[0001] L'invention concerne l'application de tourelles hexapodes aux pointages d'équipements
tels que des antennes, des appareils optroniques ou des télescopes, des dispositifs
optiques de mesure ou de télécommunication ou tout dispositif dont la fonction nécessite
une orientation dans l'espace.
[0002] Les tourelles hexapodes ou plates-formes de Stewart ou de Gough sont des dispositifs
généralement utilisés comme supports d'antennes ou de télescopes permettant un réglage
de leur orientation. Le brevet
EP 0 515 888 déposé le 12 mai 1992 au nom de ANT NACHRICHTENTECH décrit un exemple de dispositif de pointage comprenant
une tourelle hexapode. Une tourelle hexapode comprend une plate-forme ou socle fixe,
un plateau mobile sur lequel est fixé le dispositif à orienter et six jambes de longueur
réglables reliant le plateau mobile au socle. Les extrémités des jambes sont fixées
par paires au moyen de liaisons de type cardan sur le plateau mobile et le socle de
manière à ce que les jambes forment des triangles. Chaque jambe comprend deux tubes
emboîtés pouvant coulisser l'un par rapport à l'autre. Ces tubes sont actionnés par
des moteurs piézo-électriques linéaires qui permettent de régler la longueur de la
jambe. Un tel dispositif permet de déplacer le plateau mobile selon six degrés de
liberté.
[0003] Dans le brevet
EP 0 515 888, la tourelle hexapode décrite est fixée sur un satellite et son rôle consiste essentiellement
à "sortir" l'équipement du volume du satellite pour obtenir une visée dégagée et accessoirement
à l'orienter mais avec un faible débattement.
[0004] Le but de l'invention est d'utiliser un dispositif hexapode pour orienter un équipement
avec un grand débattement et une visée sur au moins 2π stéradians de façon à couvrir
au moins le demi-espace au-dessus de l'horizon.
[0005] Le problème posé par l'utilisation d'une structure hexapode est qu'elle perd sa rigidité
lorsque les angles entre deux jambes d'une même articulation et la normale au plan
du socle fixe ou du plateau mobile deviennent proches de 90°, ce phénomène est couramment
appelé l'effet "genouillère".
[0006] Un autre but de l'invention est de pouvoir orienter l'équipement dans toutes les
directions du demi-espace en conservant en permanence une bonne rigidité.
[0007] Le document
EP 0 266 026 A1 décrit une procédé de déplacement du plateau mobile d'un hexapode conforme au préambule
de la revendication 1.
[0008] L'invention propose un procédé de déplacement du plateau mobile d'un hexapode conforme
à la revendication 1.
[0009] Ce procédé permet avantageusement de positionner le plateau de l'hexapode avec un
déport permettant d'éviter les points singuliers, c'est à dire les positions dans
lesquelles la tourelle hexapode perd sa rigidité.
[0010] Très préférentiellement, on définit une loi de déport donnant une position unique
du centre OB du plateau dans l'espace en fonction de son orientation. Cette loi définit
une surface géométrique dite « surface de déport » sur laquelle le centre OB du plateau
évolue.
[0011] Selon des variantes de ce procédé :
- la loi de déport définit une surface géométrique continue,
- la surface de déport est un plan,
- la surface de déport est une portion de sphère.
[0012] Le déplacement du plateau mobile peut être réalisé en commandant une rotation du
plateau mobile selon un axe perpendiculaire au plan contenant les vecteurs de visée
V
i et V
i+1.
[0013] La variation de longueur des jambes de l'hexapode peut avantageusement être déterminée
selon les étapes suivantes :
- on définit une position de référence de l'hexapode selon laquelle toutes les jambes
sont réglées à la même longueur L0,
- on détermine la variation de longueur de chaque jambe pour que le plateau mobile de
l'hexapode se déplace de la position de référence à la direction de visée Vi+1 par une rotation virtuelle dans le plan d'azimut αi+1, et par une translation virtuelle du centre OB du plateau vers une surface de déport
définie par la loi de déport,
- on en déduit une variation de longueur totale pour chaque jambe pour passer de la
direction Vi à la direction Vi+1.
[0014] Ce procédé de commande de la variation de longueur des, jambes permet d'éviter des
configurations de la tourelle hexapode qui risqueraient de réduire sa rigidité et
d'endommager les mécanismes des jambes par des collisions.
[0015] Dans une mise en oeuvre de l'invention, le mouvement global d'orientation du plateau
mobile est décomposé en une succession de déplacements unitaires d'azimut Δ
α et d'élévation Δ
β du plateau mobile. Pour chaque déplacement unitaire, le procédé global de déplacement
(détermination d'une rotation virtuelle suivi d'une translation virtuelle) est reproduit.
[0016] Cette décomposition en Δ
α et Δ
β unitaires évite que le plateau ne passe par un point singulier lors de son mouvement
de passage d'une position à l'autre. De cette manière, on s'assure qu'au cours du
mouvement du plateau mobile, la tourelle hexapode se trouve toujours dans une configuration
stable.
[0017] Le procédé peut avantageusement être complété par les étapes suivantes:
- on commande les dispositifs de réglages en fonction des longueurs Li des jambes à obtenir et en ce que ce calcul prend en compte les angles relatifs entre
les éléments constitutifs des liaisons reliant les jambes au plateau et au socle fixe,
- les angles formés par les axes des jambes et la normale au plan du socle fixe et les
angles formés par les axes des jambes et la normale au plan du plateau mobile sont
toujours inférieurs à un angle maximum défini entre 40 et 80 degrés.
[0018] L'invention propose en outre un dispositif de déplacement du plateau mobile d'un
hexapode, conforme à la renvendication 13.
[0019] Le dispositif peut être complété par les caractéristiques suivantes :
- le dispositif comprend des moyens de mesure de la position de l'axe du moteur,
- des liaisons sont disposées sur le socle fixe selon un premier cercle de rayon RA
et des liaisons sont disposées sur le plateau mobile selon un deuxième cercle de rayon
RB, le rapport RA/RB étant sensiblement égal à 1,5,
- les liaisons sont disposées par paires sur le plateau mobile ou sur le socle fixe
selon un cercle de rayon R, la distance entre deux liaisons d'une même paire étant
sensiblement égale à R/10,
- l'élongation maximale d'une jambe est inférieure à 2,
- l'élongation maximale d'une jambe est supérieure à 1,7.
[0020] Ces différentes caractéristiques permettent en particulier d'obtenir des débattements
importants.
[0021] D'autres caractéristiques et avantages ressortiront encore de la description qui
suit, laquelle est purement illustrative et non limita
tive et doit être lue en regard des figures annexées parmi lesquelles:
- la figure 1 est un schéma cinématique d'une tourelle hexapode,
- la figure 2 est un schéma de la répartition sur le socle fixe des liaisons entre les
jambes et le socle fixe,
- la figure 3 est un schéma de la répartition sur le plateau mobile des liaisons entre
les jambes et le plateau mobile,
- la figure 4 représente un exemple de liaison entre le plateau mobile et une paire
de jambes,
- la figure 5 représente un exemple de liaison entre le socle fixe et une paire de jambes,
- les figures 6 à 8 représentent les différents éléments mécaniques utilisés dans les
liaisons des figures 4 et 5,
- la figure 9 est une vue en coupe d'un dispositif de réglage de longueur d'un vérin,
- la figure 9bis est une vue en coupe du dispositif de réglage de la figure 9 selon
la coupe A-A,
- les figures 10 et 11 sont des représentations graphiques des angles de rotation des
éléments constitutifs d'une liaison entre un vérin et le socle en fonction de l'orientation
du plateau mobile,
- la figure 12 est une représentation graphique de l'angle de rotation relative entre
les deux éléments constitutifs d'une jambe en fonction de l'orientation du plateau
mobile,
- la figure 13 représente une tourelle hexapode sur lequel a été montée une antenne
parabolique, dans sa position de référence,
- la figure 14 représente le système de repères azimut-élévation utilisés pour définir
l'orientation du plateau mobile dans l'espace,
- la figure 15 représente une tourelle hexapode sur laquelle a été montée une antenne
parabolique, la tourelle se trouve dans une position se rapprochant d'une configuration
instable,
- les figures 16 et 17 représentent des exemples de lois de déport du plateau mobile
en fonction de son élévation,
- la figure 18 illustre un principe de déplacement du plateau mobile de la tourelle,
- les figures 19 et 20 illustrent des trajectoires possibles de déplacement de la tourelle,
- la figure 21 représente un exemple de mise en oeuvre de moyens de contrôle du fonctionnement
de la tourelle hexapode.
[0022] Sur la figure 1, la tourelle hexapode 100 comprend un socle 10 et un plateau mobile
20 reliés par six vérins identiques 1, 2, 3, 4, 5 et 6 constituant des jambes. Chaque
vérin i relie un point A
i du socle fixe 10 à un point B
i du plateau mobile 20 et est réglé à une longueur L
i correspondant à la distance A
iB
i. Les liaisons entre vérins et socle 10 ainsi que les liaisons entre vérins et plateau
mobile 20 sont matérialisées par douze joints de type cardan (ou joint universel).
Chacun de ces joints comprennent deux axes élémentaires de rotation qui se coupent
aux points A
1, A
2, A
3, A
4, A
5, A
6, B
1, B
2, B
3, B
4, B
5 et B
6.
[0023] Comme représenté à la figure 2, les points A
i sont situés à une distance RA du centre OA du socle fixe 10 et sont répartis en trois
paires, les paires (A
1, A
2), (A
3, A
4) et (A
5, A
6) étant placées à 120° les unes par rapport aux autres. De façon similaire sur la
figure 3, les points B
i sont situés à une distance RB du centre OB du plateau mobile 20 et sont répartis
en trois paires, les paires (B
2, B
3), (B
4, B
5), (B
6, B
1) étant placées à 120° les unes par rapport aux autres. Deux vérins issus d'une paire
de points sur le socle 10 sont toujours reliés à des points de paires distinctes sur
le plateau mobile 20. De cette manière, les vérins 1 à 6 convergent deux à deux alternativement
vers le socle 10 ou vers le plateau mobile 20.
[0024] Sur la figure 4, on a représenté plus en détail une liaison au niveau des points
B
2 et B
3 entre la paire de vérins 2 et 3, et le plateau mobile 20. Une telle liaison comporte
un support central 41 vissé sur le plateau 10 et portant symétriquement deux axes
cylindriques 42 orientés selon la direction B
2B
3. Des joints 43 pivotants sont montés sur les axes 42.
[0025] Chaque joint 43 comporte un alésage qui permet de l'emmancher sur l'un des axes 42
du support central 41. Dans ce cas, une liaison pivot est réalisée par un contact
direct entre un joint 43 et la surface d'un axe 42. On peut choisir de réaliser les
éléments dans des matériaux permettant de limiter le frottement: par exemple on réalise
les axes 42 en acier et les joints 43 en bronze. Pour limiter encore les frottements,
cette liaison peut aussi être réalisée en intercalant des éléments de type palier
lisse rapporté dans le joint 43 ou roulement à bille ou à aiguilles. Chaque joint
43 est arrêté en translation sur l'axe 42 par un circlips 44 monté dans une rainure
dé l'axe 42 ou par un écrou monté sur l'extrémité filetée de l'axe 42.
[0026] Les joints 43 comportent en outre deux axes 45 perpendiculaires à leur alésage. Les
extrémités 46 des vérins 2 et 3 présentent une forme générale de chape, constituée
de deux parties symétriques insérant le joint 43 et présentant des alésages dans lesquels
sont emmanchés les axes 45 du joint 43. Les extrémités 46 en chape des vérins 2 et
3 présentent des chanfreins de manière à leur permettre un débattement maximum par
rapport au joint 43 dans toutes les configurations d'orientation de ceiui-ci.
[0027] Sur la figure 5, on a représenté plus en détail une liaison au niveau des points
A
1 et A
2 entre la paire de vérins 1 et 2, et le socle fixe 10. Cette liaison est comparable
à la liaison entre vérins et plateau mobile représentée à la figure 4. Elle comporte
un support central 51 vissé sur le socle 10 et portant symétriquement deux axes cylindriques
52 concentriques orientés selon la direction A
1A
2. Des joints pivotants 53 présentant un alésage et deux axes 55 perpendiculaires sont
montés sur les axes 52. Les extrémités 56 des vérins 1 et 2 présentent une forme générale
de chape, constituée de deux parties symétriques insérant un joint 52 et présentant
des alésages dans lesquels sont emmanchés les axes du joint 52.
[0028] Les parties extrêmes 56 des vérins 1 et 2 supportent un dispositif 57 permettant
de commander les longueurs L
1 et L
2 des vérins 1 et 2.
[0029] Sur la figure 9, on a représenté le vérin 1 comprenant deux ensembles LA et L
B pouvant coulisser l'un par rapport à l'autre de manière à faire varier la longueur
L
1 du vérin 1. Le dispositif 57 de réglage de longueur comprend un moteur pas à pas
61 dont l'axe de sortie 62 supporte une vis sans fin 63 permettant d'entraîner en
rotation une roue dentée 64 disposée perpendiculairement à l'axe 62. Cette roue dentée
64 entraîne une vis à bille 65 s'étendant dans la longueur de l'ensemble LA. L'ensemble
L
B comprend un écrou 66 monté solidaire dans lequel la vis à bille 65 pivote. La rotation
de la vis à bille 65 dans l'écrou 66 engendre la translation de l'écrou 66 le long
le la vis 65.
[0030] Dans ce dispositif de réglage, la vis 65 a une vitesse de rotation proportionnelle
à celle du moteur pas à pas 61. Pour déterminer le coefficient de proportionnalité
entre ces vitesses, il suffit de connaître les caractéristiques géométriques des différentes
pièces mécaniques (notamment les pas de la vis 65, de la roue 64 et de la vis sans
fin 63). Théoriquement, en contrôlant la position angulaire de l'axe 62 de sortie
du moteur 61, on obtient la longueur L
1 du vérin 1. Pour commander cette longueur, on peut par exemple utiliser un asservissement
de position du moteur 61 en boucle ouverte, ou une mesure absolue de position de l'axe
62 par resolveur pour un asservissement en boucle fermée. Il est également possible
d'utiliser des codeurs optiques, incrémentaux ou absolus, mono-tour ou multi-tours.
[0031] Néanmoins, l'allongement de vérin 1 n'est pas directement proportionnel à la grandeur
angulaire mesurée par ce dispositif. En effet, au cours des variations de position
du plateau mobile 20, il se produit une rotation relative des ensembles LA et LB.
Cette rotation supplémentaire vient modifier la longueur L
1 du vérin 1 par l'intermédiaire de la liaison hélicoïdale, indépendamment de l'action
du moteur 61. On prend donc en compte cet effet pour établir la consigne donnée au
moteur. Les rotations relatives sont déterminées analytiquement d'après les positions
des points B
1 à B
6 calculées. Les calculs intermédiaires permettent de déterminer les rotations des
éléments des joints de cardan.
[0032] Les figures 6 à 8 représentent les axes de rotation des différents éléments constitutifs
des liaisons cardan. L'axe RPJ est lié au support central 41 ou 51 et les axes RSJ
aux joints 43 ou 53.
[0033] La figure 10 est une représentation graphique de l'angle de rotation du joint 43
au niveau du point A
1 autour de RPJ en fonction de l'azimut α pour une élévation β fixée du plateau mobile
20. De même, la figure 11 est une représentation graphique de l'angle de rotation
du vérin 1 au niveau du point A
1 autour de RSJ en fonction de l'azimut α pour une élévation β fixée du plateau mobile
20. Enfin, la figure 12 donne l'angle de rotation relative entre les deux éléments
LA et LB du vérin 1 en fonction de l'azimut α pour une élévation β fixée du plateau
mobile 20.
[0034] Sur la figure 13, la tourelle hexapode 100 supporte une antenne parabolique 30, elle
est représentée en position de référence. Dans cette position, les vérins 1, 2, 3,
6, 5 et 6 sont tous réglés à la même longueur L
0. Dans cette configuration le centre OB est situé à la verticale du centre OA sur
l'axe vertical z
0. La position de référence peut aussi être choisie comme une position virtuelle de
la tourelle. Par exemple, la position de référence peut être définie comme une position
pour laquelle les vérins prendraient une longueur L
0 supérieure à la longueur qu'ils peuvent mécaniquement atteindre.
[0035] Comme représenté à la figure 14, on définit un repère R
0 lié au socle 10, de centre OA et d'axes (x
0, y
0, z
0). Dans ce repère R
0, la position du plateau mobile 20 peut être entièrement déterminée par la position
de son centre OB et une direction de visée V définie par un azimut α et une élévation
β. On définit le repère R
01 de centre OB et d'axes (x
01, y
01, z
01) comme l'image par la rotation du repère R
0 par rapport à l'axe z
0 et d'angle α. De la même manière, on définit le repère R
02 de centre OB et d'axes (x
02, y
02, z
02) comme l'image par la rotation du repère R
01 par rapport à l'axe y
01 et d'angle β. Le repère R
02 est un repère fixe par rapport au plateau mobile 20. La direction x
02 définit la direction de visée V dans le repère R
0.
[0036] La structure hexapode permet en théorie de positionner le plateau mobile 20 dans
l'espace selon six degrés de liberté. Cependant, certaines positions conduisent à
des configurations instables de la structure hexapode. La figure 15 représente une
tourelle hexapode 100 dans une configuration s'approchant de l'instabilité. Sur cette
figure, le plateau mobile 20 est pratiquement aligné avec les vérins 1 et 2 (l'angle
entre jambe et normale au plateau atteint la valeur limite de 80 degrés). La structure
100 perd sa rigidité lorsque les angles entre ses éléments (angles entre axes des
vérins 1 à 6 et la normale au plan du socle fixe 10 ou plateau mobile 20) deviennent
proches de 90 degrés. Ce phénomène est particulièrement préjudiciable lorsque la structure
est placée à l'extérieur et susceptible d'être exposée à des conditions climatiques
difficiles.
[0037] Etant donné que l'on utilise la tourelle hexapode 100 pour pointer des équipements
vers des éléments situés à des grandes distances par rapport aux dimensions de la
tourelle, on ne s'intéresse qu'à l'orientation de son plateau 20 et non pas à la position
de celui-ci dans le repère R
0.
[0038] La direction de pointage V fige les deux paramètres d'orientation α et β. On définit
une loi de déport d du plateau mobile 20 en fonction de la direction de visée V à
pointer. Par exemple, on peut commander la variation des longueurs L
1 à L
6 des jambes 1 à 6 pour que le centre OB du plateau mobile 20 se déplace selon un plan
perpendiculaire à l'axe z
0, c'est à dire à une hauteur z constante par rapport au socle 10. Ce plan définit
la «surface de déport » sur laquelle devra toujours se trouver le point OB. Pour une
direction de visée V donnée, le point OB est déporté d'une certaine distance d dans
la direction x
01 par rapport à sa configuration de référence illustrée à la figure 13. La direction
x
01 de déport dépend donc de l'angle d'azimut α et la distance d de déport est fonction
de l'élévation β du plateau.
[0039] Les figures 16 et 17 donnent des exemples de lois de déport en fonction de l'élévation
β. Lorsque ces lois de positionnement du plateau mobile 20 sont respectées, la tourelle
hexapode 100 se trouve dans des configurations dans lesquelles les angles entre les
axes des vérins 1 à 6 et la normale au plan du socle fixe 10 ou plateau mobile 20
sont toujours inférieurs à 45 degrés par exemple (ce qui donne une marge de sécurité
de 45 degrés). Ces lois permettent de positionner la tourelle 100 loin des points
singuliers de faible rigidité.
[0040] Bien entendu, il existe de nombreuses façons de définir le déport d à appliquer:
- selon le type de surface de déport sur laquelle se déplace le point OB: on peut choisir
une surface de déport autre qu'un plan, par exemple une portion de sphère ou d'ellipsoïde,
- selon la loi de positionnement sur cette surface: on peut par exemple fixer une loi
de déport d en fonction de l'angle d'élévation β.
[0041] Il existe néanmoins des conditions à ces choix. D'une part, les longueurs L
i des vérins i pouvant être obtenues sont limitées. En effet, on doit prendre en compte
les élongations minimale et maximale possibles. D'autre part, on doit respecter la
marge de sécurité choisie concernant les angles entre les éléments. On peut choisir
un angle maximum de 135 ou 150 degrés par exemple.
[0042] Sur la figure 18, on a représenté un déplacement du plateau mobile 20 de la tourelle
100. Pour déplacer le plateau mobile 20 de la tourelle hexapode 100 à partir d'une
direction de visée
V1 = (
α1,
β1) vers une direction de visée
V2 = (
α2,
β2) proche de
V1, on procède comme suit :
[0043] Dans une première étape, on considère le repère R
02 orienté de manière à ce que x
02 =
V2. Dans ce repère R
02, on considère un axe de rotation virtuel
RH de direction y
02 et passant par un point PRH fixe sur l'axe z
0. On réalise une rotation virtuelle du plateau mobile 20 d'axe RH et d'angle 90°-β2.
Cette rotation permet de passer de la position de référence de la tourelle (plateau
orienté au zénith) à la position correspondant à la direction de visée V
2. Comme précédemment décrit, la position de référence peut être virtuelle.
[0044] Dans une deuxième étape, on détermine le déport du plateau mobile (20) selon la direction
d'azimut α
2 grâce à la loi de déport et on en déduit la position des points A
1 à A
6 et B
1 à B
6 dans cette configuration. A cet effet, on réalise une translation virtuelle du plateau
mobile 20 permettant de ramener le point OB sur la surface de déport. On détermine
les longueurs L
1 à L
6 des jambes 1 à 6 de l'hexapode 100 dans cette position du plateau 20. On en déduit
l'allongement de chaque jambe 1 à 6 nécessaire pour passer de l'orientation V
1 à V
2 avec déport.
[0045] Pour déplacer le plateau 20 de V
1 à V
2 en un temps t déterminé (par exemple t = 1 seconde), chaque dispositif de réglage
de longueur de jambe i doit commander un allongement des vérins de Δ
Li. On réalise une interpolation de la longueur des jambes : par exemple on commande
une vitesse d'allongement de chaque vérin i de
![](https://data.epo.org/publication-server/image?imagePath=2013/01/DOC/EPNWB1/EP02743335NWB1/imgb0001)
(interpolation linéaire).
[0046] Lorsque le déplacement du plateau 20 devient trop important (par exemple le déplacement
de V
1 à V
2 est supérieur à 1°), la tourelle 100 risque de passer par un point singulier. Pour
éviter ces points singuliers, le déplacement du plateau 20 de V
1 à V
2 peut être décomposé en une suite de déplacements unitaires d'azimut Δα et d'élévation
Δ
β. Chaque déplacement unitaire permet de passer d'une direction de visée V
i à une direction de visée V
i+1 proche de V
i. Pour chaque déplacement unitaire, on calcule les allongements des vérins grâce aux
deux transformations virtuelles successives (une rotation virtuelle suivie d'une translation
virtuelle) comme décrit précédemment. De cette manière, le plateau 20 est déplacé
selon une suite de positions correspondant à des directions de visées V
1,...V
i, V
i+1...V
2 présentant un écart de Δ
α et Δ
β. Les valeurs de Δ
α et Δ
β sont choisies suffisamment petites pour que le plateau 20 ne passe jamais par des
points singuliers ou des configurations impossibles à réaliser physiquement. En effet,
plus Δ
α et Δ
β seront petits, moins les positions successives OB du plateau 20 ne pourront s'approcher
d'un point singulier.
[0047] Sur les figures 19 et 20, on a illustré les positions successives de la direction
de visée V
i. Ces positions sont par exemple choisies avec des écarts successifs de 1°. La trajectoire
unitaire du vecteur orientation V
i entre deux positions successives correspond à une rotation d'axe perpendiculaire
au plan contenant les deux orientations successives. Les positions successives de
V
i peuvent suivre une trajectoire globale directe correspondant à une rotation d'axe
perpendiculaire à V
1 et V
2 ainsi qu'illustré sur la figure 19 ou une trajectoire globale quelconque ainsi qu'illustré
sur la figure 20.
[0048] Bien entendu, il existe une infinité de manières de caractériser la direction de
visée V suivant les systèmes de repérage et les conventions utilisées. En outre, bien
qu'on utilise ce système de coordonnées pour définir la direction de visée V, on ne
reproduit pas nécessairement les rotations azimut et élévation mécaniquement. On peut
commander des rotations et des translations différentes conduisant à la direction
de visée définie en azimut et en élévation.
[0049] Le procédé de déplacement du plateau mobile 20 de l'hexapode 100 précédemment décrit
a pour effet de lier la rotation du plateau mobile 20 autour de son axe propre x
02 à sa rotation d'azimut autour de l'axe z
0 lié au socle 10. Lorsque le plateau mobile 20 est déplacé d'une direction de visée
V1 = (
α1,
β1) vers une direction de visée
V2 = (
α2,β2)
, il tourne autour de l'axe z
0 d'un angle d'azimut
α2-α1. Avec le procédé précédemment décrit, le plateau mobile 20 compense en permanence
cette rotation d'azimut en effectuant une rotation autour de son axe propre z
02 d'angle -(
α2-
α1). Ainsi, il en résulte que la rotation globale du plateau mobile 20 autour de l'axe
z
0 est toujours nulle.
[0050] Ce procédé présente par exemple l'avantage que des câbles électriques liés au dispositif
30 monté sur le plateau mobile 20 et reliant ce dispositif au sol ne subissent jamais
de torsion lors du déplacement du plateau mobile 20. Cette caractéristique permet
de pouvoir commander une rotation continue du plateau mobile 20 autour de l'axe d'azimut
z
0 sans risquer d'endommager le mécanisme de l'hexapode 100. En outre, le dispositif
de déplacement du plateau mobile ne nécessite pas de joint tournant.
[0051] Un autre avantage de ce procédé est qu'il permet de contrôler en permanence le bon
fonctionnement du dispositif de déplacement. En effet, dans le cas où l'un des dispositifs
de réglage de longueur de jambe ou l'un des vérins serait déficient, il est parfois
difficile de s'apercevoir d'une anomalie de fonctionnement de l'hexapode. Les butées
des vérins sont dans un tel cas les seules dispositions susceptibles d'arrêter le
dispositif de déplacement dans son mouvement. Cependant, la loi de mouvement n'étant
plus respectée, la structure hexapode risque de passer par des points singuliers conduisant
à un endommagement inévitable des joints universels.
[0052] Pour éviter ces risques, le dispositif d'orientation comprend des moyens pour contrôler
que la rotation globale du plateau mobile 20 autour de l'axe z
0 est toujours nulle.
[0053] A cet effet, la figure 21 représente un exemple de tels moyens de contrôle. Ces moyens
comprennent un câble 80 reliant le centre OB du plateau mobile 20 au centre OA du
socle fixe 10. Ce câble 80 présente les propriétés d'être souple en flexion et rigide
en torsion. Il est relié à une première extrémité, au centre OB plateau mobile 20
par une liaison rigide et à une deuxième extrémité, au centre OA du socle fixe 10
par une liaison pivot 82. Le câble 80 est muni au niveau de cette deuxième extrémité
d'un élément indicateur 84. En fonctionnement normal du dispositif d'orientation de
l'hexapode 100, la deuxième extrémité du câble 80 est toujours fixe par rapport au
socle 10 et l'élément indicateur 84 est en contact avec un circuit de détection 86.
[0054] Dans le cas d'une déficience de l'un des dispositifs de réglage de longueur des jambes
1, 2, 3, 4, 5, ou 6 ou de déficience de l'un des vérins, la rotation du plateau 20
autour de l'axe z
0 génère la rotation du câble 80 par rapport au socle 10. Cette rotation entraîne la
rotation de l'élément indicateur 84, qui ne se trouve plus en contact avec le circuit
de détection 86. Le circuit de détection 86 détecte cette coupure de contact et envoie
un signal d'alerte à un dispositif de commande des dispositifs de réglage des jambes.
En réponse à ce signal, le dispositif de commande stoppe le mouvement de l'hexapode
100.
[0055] Bien entendu, d'autres types de moyens de contrôle pourraient être utilisés.
1. Procédé de déplacement du plateau mobile (20) d'un hexapode (100) dont les jambes
(1, 2, 3, 4, 5, 6) sont munies d'un dispositif de réglage de longueur, à partir d'une
orientation V
i définie par ses coordonnées azimut-élévation (
αi,
βi) vers une orientation V
i+1 définie par ses coordonnées azimut-élévation (
αi+1,
βi+1), comprenant les étapes selon lesquelles:
- on définit une loi définissant une distance de déport d en fonction de l'orientation
du plateau (20),
- on détermine la distance de déport d correspondant à l'orientation Vi+1,
- on commande les dispositifs de réglage pour modifier les longueurs L1 à L6 des jambes (1, 2, 3, 4, 5, 6) pour déplacer le plateau mobile (20) de l'orientation
Vi à l'orientation Vi+1 et le déporter par rapport à la perpendiculaire au socle fixe (10) de l'hexapode
(100) passant par le centre OA de ce socle (10), dans le plan d'azimut de Vi+1, de la distance d,
caractérisé en ce qu'il comprend en outre des étapes selon lesquelles on vérifie en permanence que la rotation
globale du plateau mobile (20) par rapport à la verticale au socle fixe (10) est nulle,
et lorsqu'on détecte que la rotation globale du plateau mobile (20) par rapport à
la verticale au socle fixe (10) n'est plus nulle, on génère une commande pour stopper
le mouvement de l'hexapode (100).
2. Procédé selon la revend cation 1, caractérisé en ce qu'on définit une loi de déport donnant une position unique du centre OB du plateau dans
l'espace en fonction de son orientation.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la loi de déport définit une surface géométrique continue.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la surface de déport est un plan,
5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la surface de déport est une portion de sphère.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on déplace le plateau mobile (20) en commandant une rotation du plateau mobile (20)
selon un axe perpendiculaire au plan contenant les vecteurs de visée Vi et Vi+1.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que la variation de longueur des jambes (1, 2, 3, 4, 5, 6) de l'hexapode (100) est déterminée
selon les étapes suivantes :
- on définit une position de référence de l'hexapode (100) selon laquelle toutes les
jambes (1, 2, 3, 4, 5, 6) sont réglées à la même longueur L0,
- on détermine la variation de longueur de chaque jambe (1, 2, 3, 4, 5, 6) pour que
le plateau mobile (20) de l'hexapode (100) se déplace de la position de référence
à la direction de visée Vi+1 par une rotation virtuelle dans le plan d'azimut αi+1, et par une translation virtuelle du centre OB du plateau (20) vers une surface de
déport définie par la loi de déport,
- on en déduit une variation de longueur totale pour chaque jambe (1, 2, 3, 4, 5,
6) pour passer de la direction Vi à la direction Vi+1.
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mouvement global d'orientation du plateau mobile (20) est décomposé en une succession
de déplacements unitaires d'azimut Δα et d'élévation Δβ du plateau mobile (20).
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on commande les dispositifs de réglage en fonction des longueurs Li des jambes (1, 2, 3, 4, 5, 6) à obtenir et en ce que ce calcul prend en compte les angles relatifs entre les éléments constitutifs des
liaisons reliant les jambes (1, 2, 3, 4, 5, 6) au plateau (20) et au socle (10).
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on détermine les angles relatifs entre les éléments constitutifs des liaisons reliant
les jambes (1, 2, 3, 4, 5, 6) au plateau (20) et au socle (10) à partir des positions
des points de liaison entre les jambes (1, 2, 3, 4, 5, 6) et le plateau (20) calculées,
et on en déduit les rotations relatives entre les ensembles coulissants des vérins.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que chaque jambe (1, 2, 3, 4, 5, 6) de l'hexapode (100) comprenant un vérin constitué
de deux ensembles coulissants l'un par rapport à l'autre et un actionneur (61) dont
l'axe de sortie (62) entraîne en rotation une vis (65) constitutive d'une liaison
hélicoïdale entre les ensembles coulissants, on déduit un allongement supplémentaire
de chaque vérin dû aux rotations relatives entre ses ensembles coulissants (LA, LB) en fonction des caractéristiques géométriques de la liaison hélicoïdale, et en ce qu'on prend en compte cet allongement supplémentaire pour établir une consigne pour commander
l'actionneur (61).
12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les angles formés par les axes des jambes (1, 2, 3, 4, 5, 6) et la normale au plan
du socle fixe (10) et les angles formés par les axes des jambes (1, 2, 3, 4, 5, 6)
et la normale au plan du plateau mobile (20) sont toujours inférieurs à un angle maximum
défini entre 40 et 80 degrés.
13. Dispositif de déplacement du plateau mobile (20) d'un hexapode (100) dont les jambes
(1, 2, 3, 4, 5, 6) sont munies d'un dispositif de réglage de longueur, à partir d'une
orientation V
i définie par ses coordonnées azimut-élévation (
αi,
βi) vers une orientation V
i+1 définie par ses coordonnées azimut-élévation (
αi+1,
βi+1), comprenant des moyens de commande adaptés pour réaliser les étapes suivantes :
- définir une loi définissant une distance de déport d en fonction de l'orientation
du plateau (20),
- déterminer la distance de déport d correspondant à l'orientation Vi+1,
- commander les dispositifs de réglage pour modifier les longueurs L1 à L6 des jambes (1, 2, 3, 4, 5, 6) pour déplacer le plateau mobile (20) de l'orientation
Vi à l'orientation Vi+1 et le déporter par rapport à la perpendiculaire au socle fixe (10) de l'hexapode
(100) passant par le centre OA de ce socle (10), dans le plan d'azimut de Vi+1, de la distance d, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour vérifier que la rotation globale du plateau mobile (20)
par rapport à la verticale au socle fixe (10) est nulle, et en ce que les moyens de commande sont adaptés pour générer une commande pour stopper le mouvement
de l'hexapode lorsque la rotation globale du plateau mobile (20) par rapport à la
verticale au socle fixe (10) n'est plus nulle.
14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que chaque jambe (1, 2, 3, 4, 5, 6) de l'hexapode (100) comprend un vérin comprenant
un premier et un second ensemble (LA, LB) pouvant coulisser l'un par rapport à l'autre, un actionneur (61) dont l'axe de sortie
(62) entraîne en rotation une vis (65) disposée perpendiculairement à l'axe (62) du
moteur (61), ladite vis (65) s'étendant dans la longueur du premier ensemble (LA) et pouvant pivoter à l'intérieur d'un écrou (66) monté solidaire du second ensemble
(LB), la rotation de la vis (65) dans l'écrou (66) entraînant la translation du second
ensemble (LB) par rapport au premier ensemble (LA).
15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens de commandes sont aptes à déterminer un allongement supplémentaire de
chaque vérin dû aux rotations relatives entre ses ensembles coulissants (LA, LB) en fonction des caractéristiques géométriques de la liaison hélicoïdale, et à prendre
en compte cet allongement supplémentaire pour établir une consigne pour commander
l'actionneur (61).
16. Dispositif selon l'une des revendications 14 ou 15, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mesure de la position de l'axe (62) de l'actionneur (61).
17. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 16, caractérisé en ce que des liaisons sont disposées sur le socle fixe (10) selon un premier cercle de rayon
RA et des liaisons sont disposées sur le plateau mobile (20) selon un deuxième cercle
de rayon RB, le rapport RA/RB étant sensiblement égal à 1,5.
18. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 17, caractérisé en ce que les liaisons sont disposées par paires sur le plateau mobile (20) ou sur le socle
(10) fixe selon un cercle de rayon R, la distance entre deux liaisons d'une même paire
étant sensiblement égale à R/10.
19. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 18, caractérisé en ce que l'élongation maximale d'une jambe est inférieure ou égale à 2.
20. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 19, caractérisé en ce que l'élongation maximale d'une jambe est supérieure ou égale à 1,7.
21. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 20, caractérisé en ce qu'il comprend un élément rigide en torsion connecté à une première extrémité, au plateau
mobile (20) par une liaison rigide et à une deuxième extrémité, au socle fixe (10)
par une liaison pivot, ainsi que des moyens pour détecter une rotation de la deuxième
extrémité de l'élément par rapport au socle (20).
22. Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce que les moyens de détection comprennent un élément indicateur fixé à la deuxième extrémité
du câble ainsi qu'un circuit de détection, et en ce que lorsque la deuxième extrémité du câble est fixe par rapport au socle (10), l'élément
indicateur établit un contact avec un circuit de détection et lorsque la deuxième
extrémité du câble tourne par rapport au socle fixe (10), l'élément indicateur rompt
ce contact.
1. A process for moving the moving plate (20) of a hexapod (100) whose legs (1, 2, 3,
4, 5, 6) are fitted with a length-adjusting device, from an orientation V
i defined by its azimuth-elevation (α
i, β
i) coordinates towards an orientation V
i+1 defined by its azimuth-elevation (α
i+1, β
i+1) coordinates, comprising steps wherein:
- a law is defined which defines an offset distance d according to the orientation
of the plate (20),
- the offset distance corresponding to the orientation Vi+1 is determined,
- the adjustment devices are controlled in order to modify the lengths L1 to L6 of the legs (1, 2, 3, 4, 5, 6) in order to displace the moving plate (20) from orientation
Vi to orientation Vi+1 and to offset it in relation to the perpendicular on the fixed base (10) of the hexapod
(100) passing through the centre OA of said base (10), in the azimuth plane of Vi+1 of the distance d, characterised in that it also comprises steps according to which there is continuous verification that
the overall rotation of the moving plate (20) relative to the vertical to the fixed
base (10) is zero, and when it is detected that the overall rotation of the moving
plate (20) relative to the vertical to the fixed base (10) is no longer zero a command
is generated to stop the movement of the hexapod (100).
2. The process as claimed in claim 1, characterised in that an offset law is defined giving a unique position of the centre OB of the plate in
space as a function of its orientation.
3. The process as claimed in claim 2, characterised in that the offset law defines a continuous geometric surface.
4. The process as claimed in claim 3, characterised in that the offset surface is a plane.
5. The process as claimed in claim 3, characterised in that the offset surface is a portion of a sphere.
6. The process as claimed in any one of the preceding claims, characterised in that the moving plate (20) is moved by controlling rotation of the moving plate (20) around
an axis perpendicular to the plane containing the pointing vectors Vi and Vi+1.
7. The process as claimed in any one of the preceding claims,
characterised in that the variation in length of the legs (1, 2, 3, 4, 5, 6) of the hexapod (100) is determined
according to the following stages:
- a reference position of the hexapod (100) is defined according to which all the
legs (1, 2, 3, 4, 5, 6) are adjusted to the same length L0,
- the variation in length of each leg (1, 2, 3, 4, 5, 6) is determined so that the
moving plate (20) of the hexapod (100) moves from the reference position to the pointing
direction Vi+1 by virtual rotation in the plane of azimuth αi+1, and by virtual translation of the centre OB of the plate (20) towards an offset
surface defined by the offset law,
- a variation in total length is deduced therefrom for each leg (1, 2, 3, 4, 5, 6)
to switch from direction Vi to direction Vi+1.
8. The process as claimed in any one of the preceding claims, characterised in that the overall orientation movement of the moving plate (20) is organised in a succession
of unit displacements of azimuth Δα and elevation Δβ of the moving plate (20).
9. The process as claimed in any one of the preceding claims, characterised in that the adjustment devices are controlled as a function of the lengths Li of the legs (1, 2, 3, 4, 5, 6) to be obtained and in that this calculation takes into consideration the relative angles between the elements
making up links joining the legs (1, 2, 3, 4, 5, 6) to the plate (20) and to the fixed
base (10).
10. The process as claimed in claim 9, characterised in that the relative angles between the elements making up the links connecting the legs
(1, 2, 3, 4, 5, 6) to the plate (20) and to the base (10) are determined from positions
of the linking points calculated between the legs (1, 2, 3, 4, 5, 6) and the plate
(20), and from this the relative rotations between the sliding assemblies of the jacks
is deduced.
11. The process as claimed in claim 10, characterised in that each leg (1, 2, 3, 4, 5, 6) of the hexapod (100) comprises a jack constituted by
two assemblies sliding relative to one another and an actuator (61) whose exit axis
(62) drives in rotation a screw (65) making up a helicoidal link between the sliding
assemblies, in that an additional elongation of each jack is deduced due to the relative rotations between
its sliding assemblies (LA, LB) as a function of the geometric characteristic of the helicoidal link, and in that this additional elongation is taken into account for establishing a set-point for
controlling the actuator (61).
12. The process as claimed in any one of the preceding claims, characterised in that the angles formed by the axes of the legs (1, 2, 3, 4, 5, 6) and the perpendicular
to the plane of the fixed base (10) and the angles formed by the axes of the legs
(1, 2, 3, 4, 5, 6) and the perpendicular to the plane of the moving plate (20) are
always less than a maximum angle defined between 40 and 80 degrees.
13. A device for displacing the moving plate (20) of a hexapod (100), whose legs (1, 2,
3, 4, 5, 6) are fitted with a length-adjusting device, from an orientation V
i defined by its azimuth-elevation (α
i, β
i) coordinates towards an orientation V
i+1 defined by its azimuth-elevation (α
i+1, β
i+1) coordinates, comprising control means suitable for carrying out the following steps:
- defining a law which defines an offset distance d according to the orientation of
the plate (20),
- determining the offset distance corresponding to the orientation Vi+1,
- controlling the adjustment devices in order to modify the lengths L1 to L6 of the legs (1, 2, 3, 4, 5, 6) in order to displace the moving plate (20) from orientation
Vi to orientation Vi+1 and to offset it in relation to the perpendicular on the fixed base (10) of the hexapod
(100) passing through the centre OA of said base (10), in the azimuth plane of Vi+1 of the distance d, the device being characterised in that it comprises means for verifying that the overall rotation of the moving plate (20)
relative to a vertical to the fixed base (10) is zero, and in that the control means are suitable for generating a command in order to stop the movement
of the hexapod when the general rotation of the moving plate (20) with respect to
the vertical to the fixed base (10) is not zero.
14. The device as claimed in claim 13, characterised in that each leg (1, 2, 3, 4, 5, 6) of the hexapod (100) comprises a jack comprising a first
and a second assembly (LA, LB) capable of sliding relative to one another, an actuator (61) whose output axis (62)
drives in rotation a screw (65) placed perpendicularly in the axis (62) of the motor
(61), said screw (65) extending over the length of the first assembly (LA) and capable of pivoting inside a nut (66) mounted solid with the second assembly
(LB), rotation of the screw (65) in the nut (66) driving translation of the second assembly
(LB) relative of the first assembly (LA).
15. The device as claimed in claim 14, characterised in that the control means are intended to determine any additional elongation of each jack
due to the relative rotations between its sliding assemblies (LA, LB) as a function of the geometric characteristics of the helicoidal link, and to take
into account this additional elongation to establish a set-point to control the actuator
(61).
16. The device as claimed in claim 14 or 15, characterised in that it comprises means for measuring the position of the axis (62) of the actuator (61).
17. The device as claimed in any one of claims 13 to 16, characterised in that links are arranged on the fixed base (10) according to a first circle of radius RA
and links are arranged on the moving plate (20) according to a second circle of radius
RB, the RA/RB ratio being substantially equal to 1.5.
18. The device as claimed in any one of claims 13 to 17, characterised in that the links are arranged in pairs on the moving plate (20) or on the fixed base (10)
in accordance with a circle of radius R, the distance between two links of the same
pair being substantially equal to R/10.
19. The device as claimed in claim 13 to 18, characterised in that the maximum elongation of a leg is less than or equal to 2.
20. The device as claimed in any one of claims 13 to 19, characterised in that the maximum elongation of a leg is greater than or equal to 1.7.
21. The device as claimed in any one of claims 13 to 20, characterised in that it comprises an element rigid in torsion connected at a first end, to the moving
plate (20) via a rigid link and at a second end, to the fixed base (10) via a pivoting
link, as well as means for detecting rotation of the second end of the element relative
to the base (20).
22. The device as claimed in claim 21, characterised in that the detection means comprise an indicator element fixed at the second end of the
cable as well as a detection circuit, and in that when the second end of the cable is fixed relative to the base (10) the indicator
element makes contact with a detection circuit and when the second end of the cable
turns relative to the fixed base (10), the indicator element breaks this contact.
1. Verfahren zum Verlagern der beweglichen Platte (20) eines Hexapods (100), dessen Beine
(1, 2, 3, 4, 5, 6) mit einer Vorrichtung zur Längeneinstellung ausgestattet sind,
und dies ausgehend von einer Orientierung V
i, die durch ihre Azimut-Elevation-Koordinaten (α
i, β
i) definiert ist, zu einer Orientierung V
i+1, die durch ihre Azimut-Elevation-Koordinaten (α
i+1, β
i+1) definiert ist, und das die Schritte umfasst, gemäß denen:
- eine Steuerungsregel definiert wird, gemäß der eine Versatzstrecke d in Abhängigkeit
von der Orientierung der Platte (20) definiert wird,
- die Versatzstrecke d bestimmt wird, die der Orientierung Vi+1 entspricht,
- die Einstellungsvorrichtungen gesteuert werden, um die Längen L1 bis L6 der Beine (1, 2, 3, 4, 5, 6) zu verändern, um die bewegliche Platte (20) von der
Orientierung Vi in die Orientierung Vi+1 zu verlagern und sie relativ zur Senkrechten zum feststehenden Sockel (10) des Hexapods
(100), die durch den Mittelpunkt OA des Sockels (10) geht, in der Azimutebene zu Vi+1 um die Strecke d zu versetzen,
dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem die Schritte umfasst, gemäß denen:
ständig überprüft wird, dass die Gesamtdrehung der beweglichen Platte (20) in Bezug
auf die Senkrechte zum feststehenden Sockel (10) null ist, und,
falls festgestellt wird, dass die Gesamtdrehung der beweglichen Platte (20) in Bezug
auf die Senkrechte zum feststehenden Sockel (10) nicht mehr null ist, ein Steuerbefehl
erzeugt wird, um die Bewegung des Hexapods (100) zu stoppen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Versatz-Steuerungsregel definiert wird, die für den Mittelpunkt OB der Platte
in Abhängigkeit von ihrer Orientierung eine eindeutige Position im Raum angibt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Versatz-Steuerungsregel eine stetige geometrische Fläche definiert.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Versatzfläche eine Ebene ist.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Versatzfläche ein Kugelabschnitt ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Platte (20) verlagert wird, indem eine Drehung der beweglichen Platte
(20) um eine Achse senkrecht zur Ebene, die die Visiervektoren Vi und Vi+1 enthält, gesteuert wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verändern der Länge der Beine (1, 2, 3, 4, 5, 6) des Hexapods (100) durch die
folgenden Schritte festgelegt wird:
- Definieren einer Referenzposition des Hexapods (100), gemäß der alle Beine (1, 2,
3, 4, 5, 6) auf dieselbe Länge L0 eingestellt sind,
- Bestimmen der Längenveränderung für jedes Bein (1, 2, 3, 4, 5, 6), damit die bewegliche
Platte (20) des Hexapods (100) sich von der Referenzposition in die Visierrichtung
Vi+1 verlagert, und dies durch eine virtuelle Drehung in der Azimutebene αi+1 und durch eine virtuelle Translation des Mittelpunkts OB der Platte (20) in Richtung
einer Versatzfläche, die durch die Versatz-Steuerungsregel definiert ist,
- Ableiten einer Gesamtlängenveränderung für jedes Bein (1, 2, 3, 4, 5, 6) daraus,
um von der Richtung Vi zur Richtung Vi+1 zu kommen.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtbewegung der Orientierung der beweglichen Platte (20) in eine Aufeinanderfolge
von unitarisch Verlagerungen im Azimut Δα und in der Elevation Δβ der beweglichen
Platte (20) aufgeteilt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtungen in Abhängigkeit von den Längen Li der Beine (1, 2, 3, 4, 5, 6), die erreicht werden sollen, gesteuert werden, und dadurch,
dass diese Berechnung die relativen Winkel zwischen den Elementen berücksichtigt,
aus denen die Verbindungen aufgebaut sind, die die Beine (1, 2, 3, 4, 5, 6) mit der
Platte (20) und mit dem Sockel (10) verbinden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die relativen Winkel zwischen den Elementen, aus denen die Verbindungen aufgebaut
sind, die die Beine (1, 2, 3, 4, 5, 6) mit der Platte (20) und mit dem Sockel (10)
verbinden, ausgehend von den berechneten Positionen von Verbindungspunkten zwischen
den Beinen (1, 2, 3; 4, 5, 6) und der Platte (20) bestimmt werden, wobei daraus die
relativen Drehungen zwischen den Verschiebungseinheiten von Zylindern abgeleitet werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Bein (1, 2, 3, 4, 5, 6) des Hexapods (100) einen Zylinder umfasst, der aus
zwei Einheiten aufgebaut ist, die sich gegeneinander verschieben, sowie einen Stellantrieb
(61), dessen Ausgangsachse (62) eine Schraube (65) drehend antreibt, die eine schraubenförmige
Verbindung zwischen den Verschiebungseinheiten bildet, wobei eine zusätzliche Verlängerung
jedes Zylinders aufgrund der relativen Drehungen zwischen seinen Verschiebungseinheiten
(LA, LB) in Abhängigkeit von den geometrischen Eigenschaften der schraubenförmigen Verbindung
abgeleitet wird, und dadurch, dass diese zusätzliche Verlängerung berücksichtigt wird,
um einen Einstellwert zum Steuern des Stellantriebs (61) festzulegen.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkel, die von den Achsen der Beine (1, 2, 3, 4, 5, 6) und der Normalen zur
Ebene des feststehenden Sockels (10) gebildet werden, und die Winkel, die von den
Achsen der Beine (1, 2, 3, 4, 5, 6) und der Normalen zur Ebene der beweglichen Platte
(20) gebildet werden, jederzeit kleiner als ein maximaler Winkel sind, der zwischen
40 und 80 Grad festgelegt ist.
13. Vorrichtung zum Verlagern der beweglichen Platte (20) eines Hexapods (100), dessen
Beine (1, 2, 3, 4, 5, 6) mit einer Vorrichtung zur Längeneinstellung ausgestattet
sind, und dies ausgehend von einer Orientierung V
i, die durch ihre Azimut-Elevation-Koordinaten (α
i, β
i) definiert ist, zu einer Orientierung V
i+1, die durch ihre Azimut-Elevation-Koordinaten (α
i+1, β
i+1) definiert ist, und die Steuerungsmittel umfasst, die dafür eingerichtet sind, die
folgenden Schritte auszuführen:
- eine Steuerungsregel zu definieren, gemäß der eine Versatzstrecke d in Abhängigkeit
von der Orientierung der Platte (20) definiert wird,
- die Versatzstrecke d zu bestimmen, die der Orientierung Vi+1 entspricht,
- die Einstellungsvorrichtungen zu steuern, um die Längen L1 bis L6 der Beine (1, 2, 3, 4, 5, 6) zu verändern, um die bewegliche Platte (20) von der
Orientierung Vi in die Orientierung Vi+1 zu verlagern und sie relativ zur Senkrechten zum feststehenden Sockel (10) des Hexapods
(100), die durch den Mittelpunkt OA des Sockels (10) geht, in der Azimutebene zu Vi+1 um die Strecke d zu versetzen,
wobei die Vorrichtung
dadurch gekennzeichnet ist, dass sie ein Mittel umfasst, um zu überprüfen, dass die Gesamtdrehung der beweglichen
Platte (20) in Bezug auf die Senkrechte zum feststehenden Sockel (10) null ist, und
dadurch, dass die Steuerungsmittel dafür eingerichtet sind, einen Steuerbefehl zu
erzeugen, um die Bewegung des Hexapods zu stoppen, wenn die Gesamtdrehung der beweglichen
Platte (20) in Bezug auf die Senkrechte zum feststehenden Sockel (10) nicht mehr null
ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Bein (1, 2, 3, 4, 5, 6) des Hexapods (100) einen Zylinder umfasst, der eine
erste und eine zweite Einheit (LA, LB) umfasst, die gegeneinander verschiebbar sind, und einen Stellantrieb (61), dessen
Ausgangsachse (62) eine Schraube (65) drehend antreibt, die senkrecht zur Achse (62)
des Motors (61) angeordnet ist, wobei die Schraube (65) sich in der Längsrichtung
der ersten Einheit (LA) erstreckt und sich in einer Mutter (66) drehen kann, die fest verbunden mit der
zweiten Einheit (LB) montiert ist, wobei die Drehung der Schraube (65) in der Mutter (66) die Translation
der zweiten Einheit (LB) relativ zur ersten Einheit (LA) antreibt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsmittel dafür eingerichtet sind, eine zusätzliche Verlängerung jedes
Zylinders aufgrund der relativen Drehungen zwischen seinen Verschiebungseinheiten
(LA, LB) in Abhängigkeit von den geometrischen Eigenschaften der schraubenförmigen Verbindung
zu bestimmen, und diese zusätzliche Verlängerung zu berücksichtigen, um einen Einstellwert
zum Steuern des Stellantriebs (61) festzulegen.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Mittel zum Messen der. Position der Achse (62) des Stellantriebs (61) umfasst.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet; dass auf dem feststehenden Sockel (10) Verbindungen gemäß einem ersten Kreis mit Radius
RA angeordnet sind und auf der beweglichen Platte (20) Verbindungen gemäß einem zweiten
Kreis mit Radius RB angeordnet sind, wobei das Verhältnis RA/RB im Wesentlichen gleich
1,5 ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen paarweise auf der beweglichen Platte (20) oder auf dem feststehenden
Sockel (10) gemäß einem Kreis mit Radius R angeordnet sind, wobei der Abstand zwischen
zwei Verbindungen eines selben Paares im Wesentlichen gleich R/10 ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Verlängerung eines Beins kleiner oder gleich 2 ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Verlängerung eines Beins größer oder gleich 1,7 ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes umfasst: ein torsionssteifes Element, das an einem ersten Ende über
eine starre Verbindung an der beweglichen Platte (20) und an einem zweiten Ende über
eine drehbare Verbindung am feststehenden Sockel (10) befestigt ist, sowie ein Mittel
zum Feststellen einer Drehung des zweiten Endes des Elements relativ zum Sockel (20).
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Feststellen ein Anzeigeelement umfasst, das am zweiten Ende eines
Kabels befestigt ist, sowie eine Detektorschaltung, und dadurch, dass wenn das zweite
Ende des Kabels relativ zum Sockel (10) feststehend ist, das Anzeigeelement einen
Kontakt mit einer Detektorschaltung herstellt, und wenn das zweite Ende des Kabels
sich relativ zum Sockel (10) dreht, das Anzeigeelement den Kontakt unterbricht.