements, these articulation means being produced so as to allow, on the one hand, a vertical movement of a chassis element relative to the other in order to allow the crossing obstacles such as steps and, on the other hand, a horizontal movement for the passage of the elbows of the gutter.
- FIGS. 1 and 2 are respectively front and side views, in vertical section, of a channel to be inspected by the robot object of the invention
- FIG. 3 and 4 are views, respectively in plan and in side elevation, of the robot according to the invention.
- FIGS. 5 and 6 are respectively perspective and plan views of a propellant element of the robot
- FIG. 7 is a plan view of the frame member on which the rear propellant is rotatably mounted;
- Figures 8 and 9 are perspective views illustrating details of the voltage control system of the electric power supply cable:
- FIG. 10 and 11 are respectively plan and perspective views illustrating the cable winding system
- - Figures 12 and 13 are exploded perspective views of the spool on which is wound and stored the cable;
- - Figures 14 and 15 are respectively perspective and plan views of a detail (wire puller) forming part of the wire winding system;
- - Figure 16 is a plan view of the robot illustrating the possibilities of passage of the elbows of the gutter, this view representing the position of the robot when turning to the right; and - Figure 17 is a plan view of the robot representing the latter in the folded position to allow its introduction into the gutter.
- FIGS. 3 and 4 in which the motorized robot object of the invention is shown as a whole, which is designed so as to inspect the gutters of the type illustrated in FIGS. 1 and 2.
- This robot has the following essential constituent parts:
- This system designated as a whole by the reference 6, comprises at least one electric motor driving driving wheels such as 7, and means making it possible to vary the ground clearance, these different means being described in more detail below;
- first chassis element here called first chassis element, designated by the reference 9, on which the front propulsion system is rotatably mounted using a vertical axis 15.
- cameras are mounted 8 for the inspection of the walls and the floor of the gutter as well as of the conduits 4, 4 ′ (FIG.
- the inspection cameras such as 8 have a variable inclination relative to the horizontal so as to allow the observation of the upper and lower parts of the galleries and gutters to be inspected;
- a frame element called here second frame element, designated as a whole by the reference 12, on which are positioned the winding means of the power supply cable for the motors of the propulsion systems and transmission of the robot control information and of the images collected by the cameras as well as the means provided for controlling the cable tension, these various means being described in detail below;
- - hinge means designated as a whole by the reference 13 and which will be described in more detail below, designed so as to ensure the connection of the two frame elements 9 and 12 by allowing a vertical movement and a horizontal movement d 'one chassis element with respect to the other; and a rear propulsion system, generally designated by the reference 14 and similar to the front propulsion system 6 which will be described in detail below, this propulsion system 14 being mounted in rotation, by means of a vertical axis, on the second chassis element 12.
- FIGS. 5 and 6 represent a propellant system such as the front propellant system 6 or the rear propellant system 14, these two systems being identical.
- each propulsion system a motor for each of the wheels of the system.
- each wheel such as 7 is driven by a variable speed electric motor such as 16 via a belt system 17.
- Each propulsion system comprises a servomotor 18 whose rotation is transmitted to the axis of the wheel set 7 by means of a conical connection 19. It is thus possible to rotate the wheel set at an angle of plus or minus 45 °.
- Each propellant system such as 6 or 14 also includes means making it possible to vary the ground clearance.
- these means are produced in the form of articulated arms 20, 20 ′ which are actuated by means of a wheel system 21, worm screw 22, actuated by a motor 23.
- the system further comprises high and low position sensors 24, 25, the information of which is transmitted to the motor 23 in order to stop the rotation when the robot has reached the desired height position. In Figure 5, the robot is shown in the high position.
- a fixed camera such as 26 is also provided on each propulsion system, making it possible to guide the robot. Before the passage of the robot, it is necessary to clear the ground of the gutter to be inspected in order to facilitate this passage and to avoid that the robot is forced to stop on an obstacle.
- this technical problem is solved by providing on each propulsion system a body flush designated as a whole by the reference 27, this body flush which carries a rolling roller 31 keeping it at contact with the ground of the gutter, being articulated with respect to the chassis such as 28 of each propulsion system, this articulation having been designated by the reference 29.
- the change of position of the flushing body around the articulation 29 is ensured using '' a servomotor such as 30.
- these means comprise a reel 40 on which is wound the cable 32 ( Figures 7, 10 and 11).
- This reel 40 is driven using an electric motor 41 via a belt 33.
- the axis of the electric motor 41 is connected to two bevel gearboxes 34, 35 which are positioned on a freewheel mechanism 66 so as to allow uncoupling during the unwinding of the cable 32 as will be described below.
- the two reducers 34 and 35 allow coupling to the coil 40 as well as to a cam 36 shown in detail in Figure 8, this coupling being achieved by means of belts.
- the cam 36 makes it possible to actuate a fork 37 which is mounted on a slide allowing movement from top to bottom.
- This fork 37 is provided with a roller 38 which moves along the ramp 36 ′ of the cam 36.
- a half-turn of the cam 36 makes it possible to ascend or descend of the fork over its entire travel. It follows that a full revolution of the cam 36 generates a vertical reciprocating translational movement of the fork 37, that is to say that the latter performs a vertical return trip for a 360 ° rotation of the cam 36
- This fork 37 is articulated along an axis provided with a return spring allowing it to be kept always in contact with the last layer of the turns of the cable 32 which is wound on the reel 40.
- a probe 39 is provided on the fork 37 so as to detect the presence of the last turn of the cable wound on the reel 40 and to trigger a limit switch controlling the engine stop 41.
- the invention also provides means for controlling the tension of the cable 32.
- These means shown in detail in FIGS. 14 and 15 consist of a set of three rollers: - a guide roller designated by the reference 42;
- a tension regulating roller 43 which is mounted on a slide 44 with a return spring 45; a linear position sensor 46 is also provided, produced in the form of a cable winch system 47, which makes it possible to know the position of this tension regulating roller 43 continuously.
- the tension of the cable 47 of the sensor 46 is regulated as a function of the speed of the motor 41;
- a roller 48 ensuring the top and bottom guide of the cable 32.
- This roller is pivotally mounted on a horizontal axis 49 which makes it possible to orient the cable 32 according to the back and forth movement of the fork 37.
- the horizontal axis 49 allowing the vertical pivoting of the roller 48 is mounted freely, the inclination of the roller 48 relative to the horizontal plane being fixed by the vertical position of the fork 37.
- the invention also provides a thread pulling system which is provided on the propulsion system 14. It has been seen above that the drive system for the reel 40 and the cam 36 was mounted on a free wheel.
- the wire drawing system consists of a drive roller 50 (visible in detail in FIGS. 14 and 15) and a loose roller 51, the cable 32 passing between these two rollers while being driven by adhesion by the latter.
- the roller 50 is driven using a servomotor and the wire pulling system is mounted on a horizontal slide designated by the reference 52 and which is visible in Figures 5 and 6. This slide is connected to a linear sensor 53 allowing regulate the speed of the servomotor driving the roller 50, as a function of the tension of the cable 32.
- the roller 43 advances and it triggers the stop switch of the robot's propulsion motor. It will be noted that when the robot backs up, it is the motor 41 of the reel which brings the cable back.
- hinge means 13 ( Figures 3 and 4) which ensure the connection between them of the two frame elements 9 and 12 and which are designed so as to allow vertical movement and horizontal movement of a frame element compared to each other.
- FIGS. 16 and 17 For this description, reference is made to FIGS. 16 and 17.
- the invention provides a double articulation: - a first articulation of the hinge type consisting of a horizontal axis 54 and torsion springs such as 55 and 55 '.
- This hinge joint between the chassis element 9 and the chassis element 12 ensures a vertical movement allowing the robot to overcome certain obstacles such as steps on the ground and in the air.
- Screws such as 56 and 56 ′ are provided, at each end of the axis 54, so as to adjust the tension of each of the prestressed torsion springs 55 and 55 ′, keeping the robot in a perfectly vertical position at rest.
- These springs work in opposition, one ensuring a return upwards and the other a return in the opposite direction.
- this second articulation allowing the horizontal displacements of an element with respect to the other, this second articulation being made up of two systems with double axis 57 and 58 located on each side of the articulation.
- these double axis systems are mounted on rods such as 59 and 60 provided respectively on the chassis element 9 and on the chassis element 12.
- the double articulation thus produced using this double axis system further comprises a position return means which is here produced in the form of a cable 61 coming to be wound on a reel 62 with return by a spiral spring whose torque may be variable.
- the cable 61 by virtue of an angle gear, exerts a restoring force in the longitudinal direction so as to bring the two chassis elements 9 towards each other and 12 of the robot thus articulated.
- the robot which is the subject of the invention provides an inspection system which effectively makes it possible to visualize the internal state of the gutters of the heat network pipes. To do this, it implements miniature components (micro-cameras, micro-motors of the type used in model making, reel of reduced dimensions), which makes it possible to limit the height of the robot to 5 cm. Since it has variable ground clearance, it can overcome rough edges and obstacles and in addition, its body flush 27 makes it possible to smooth the ground, which eliminates the roughness.
- front and rear propulsion systems are identical allows great ease of front and rear displacements, an inversion of the voltage of the motors ensuring the control of the passage from a forward gear to a reverse gear and vice versa.
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Abstract
Robot comportant : un système propulseur avant (6), entraînant des roues motrices (7), comportant des moyens pour varier la garde au sol et étant monté ô rotation sur un premier élément de châssis (9) portant des caméras d'inspection (8) et leurs circuits électroniques (10) et leurs moyens d'alimentation électrique (11); un système propulseur arrière (14) monté ô rotation sur un second élément de châssis (12) sur lequel sont positionnés des moyens de bobinage du câble d'alimentation électrique et de transmission des données de commande et des images relevées, des moyens de contrôle de la tension de ce câble et assurant son enroulement en marche arrière et, des moyens (13) assurant la liaison des deux éléments de châssis (9 et 12), permettant un mouvement vertical d'un élément de châssis par rapport ô l'autre et un déplacement horizontal.
Description
Robot pour l' inspection, de galeries
La présente invention est relative à un robot pour l'inspection de galeries inaccessibles à des techniciens tels que des caniveaux enterrés sous des voies, des immeubles, des trottoirs, contenant par exemple des réseaux de chaleur.
On sait qu'il existe à l'heure actuelle, notamment dans les grandes agglomérations, des réseaux de chaleur de plusieurs centaines de kilomètres de longueur qui sont positionnés dans des caniveaux de petite taille. Il en résulte qu'aucun accès n'est possible et il est pratiquement impossible de déterminer l'état physique de l'ensemble du caniveau à l'exception des endroits où ce dernier a déjà été ouvert par suite de travaux. Afin de bien faire comprendre le domaine préféré d'application de la présente invention, on a représenté sur les figures 1 et 2 des dessins annexés, respectivement une vue de face, en coupe verticale, et une vue, en élévation latérale, également en coupe verticale, d'un tel caniveau.
Sur ces figures, on a représenté en 1 le sol et les parois latérales du caniveau délimitant une enceinte 2 recouverte par une dalle supérieure 3. Dans l'enceinte 2, sont positionnées les conduites du réseau de chaleur,
d'une part une conduite de départ de réseau 4 et, d'autre part, une conduite de retour de réseau 4'. Ces conduites sont implantées à l'aide de supports sur des traverses telles que 5. L'invention se propose d'apporter un robot permettant de contrôler l'état de la structure génie civil du caniveau afin de détecter des fissures, des in iltrations d'eau, des affaissements des supports des conduites 4, 4' et des traverses 5. Les parties devant être inspectées sont donc les parois latérales et le sol du caniveau et la dalle supérieure de ce dernier.
Par ailleurs, ce robot doit être conçu de façon à permettre une visualisation de l'état des conduites, notamment de leur calorifugeage, ceci afin d'en détecter l'usure ainsi que les micro-fuites susceptibles de se produire dans les conduites. Il convient également de détecter avec précision la partie de la ou des conduites comportant une fuite afin de limiter la surface de l'ouverture devant être pratiquée dans le caniveau pour effectuer la réparation.
A l'heure actuelle, il n'existe pas de système permettant de réaliser une inspection des caniveaux. De ce fait, l'état général des conduites des réseaux de chaleur est inconnu et il n'est pas possible d'anticiper des ruptures de conduites et donc d'empêcher, lors d'incidents, d'interrompre la fourniture en chaleur des clients. Par ailleurs, en cas de ruptures ou de fuites, il est impossible de localiser avec précision l'emplacement de la rupture ou de la fuite, ce qui oblige parfois à pratiquer des ouvertures dont la surface peut être de deux à trois fois plus grande que celle
nécessaire, ce qui augmente le coût de la réparation dans les mêmes proportions.
La conception d'un tel robot doit résoudre notamment les problèmes techniques suivants : - la hauteur hl (figure 1) disponible entre le sol du caniveau et la surface inférieure des traverses telles que 5 est faible (généralement de l'ordre de 50 mm), ce qui exige une hauteur de robot inférieure à cette valeur afin que le robot puisse évoluer dans le caniveau sans se trouver bloqué par une traverse ;
- la garde au sol du robot doit être suffisante afin d'éviter tout blocage résultant de la présence de la moindre aspérité sur le sol du caniveau ou d'un affaissement de ce sol ou de la présence de gravillons sur ce dernier. A cet égard, on notera que cette exigence d'une garde au sol relativement importante est difficilement compatible avec la contrainte d'une faible hauteur mentionnée ci-dessus ; le robot ne doit pas comporter d'aspérités ou de parties en saillie susceptibles d'accrocher la couche de calorifugeage garnissant les conduites telles que 4 et 4' ;
- l'énergie étant fournie au robot par l'intermédiaire d'un câble et .les caniveaux comportant des coudes sur leur trajectoire, il est nécessaire de prévoir des dispositions pour empêcher que ce câble n'exerce une tension trop importante sur le robot s 'opposant à son avancement .
Ces différents problèmes techniques sont résolus par la présente invention à l'aide d'un robot motorisé, caractérise en ce qu'il comporte :
- un système propulseur avant (en considérant le sens de déplacement du robot) pourvu d'au moins un moteur électrique entraînant des roues motrices, ce système propulseur avant, comportant des moyens permettant d'en faire varier la garde au sol, étant monté à rotation, par l'intermédiaire d'un axe vertical sur un premier élément de châssis portant des caméras d'inspection, les circuits électroniques et l'alimentation électrique desdites caméras ; - un système propulseur arrière similaire au système propulseur avant, comportant des moyens permettant d'en faire varier la garde au sol, qui est monté à rotation par l'intermédiaire d'un axe vertical sur un second élément de châssis sur lequel sont positionnés des moyens de bobinage du câble d'alimentation électrique des moteurs et de transmission des données de commande du robot et des images relevées par les caméras d'inspection, des moyens de contrôle de la tension de ce cable conçus de façon a déposer le câble suivant la trajectoire prise par le robot en évitant toute tension sur le câble et en assurant l'enroulement du câble lors d'une marche arrière et des moyens de guidage du câble sur les moyens de bobinage ; et
- des moyens d'articulation assurant la liaison des deux éléments de châssis, ces moyens d'articulation étant réalisés de façon à permettre, d'une part un mouvement vertical d'un élément de châssis par rapport à l'autre afin de permettre le franchissement d'obstacles tels que des marches et, d'autre part, un déplacement horizontal pour le passage des coudes du caniveau.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite
ci-après, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les dessins -.
- les figures 1 et 2, ainsi qu'on l'a déjà mentionné, sont respectivement des vues de face et de côté, en coupe verticale, d'un caniveau devant être inspecté par le robot objet de l'invention ;
- les figures 3 et 4 sont des vues, respectivement en plan et en élévation latérale, du robot selon l'invention ;
- les figures 5 et 6 sont respectivement des vues en perspective et en plan d'un élément propulseur du robot ;
- la figure 7 est une vue en plan de l'élément de châssis sur lequel est monté à rotation l'élément propulseur arrière ; les figures 8 et 9 sont des vues en perspective illustrant des détails du système de contrôle de la tension du câble d'alimentation en énergie électrique :
- les figures 10 et 11 sont respectivement des vues en plan et en perspective illustrant le système de bobinage du câble ;
- les figures 12 et 13 sont des vues en perspective éclatée du bobineau sur lequel est enroulé et stocké le câble ; - les figures 14 et 15 sont des vues respectivement en perspective et en plan d'un détail (tire fil) faisant partie du système d'enroulement du fil ;
- la figure 16 est une vue en plan du robot illustrant les possibilités de passage des coudes du caniveau, cette vue représentant la position du robot lors d'un virage vers la droite ; et
- la figure 17 est une vue en plan du robot représentant ce dernier en position repliée afin de permettre son introduction dans le caniveau.
On se réfère en premier lieu aux figures 3 et 4 sur lesquelles on a représenté dans son ensemble le robot motorisé objet de l'invention, qui est conçu de façon à assurer l'inspection des caniveaux du type illustré par les figures 1 et 2.
Ce robot comporte les parties constitutives essentielles suivantes :
- un système propulseur avant (en considérant que le robot se déplace dans le sens de la flèche F indiquée sur la figure 4) . Ce système, désigné dans son ensemble par la référence 6, comporte au moins un moteur électrique entraînant des roues motrices telles que 7, et des moyens permettant de faire varier la garde au sol, ces différents moyens étant décrits plus en détail ci-après ;
- un élément de châssis appelé ici premier élément de châssis, désigné par la référence 9, sur lequel le système propulseur avant est monté à rotation à l'aide d'un axe vertical 15. Sur cet élément de châssis 9, sont montés des caméras 8 pour l'inspection des parois et du sol du caniveau ainsi que des conduites 4, 4' (figure 1) , les circuits électroniques 10 et les moyens d'alimentation électrique 11 (batteries) des caméras ; les caméras d'inspection telles que 8 ont une inclinaison variable par rapport à l'horizontale de manière à permettre l'observation des parties haute et basse des galeries et caniveaux à inspecter ; - un élément de châssis appelé ici second élément de châssis, désigné dans son ensemble par la référence 12, sur lequel sont positionnés les moyens de bobinage du
câble d'alimentation des moteurs des systèmes propulseurs et de transmission des informations de commande du robot et des images recueillies par le caméras ainsi que les moyens prévus pour le contrôle de la tension du câble, ces divers moyens étant décrits en détail ci-après ;
- des moyens d'articulation désignés dans leur ensemble par la référence 13 et qui seront décrits plus en détail ci-après, conçus de façon à assurer la liaison des deux éléments de châssis 9 et 12 en autorisant un mouvement vertical et un déplacement horizontal d'un élément de châssis par rapport à l'autre ; et un système propulseur arrière, désigné dans son ensemble par la référence 14 et similaire au système propulseur avant 6 qui sera décrit en détail ci-après, ce système propulseur 14 étant monté à rotation, par l'intermédiaire d'un axe vertical, sur le second élément de châssis 12.
On se réfère maintenant aux figures 5 et 6 qui représentent un système propulseur tel que le système propulseur avant 6 ou le système propulseur arrière 14, ces deux systèmes étant identiques.
Dans cet exemple de réalisation non limitatif, on a prévu, dans chaque système propulseur, un moteur pour chacune des roues du système. Comme on peut le voir, chaque roue telle que 7 est entraînée par un moteur électrique à vitesse variable tel que 16 par l'intermédiaire d'un système de courroie 17. Chaque système propulseur comporte un servomoteur 18 dont la rotation est transmise à l'axe du train de roues 7 à l'aide d'une liaison conique 19. Il est ainsi possible de faire tourner le train de roues selon un angle de plus ou moins 45° .
Chaque système propulseur tel que 6 ou 14 comporte également des moyens permettant d'en faire varier la garde au sol. Dans cet exemple de réalisation, ces moyens sont réalisés sous la forme de bras articulés 20, 20' qui sont actionnés par l'intermédiaire d'un système roue 21, vis sans fin 22, actionné par un moteur 23. Le système comporte en outre des capteurs de positions haute et basse 24, 25, dont les informations sont transmises au moteur 23 afin d'en stopper la rotation lorsque le robot est arrivé à la position en hauteur souhaitée. Sur la figure 5, le robot est représenté en position haute.
On prévoit également sur chaque système propulseur une caméra fixe telle que 26 permettant d'assurer le guidage du robot . Avant le passage du robot, il est nécessaire de déblayer le sol du caniveau à inspecter afin de faciliter ce passage et d'éviter que le robot soit obligé de s'arrêter sur un obstacle. Dans l'exemple de réalisation illustré sur les figures 5 et 6, ce problème technique est résolu en prévoyant sur chaque système propulseur un chasse corps désigné dans son ensemble par la référence 27, ce chasse corps qui porte un galet de roulement 31 le maintenant au contact du sol du caniveau, étant articulé par rapport au châssis tel que 28 de chaque système propulseur, cette articulation ayant été désignée par la référence 29. Le changement de position du chasse corps autour de l'articulation 29 est assuré à l'aide d'un servomoteur tel que 30.
On décrira maintenant les moyens prévus par l'invention pour assurer le bobinage du câble d'alimentation électrique des moteurs et de transmission des données de commande du robot ainsi que des images qui
sont relevées par les caméras d'inspection telles que 8 et les caméras de guidage telles que 26 qui sont prévues sur chaque système propulseur. Ces moyens de bobinage du câble sont montés sur l'élément de châssis désigné par la référence 12.
On voit que ces moyens comportent un bobineau 40 sur lequel vient s'enrouler le câble 32 (figures 7, 10 et 11) . Ce bobineau 40 est entraîné à l'aide d'un moteur électrique 41 par l'intermédiaire d'une courroie 33. L'axe du moteur électrique 41 est connecté à deux réducteurs à renvoi d'angle 34, 35 qui sont positionnés sur un mécanisme à roue libre 66 de façon à permettre un désaccouplement lors - du déroulement du câble 32 ainsi qu'on le décrira ci-après. Comme on le voit sur les figures 12 et 13, les deux réducteurs 34 et 35 permettent l'accouplement au bobineau 40 ainsi qu'à une came 36 représentée en détail sur la figure 8, cet accouplement étant réalisé par l'intermédiaire de courroies.
La came 36 permet d'actionner une fourchette 37 qui est montée sur une glissière autorisant un déplacement de haut en bas. Cette fourchette 37 est munie d'une roulette 38 qui se déplace le long de la rampe 36' de la came 36. Dans cet exemple de réalisation non limitatif, un demi- tour de la came 36 permet d'assurer la montée ou la descente de la fourchette sur la totalité de sa course. Il en résulte qu'un tour complet de la came 36 génère un mouvement de translation alternative verticale de la fourchette 37, c'est-à-dire que cette dernière effectue un aller et retour vertical pour une rotation de 360° de la came 36. Cette fourchette 37 est articulée suivant un axe muni d'un ressort de rappel lui permettant d'être maintenue toujours au contact de la dernière couche des
spires du câble 32 qui est enroulé sur le bobineau 40. On prévoit un palpeur 39 sur la fourchette 37 de façon à détecter la présence de la dernière spire du câble enroulé sur le bobineau 40 et à déclencher un capteur de fin de course commandant l'arrêt du moteur 41.
L'invention prévoit également des moyens de contrôle de la tension du câble 32. Ces moyens représentés en détail sur les figures 14 et 15 sont constitués d'un ensemble de trois galets : - un galet de guidage désigné par la référence 42 ;
- un galet régulateur de tension 43 qui est monté sur une glissière 44 avec un ressort de rappel 45 ; on prévoit également un capteur linéaire de position 46 réalisé sous la forme d'un système de treuil à câble 47, qui permet de connaître la position de ce galet régulateur de tension 43 de manière continue. La tension du câble 47 du capteur 46 est régulée en fonction de la vitesse du moteur 41 ;
- un galet 48 assurant le guidage haut et bas du câble 32. Ce galet est monté à pivotement vertical sur un axe horizontal 49 qui permet d'orienter le câble 32 suivant le mouvement de va et vient de la fourchette 37. L'axe horizontal 49 permettant le pivotement vertical du galet 48 est monté libre, l'inclinaison du galet 48 par rapport au plan horizontal étant fixée par la position verticale de la fourchette 37.
L'invention prévoit également un système de tire fil qui est prévu sur le système propulseur 14. On a vu ci- dessus que le système d'entraînement du bobineau 40 et de la came 36 était monté sur une roue libre. Le système tire fil est constitué d'un galet moteur 50 (visible en détail sur les figures 14 et 15) et d'un galet fou 51, le câble 32 passant entre ces deux galets en étant entraîné
par adhérence par ces derniers. Le galet 50 est entraîné à l'aide d'un servomoteur et le système tire fil est monté sur une glissière horizontale désignée par la référence 52 et qui est visible sur les figures 5 et 6. Cette glissière est reliée à un capteur linéaire 53 permettant de réguler la vitesse du servomoteur entraînant le galet 50, en fonction de la tension du câble 32.
Le fonctionnement des moyens de bobinage du câble 32 et des moyens de contrôle de la tension de ce câble est le suivant :
- Progression vers l'avant :
Lorsque la vitesse linéaire du câble 32 est supérieure à celle du robot, le câble continue à sortir et il devient de plus en plus lâche, ce qui fait avancer le galet 43 monté sur la glissière 44. Le capteur 46 déclenche un contact à ouverture qui stoppe le moteur 41 du bobineau 40. Par contre, lorsque la vitesse linéaire du câble est très inférieure à la vitesse du robot (par exemple lors d'un blocage du câble), une traction s'exerce sur le câble dont la tension augmente, ce qui fait reculer le galet 43. Ce dernier déclenche un contact qui arrête le moteur de propulsion 16. Lors de ce déplacement vers l'avant du robot, le câble est sorti à l'aide du système tire fil décrit précédemment .
- Propulsion vers l'arrière :
Si le robot patine alors que le câble 32 continue à être rembobiné, le câble est sous tension, ce qui fait reculer le galet 43 en déclenchant le contact arrêtant le moteur 41 du bobineau 40. Par contre, si le câble 32 n'est pas rembobiné de façon suffisamment rapide, le câble 32 est
lâche et il risque de se prendre dans les roues du robot . Dans ce cas, le galet 43 avance et il déclenche le contacteur d'arrêt du moteur de propulsion du robot. On notera que lorsque le robot recule, c'est le moteur 41 du bobineau qui fait rentrer le câble.
On décrira maintenant les moyens d'articulation 13 (figures 3 et 4) qui assurent la liaison entre eux des deux éléments de châssis 9 et 12 et qui sont conçus de façon à autoriser un mouvement vertical et un déplacement horizontal d'un élément de châssis par rapport à l'autre. Pour cette description, on se réfère aux figures 16 et 17.
A cet effet, l'invention prévoit une double articulation : - une première articulation du type charnière constituée d'un axe horizontal 54 et de ressorts de torsion tels que 55 et 55'. Cette articulation à charnière entre l'élément de châssis 9 et l'élément de châssis 12 assure un mouvement vertical permettant au robot de franchir certains obstacles tels que des marches au sol et en l'air. On prévoit des vis telles que 56 et 56', à chacune des extrémités de l'axe 54, de manière à régler la tension de chacun des ressorts de torsion précontraints 55 et 55', en conservant le robot en position parfaitement verticale au repos. Ces ressorts travaillent en opposition, l'un assurant un rappel vers le haut et l'autre un rappel dans le sens inverse. Ils permettent de durcir le mouvement vertical des éléments de châssis 9 et 12 l'un par rapport à l'autre. Lorsque les vis 56 et 56' n'exercent plus de précontrainte sur les ressorts, il est possible de replier l'un contre l'autre les deux éléments de châssis 9 et 12, comme illustré sur la figure 17, ce
qui permet de faciliter l'introduction du robot dans la galerie à inspecter.
- une seconde articulation permettant les déplacements horizontaux d'un élément par rapport à l'autre, cette seconde articulation étant constituée de deux systèmes à axe double 57 et 58 situés de chaque côté de l'articulation. Comme on le voit sur les figures 16 et 17, ces systèmes d'axe double sont montés sur des biellettes telles que 59 et 60 prévues respectivement sur l'élément de châssis 9 et sur l'élément de châssis 12. La double articulation ainsi réalisée à l'aide de ce système d'axe double comporte en outre un moyen de rappel en position qui est ici réalisé sous la forme d'un câble 61 venant s'enrouler sur une bobine 62 à rappel par un ressort en spirale dont le couple de rappel peut être variable. Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 16, le câble 61, grâce à un renvoi d'angle, exerce une force de rappel dans le sens longitudinal de manière à rappeler l'un vers l'autre les deux éléments de châssis 9 et 12 du robot ainsi articulé.
Il ressort de la description qui précède que le robot objet de l'invention fournit un système d' inspection permettant effectivement de visualiser l'état intérieur des caniveaux des canalisations de réseaux de chaleur. Pour ce faire, il met en œuvre des composants miniatures (micro-caméras, micro-moteurs du type utilisé en modélisme, bobineau de dimensions réduites) , ce qui permet de limiter la hauteur du robot à 5 cm. Etant donné qu'il dispose d'une garde au sol variable, il peut franchir des aspérités et des obstacles
et en outre, son chasse corps 27 permet de lisser le sol , ce qui en élimine les aspérités .
Par ailleurs , son système de gestion du câble et le système de contrôle de tension de ce dernier, permet de déposer le câble suivant la traj ectoire prise par le robot facilitant l ' évolution de ce dernier dans le caniveau à inspecter .
Enfin, le fait que les systèmes propulseurs avant et arrière soient identiques permet une grande facilité des déplacements avant et arrière, une inversion de la tension des moteurs assurant la commande du passage d' une marche avant à une marche arrière et réciproquement .
Il demeure bien entendu que la présente invention n ' est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés ci -dessus , mais qu ' elle en englobe toutes les variantes .
Claims
REVENDICATIONS
1 - Robot pour l'inspection de galeries inaccessibles à des techniciens tels que des caniveaux enterrés contenant notamment des réseaux de chaleur, caractérisé en ce qu'il comporte :
- un système propulseur avant (6) , en considérant le sens de déplacement du robot, pourvu d'au moins un moteur électrique (16) entraînant des roues motrices (7) , ce système propulseur avant, comportant des moyens permettant d'en faire varier la garde au sol, étant monté à rotation, par l'intermédiaire d'un axe vertical (15) sur un premier élément de châssis (9) portant des caméras d'inspection (8), les circuits électroniques (10) et les moyens d'alimentation électrique (11) desdites caméras ;
- un système propulseur arrière (14) similaire au système propulseur avant (6) , comportant des moyens permettant d'en faire varier la garde au sol, qui est monté à rotation par l'intermédiaire d'un axe vertical sur un second élément de châssis (12) sur lequel sont positionnés des moyens de bobinage du câble (32) d'alimentation électrique des moteurs et de transmission des données de commande du robot et des images relevées par les caméras d'inspection, des moyens de contrôle de la tension de ce câble conçus de façon à déposer le câble suivant la trajectoire prise par le robot en évitant toute tension sur le câble et en assurant l'enroulement du câble lors d'une marche arrière et des moyens de guidage du câble sur les moyens de bobinage ; et - des moyens d'articulation (13) assurant la liaison des deux éléments de châssis (9 et 12) , ces moyens d'articulation étant réalisés de façon à permettre, d'une
part un mouvement vertical d'un élément de châssis par rapport à l'autre afin de permettre le franchissement d'obstacles tels que des marches et, d'autre part, un déplacement horizontal pour le passage des coudes du caniveau.
2 - Robot selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens permettant de faire varier la garde au sol de chaque système propulseur (6, 14) comportent des bras articulés actionnés par un moteur (23) par l'intermédiaire d'un couple roue (21) -vis sans fin (22), des capteurs de position haute et basse (24, 25) étant prévus pour transmettre des informations au moteur (23) afin d'en stopper la rotation lorsque le robot atteint la position en hauteur souhaitée. 3 - Robot selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque roue (7) de chaque système propulseur (6, 14) est entraîné par un moteur électrique à vitesse variable, un servomoteur (18) dont la rotation est transmise à l'axe de chaque train de roues (7) permettant de faire tourner ce dernier.
4 - Robot selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque système propulseur (6, 14) est muni d'une caméra de guidage (26) .
5 - Robot selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque système propulseur comporte un chasse corps
(27) muni d'un galet de roulement (31) et qui est articulé par rapport au châssis (28) dudit système propulseur, les changements de position autour de ladite articulation étant obtenus à l'aide d'un servomoteur (30) .
6 - Robot selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens prévus sur l'élément de châssis (12) pour assurer le bobinage du câble (32) comportent :
- un bobineau (40) entraîné par un moteur électrique (41) dont l'axe est connecté à des réducteurs à renvoi d'angle (34, 35) positionnés sur un mécanisme à roue libre (66) .
- une came (36) permettant d'actionner une fourchette (37) se déplaçant de haut en bas et qui est munie d'une roulette (38) qui se déplace le long de la rampe de ladite came, ladite fourchette étant articulée suivant un axe avec un rappel par ressort la maintenant au contact de la dernière couche des spires du câble (32) enroulé sur le bobineau (40) et - un palpeur (39) prévu sur la fourchette (37) et conçu de manière à détecter la présence de la dernière spire du câble enroulé sur le bobineau et à déclencher un capteur de fin de course commandant l'arrêt dudit moteur (41) .
7 - Robot selon l'une des revendications 1 ou 6 , caractérisé en ce que les moyens de contrôle de la tension du câble (32) comportent :
- un galet de guidage (42) ;
- un galet régulateur de tension (43) qui est monté sur une glissière (44) avec un ressort de rappel (45) ; - un capteur linéaire de position (46) permettant de connaître la position dudit galet (43) de manière continue ;
- un galet (48) assurant le guidage haut et bas du câble (32), ce galet étant monté à pivotement vertical sur un axe horizontal (49) qui permet d'orienter ledit câble suivant le mouvement de va et vient de la fourchette (37), l'inclinaison du galet (48) par rapport au plan
horizontal étant fixée par la position verticale de ladite fourchette.
8 - Robot selon la revendication 7, caractérisé en ce que le capteur linéaire de position (46) est réalisé sous la forme d'un système de treuil à câble, dont la tension du câble (47) est régulée en fonction de la vitesse du moteur (41) entraînant le bobineau (40) .
9 - Robot selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un système de tire fil qui est monté sur le système propulseur (14) et qui est constitué d'un galet moteur (50) et d'un galet fou (51) entre lesquels passe le câble (32) qui est entraîné par adhérence, ce système tire fil est monté sur une glissière (52) reliée à un capteur linéaire (53) permettant de réguler la vitesse du servomoteur entraînant le galet (50) , en fonction de la tension du câble.
10 - Robot selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'articulation assurant la liaison entre eux des deux éléments de châssis (9 et 12) comprennent :
- une première articulation du type charnière constituée d'un axe horizontal (54) et de ressorts de torsion (55 et 55'), qui assure un mouvement vertical, des vis (56 et 56') prévues à chacune des extrémités de l'axe (54), permettant de régler la tension de chacun des ressorts de torsion précontraints (55 et 55'), lesdits ressorts travaillant en opposition, l'un assurant un rappel vers le haut et l'autre un rappel dans le sens inverse et permettant de durcir le mouvement vertical des éléments de châssis (9 et 12) l'un par rapport à l'autre ;
- une seconde articulation permettant les déplacements horizontaux d'un élément de châssis par rapport à
l'autre, cette seconde articulation étant constituée de deux systèmes à axe double (57 et 58) montés sur des biellettes (59 et 60) prévues respectivement sur chaque élément de châssis, la double articulation ainsi réalisée comportant en outre un moyen de rappel en position.
11 - Robot selon la revendication 10, caractérisé en ce que le moyen de rappel de la seconde articulation est réalisé sous la forme d'un câble (61) venant s'enrouler sur une bobine (62) à rappel par un ressort en spirale, ledit câble (61), grâce à un renvoi d'angle, exerçant une force de rappel dans le sens longitudinal de manière à rappeler l'un vers l'autre les deux éléments de châssis (9 et 12) .
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