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Etre
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Fle
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Tre
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Trai
(2)
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TACTILE
(1)
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DANS
(1)
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SENS
(1)
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Ner
(1)
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Cou
(1)
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Tif
(1)
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Nans
(1)
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Est A
(1)
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Rela
(1)
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Dus
(1)
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Tric
(1)
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Cer
(1)
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Physical
(10/ 25)
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92 d
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79 d
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83 d
(4)
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88 d
(3)
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87 d
(2)
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1 volt
(2)
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75 %
(1)
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30 %
(1)
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10 volts
(1)
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8 d
(1)
[33][_]
Organism
(2/ 6)
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propor
(5)
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mani
(1)
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Molecule
(5/ 5)
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DES
(1)
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water
(1)
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Ce-
(1)
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tionel
(1)
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gold
(1)
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Disease
(2/ 2)
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Rale
(1)
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Tic
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2522407A1
Family ID 31430727
Probable Assignee Lord Corp
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title DISPOSITIF DE DETECTION PAR CONTACT, NOTAMMENT POUR ROBOT
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE LES DISPOSITIFS DE DETECTION TACTILE.
ELLE SE RAPPORTE A UN DISPOSITIF DANS LEQUEL UNE SURFACE 17 DE TOUCHER
COMPORTE DES SAILLIES 20 SOLIDAIRES DE BROCHES 21 DONT LA PARTIE
INFERIEURE MODULE LE SIGNAL D'UN TRANSDUCTEUR, EN FONCTION DE SA
POSITION. LES SIGNAUX DE PLUSIEURS TRANSDUCTEURS SONT TRANSMIS A UN
DISPOSITIF DE TRAITEMENT QUI PEUT DONNER UNE INFORMATION INDIQUANT UNE
PRESENCE, UNE PRESSION, UNE CONFIGURATION, UN GLISSEMENT OU UN
GLISSEMENT IMMINENT DE L'OBJET QUI EST AU CONTACT DE LA SURFACE 17 DE
TOUCHER.
APPLICATION AUX ROBOTS AYANT UN SENS SIMULE DU TOUCHER.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne le domaine de la detection tactile et
plus
precisement un dispositif
permettant la detection, la discrimination et la recon-
naissance d'un certain nombre de phenomenes mecaniques de contact,
notamment une presence, une pression, un des- sin de pression, un
glissement imminent, un glissement,
une texture, une durete et une topographie.
On a deja identifie de nombreux domaines dans
lesquels il est souhaitable de disposer d'un sens artifi-
fiel du toucher Les applications citees le plus souvent sont le
domaine de l'automation, surtout de la robotique,
la telemanipulation utilisee dans la manipulation a dis-
tance sous l'water, dans les astronefs ou dans les vehicules
d'atterrissage extra-terrestres ainsi que dans le domaine des
dispositifs prothetiques destines aux amputes et aux
personnes handicapees qui ont perdu des fonctions ner-
veuses Dans toutes ces applications une information con-
cernant l'objet manipule ou au contact duquel est place l'organe est
necessaire afin que l'objet soit caracterise, par exemple par sa
dimension, sa configuration, son poids, son orientation ou d'autres
caracteristiques de contact, et des decisions commandees par
ordinateur peuvent alors etre prises apres cette caracterisation, par
exemple une saisie, un deplacement, une manipulation, une mise en
place
ou un relachement convenable de l'objet.
Si l'on considere le domaine de la robotique qui constitue un domaine
particulierement interessant pour des dispositifs ayant une aptitude a
la detection tactile, on estime que 75 % environ des fabrications
effectuees
aux Etats-Unis d'Amerique portent sur des operations dis-
continues ou en petite serie, executees par de la main d'oeuvre et
representant environ 30 % du produit national brut Le remplacement de
la main d'oeuvre par des machines dans une partie au moins de ces
activites peut ameliorer
la precision, la qualite, la vitesse, la securite, le ren-
dement et la rentabilite On a estime que le cout de la
main d'oeuvre, dans la seule derniere decade, avait aug-
mente au moins cinq fois plus vite que le cout du travail effectue par
des robots En outre, cette estimation ne prend pas en consideration le
fait que des robots peuvent
commander des machines-outils, par exemple avec une pre-
cision repetitive qu'un ouvrier peut n'acquerir qu'au bout de
nombreuses annees Des operations de fabrication
qui pourraient etre potentiellement executees par des dis-
positifs ayant une aptitude a la detection tactile, sont le montage,
la saisie ou le prelevement rapide adapte d'elements d'orientation
quelconque dans des lignes de
montage, le prelevement dans des tremies, l'usinage, l'ebar-
bage, le polissage et le soudage, notamment.
On a deja utiliser des appareils de detection tactile, dans les
dernieres annees, mais ils ont en general rencontre peu de succes et
n'ont une utilite pratique que limitee Par exemple, des ensembles de
detection tactile connus sont decrits dans le brevet des Etats-Unis
d'Amerique no 4 014 217 et dans la demande de brevet des Etats-Unis
d'Amerique N O 6-225 500 de Raibert et al deposee sous le titre
"Tactile Sensing System" et disponible aupres
de NTIS L'ensemble tactile de saisie decrit dans le bre-
vet des Etats-Unis d'Amerique precite N O 4 014 217 comporte une
couche externe continue d'une matiere qui possede une conductivite qui
varie avec son etat de compression Une matrice d'electrodes de mesure
montees sur une couche de
conductivite variable assure la mesure du champ electri-
que produit par la compression de la couche a la suite d'un contact
avec un objet Dans ce dispositif, la couche externe continue elle-meme
est sensible electriquement
a la force exercee par le contact avec un objet La con-
ductivite de la couche, lorsque cette derniere est compri-
mee, est modifiee au point de contact et pres de celui-
ci, et cette condition modifiee est detectee par les elec-
trodes. Un probleme pose par l'ensemble decrit dans ce brevet des
EtatsUnis d'Amerique est le faible contraste
obtenu a cause de la continuite de la couche externe con-
ductrice qui detecte la pression Bien que la disposition
d'un objet sur la couche externe provoque un flechisse-
ment de celle-ci et donc un changement de la conductivite
de la couche juste au-dessous de l'objet, cette deforma-
tion ne peut etre limitee ou isolee dans la zone ayant les dimensions
de l'objet Ce phenomene est du a ce que les parties de la couche
externe adjacentes aux parties
qui sont au contact de l'objet doivent aussi etre defor-
mees ou comprimees au moins dans une certaine mesure, par l'objet La
compression de parties contigues ou adjacentes de la couche provoque
la conduction d'un courant qui y
est detecte par les electrodes En consequence, les dispo-
sitifs connus tels que decrits dans le brevet precite, au lieu de
detecter un courant uniquement aux emplacements de la couche externe
avec lesquels un objet est reellement en contact, onttendance a donner
des signaux errones ou faux a partir de zones adjacentes si bien que
la resolution
est relativement mauvaise ou la caracterisation de la pre-
sence, de la pression, de la dimension, de la configura-
tion ou de parametres analogues de contact d'un objet est imprecise
Des systemes complexes de reconnaissance de dessins sont necessaires
dans la mesure o de tels signaux
errones ou de "diaphonie" peuvent etre evites de la ma-
niere decrite dans ce brevet.
Dans la description de la technique anterieure
et de la structure et des avantages de l'invention, le terme
"contraste" est utilise pour designer la mesure dans laquelle un
systeme de detection tactile peut detecter les limites d'un objet qui
est au contact de la surface sensible du dispositif Le terme
"resolution" s'applique au changement minimal de charge qui peut etre
detectee, a la fois en amplitude et d'apres l'emplacement de la charge
a la surface detectrice En consequence, dans la descrip-
tion d'un ensemble de detection tactile ayant un contraste
eleve ou faible par exemple, ces termes peuvent etre consi-
deres comme une indication de l'aptitude ou de l'inaptitude de
l'ensemble a caracteriser avec precision les limites d'un objet qui
est au contact de la surface detectrice
du dispositif.
La demande precitee de brevet des Etats-Unis d'Amerique decrit un
ensemble de detection tactile qui est analogue a celui du brevet
precite des Etats-Unis
d'Amerique dans lequel une couche ou une feuille de ma-
tiere est placee sur un arrangement ou une matrice d'elec-
trodes de mesure qui sont destinees a former un signal a la suite du
contact d'un objet avec la surface de la couche La couche utilisee
dans la demande precitee de brevet est une feuille d'une matiere
plastique conductrice et sensible a une pression, et la resistivite de
la feuille
varie de maniere connue en fonction de sa deformation.
L'arrangement ou matrice des electrodes de mesure detecte
une telle variation de resistivite et relaye cette informa-
tion vers des composants electriques assurant son traite-
ment Pour les raisons deja decrite en reference au brevet precite des
Etats-Unis d'Amerique, cette realisation ne donne qu'une resolution
limitee car la localisation ou l'isolement de la deformation imposee
par le contact avec un objet a detecter dans une zone limite est
difficile
lors de l'utilisation d'une surface detectrice continue.
En outre, une restriction commune a la matiere
de la couche superieure utilisee dans les documents preci-
tes est que cette matiere n'a pas une construction bien
robuste et peut presenter un defaut surtout dans les con-
ditions difficiles d'utilisation dans de nombreuses ope-
rations de fabrication Une coupure, une usure ou une au-
tre irregularite de surface peuvent facilement modifier les proprietes
de conduction ou de resistance des couches
externes decrites dans ces deux documents Comme l'apti-
tude detectrice de chaque ensemble depend de l'integrite de la couche
externe qui remplit la fonction reelle de
detection, il est manifeste qu'une modification de la cou-
che rend l'ensemble inoperant dans sa totalite En outre,
des elastomeres ou autres polymeres conducteurs de l'elec-
tricite ou resistifs ont en general de mauvaises proprietes
d'hysteresis, un durcissement excessif et une mauvaise
resistance mecanique Toutes-ces proprietes physiques ren-
dent indesirable l'utilisation de telles matieres dans de nombreuses
applications des dispositifs de detection tactile.
L'invention concerne donc un dispositif de de-
tection tactile capable de detecter, avec un contaste ele-
ve, l'amplitude et l'emplacement d'un flechissement pro-
voque par le contact d'un objet a manipuler avec la sur-
face detectrice du dispositif.
Elle concerne aussi un dispositif de detec-
tion tactile qui permet la detection de differents para-
metres lors du contact avec un objet, par exemple une pre-
sence, une pression, une dimension, une configuration,
un emplacement ou une orientation.
Elle concerne aussi un dispositif de detection tactile permettant a la
fois la detection des contraintes transversales et des contraintes
normales appliquees par
contact avec un objet.
Elle concerne aussi un dispositif de detection tactile qui a a la fois
une propriete de contraste eleve dans la detection des forces normales
et une propriete separee de resolution moderee dans la detection des
forces transversales. Elle concerne aussi un dispositif de detection
tactile ayant une surface de toucher comportant des or-
ganes individuels de detection destines a etre au contact d'un objet
et qui sont separes les uns des autres, tout en presentant un
flechissement faible ou nul lorsque des
organes de detection adjacents sont au contact d'un objet.
Elle concerne aussi une surface de toucher de construction robuste qui
assure la transmission d'une charge sous forme d'un deplacement
mecanique permettant
une mesure par un dispositif de detection.
Elle concerne aussi un dispositif de detection ayant une surface de
toucher munie de sites sensibles dont la souplesse peut etre reglee
par selection de la matiere et/ou d'une configuration geometrique afin
que la reponse des sites a un flechissement par contact avec un objet,
soit variable.
Plus precisement, l'invention concerne un dis-
positif de detection tactile ayant essentiellement quatre elements
comprenant une surface de toucher ayant plusieurs sites sensibles, un
transducteur associe a chaque site sensible et destine a transformer
une reponse mecanique
en un signal electrique, un dispositif localise de trai-
tement de donnees et enfin un dispositif de traitement de signaux a
distance comprenant un ordinateur de commande, des circuits tampons et
un dispositif d'affichage Dans un mode de realisation de l'invention,
cette combinaison
d'elements assure la detection du flechissement de la sur-
face de toucher sous l'action des forces normales provo-
quees par un objet qui est au contact de cette surface,
et l'analyse de l'amplitude de l'emplacement de ce flechis-
sement afin que des parametres de contact tels qu'une pre-
sence, une pression, un dessin de pression, une texture,
une durete ou une topographie de l'objet, soient determines.
Comme decrit plus en detail dans la suite du present memoire, un objet
place sur la surface de toucher du dispositif de detection tactile ou
contre une telle
surface, est au contact d'un certain nombre de sites sen-
sibles, suivant la dimension de l'objet, et provoque ainsi un
flechissement de ces sites sensibles L'importance de ce flechissement
ou de la reponse mecanique est detectee
par un transducteur individuel associe a chaque site sen-
sible, et un signal analogique est forme par chaque transduc-
teur Les signaux analogiques sont mis sous forme numeri-
que par un circuit place pres du transducteur, d'une ma-
niere decrite dans la suite du present memoire Les signaux numeriques
sont alors transmis a un dispositif externe de traitement de signaux
comprenant un ordinateur dans lequel il sont interpretes et exprimes
sur un dispositif
d'affichage visuel ou un autre dispositif afin qu'ils in-
diquent divers parametres de contact mecanique de l'objet
comme indique precedemment.
Dans un autre mode de realisation de l'inven-
tion, un transducteur de detection des forces transversales peut etre
ajoute au dispositif de detection tactileafin qu'il detecte, avec au
moins un contraste modere, l'amplitude, l'emplacement et la direction
de la force transversale
appliquee a la surface de toucher par un objet Le dispo-
sitif de detection tactile a ainsi des fonctions supple-
mentaires necessaires a la detection d'un glissement ou d'un
glissement imminent d'un objet qui est au contact
de la surface de toucher.
D'autres caracteristiques et avantages de l'in-
vention ressortiront mieux de la description qui va sui-
vre, faite en reference aux dessins annexes sur lesquels
la figure 1 est une vue en plan d'un disposi-
tif de detection tactile selon l'invention, representant la surface de
toucher et un arrangement de sites sensibles;
la figure 2 est une coupe partielle en eleva-
tion du dispositif de detection tactile suivant la ligne 2-2 de la
figure 1; la figure 3 est une coupe partielle agrandie d'un mode de
realisation de transducteur associe a un site sensible, lorsqu'il n'a
pas flechi la figure 3 A est une elevation partielle du transducteur
de la figure 3, le site sensible se trouvant en position flechie;
la figure 4 est une coupe partielle d'une va-
riante de transducteur, le site sensible etant en position non
flechie; la figure 4 A est une elevation partielle du transducteur de
la figure 4 lorsque le site sensible est en position flechie; la
figure 5 est une coupe partielle d'un autre mode de realisation de
transducteur avec le site sensible en position non flechie;
la figure 5 A est une coupe partielle du trans-
ducteur de la figure 5 lorsque le site sensible est en position
flechie; la figure 6 est une coupe partielle d'un mode de realisation
de transducteur de detection de forces transversales, la surface de
toucher etant en position normale; la figure 6 A represente le
transducteur de detection de forces transversales de la figure 6
lorsqu'une force transversale 51 agit sur la surface de toucher;
la figure 6 B est analogue a la figure 6 et re-
presente le transducteur de detection des forces transver-
sales lorsqu'une force transversale 52, perpendiculaire a la force 51,
est appliquee a la surface de toucher; la figure 7 est une elevation
partielle d'un autre mode de realisation de transducteur de detection
des forces transversales selon l'invention; la figure 7 A est une vue
en plan d'un exemple de transducteur de detection des forces
transversales de la figure 7, suivant les fleches 7 A de celle-ci; la
figure 7 B represente un autre exemple de transducteur de detection de
forces transversales analogue a celui de la figure 7, suivant les
fleches 7 A; la figure 8 est une elevation d'un autre mode de
realisation de transducteur de detection des forces transversales; la
figure 8 A est une coupe du transducteur de detection des forces
transversales de la figure 8 suivant la ligne 8 A-8 A; la figure 9 est
une elevation d'un autre mode
de realisation de transducteur de detection de forces trans-
versales selon l'invention;
la figure 9 A est une coupe du mode de realisa-
tion de la figure 9 suivant la ligne 9 A-9 A; et la figure 10 est un
diagramme synoptique d'un
dispositif de traitement de donnees localise et a distance.
On se refere d'abord aux figures 1 et 2 qui
representent un dispositif de detection tactile selon l'in-
vention portant la reference generale 11 Comme indique precedemment,
le dispositif 11 est forme essentiellement de quatre elements qui sont
une surface de toucher ayant
un arrangement de sites sensibles, des transducteurs des-
tines a detecter des forces normales, un dispositif local de
traitement de signaux et un dispositif de traitement 3 de signaux a
distance En outre, le dispositif 11 peut
comprendre des transducteurs separes de detection des for-
ces transversales, permettant la detection de parametres
de contact tels qu'un glissement ou un glissement imminent.
Plus precisement, le dispositif 11 a une plaque superieure 12 et une
plaque 13 de support qui sont fixees l'une a l'autre et comportent
soixante-quatre orifices chanfreines 15 places suivant une matrice a
huit lignes et huit colonnes Il faut noter que, bien que la figure 1
represente une matrice a huit lignes et huit colonnes,
d'autres matrices peuvent etre utilisees suivant les cri-
teres d'encombrement et de dimension d'une application particuliere
Une surface de toucher portant la reference
generale 17 comporte des sites sensibles 19 ayant une con-
figuration matricielle correspondant a celle des orifices 15 formes
dans les plaques 12 et 13 Cette surface 17 de
toucher est un element en une seule piece forme d'un ma-
teriau elastique tel qu'un elastomere ou un materiau ayant des
fonctions equivalentes, ayant une construction robuste et capable de
supporter des conditions severes sans etre
abime ou deteriore.
Chacun des sites sensibles 19 a un troncon 20 en saillie forme d'une
matiere elastique qui depasse du
reste de la surface 17 de toucher Une structure 21 a bro-
chesdepassant vers le bas, par les orifices 15 des plaques 12 et 13 de
support, est solidaire de chaque troncon 20 en saillie Le diametre de
la broche 21 est inferieur e celui du troncon 20 en saillie et une
partie annulaire creuse 22 est delimitee entre la broche 21 et
l'orifice
adjacent de la plaque 13 de support La surface 17 de tou-
cher, lorsqu'elle est en place avec toutes les broches -21 dans les
orifices 15, est fixee a la plaque superieure
12 par collage ou par tout dispositif convenable.
Chacun des sites sensibles 19 est elastique
si bien qu'il presente un flechissement vertical lors-
qu'une force normale est appliquee a la surface 20 en
saillie, par exemple lorsqu'un objet est place sur la sur-
face 17 de toucher Chacun des sites sensibles 19 avec lequel l'objet
est en contact, flechit vers le bas si bien que la broche 21 des sites
affectes 19 descend nans
la description qui suit, on appelle "reponse mecanique"
a l'application d'une force normale a la surface 17 de toucher un tel
flechissement Le reste des elements du dispositif 11 comporte un
dispositif de detection de cette reponse mecanique, formant des
signaux electriques qui sont une mesure de l'existence, de
l'emplacement ou de l'amplitude de la reponse, et un dispositif de
traitement des signaux de maniere que des parametres de contact de
l'objet ayant provoque la reponse mecanique puissent etre
interpretes et identifies.
Un troncon 23 de base est place sous la plaque 13 et est raccorde a
celleci par des dispositifs souples 25 de montage fixes en chacun des
quatre coins de la base 23 et de la plaque 13 Ces dispositifs 25 de
montage ont une souplesse moderee en cisaillement et sont relativement
rigides en compression si bien que la plaque 13 peut se deplacer par
rapport au troncon 23 de base le long d'un plan horizontal parallele
au plan de la plaque 13, mais
celle-ci peut se deplacer verticalement tres peu par rap-
port au troncon 23 de base Une plate-forme 27 placee sous la plaque
13, destinee a supporter les transducteurs, et une plate-forme 29
placee entre la plate-forme 27 et la base
23 et destinee a porter un circuit electronique, sont re-
liees l'une a l'autre et a la plaque 13 par des boulons
31 ou tout autre organe convenable de support En conse-
quence, les plates-formes 27 et 29 sont mobiles avec la pla-
que 13 comme un tout par rapport au troncon fixe 23 de
base.
Comme indique precedemment, un objet place -sur un site sensible 19
provoque un flechissement de la broche 21 vers le bas L'importance de
ce flechissement ou de
la reponse mecanique est proportionnelle au poids de l'ob-
jet ou a l'amplitude de la force normale appliquee Cette reponse
mecanique est mesuree par plusieurs transducteurs montes sur la plate-
forme 27, avec un arrangement ou sui-
vant une matrice qui correspond a celui des sites sensi-
bles 19 si bien que chaque broche 21 a un transducteur particulier.
Dans le mode de realisation des figures 1 a 3, la broche 21 est
essentiellement continue, mis a part
un orifice ou une fenetre 35 forme a un emplacement de-
termine sur sa longueur Les transducteurs 39 utilises
dans ce mode de realisation comportent un emetteur 41 de.
lumiere destine a former un faisceau lumineux transmis
par un diaphragme 43 forme par une lentille et un photo-
detecteur 45 qui peut detecter la quantite et l'intensite de la
lumiere produite par l'emetteur 41 Le detecteur et l'emetteur 41 sont
montes sur la plate-forme 27 de maniere que la broche 21-soit disposee
dans l'espace 40 delimite entre eux Dans la position non flechie et
sans force appliquee telle que representee sur la figure 3, la partie
inferieure de la broche 21 empeche le passage
de la lumiere entre l'emetteur 41 et le detecteur 45 Ce-
pendant, lorsque la broche 21 descend a la suite du contact d'un objet
place sur la surface 17 de toucher, la fenetre de la broche 21 vient
sur le trajet du faisceau lumineux
de l'emetteur 41 et une quantite de lumiere proportionnel-
le a l'amplitude du flechissement D par exemple, peut etre
detectee par le detecteur 45 (voir figure 3 A) Le detec-
teur 45 cree a son tour un signal qui est proportionnel a l'intensite
de la lumiere qu'il detecte et ce signal est transmis au circuit
electronique local qui le traite comme decrit dans la suite du present
memoire Ce procede de detection de la reponse mecanique de la surface
17 de toucher peut etre appele "transformation lumineuse par
interruption". Un second type de dispositif de transformation est
represente sur les figures 4 et 4 A qui representent
un transducteur 50 combine a une variante de broche 51.
Dans ce mode de realisation, la partie inferieure de la broche 51 a
une surface reflechissante 53 Un emetteur 55 de lumiere et un
photodetecteur 57 sont montes cote
a cote sur la plate-forme 27 des transducteurs juste au-
dessous du miroir 53 de la broche 51 L'emetteur 55 est destine a
former un faisceau lumineux et le detecteur 57 forme un signal
proportionnel a l'intensite de la lumiere
qu'il detecte.
Dans la position non flechie telle que repre-
sentee sur la figure 4, le miroir 53 est a distance rela-
tivement grande de l'emetteur 55 si bien qu'une quantite
nominale de lumiere est reflechie par le miroir 53 et de-
tectee par le detecteur 57 La descente de la broche 21 a la suite du
contact d'un objet place sur la surface 17 de toucher comme indique
sur la figure 4 A provoque une augmentation de l'intensite de la
lumiere reflechie par le miroir 53 vers le detecteur 57,
proportionnellement a la proximite du miroir 53 Ce procede de
transformation
peut etre appele, dans la suite de la description "trans-
formation lumineuse par reflexion' Un troisieme mode de realisation de
dispositif de transformation destine a detecter la reponse mecanique
de la surface 17 de toucher au contact d'un objet place
sur elle, est represente sur les figures 5 et 5 A Plu-
sieurs transducteurs 59 a effet Hall sont montes sur la
plate-forme 27 juste au-dessous de chacun des sites sen-
sibles 19 Chacun des sites 19 a une broche 61 ayant un aimant 63 fixe
a son extremite inferieure ou enrobe dans
celle-ci, pres des transducteurs 59 Comme indique prece-
demment, la broche 61 descend sous l'action d'une force
normale appliquee par un objet place sur la surface 17.
Le transducteur 59 est destine a detecter l'intensite du champ
magnetique produit par l'aimant 63 enrobe dans la broche 61,
lorsqu'elle est non flechie ou flechie comme
indique sur les figures 5 et 5 A L'intensite du champ ma-
gnetique detectee par le transducteur 59 a effet Hall est
proportionnelle a la proximite de l'aimant 63 et a son
tour a l'amplitude de la force normale appliquee a la sur-
face 17 qui commande la position de l'aimant 63 par rapport aux autres
elements. Les transducteurs decrits precedemment assurent la detection
de la reponse mecanique de la surface 17 de toucher a une force
normale qui lui est appliquee du fait du contact avec un objet Comme
decrit dans la suite du present memoire, des signaux formes par les
transducteurs sont traites a la fois dans le circuit electronique
local et dans le circuit electronique a distance afin qu'ils
forment un affichage visuel ou des signes ecrits represen-
tatifs des parametres ou phenomenes de contact mecanique
d'un objet De tels parametres de contact comprennent no-
tamment la presence, la pression, la texture, la durete, la
topographie ou la forme notamment Lorsque le dispositif 11 est monte
sur la main ou partie de saisie d'un bras
d'un robot industriel par exemple, les parametres de con-
tact mecanique ou informations transmises par le dispositif
selon l'invention permettent au robot de caracteriser con-
venablement l'objet si bien qu'il peut prendre des deci-
sions relatives a la saisie, au deplacement, a la manipu-
lation, a la mise en place, a la liberation -ou a une mani-
pulation d'un autre type de l'objet.
Le dispositif 11 peut donner un contraste eleve ou une caracterisation
bien definie d'un objet au contact
duquel il est place, surtout sous l'application des char-
ges normales, la resolution obtenue sur l'amplitude de la force
normale produite par ce contact etant eleveee la resolution sur la
forme ou le profil de l'objet etant au moins moderee Ce comportement
est de essentiellement au fait que les forces normales appliquees par
un objet
qui est au contact de la surface 17 de toucher ne provo-
* quent le flechissement que des sites sensibles individuels
19 qui se trouvent juste au-dessous de l'objet, et ce fle-
chissement ou cette reponse mecanique est detecte par des
transducteurs separes associes a chaque site affecte 19.
Etant donne la presence des plaques 12 et 13 et la cons-
truction des sites 19 par compartiments, les forces nor-
males appliquees par un objet a la surface 17 provoquent un
flechissement faible ou non detectable dans les sites sensibles 19 qui
ne se trouvent pas directement sous la char-
ge En plus de cet isolement mecanique des sites sensi-
bles adjacents 19, la disposition d'un transducteur separe pour chaque
site sensible 19 assure un isolement efficace
du comportement electronique du dispositif de transforma-
tion, empechant les phenomenes de diaphonie et evitant l'utilisation
de systemes complexes de reconnaissance de dessins En consequence, la
configuration du dispositif selon l'invention donne un contraste bien
meilleur que celui des detecteurs tactiles connus dans lesquels une
surface continue de toucher est sensible electriquement
au contact d'un objet.
D'autres avantages sont dus a la construction des sites sensibles 19
de la surface 17 de toucher, qui
augmentent la souplesse d'application du dispositif 11.
Sur les figures, les sites sensibles 19 sont representes avec un
troncon 20 en saillie de forme tronconique et une partie annulaire
creuse 22 formee entre la broche 21 et les orifices 15 des plaques 12
et 13 Deux facteurs ont un effet sur le flechissement subi par un site
sensible 19 lorsqu'une force donnee lui est appliquee, Ces facteurs
sont la configuration geometrique du site sensible 19 et la nature du
materiau utilise pour la realisation de ce site 19 Ces facteurs,
consideres ensemble, determinent la souplesse du site sensible 19 La
souplesse d'un site
sensible peut etre modifiee par variation de la configura-
tion geometrique du site sensible et/ou par utilisation d'une matiere
elastomere ayant un module d'elasticite plus
faible ou plus eleve.
La possibilite de la modification de la sou-
plesse des sites sensibles 19 est un avantage precieux presente par le
dispositif selon l'invention par rapport aux dispositifs connus car
elle permet la satisfaction
des criteres de flechissement et de sensibilite aux for-
ces correspondant a differentes applications avec un seul
dispositif 11, d'une maniere convenant egalement bien.
Par exemple, on peut supposer que le dispositif 11 doit etre utilise
dans une main de saisie d'un robot industriel On peut supposer aussi
qu'un objet lourd doit etre manipule, cet objet necessitant
initialement une force elevee de serrage afin qu'il puisse etre
souleve, et la surface de l'objet doit alors etre reconnue afin qu'il
soit manipule et dispose convenablement Dans cette applica-
tion, le dispositif 11 a de preference une sensibilite ou
une resolution relativement faible jusqu'a la force neces-
saire au soulevement de l'objet, mais une sensibilite ele-
vee aux forces plus importantes de maniere que les profils
de l'objet puissent etre detectes.
Cette condition est satisfaite lorsque la confi-
guration geometrique du site sensible 19 ou lorsque le
module du materiau utilise pour sa realisation est modi-
fie afin que le flechissement de la broche 21 soit minimal
par exemple jusqu'a la charge imposee par le poids de l'ob-
jet, et augmente ensuite pour des forces plus elevees.
Comme indique precedemment, le transducteur detecte le
flechissement de la broche 21 et forme un signal,propor-
tionel a ce flechissement La descente minimale de la bro-
che 21 donne un changement correspondant minimal du signal produit par
le transducteur Dans l'exemple precedent, le dispositif 11 donne ainsi
une faible sensibilite aux deplacements minimaux de la broche 21
Cependant, lorsque la
broche 21 descend plus, parce que la charge appliquee d&#x003E;-
passe le poids de l'objet, le changement du signal donne
par le transducteur est plus eleve d'une maniere corres-
pondante Ainsi, le dispositif 11 donne une sensibilite
elevee pour de telles charges elevees.
Dans un autre cas, il peut etre souhaitable que le dispositif 11 ait
une sensibilite ou resolution elevee sousl'action de forces
relativement faibles et une
moindre sensibilite pour les forces plus elevees La ma-
nipulation et la caracterisation des objets legers ou des objets
legers et lourds par un seul dispositif entrent dans cette categorie
La configuration geometrique d'un site sensible 19 peut etre modifiee
par reduction de l'epais- seur de l'elastomere dans la partie 20 en
saillie afin qu'un deplacement rapide de la broche 21 soit provoque
par des charges relativement faibles, jusqu'a ce que la
partie 20 en saillie vienne frotter contre la plaque supe-
riere 12, le flechissement supplementaire etant alors mini-
mal Le transducteur detecte ainsi un changement relative-
ment important de flechissement de la broche 21 pour les faibles
forces et forme un changement proportionnel du signal transmis au
circuit electronique Le dispositif
11 donne donc une sensibilite elevee dans de telles condi-
tions de charge Cependant, lorsque le troncon 20 en sail-
lie est amorti, le flechissement de la broche 21 est mini-
mal et la sensibilite du dispositif 11 est relativement faible. Les
diverses modifications geometriques et du materiau, en combinaison ou
non, utilisees lors de la formation des sites sensibles 19, donnent
une large plage de possibilites pour l'obtention de reponses lineaires
ou nonlineaires diverses au flechissement de la broche
21 provoque par contact d'un objet avec la surface de tou-
cher du dispositif 11 La sensibilite a l'amplitude des forces normales
appliquees au dispositif il peut ainsi etre modifiee a volonte en
fonction des criteres fixes
par diverses applications.
Dans certains cas, il peut etre souhaitable de detecter des forces
transversales appliquees par un objet a la surface 11 de toucher Par
exemple, un bras de robot peut avoir a saisir un objet, a reconnaitre
sa configuration puis a le manipuler d'une certaine maniere,
par exemple par torsion ou rotation avant de le relacher.
Bien que la detection des forces normales soit encore ne-
cessaire dans une telle application pour la determination de la
presence, de la dimension et de la configuration
de l'objet, les forces transversales creees entre l'ob-
jet et la surface 17 de toucher du dispositif doivent etre determinees
afin qu'elles permettent la detection d'un glissement imminent ou d'un
glissement lorsque l'objet
est serre, souleve puis manipule.
Une autre caracteristique de la construction
des sites sensibles 19 doit etre notee en reference a l'ap-
plication des forces transversales a la surface 17 de tou-
cher Comme l'indiquent les figures, la broche de chaque site sensible
19 est allongee et est dirigee vers le bas
dans les orifices 15 formes dans les plaques 12 et 13.
L'ajustement relativement etroit de la broche et de l'ori-
fice 15 a pour effet d'eliminer pratiquement tout depla-
cement par basculement de la base des broches qui pourrait
etre du a des composantes laterales des forces transver-
sales appliquees a la surface 17 Un tel basculement, s'il n'est pas
elimine, peut nuire a la precision des mesures dues au flechissement
de la broche, effectuees par les
divers transducteurs consideres En consequence, le dispo-
sitif de detection des forces normales et transversales est decouple
de la construction des sites sensibles 19
selon l'invention.
Les figures 2, 6 A et 6 B representent un mode de realisation de
transducteur de detection des forces
transversales du dispositif 11 Deux equerres 71 sont mon-
tees aux deux extremites d'un troncon 13 de base et depas-
sent vers le haut, vers la plaque 13 Une joue 73 est formee
a l'extremite superieure de chaque equerre 71 et est diri-
gee vers l'interieur entre un emetteur de lumiere 75 mn athe a la face
inferieure de la plaque 13 pres du milieu et un arrangement 79 de
detecteurs photosensibles monte a la
face superieure de la plate-forme 27, au-dessous de l t emet-
teur 75 Comme l'indique la figure 6, quatre detecteurs photosensibles
79 a, 79 b, 79 c et 79 d sont regulierement repartis Bien qu'on ait
represente quatre detecteurs, il faut noter qu'on peut utiliser un
nombre de detecteurs
au moins egal a deux pour la detection des forces trans-
versales selon l'invention Une fenetre 81 est formee dans chacune des
joues 73 afin qu'elle permette la detection
de la lumiere provenant de l'emetteur 75 par les detec-
teurs 79 a a 79 d. Dans la position non flechie, pratiquement toute la
lumiere des emetteurs 75 est transmise par la
fenetre 81 du flasque 73 et est detectee par les detec-
teurs 79 a a 79 d Si l'on suppose qu'une force transversale
51 est appliquee a la surface 17 comme indique sur la fi-
gure 6 A, la plaque 13 et la plate-forme 27 se deplacent ensemble en
provoquant un recouvrement au moins partiel du detecteur 79 c La
reduction de l'intensite de la lumiere
detectee par le detecteur 79 c est proportionnelle a l'am-
plitude de la force 51 De meme, lorsqu'une force trans-
versale 52 est appliquee a la surface 17 de toucher, le
detecteur 79 b est au moins partiellement recouvert et l'in-
tensite qu'il detecte est proportionnelle a l'amplitude
de la force 52 * Les forces transversales appliquees obli-
quement par rapport aux forces 51 et 52 dans le plan de
la plaque 13 donnent des amplitudes differentes a la lu-
miere qui peut etre detectee par les detecteurs 79 a a 79 d, un
circuit electronique decrit dans la suite du present
memoire traitant alors les signaux et determinant l'ampli-
tude et le sens des forces.
Les figures 7 a 9 A representent d'autres modes
de realisation de transducteurs destines a detecter l'em-
placement et l'amplitude de forces transversales exercees
sur la surface 17 de toucher Les figures 7 a 7 B repre-
sentent la detection des forces transversales en lumiere reflechie Sur
la figure 7 A, un emetteur unique 82 est entoure par quatre detecteurs
regulierement repartis 83 a a 83 d qui sont tous montes a l'une ou
l'autre extremite de la face superieure de la plate-forme 27 Un seul
groupe emetteur-detecteur est represente sur les figures Une surface
reflechissante 84 est montee sur la joue 73 de
l'equerre 71 juste au-dessus de l'emetteur 82 Le depla-
cement de la plate-forme 27 avec la surface 17 de toucher
sous l'action d'une force transversale provoque la re-
ception de quantites plus ou moins grandes de lumiere re-
flechie par la surface 84, par les differents detecteurs 83 a a 83 d
Ces variations de la quantite de lumiere recue
provoquent la variation de signaux modifies de facon corres-
pondante, transmis au circuit electronique La figure 7 B represente
une variante de la figure 7 A dans laquelle deux detecteurs 85 a et 85
b sont utilises pour la mesure des
variations de la quantite de lumiere reflechie par la sur-
face 84.
Les figures 8 et 8 A representent une autre variante de transducteur
de force transversale fonctionnant en lumiere reflechie Dans ce mode
de realisation, une broche 86 a quatre faces ayant des surfaces
reflechissantes 87 a a 87 d sur ses faces est montee a la face
inferieure de la plaque 13, a chacun des deux cotes Les figures ne
representent qu'une seule broche 86 Quatre blocs 88 a a 88 d
comportant chacun un emetteur 89 et un detecteur 90 montes l'un
au-dessus de l'autre sont disposes en face des surfaces
reflechissantes respectives 87 a a 87 d de la broche 86 Les blocs 88 a
a 88 d sont montes dans la joue
73 de l'equerre 71 a leur extremite inferieure Comme l'in-
dique la figure 8 A, un deplacement lateral de la broche 86 avec la
plaque 13, en direction quelconque, provoque la reflexion d'une qu'une
quantite plus ou moins grande de lumiere de l'emetteur 89 vers le
detecteur 90, sur les
differents blocs 88 a a 88 d La variation d'intensite lu-
mineuse detectee par l'un quelconque des detecteurs 90 provoque la
formation de signaux variant en proportion
et destines a etre transmis par les detecteurs 90 au cir-
cuit electronique.
Un autre transducteur de force transversale est represente sur les
figures 9 et 9 A qui representent une broche aimantee 91 qui depasse
sous la face inferieure de la plaque 13, a chaque extremite de
celle-ci On n'a represente qu'une seule extremite de la plaque 13
Quatre
transducteurs 92 a a 92 d a effet Hall sont montes a inter-
valles reguliers a la face superieure de la joue 73 et en depassent
vers le haut autour de la broche 91 Ainsi,
le mouvement de la broche 91 avec la plaque 13, sous l'ac-
tion d'une force transversale, provoque la detection d'une variation
de l'intensite du champ magnetique par un ou
plusieurs transducteurs 91 a effet Hall Un signal propor-
tionnel a cette variation est alors transmis par les trans-
ducteurs respectifs au circuit de traitement tel que de-
crit dans la suite du present memoire.
La figure 10 est un diagramme synoptique du
circuit electronique utilise dans le dispositif 11 de de-
tection tactile selon l'invention Comme indique precedem-
ment, le circuit est forme de composants montes sur la -15 plate-forme
electronique 29 qui constitue un circuit local,
et un circuit exterieur comprenant un ordinateur, un cir-
cuit tampon ou interface de peripheriques et un dispositif
d'affichage La configuration et le fonctionnement du cir-
cuit decrit dans la suite sont purement illustratifs et toute
modification satisfaisant aux criteres de traitement
des signaux du dispositif 11 peut etre utilisee.
Les composants montes sur la plate-forme elec-
tronique 29 comprennent un multiplexeur classique 100, un circuit 102
de preparation de signaux, un convertisseur
analogique-numerique 104 et un organe 106 de commande.
Le circuit exterieur comporte un ordinateur 108, un circuit
d'interface pour les peripheriques, reliant electri-
quement l'ordinateur 108 aux composants de la plate-forme 29, une
memoire de masse 112 et un dispositif d'affichage
video 114.
Le circuit electronique fonctionne de la ma-
niere suivante Chaque transducteur associe aux sites sen-
sibles 19 forme un signal continu, d'abord sous forme d'un courant
puis, apres passage dans des resistances, sous
forme d'une tension analogique comprise entre O et 1 volt.
Dans le mode de realisation du dispositif 11 represente sur les
dessins, soixante-quatre sites sensibles 19 sont utilises si bien que
soixantequatre signaux sont transmis en parallele par une ligne 116 de
donnees analogiques au multiplexeur 100 Les composants places sur la
plate-forme
29 transforment chacun des soixante-quatre signaux analogi-
ques en un format numerique destine a l'ordinateur 108. La conversion
analogique-numerique est executee de la maniere suivante Un signal
d'echantillonnage de donnees est transmis par l'ordinateur 108 a
l'organe 106 de commande par une ligne 118 Le signal d'echantillonnage
commande l'organe 106 afin qu'il transmette une adresse
au multiplexeur 100 qui assure alors un balayage des soixante-
quatre signaux des sites 19, sous forme serie Par exemple, les signaux
des sites 19 peuvent etre balayes a partir du site 19 ' puis par
deplacement de gauche a droite et de haut en bas jusqu'a ce que tous
les sites 19 soient analyses.
Le multiplexeur 100 reconnait l'adresse pro-
venant de l'organe 106 de commande sous forme d'une instruc-
tion de balayage des soixante-quatre signaux de la maniere suggeree
precedemment et de commutation de chaque signal analogique vers le
circuit 102 de preparation de signaux par l'intermediaire de la ligne
103 Le circuit 102 de preparation amplifie les signaux de maniere que,
a partir
d'une tension de O a 1 volt, ils possedent une tension com-
prise entre 1 et 10 volts, et 'il presente le signal am-
plifie au convertisseur 104.
Chacun des soixante-quatre signaux des sites sensibles est analyse
lorsqu'une adresse separee transmise
par l'organe 106 de commande parvient au multiplexeur 100.
L'organe 106 de commande tient compte du retard du a l'ope-
ration de balayage et de l'amplification du signal execu LE dans le
circuit 102 si bien que, au moment o le signal amplifie est presente
au convertisseur 104, un signal de debut de conversion est transmis
par l'organe 106, par
l'intermediaire de la ligne 107, au convertisseur 104.
Ce signal indique au convertisseur qu'il accepte le signal amplifie du
circuit 102 de preparation transmis par la
ligne 109 et le met en format numerique Lorsque la con-
version est terminee, le convertisseur 104 transmet un signal de
conversion terminee par la ligne 111 a l'organe
106 Celui-ci indique alors au multiplexeur 100 d'analy-
ser le signal suivant, et le processus recommence pour
chacun des soixante-quatre signaux.
Apres conversion d'un signal analogique en format numerique,
permettant la lecture par l'ordinateur 108, le convertisseur 104
transmet un signal de donnees pretes a l'ordinateur 108 par
l'intermediaire d'une ligne 113 L'ordinateur 108 accepte le signal
numerique qu'il lui est transmis par la ligne 115 Lorsque tous les
signaux
analogiques provenant des sites 19 ont ete choisis succes-
sivement puis mis sous forme numerique et transmis a l'ordi-
nateur 108, l'organe 106 se remet a zero et attend le signal
suivant d'echantillonnage de donnees.
Apres la lecture des donnees numerique a chaque signal de donnees
pretes, l'ordinateur 108 peut traiter ces donnees sous diverses formes
suivant les criteres fixes par l'application consideree L'ordinateur
108 peut etre programme par mise en oeuvre de techniques bien connues
de traitement de donnees et d'affichage sur un dispositif 114 ou de
memorisation tel que dans la memoire de masse
112, en vue d'une utilisation et d'une consultation ulte-
rieure Par exemple, des programmes permettent l'affichage
des donnees sous forme d'une grille numerique sur un dis-
positif 114 d'affichage video, avec un nombre correspondant
a l'amplitude du signal provenant de chaque site 19 indi-
quee sur une grille 8 x 8 De nombreux autres formats d'af-
fichage sont possibles.
La description qui precede montre comment des
signaux formes par les transducteurs associes aux sites 19 sont
traites par le circuit electronique Le traitement, dans le cas des
signaux formes par les transducteurs de detection des forces
transversales telles que representees sur les figures 6 a 9 A, est
pratiquement le meme, avec
une modification notamment du programme de l'ordinateur 108.
Chaque signal forme par les detecteurs asso-
cies aux transducteurs de detection des forces transver-
sales est transmis en parallele au multiplexeur 100, et
l'operation de conversion de ces signaux d'un format ana-
logique a un format numerique est executee Les signaux numeriques sont
presentes a l'ordinateur 108 en serie si bien que ce dernier peut
identifier quel signal provient de quel detecteur La sommation des
signaux produits dans les transducteurs de detection des forces
transversales
places de part et d'autre de la surface 17 de toucher don-
ne un signal de sortie representant la translation de la
surface 17 de toucher par rapport au troncon 23 de base.
La difference entre les signaux formes par les transduc-
teurs de detection des formes transversales places de part
et d'autre de la surface 17 est representative de la rota-
tion de la surface 17 par rapport a la base 23 Lorsque la distance
separant les transducteurs de detection des
forces transversales est connue, des programmes de gold-
dinateur 108 permettent l'utilisation des signaux obtenus et le calcul
par l'ordinateur 108 de signaux de sortie representant la translation
et la rotation de la surface 17 de toucher, permettant la
determination de l'amplitude, de l'emplacement et du sens des forces
de cisaillement
appliquees a la surface 17 de toucher, avec une resolu-
tion au moins moderee.
Il est bien entendu que l'invention n'a ete decrite et representee
qu'a titre d'exemple preferentiel et qu'on pourra apporter toute
equivalence technique dans ses elements constitutifs sans pour autant
sortir de son
cadre.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS-
1 Dispositif de detection, de discrimination
et d'identification d'un certain nombre de parametres me-
caniques de contact lors du contact d'un objet, ces pa-
rametres comprenant une presence, une pression, un dessin de pression,
une topographie, un glissement, un glissement imminent ou analogue,
ledit dispositif etant caracterise en ce qu'il comprend une surface de
toucher ( 17) destinee a etre au contact de l'objet et mobile dans un
plan horizontal,
plusieurs sites sensibles ( 19) formant un ar-
rangement sur la surface de toucher, ces sites etant fle-
chis sous l'action d'une force normale appliquee par con-
tact avec l'objet, la surface de toucher se deplacant late-
ralement dans le plan horizontal sous l'action d'une force
transversale appliquee par contact avec l'objet, un transducteur ( 39)
de detection de force
normale associe a chaque site sensible et destine a de-
tecter le flechissement des sites sensibles et a former un signal
electrique proportionnel a l'amplitude de ce flechissement, un
dispositif a transducteur de detection de
force transversale ( 75-81) associe a la surface de tou-
cher et destine a detecter un deplacement lateral de la
surface de toucher et a former un signal electrique pro-
portionnel a ce deplacement lateral, et
un dispositif de traitement de signaux des-
tine a recevoir les signaux electriques des transducteurs de force
normale et de force transversale et a donner une information
identifiant lesdits parametres de contact
de l'objet.
2 Dispositif selon la revendication 1, caracte-
rise en ce que le dispositif a transducteur de force trans-
versale comprend des transducteurs a effet Hall ( 92 a-
92 d).
3 Dispositif de detection, de discrimination et d'identification de
parametres mecaniques de contact lorsqu'il est au contact d'un objet,
caracterise en ce qu'il comprend une surface de toucher ( 17) destinee
a etre au contact de l'objet et mobile lateralement dans un plan
horizontal sous l'action d'une force transversale appli- quee par
contact avec un objet,
un dispositif a transducteur associe a la sur-
face de toucher et destine a detecter un deplacement late-
rale de la surface de toucher et a former un signal elec-
tric proportionnel a ce deplacement lateral, et un dispositif de
traitement de signaux destine
a recevoir les signaux electriques des dispositifs a trans-
ducteurs et a identifier l'amplitude, l'emplacement et
la direction de la force transversale appliquee a la sur-
face de toucher par contact avec l'objet.
4 Dispositif de detection tactile destine a la
detection, la discrimination et l'identification d'un cer-
tain nombre de phenomenes mecaniques de contact lorsqu'il est au
contact d'un objet, par exemple une presence, une pression, une
topographie ou analogue, ledit dispositif etant caracterise en ce
qu'il comprend un troncon de base
( 23),
un dispositif ( 12, 13) a plaquesayant plusieurs orifices ( 15)
disposes suivant un arrangement et place au-dessus du troncon de base
sur lequel il est monte par des raccords elastiques, une surface de
toucher ( 17) en une seule piece,
ayant plusieurs sites sensibles ( 19) disposes avec un ar-
rangement correspondant a celui des orifices dans le dis-
positif a plaques,chaque site sensible ayant une partie en saillie (
20) qui depasse vers le haut de la surface
de toucher et qui est destinee a etre au contact de l'ob-
jet, et une broche ( 21) solidaire de la partie en saillie, les
broches penetrant dans les orifices du dispositif a plaquesde maniere
que la surface de toucher y soit fixee, les sites sensibles etant
souples et permettant aux broches de flechir verticalement vers le bas
sous l'action d'une force normale appliquee par contact de l'objet
avec les sites sensibles, une plate-forme inferieure ( 29) placee pres
du troncon de base et une plate-forme superieure ( 27) pla-
cee entre la plate-forme inferieure et le dispositif a plaques,les
deux plates-formes etant raccordees l'une a
l'autre et au dispositif a plaquesafin qu'elles se de-
placent comme un tout,
plusieurs transducteurs ( 39) montes dans l'ar-
rangement forme sur la plate-forme superieure, l'un des transducteurs
( 39) etant place pres de la broche ( 21) qui
depasse vers le bas de chacun des sites sensibles, le trans-
ducteur etant destine a detecter l'aptitude du flechisse-
ment de la broche sous l'action d'une force normale appli-
quee par contact de l'objet et a former un signal propor-
tionnel a l'amplitude du flechissement, un dispositif de traitement
local de donnees monte sur la plate-forme inferieure ( 29), et destine
a
recevoir les signaux electriques formes par les trans-
ducteurs ( 39) et a transformer les signaux electriques
provenant de chacun des transducteurs d'un format analo-
gique en un format numerique, en serie, et
un dispositif de traitement de donnees a dis-
tance ( 108) relie electriquement au dispositif de trai-
tement local de donnees et destine a recevoir et a traiter les signaux
numeriques du dispositif de traitement local de donnees afin qu'il
forme une information identifiant
des parametres de contact de l'objet.
Dispositif de detection tactile destine a as- surer la detection, la
discrimination et l'identification d'un certain nombre de phenomenes
mecaniques de contact
lorsqu'il est au contact d'un objet, notamment une pre-
sence, une pression, un dessin de pression, une topogra-
phie, un glissement, un glissement imminent ou analogue, caracterise
en ce qu'il comprend: un troncon de base ( 23),
un dispositif a plaques ( 12, 13) ayant plu-
sieurs orifices ( 15) disposes suivant un arrangement et
place au-dessus du troncon de base sur lequel il est mon-
te par des raccords elastiques, une surface de toucher ( 17) en une
seule piece ayant plusieurs sites sensibles ( 19) disposes avec un ar-
rangement qui correspond a celui des orifices dans le dis-
positif a plaques, chaque site sensible comprenant une par-
tie en saillie ( 20) qui depasse au-dessus de la surface
de toucher et qui est destinee a etre au contact de l'ob-
jet et une broche ( 21) solidaire de la partie en saillie,
les broches etant introduites dans les orifices du dispo-
sitif a plaquesafin que la surface de toucher soit fixee,
les sites sensibles ( 19) etant flexibles afin qu'ils per-
mettent un flechissement vertical vers le bas des broches lorsqu'une
force normale est appliquee aux sites sensibles
par contact avec l'objet, la surface de toucher etant mo-
bile lateralement dans un plan horizontal sous l'action d'une force
transversale appliquee a la surface de toucher par contact avec
l'objet, une plate-forme inferieure ( 29) placee pres
du troncon de base et une plate-forme superieure ( 27) pla-
cee entre la plate-forme inferieure et le dispositif a plaques,les
deux plates-formes etant raccordees l'une a
l'autre et au dispositif a plaquesafin qu'elles se depla-
cent comme un tout, plusieurs transducteurs ( 39) de detection de
force normale, montes suivant ledit arrangement sur la plate-forme
superieure, l'un des transducteurs etant place pres de la broche qui
depasse audessous de chaque site
sensible, les transducteurs etant destines a detecter l'am-
plitude du flechissement des broches lorsqu'une force nor-
male est appliquee du fait du contact de la surface avec
l'objet, les transducteurs formant alors un signal propor-
tionnel a l'amplitude de leur flechissement,
un dispositif ( 75-81) a transducteur de detec-
tion de force transversale, adapte a la surface de toucher afin qu'il
detecte le deplacement transversal de la surface
de toucher lorsqu'une force transversale lui est appli-
quee par contact avec l'objet, le dispositif a transduc-
teur de detection de force transversale formant un signal electrique
proportionnel au deplacement transversal de la surface de toucher, un
dispositif de traitement local de donnees
monte sur la plate-forme inferieure ( 29) et destine a re-
cevoir les signaux electriques des transducteurs de detec-
tion de force normale et du dispositif a transducteur de
detection de force transversale et a transformer les si-
gnaux electrique provenant de chaque transducteur d'un
format analogique a un format numerique, sous forme se-
rie, et
un dispositif de traitement de donnees a dis-
tance ( 108) relie electriquement au dispositif de traitement
local de donnees et destine a recevoir et traiter des si-
gnaux numeriques du dispositif de traitement local de don-
nees afin qu'il forme une information identifiant les
parametres de contact de l'objet.
6 Dispositif de detection de parametres de con-
tact d'un objet, caracterise en ce qu'il comprend: une surface de
toucher ( 17) destinee a etre au contact de l'objet,
plusieurs sites sensibles ( 19) formant un ar-
rangement sur la surface de toucher et presentant une re-
ponse meanique a la suite du contact avec l'objet, un transducteur (
91, 92 a-92 d) associe a chaque
site sensible et comprenant un dispositif magnetique capa-
ble de creer un champ magnetique et un dispositif de detec-
tion electromagnetique destine a detecter l'intensite du champ
magnetique produit par le dispositif magnetique, le dispositif de
detection electromagnetique etant destine
a etre place par rapport au dispositif magnetique de ma-
niere que la reponse mecanique des sites sensibles, lors
du contact avec un objet, provoque une variation propor-
tionnelle de la proximite et en consequence de l'intensite du champ
magnetique detecte par le dispositif de detection electromagnetique,
ce dernier etant destine a former un signal electrique proportionnel a
la variation du champ magnetique, et
un dispositif ( 108) de traitement de signaux des-
tine a recevoir les signaux electriques des dispositifs de detection
electromagnetique des transducteur et a donner une information
identifiant les parametres de contact de l'objet.
7 Dispositif selon la revendication 6, caracte-
rise en ce que le transducteur comporte une broche ( 91) destinee a
flechir sous la commande d'au moins un site sensible ( 19) et ayant
une partie aimantee, cette broche
etant placee, par rapport au dispositif de detection elec-
tromagnetique ( 92 a-92 d) de maniere que le champ magnetique
produit par la partie aimantee soit detecte par le dispo-
sitif de detection electromagnetique, la broche ( 91) etant destinee a
flechir sous la commande d'au moins un site sensible a la suite du
contact d'un objet avec les sites sensibles de maniere que la partie
aimantee soit dirigee vers le dispositif de detection
electromagnetique, si bien
qu'un champ magnetique d'intensite proportionnelle au fle-
chissement de la broche est detecte par le dispositif de
detection electromagnetique.
8 Dispositif de detection de parametres de con-
tact d'un objet, caracterise en ce qu'il comprend: une surface de
toucher ( 17) destinee a etre au contact de l'objet, plusieurs sites
sensibles ( 19) disposes sur la surface de toucher suivant un
arrangement et presentant une reponse mecanique a la suite du contact
avec l'objet, un transducteur associe a chaque site sensible et
comprenant un dispositif reflecteur de lumiere ( 87), un dispositif
emetteur de lumiere ( 89) destine a diriger un faisceau lumineux vers
le dispositif reflecteur, et un dispositif photodetecteur ( 90)
destine a recevoir la
lumiere reflechie par le dispositif reflecteur et prove-
nant du dispositif emetteur, ce dispositif emetteur ( 89) et le
dispositif photodetecteur ( 90) etant destines a etre places, par
rapport au dispositif reflecteur et aux sites sensibles,de maniere que
la reponse mecanique des sites sensibles a la suite du contact d'un
objet provoque une variation proportionnelle de l'intensite de la
lumiere reflechie vers le photodetecteur par le dispositif reflec-
teur en provenance du dispositif emetteur, le dispositif
pliotodetvcteur etant destine a former Lin si(Anil 61 tri qu
proportionnel a la variation d'intensite de la lumiere provenant du
dispositif emetteur, et un dispositif de traitement de signaux ( 108)
destine a recevoir les signaux electriques du photodetec-
teur du transducteur et a donner une information identi-
fiant les parametres de contact de l'objet.
9 Dispositif selon la revendication 8, caracte-
rise en ce que le transducteur comporte une broche ( 86) destinee a
flechir sous la commande d'au moins un site sensible, la broche ayant
une surface reflechissant la lumiere ( 87) tournee vers le faisceau
lumineux provenant du dispositif emetteur ( 89) et etant disposee par
rapport
au dispositif emetteur ( 89) et au dispositif photodetec-
teur ( 90) de maniere que la lumiere provenant de l'emet-
teur soit reflechie par la surface reflectrice de la bro-
che vers le photodetecteur, la broche etant destinee a
flechir avec au moins un site sensible a la suite du con-
tact d'un objet avec ce site, si bien que de la lumiere, ayant une
intensite proportionnelle au flechissement du site sensible, est
reflechie par la surface reflechissante
de la broche de l'emetteur au photodetecteur.
Dispositif selon la revendication 1, caracte-
rise en ce que le transducteur de detection des forces
normales associe a chaque site sensible comporte un dis-
positif magnetique ( 91) capable de creer un champ ma-
gnetique et un dispositif de detection electromagnetique
( 92 a- 92 d) destine a detecter l'intensite du champ magne-
tic produit par le dispositif magnetique, le dispositif de detection
electromagnetique etant destine a etre place, par rapport au
dispositif magnetique et au site sensible,
de maniere que le flechissement des sites sensibles de-
puis leur position non flechie, sous l'action d'une force
normale, provoque une variation proportionnelle de la pro-
ximite et en consequence de l'intensite du champ magnetique detecte
par le dispositif de detection electromagnetique, ce dernier etant
destine a former un signal electrique
proportionnel a la variation d'intensite du champ magneti-
que.
11 Dispositif selon la revendication 1, caracte-
rise en ce que le dispositif a transducteur de detection des forces
transversales, associe a la surface de toucher, comporte un dispositif
magnetique ( 91) capable de former
un champ magnetique et un dispositif de detection electro-
magnetique ( 92 a, 92 d) destine a detecter l'intensite du champ
magnetique produit par le dispositif magnetique, le dispositif de
detection electromagnetique etant destine a etre place, par rapport au
dispositif magnetique et a
la surface de toucher, d'une maniere telle que le depla-
cement lateral de la surface de toucher sous l'action d'une force
transversale provoque une variation proportionnelle de la proximite et
en consequence de l'intensite du champ
magnetique detectee par le dispositif de detection electro-
magnetique, ce dernier etant destine a former un signal electrique
proportionnel a la variation d'intensite du
champ magntique.
12 Dispositif selon la revendication 11, caracte-
rise en ce qu'il comprend en outre un support fixe place sous la
surface de toucher, cette derniere etant mobile lateralement par
rapport au support fixe, le dispositif magnetique du dispositif a
transducteur de detection des forces transversales etant destine a
etre monte sur la surface de toucher ou sur le support fixe, le
dispositif
de detection electromagnetique du dispositif a transduc-
teur de detection des forces transversales etant destine
a etre monte sur le support fixe ou sur la surface de tou-
cher respectivement et pres du dispositif magnetique, si bien que,
lorsqu'une force transversale est appliquee a
la surface de toucher, le dispositif magnetique et le dis-
positif de detection electromagnetique se deplacent late-
ralement l'un par rapport a l'autre, et que la proximite et en
consequence l'intensite du champ magnetique produit par le dispositif
magnetique et detecte par le dispositif de detection electromagnetique
varie proportionnellement
au deplacement lateral de la surface de toucher.
13 Dispositif selon la revendication 11, caracte-
rise en ce que le transducteur de detection des forces
normales associe a chaque site sensible comporte un dis-
positif reflechissant la lumiere ( 87), un emetteur de lu-
miere ( 89) destine a diriger un faisceau lumineux vers le dispositif
reflechissant, et un photodetecteur ( 90) destine a recevoir la
lamiere reflechie par le dispositif reflechissant et provenant de
l'emetteur, ce dernier et
le photodetecteur etant destines a etre places, par rap-
port au dispositif reflechissant et aux sites sensibles, de maniere
que le flechissement des sites sensibles a la suite de l'application
d'une force normale provoque une variation proportionnelle de
l'intensite de la lumiere
reflechie vers le photodetecteur par le dispositif refle-
chissant et provenant de l'emetteur, le photodetecteur etant destine a
former un signal electrique proportionnel
a la variation d'intensite de la lumiere provenant de l'emet-
teur.
14 Dispositif selon la revendication 1, caracte-
rise en ce que le dispositif a transducteur de detection de forces
transversales associe a la surface de toucher comporte un dispositif
reflechissant la lumiere ( 84), un emetteur de lumiere ( 82) destine a
diriger un faisceau
lumineux vers le dispositif reflechissant, et un photo-
detecteur ( 83 a-8 d) destine a recevoir la lumiere refle-
chie par le dispositif reflechissant et provenant de l'emetteur de
lumiere, ce dernier et le photodetecteur etant destines a etre places,
par rapport au dispositif reflechissant et a la surface de toucher, de
maniere que le deplacement lateral de la surface de toucher, sous
l'action d'une force transversale qui lui est appliquee, provoque une
variation proportionnelle de l'intensite de la lumiere reflechie par
le dispositif reflechissant de
l'emetteur vers le photodetecteur, ce dernier etant des-
tine a former un signal electrique proportionnel a la va-
riation d'intensite de la lumiere provenant de l'emetteur.
Dispositif selon la revendication 14, caracte-
rise en ce qu'il comprend en outre une plate-forme ( 27) destinee a
etre fixee a la surface de toucher afin qu'elle soit mobile
lateralement avec cette derniere, un support
fixe ( 73) place entre la plate-forme et la surface de tou-
cher, le dispositif reflechissant la lumiere ( 84) etant destine a
etre monte sur la plate-forme ou le support fixe, l'emetteur de
lumiere et le photodetecteur ( 82, 83 a-83 d) etant destines a etre
montes sur le support fixe ou sur
la plate-forme respectivement, dans l'alignement du dispo-
sitif reflechissant la lumiere, si bien que, lorsqu'une force
transversale est appliquee a la surface de toucher,
le dispositif reflechissant d'une part et le photodetec-
teur et l'emetteur d'autre part se deplacent lateralement l'un par
rapport aux autres si bien que l'intensite de la lumiere reflechie par
le dispositif reflechissant vers le photodetecteur et en provenance de
l'emetteur varie proportionnellement au deplacement lateral de la
surface
de toucher.
16 Dispositif selon la revendication 15, carac-
terise en ce que l'emetteur de lumiere est un emetteur
unique ( 82), et le photodetecteur comporte quatre photo-
detecteurs individuels ( 83 a-83 d) disposes a intervalles reguliers
autour de l'emetteur de lumiere, si bien que, lorsqu'une force
transversale est appliquee a la surface de toucher, l'emetteur et les
quatre photodetecteurs se
deplacent lateralement par rapport au dispositif refle-
chissant et que l'intensite de la lumiere reflechie vers les
photodetecteurs par le dispositif reflechissant et en provenance de
l'emetteur varie proportionnellement au
deplacement lateral de la surface de toucher.
17 Dispositif selon la revendication 15, caracte-
rise en ce que l'emetteur de lumiere est un emetteur uni-
que ( 82), et le photodetecteur comporte deux photodetec-
teurs individuels ( 85 a, 85 b) disposes autour de l'emet-
teur si bien que, lorsqu'une force transversale est ap- pliquee a la
surface de toucher, l'emetteur et les deux photodetecteurs se
deplacent lateralement par rapport au dispositif reflechissant et que
l'intensite de la lumiere de l'emetteur reflechie vers les
photodetecteurs par le
dispositif reflechissant varie proportionnellement au de-
placement lateral de la surface de toucher.
18 Dispositif selon la revendication 14, caracte-
rise en ce qu'il comporte en outre un support fixe ( 73) place sous la
surface de toucher ( 17), une broche ( 86)
ayant quatre cotes munis chacun d'une surface reflechis-
sant la lumiere ( 87), la broche etant destinee a etre mon-
tee sur la surface de toucher ou sur le support fixe, qua-
tre blocs ( 87) disposes chacun dans l'alignement de l'une des faces
de la broche et destines a etre montes sur le
support fixe ou la surface de toucher respectivement, cha-
cun des quatre blocs ayant un emetteur de lumiere ( 89) et un
photodetecteur ( 90) monte sur lui, l'emetteur de
chacun des blocs etant destine a diriger un faisceau lu-
mineux vers la surface reflechissante du cote respectif de la broche
tourne vers le bloc, le photodetecteur associe au bloc etant destine a
recevoir la lumiere reflechie par la surface reflechissante
correspondante, si bien que, lorsqu'une force transversale est
appliquee a la surface
de toucher, la broche et les blocs se deplacent latte;:a Ie-
ment l'une par rapport aux autres si bien que l'intensite de la
lumiere reflechie par les surfaces reflechissantes de la broche et
parvenant sur les photodetecteurs des blocs varie proportionnellement
au deplacement lateral de la
surface de toucher.
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