BE1003540A3 - Continuous and independent mowing system - Google Patents

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BE1003540A3 BE9100537A BE9100537A BE1003540A3 BE 1003540 A3 BE1003540 A3 BE 1003540A3 BE 9100537 A BE9100537 A BE 9100537A BE 9100537 A BE9100537 A BE 9100537A BE 1003540 A3 BE1003540 A3 BE 1003540A3
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Abstract

The invention relates to an automatic and independent machine forcontinuously cutting grass. The machine is powered by photovoltaic cells andmoves under the action of wheels or tracks. The device comprising amicrocomputer programmed by an algorithm searches for locations at which thegrass is to be cut and detects boundaries of the space to be mown. Obstaclesare detected and are worked around by analysing relative movements of anupper tray comprising photovoltaic cells, and a lower frame.

Description

       

  Système de tonte continue et autonome

  
La présente invention concerne un engin entièrement autonome et automatique pour l'entretien en continu des pelouses.

  
L'expression 'autonome et automatique' signifie que l'engin ne requiert pas d'intervention humaine durant la période de tonte, ne nécessite aucun ravitaillement à une source d'énergie et prend toute décision concernant l'évaluation d'obstacles , leurs contournements, la recherche des zones à tondre et l'évaluation des limites des zones de tonte.

  
Par 'entretien continu des pelouse' on entend que l'engin est activé constamment durant la période de tonte ce qui, entre autres, tend à éliminer le problème du ramassage de l'herbe coupée.

  
On sait que les tondeuses à gazon ont subi une longue évolution. Les modèles autotractés, largement répandus aujourd 'hui, ont considérablement réduit le travail de l'utilisateur. Une présence humaine est toutefois requise.

  
Des essais ont également été faits pour automatiser partiellement ou totalement le travail de tonte mais n'ont jusqu'ici pas donné satisfaction. 

  
Ainsi le brevet des Etats-Unis 4777785 décrit un modèle de tondeuse robot qui détecte les parties de pelouses tondues et non tondues, permet au robot de suivre les limites de l'herbe déjà coupée et de tondre automatiquement la surface restante. Le système n'est cependant pas entièrement automatique. Il requiert la mise en place de la machine à chaque tonte et le contournement manuel des obstacles.

  
Le brevet français 2 631 466 divulgue l'application d'un système entièrement automatique mais qui nécessite préalablement des travaux importants tel la mise en place d'une série de cables.

  
La plupart des autres systèmes similaires qui sont proposés dans l'art antérieur nécessitent soit une intervention humaine (voir p.e. brevets des Etats-Unis 3 425197, 3924389,
4133404, 4545453), soit la mise en place de cables enterrés ( brevets Etats-Unis 3550714, 3570227). Ces dispositifs sont par ailleurs lourds et onéreux.

  
Enfin on connaît aussi des engins préprogrammés qui effectuent un parcours prédéterminé sur la pelouse . Ceux-ci peuvent cependant dévier accidentellement du trajet préassigné et causer en outre des dégâts. Ils nécessitent également une mise en place manuelle de la machine à chaque début de tonte. 

  
Le but de la présente invention est de fournir un engin automatique et autonome qui ne présente pas les inconvénients susmentionnés - notamment intervention manuelle, infrastructure lourde, risques d'accidents- et élimine la nécessité du ramassage de l'herbe coupée du fait de son fonctionnement continu.

  
Par rapport aux systèmes antérieurs, l'engin de tonte selon l'invention présente une importante réduction de poids, permet l'utilisation d'un moteur peu puissant favorisant ainsi la sécurité d'utilisation, et fonctionne silencieusement.

  
Il a été ainsi constaté que, de manière surprenante, pareil engin peut être conçu en se basant uniquement sur une source d'alimentation à cellules photovoltaïques, la seule source d'énergie utilisée étant l'énergie solaire.

  
La présente invention propose plus particulièrement un engin de tonte pour pelouse présentant les éléments suivants, isolément ou en combinaison :

  
un système de coupe à faible consommation, permettant l'alimentation directe de l'engin à partir d'une source photovoltaïque;
- une alimentation par cellules photovoltaïques;
- un système électronique de contrôle - une détection des surfaces d'herbes à couper par mesure de l'effort fourni par le système de coupe
- une recherche des surfaces d'herbe à couper par l'interaction du système d'avancement de l'engin, du dispositif de détection précité et d'un microordinateur;
- une détection des obstacles par l'analyse des mouvements relatifs du plateau supérieur de l'engin et de son châssis
- une détection des limites de la surface de tonte par l'analyse de l'espacement entre deux obstacles .

   La limite de surface de tonte non fixée par des obstacles naturels
(plantation, grillage, muret, rebord) est déterminée soit par des plots posés sur le sol à des intervalles maximum spécifiques soit par un cable posé ou enterré.
- un système de sécurité basé sur l'utilisation d'un détecteur de charge sur chaque roue.

  
Selon une particularité originale de l'invention, l'engin est déposé sur la surface à tondre en début de saison et son fonctionnement a lieu dès que l'énergie lumineuse ambiante dépasse un certain seuil.

  
Selon un mode de réalisation, l'engin se déplace constamment sur la surface à tondre en faisant décrire à la tête de tonte un mouvement d'oscillations à droite et à gauche de l'axe d'avancement. 

  
Lorsque l'engin atteint une zone déjà tondue, la charge sur la tête de tonte diminue, phénomène détecté par un ordinateur de contrôle qui transmet la puissance aux roues motrices jusqu'à ce qu'une zone non tondue soit rencontrée.

  
L' algorithme de l'ordinateur de contrôle permet d'optimaliser l'efficacité de cette recherche et d'organiser le travail de tonte. De préférence l'ordinateur sera muni d'une horloge auquel l'algorithme de fonctionnement fera appel.

  
Lorsque qu'un obstacle se présente, le plateau supérieur de l'engin comprenant des cellules photovoltaïques entre en contact avec l'obstacle. Le plateau supérieur étant fixé de manière souple au plateau inférieur, il se déplace par rapport à ce dernier. Un détecteur de déplacement détecte le mouvement relatif et,de là, la position de l'obstacle vis à vis de l'engin. L'information est transmise à l'ordinateur qui commande les roues motrices pour se dégager, contourner l'obstacle ou faire demi-tour.

  
Le mouvement oscillant de la tête de l'engin permet de détecter la distance entre deux obstacles. Si l'engin détecte par exemple un obstacle sur sa gauche, il fera mouvoir sa tête vers la droite et si un obstacle est détecté ensuite sur la droite à une distance inférieure à une distance fixée et préprogrammée, l'ordinateur considère alors qu'il a atteint les limites de la surface à tondre et fait demi-tour.

  
L'engin selon l'invention peut avantageusement comporter une batterie rechargeable intervenant dans des cas exceptionnels où il se trouverait dans une zone d'ombre localisée et pouvant alimenter en continu un système de commande et de contrôle électronique. Des moyens peuvent être en outre prévus pour détecter ces zones d'ombre et adapter l'organisation de la tonte en conséquence, en tenant compte de divers paramètres tel le niveau de charge de la batterie, l'heure, la hauteur de l'herbe etc.

  
L'engin selon l'invention comprend un châssis sur lequel sont montés avantageusement deux roues ou chenilles motrices indépendantes actionnées chacune par un moteur électrique . Le contrôle différentiel de la vitesse de chaque roue permet de diriger l'engin. L'engin comprend de une ou deux roues libres à l'avant, les roues formant ainsi un triangle ou un trapèze et supportant le châssis.

  
Une tête de coupe solidaire du châssis comporte un moteur électrique basse tension de faible puissance et un disque de coupe de petit diamètre et à haute efficacité. 

  
Un plateau supportant des cellules photovoltaïques est monté de manière souple sur le châssis.

  
L'engin comporte également un boîtier électronique comprenant
- un ordinateur de contrôle
- un capteur de mouvement du plateau à cellules photovoltaïques
- des circuits de puissance commandant notamment
- la tête de coupe
- les deux roues motrices
- é ventuellment une signalisation sonore
- la régulation du courant provenant des cellules photovoltaïques
- le circuit de mesure de l'énergie absorbée par le dispositif de coupe

  
Trois détecteurs de charge (soit une par roue) peuvent être prévus connectés au boîtier électronique.

  
L'engin selon l'invention présente donc une structure très légère ,p.e. de 4 kg comparé à 40 kg pour une tondeuse classique, associée à une unité de coupe à haute efficacité et d'un programme informatique permettant la recherche des zones à tondre, la recherche et le contournement des zones d'ombres, la détection d'obtacles, la détection des limites du terrain à tondre, la détection et la gestion des irrégularités du sol (pente, bosses) et la détection du degré d'humidité de la pelouse.

  
L'invention sera plus complètement décrite en se basant sur les figures 1 à 14 ci-annexés.

  
La fig. 1 représente une vue en plan partiellement brisée d'une forme de réalisation de l'engin selon l'invention présentant un profil ovale.

  
La fig. 2 représente une coupe latérale de l'engin selon la figure 1.

  
La fig. 3 est une autre coupe latérale de la tête de coupe.

  
Les fig. 4,5 et 6 représentent des vues latérales de l'engin

  
 <EMI ID=1.1> 

  
rabattue, en position de montée d'une cote, et en position entièrement repliée autour d'une charnière transversale.

  
La fig. 7 représente un diagramme de blocs reprenant

  
 <EMI ID=2.1> 

  
système de contrôle électronique. 

  
Les fig. 8 à 11 illustrent les algorithmes de coupe pouvant être appliqués.

  
Les fig. 12 et 13 illustrent des exemples de circuits électroniques pouvant être appliqués respectivement pour empêcher la décharge des batteries et les perturbations électromagnétiques d'un détecteur lorsque le moteur fonctionne.

  
Selon la fig. 1, un châssis poutre 1 contient le circuit électronique de commande décrit plus en détail par la suite, les deux motoréducteurs d'entraînement des roues motrices
15, une batterie 18 de faible capacité (p.e. 1A/h) permettant de garder le circuit en veilleuse durant les absences de lumière et de lisser le courant provenant des cellules voltaïques. Le châssis supporte un panneau 9 couvert de cellules photovoltaïques 10 juxtaposés en mosaïque. Le châssis 1 supporte en outre des attaches souples 2 situées dans l'axe A-A' des deux roues motrices 15 qui permet un mouvement relatif du panneau 9.

  
Les attaches souples 2 permettent un mouvement longitudinal du panneau 9 et empêchent un mouvement transversal. L'engin se déplace perpendiculairement à l'axe A-A'. 

  
Des contacts 3 situés de part et d'autre des attaches 2 permettent de détecter des mouvements de translation et de rotation du panneau 9 et , à l'aide de l'ordinateur de contrôle 19, de localiser l'obstacle. Les contacts peuvent être remplacés par tout autre détecteur électronique de mouvement et de position.

  
Deux roues libres 4 sont montées à l'avant et reliés mécaniquement au châssis poutre. La tête de coupe 5 est suspendue entre le châssis poutre et les deux roues 4.

  
Selon le mode de réalisation illustré, la tête de coupe est suspendue aux deux longerons 6 au moyen de tiges filetées permettant d'ajuster la hauteur de coupe.

  
Une autre alternative consiste en une liaison de la tête de coupe aux longerons par l'intermédiaire d'un parallèlograme tubulaire dont un seul côté longitudinal est solidaire rigidement au châssis (représenté en 7 dans la fig. 2), les angles formant charnières . Une butée est prévue qui permet de régler la hauteur de la tête de coupe sans entraver son mouvement vers l'avant.

  
Ce dispositif présente l'avantage de permettre à la tête de coupe de se soulever en cas d'irrégularités du sol lorsque l'engin évolue en marche arrière. En marche avant par contre le couple des roues motrices allège l'avant de l'engin en cas de résistance à l'avancement permettant le passage aisé de l'obstacle sans nécessiter un retrait de la tête de coupe. Un couplage mécanique non montré sur le dessin peut être réalisé entre la tête de coupe et le panneau supérieur de manière à ajuster automatiquement la hauteur de la garde avant de l'engin à la hauteur de coupe.

  
Un détecteur de champ 8 est monté à l'avant de l'engin.

  
Alternativement d'autres types de détecteur, p.e. magnétique, optique etc., peuvent y être montés.

  
Le panneau 9 supportant les cellules voltaïques 10 est fixé au châssis au moyen des attaches 2 et d'une attache pivot 11 située à l'avant.

  
Comme plus amplement illustré dans les fig. 4 à 6, le panneau 9 est réalisé en deux parties articulées autour d'une charnière 12.

  
La présence d'un panneau articulé permet de résoudre plusieurs problèmes se posant lors de la conception pratique de l'engin selon l'invention. 

  
L'articulation de la partie arrière du panneau donne la possibilité de diminuer la hauteur de l'engin tout en permettant l'accès des pentes importantes en gardant une surface de panneau suffisante et un équilibrage du poids sur les roues motrices. Le bon équilibrage de l'engin implique un porte à faux important à l'arrière. Lorsque l'engin attaque une côte, l'arrière du panneau s'articule autour de la charnière au contact physique avec le sol, permettant ainsi le passage de l'engin.

  
Par ailleurs , le panneau pivote de 180 [deg.] et permet donc de réduire jusqu'à la moitié l'encombrement longitudinal de l'engin, par exemple pour son transport à l'état inactivé.

  
Les figures 4 et 5 illustrent les positions du panneau lors de la montée d'une pente ou, par exemple lors du transport, sous forme entièrement repliée, l'engin étant alors inactivé.

  
Un panneau de contrôle 13 est fixé sur la partie arrière du châssis poutre 1 permettant à un utilisateur d'arrêter complètement l'engin ou d'introduire des données pour l'ordinateur de contrôle (code de sécurité, paramètre de marche). 

  
Un contact est fixé sur l'articulation de manière à ce que si l'angle de pivotement du panneau dépasse une certaine valeur l'engin s'arrête. L'engin s'arrête ainsi automatiquement en cas de retournement par l'avant ou en cas d'urgence, manuellement, en relevant la partie arrière.

  
Une butée permettant le mouvement horizontal du panneau peut accessoirement être prévue pour diminuer l'effort sur les charnières. Le support de butée 16 peut avantageusement être utilisée comme poignée de portage.

  
Les roues motrices 15 ont une forme qui leurs permettent une bonne adhérence dans le sens parallèle à la marche et un pivotement aisé dans le sens perpendiculaire. Leur forme creuse permet un poids très réduit et supprime le porte à faux sur l'axe de sortie du motoréducteur.

  
La tête de coupe de l'engin selon l'invention présente une solution à la recherche d'un rendement optimum en relation avec quatre types de consommation :
- entraînement de l'herbe par le mouvement de l'outil de coupe,
- entraînement de l'air par le mouvement de l'outil de coupe
- frottements
- effort de coupe proprement dit 

  
Une partie importante de l'énergie utilisée lors de la tonte classique avec les système antérieurs sert à communiquer une énergie cinétique à l'herbe qui est propulsée par la lame de coupe. Le dispositif décrit élimine en grande partie le contact de l'herbe avec le système en rotation.

  
La tête de coupe est constituée en effet d'un plateau 20 raccordé par des brides 21 au plateau supérieur 22 dont la forme est étudiée pour ne laisser qu'un espace 23 très faible entre les deux plateaux.

  
Les systèmes de coupe conventionnels effectuent la coupe de l'herbe sous le capot, l'herbe coupée étant entraînée par le système en rotation.

  
Un disque 24 comporte deux lames rétractables 25 pivotant autour d'un axe 26 et pouvant rentrer dans l'intérieur du disque. Lorsque le disque entre en rotation, entraîné par le moteur 27, les lames s'écartent par la force centrifuge et sortent par l'espace 23 entre les deux plateaux fixes
20,22.

  
La partie en mouvement en contact avec l'herbe est extrêmement réduite ce qui limite considérablement l'entraînement de l'herbe par le système en rotation. 

  
Une circulation d'air 28 provoqué par la rotation du disque mais maintenue à un minimum grâce au profilage du disque et au faible espace entre les plateaux fixes empêche les débris de l'air de s'introduire dans la tête de coupe et le système d'articulation des lames. Les frottements sur la surface à tondre sont éliminés grâce au disque inférieur 20 et ceux dus aux débris d'herbe sont éliminés grâce à la circulation d'air 28.

  
Les lames 25 très minces permettent une coupe efficace. Un système de ressort peut permettre un échange aisé des lames.

  
La faible inertie des lames, leur retrait à l'intérieur du disque en cas de choc et la très faible puissance du moteur sont des facteurs offrant une sécurité d'utilisation particulièrement avantageuse.

  
La tête de coupe est commandée de préférence par un moteur à courant continu sans balai à commutation électronique. Ce choix est dicté par les contraintes de durée de vie et de rendement qu'implique le principe de fonctionnement de l'engin.

  
Le fonctionnement du moteur à commutation électronique peut provoquer cependant des variations de champs magnétiques très abruptes et difficiles à éliminer. Ceci peut perturber le fonctionnement du détecteur de limite (8) décrit précédemment.

  
Un circuit (fig. 13 ) permet avantageusement d'éliminer l'effet des perturbations associées à ce type de fonctionnement. On prévoit à cet effet un détecteur 120, un circuit d'alimentation de bruit 121, une connection vers le contrôleur 122 un transistor 123 Tl des capacités 124 (Ci et C2) et des connections vers l'alimentation du moteur de coupe.

  
Le signal provenant de la commande du moteur est relié à l'entrée d'un circuit différentiateur cl c2 et redressé de manière à obtenir une impulsion positive à chaque commutation du moteur. Ces impulsions agissent sur un transistor Tl qui coupe le signal venant du détecteur durant les commutations du moteur. Ceci permet d'améliorer le rapport signal-bruit typiquement d'un facteur 10.

  
Comme indiqué sur la fig. 7, le contrôle de l'engin de tonte se compose d'un circuit électronique de commande comportant un microcontrôleur 102 avec en mémoire le programme de gestion de l'engin de tonte. On illustre en outre un contrôle d'énergie en 103, un contrôle des moteurs en 104, des cellules photovoltaïques en 105 et une batterie en 106. 

  
Le microcontrôleur reçoit une série d'informations d'environnement (101) p.e.

  
- tension aux bornes des cellules photovoltaïques
- vitesse de chaque roue
- courant dans la tête de coupe ou vitesse de rotation
- courant généré par les cellules photovoltaïques
- enregistrement d'un choc extérieur
- niveau du champ électrique placé à l'avant de l'engin
- détecteur d'humidité et en déduit une série de paramètres:
- ensoleillement - par la mesure du courant et de la tension aux bornes des cellules combiné avec les caractéristiques connues des cellules photovoltaïques.
- pentes ou obstacles : par la mesure de la vitesse des roues par rapport à la puissance fournie.
- hauteur de l'herbe : par l'analyse du courant absorbé par la tête de coupe et de la vitesse d'avancement.
- distance par rapport aux limites du terrain déterminée par un fil parcouru par un courant alternatif ou par une masse métallique (chaîne par exemple) ;

   et obtenue par l'analyse du signal mesuré aux bornes du détecteur 8. - zone d'ombre par l'analyse de la variation d'ensoleillement sur une distance parcourue fixée
- état du sol : par analyse des projections d'eau sur un contact monté sur le châssis.

  
Le microcontrôleur envoie ses consignes à l'unité de gestion de l'énergie et aux circuits de contrôle 104 qui agit sur les trois moteurs 107 108 109 faisant fonctionner l'engin.

DESCRIPTION DES PRINCIPAUX MODES DE FONCTIONNEMENT

  
De nombreux systèmes de guidage peuvent être adoptés. Un guidage basé sur l'analyse de l'effort de coupe s'est révélé particulièrement avantageux.

  
L'effort fournit par la tête de coupe est constamment mesuré et fournit au système de contrôle une indication de la densité et de la hauteur de l'herbe à couper. Le microcontrôleur ajuste la vitesse de l'engin de façon à garder une vitesse optimale. Lorsque la résistance de coupe est très faible (zone déjà tondue) le contrôleur transfère un maximum d'énergie aux roues motrices de manière à se rendre rapidement vers une zone encore à tondre. La vitesse peut varier par exemple de 1 à 5 km/h. 

  
Comme illustré à la figure 8, lorsque le système de contrôle détecte une zone non tondue 81 de la surface à tondre 82, l'engin 80 selon l'invention y pénètre d'une distance spécifique x et décrit une spirale de manière à rester le plus longtemps possible dans la zone présentant une résistance élevée à la coupe (hauteur et densité de l'herbe importante). Lorsqu'il a parcouru une distance y prédéfinie en ne rencontrant plus de résistance l'engin repart en ligne droite en transférant un maximum d'énergie aux roues motrices jusqu'à ce qu'une nouvelle zone moins tondue soit rencontrée.

  
Selon un mode particulier de l'invention, on prévoit un système de détection d'ombre 91 (fig.9).

  
Le système de détection d'ombre a pour but d'éviter que l'engin ne reste longtemps dans une zone d'ombre. L'ombre se déplacant constamment durant la journée, suivant la position relative du soleil, il est possible de tondre la quasi-totalité d'une surface de pelouse tout en restant exposé au soleil, s'il est présent. Les quelques zones constamment à l'ombre sont couvertes soit lors de passage nuageux qui éliminent le contraste de luminosité du à la présence d'ombre soit par des intrusions temporaires dans des zones d'ombre en fonctionnement normal. 

  
Le système de contrôle, dans le but de détecter les ombres, effectue une évaluation de l'énergie reçue par les cellules photovoltaïques à des intervalles correspondant à une distance fixe parcourue par l'engin, distance égale à la largeur d'une cellule. Il compare à chaque instant l'énergie reçue à celle reçue durant l'intervalle précédent. Le passage d'une rangée de cellule du soleil à l'ombre provoque l'enregistrement d'une chute d'énergie. Si cette chute dépasse une valeur prédéterminée, elle est considérée comme un signal d'entrée dans une zone d'ombre. L'engin continue alors son mouvement sur une distance zz pour vérifier que la zone d'ombre n'est pas accidentelle. Si l'énergie reçue reste à son niveau réduit, l'engin effectue un demi-tour pour revenir vers la zone ensoleillée.

  
Selon, un autre aspect de l'invention on prévoit un sytème de détection d'obstacle 92 (fig. 10).

  
Le système analyse constamment le mouvement relatif du panneau supérieur par rapport au châssis. Lorsqu'un déplacement est enregistré au moyen des contacts 3 et/ou d'autre détecteurs de fonction équivalente, le système réagit en arrêtant l'engin et en lui faisant effectuer une manoeuvre d'évitement définie par le programme de contrôle. 

  
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, l'engin s'arrête, recule d'une distance xx et effectue un pivotement alpha avant de repartir.

  
Selon un autre mode, l'engin pivote dans la direction opposée au choc ce qui permet de vérifier l'espace libre autour de l'obstacle. Si l'espace est supérieur à la largeur de l'engin , l'engin repart sinon il considère avoir affaire à un obstacle continu, p.e. une limite naturelle de la surface à tondre, recule et fait demi-tour.

  
Selon un autre aspect de l'invention on prévoit un système de détection des pentes et irrégularités du sol.

  
Le système analyse constamment le rapport entre l'énergie fournie aux 2 roues motrices et leur vitesses pour en déduire la résistance à l'avancement.

  
La combinaison de ce paramètre et des données du programme de contrôle permet d'identifier un blocage des roues par exemple et d'effectuer une série de manoeuvres de dégagement
(changement de sens, pivotement...).

  
Il permet également d'identifier une pente importante auquel cas le programme fait pivoter l'engin d'un angle prédéfini poour aborder la pente en oblique ce qui diminue le besoin en énergie et permet d'utiliser des moteurs de roues d'une puissance et d'un poids compatible avec le principe d'alimentation solaire directe.

  
Selon un autre aspect de l'invention, illustré à la figure
11, on prévoit un système de détection de limite de surface en l'absence de limites naturelles faisant obstacle.

  
Lorsque les limites de la surface à tondre ne sont pas définies par des obstacle naturels tels que barrières, clotûres, bordures, piquets (plots), etc. on peut utiliser un fil 93 parcouru par un courant alternatif (p.e. 5 KHz) de faible amplitude ( quelques mA) qui est déposé sur le sol le long des limites souhaitées. Cette technique est bien connue pour la conduite d'engins autonomes. L'alimentation électrique peut elle même provenir de cellules photovoltaïques fixes, p.e. aux extrémités du ou des fils.

  
Alternativement, un système passif plus sûr car indépendant de tout système d'alimentation et ne pouvant pas être mis hors service par une coupure accidentelle du fil.

  
Il s'agira par exemple d'une chaîne métallique déposée sur le sol. Le capteur frontal permettra la détection de la masse métallique par une modification de son inductance. 

  
Dans tout les cas le système réagit dès l'approche d'une limite en en analysant le signal du capteur et en calculant la distance qui sépare l'engin de la limite. Lorsque

  
cette distance devient inférieure à une distance préprogrammée, l'engin pivote jusqu'à ce que la distance devient supérieure à celle préprogrammée.

  
Si le fait de pivoter dans un sens rapproche l'engin de la limite au lieu de l'en éloigner, le système de contrôle change automatiquement le sens du pivotement. Si pour une raison ou un autre l'engin se rapproche trop de la limite, le système de contrôle met en route la procédure de collision tel que décrit ci-dessus (recul suivi de pivotement).

  
Selon encore un autre aspect de l'invention on prévoit un système de gestion de l'énergie.

  
L'unité de gestion de l'énergie commandée par le microcontrôleur a deux fonctions: gestion de l'état de charge de la batterie de back-up, détection de période nocturne et mise en attente du système avec consommation minimum. 

  
La batterie est prévue pour permettre le fonctionnement de l'électronique dans l'obscurité et lisser l'énergie fournie durant le fonctionnement diurne et doit donc être gardée suffisamment chargée.

  
Le système de contrôle vérifie constamment la tension aux bornes de la batterie et effectue une moyenne arithmétique sur une période donnée. Si la tension moyenne descend en dessous d'une valeur critique programmée, le système de contrôle vérifie que l'engin ne se trouve pas dans une zone d'ombre comme décrit précédemment. Si ce n'est pas le cas, l'engin est stoppé et attend que la tension remonte à une valeur acceptable.

  
Si une zone d'ombre a été détectée, l'engin termine la routine de sortie d'ombre avant de s'arrêter.

  
Lorsque la nuit tombe, le courant provenant des cellules photovoltaïques diminue, finit par s'annuler et devient même négatif par décharge de la batterie à travers les diodes photovoltaïques.

  
Pour éviter ce phénomène il peut être prévu une diode externe en série avec la batterie de cellules et empêchant le courant de s'inverser. 

  
La diode entraïne malheureusement une chute de tension qui diminue le rendement de l'ensemble.

  
Selon un aspect de la présente invention, la chute de tension dans la diode est éliminée en court-circuitant celle-ci en fonctionnement normal (diurne) au moyen d'un interrupteur (relais ou transistor) commandé par le microcontrôleur. La fig. 12 illustre ainsi cet aspect en représentant un contrôleur 111, un convertisseur analogique-numérique 112, un contact 113, une diode 114, une unité de contrôle moteur 115, les cellules voltaïques
116, un shunt de mesure de courant 117 et une batterie 118.

  
Celui-ci mesure constamment le courant provenant des cellules photovoltaïques et lorsqu'il détecte le passage par zéro de la mesure, il coupe automatiquement l'interrupteur isolant les cellules et les éléments de puissance du circuit le batterie. Il met également l'engin en état d'attente.

  
La diode en parallèle sur l'interrupteur permet au courant de redevenir positif lorsque la tension des cellules redevient supérieure à la tension de batterie augmentée de la chute de tension dans la diode. L'engin est alors remis en route et le microcontrôleur rétablit alors le contact. réalisation du panneau à cellules photovoltaïques (fig. 12) A titre exemplatif les solutions suivantes ont été apportées au problème de réalisation d'un panneau supérieur suffisamment rigide, léger et protégeant efficacement les cellules photovoltaïques.

  
Comme décrit dans la figure 14, les cellules sont disposées sur une feuille en matériau élastique 81 au fond d'un moule. Le moule et la feuille élastique sont percées de trous 82 placés sous les cellules. Un vide 83 est créé sous le moule pressant les cellules 84 contre la feuille élastique. Les cellules sont connectées entre elles électriquement et le produit de moulage (mousse de polyuréthane rigide) est injecté dans le moule 85 noyant les cellules dans la résine. Après durcissement et démoulage, la face extérieure du panneau, de préférence prévue légèrement bombée, est protégée d'une membrane plastique transparente protégeant les cellules de toute aggression extérieure, notamment des effets de la pluie.

  
Le système de guidage de l'engin peut suivre différents algorithmes et n'est pas limité à ce qui a été décrit ci-dessus. 

  
Selon l'invention , on peut également en effet adopter un système de 'mapping' permettant à l'engin de mettre en mémoire les limites de la surface à tondre, les zones déjà tondues et pour chaque unité de surface tondue précédemment l'effort de coupe sur ladite unité. Ceci permet à l'engin d'optimaliser ultérieurement le parcours de tonte en repassant plus souvent sur des zones où l'herbe pousse plus rapidement.

  
Le 'mapping' attribue pour chaque unité de surface un point méméoire avec un paramètre 'effort de coupe-obstacle limite') ce qui lui permet de dresser une carte de la surface à couvrir. L'engin peut se répérer grâce à l'apprentissage. préalable des obstacles sur le terrain. Cette technique est connue en soi. La connaissance de la vitesse de chaque roue motrice permet en effet de connaître la distance et la direction.

  
On peut également concevoir des systèmes de positionnement ou de repositionnement par localisation précise et périodique de générateurs (optiques, ultrasoniquesou haute fréquence p.e.) disposés sur le terrain.

  
L'invention n'est pas limitée au mode particulier de mise en oeuvre susmentionné et peut varier dans sa conception et ses détails. 

  
Revendications

  
1. Engin automatique de tonte pour le gazon caractérisé en ce qu'il est entièrement autonome, est activé en continu en fonction de l'illumination ambiante et est susceptible d'être directement alimenté par l'énergie solaire captée par des cellules photovoltaïques, ladite énergie solaire étant l'unique source d'énergie utilisée.



  Continuous and autonomous mowing system

  
The present invention relates to a fully autonomous and automatic machine for the continuous maintenance of lawns.

  
The expression “autonomous and automatic” means that the machine does not require human intervention during the mowing period, does not require any refueling to an energy source and takes any decision concerning the evaluation of obstacles, their bypassing , finding the areas to mow and evaluating the boundaries of the mowing areas.

  
By 'continuous lawn care' is meant that the machine is constantly activated during the mowing period which, among other things, tends to eliminate the problem of picking up the cut grass.

  
We know that lawn mowers have undergone a long evolution. Self-propelled models, widely used today, have considerably reduced the work of the user. Human presence is however required.

  
Attempts have also been made to partially or fully automate the mowing work, but have so far been unsuccessful.

  
Thus, US Patent 4,777,785 describes a robot mower model which detects the parts of mowed and uncut lawns, allows the robot to follow the limits of already cut grass and automatically mow the remaining area. However, the system is not fully automatic. It requires setting up the machine for each mowing and manual bypassing of obstacles.

  
French patent 2,631,466 discloses the application of a fully automatic system but which requires significant work beforehand such as the installation of a series of cables.

  
Most of the other similar systems which are proposed in the prior art either require human intervention (see e.g. U.S. patents 3,425,197, 3,924,389,
4133404, 4545453), i.e. the installation of buried cables (United States patents 3550714, 3570227). These devices are also heavy and expensive.

  
Finally, there are also known preprogrammed machines which carry out a predetermined route on the lawn. However, these can accidentally deviate from the pre-assigned route and also cause damage. They also require manual positioning of the machine at the start of mowing.

  
The object of the present invention is to provide an automatic and autonomous machine which does not have the abovementioned drawbacks - in particular manual intervention, heavy infrastructure, risk of accidents - and eliminates the need for picking up the cut grass due to its operation. continued.

  
Compared to previous systems, the mowing machine according to the invention has a significant reduction in weight, allows the use of an inefficient motor thus promoting safety in use, and operates silently.

  
It has thus been found that, surprisingly, such a machine can be designed based solely on a power source with photovoltaic cells, the only source of energy used being solar energy.

  
The present invention more particularly provides a lawn mowing machine having the following elements, individually or in combination:

  
a low-consumption cutting system, allowing the direct supply of the machine from a photovoltaic source;
- a supply by photovoltaic cells;
- an electronic control system - a detection of the grass surfaces to be cut by measuring the force provided by the cutting system
- a search for the grass surfaces to be cut by the interaction of the advancement system of the machine, the aforementioned detection device and a microcomputer;
- obstacle detection by analyzing the relative movements of the upper platform of the machine and its chassis
- detection of the limits of the mowing area by analyzing the spacing between two obstacles.

   The mowing area limit not fixed by natural obstacles
(planting, fencing, low wall, ledge) is determined either by studs placed on the ground at specific maximum intervals or by a cable laid or buried.
- a safety system based on the use of a load detector on each wheel.

  
According to an original feature of the invention, the machine is placed on the surface to be mowed at the start of the season and its operation takes place as soon as the ambient light energy exceeds a certain threshold.

  
According to one embodiment, the machine is constantly moving over the surface to be mowed by causing the mowing head to describe a movement of oscillations to the right and to the left of the advancement axis.

  
When the machine reaches an already mowed area, the load on the mowing head decreases, a phenomenon detected by a control computer which transmits power to the drive wheels until an uncut area is encountered.

  
The algorithm of the control computer makes it possible to optimize the efficiency of this research and to organize the mowing work. Preferably the computer will be provided with a clock which the operating algorithm will use.

  
When an obstacle arises, the upper plate of the machine comprising photovoltaic cells comes into contact with the obstacle. The upper plate being flexibly attached to the lower plate, it moves relative to the latter. A displacement detector detects the relative movement and, from there, the position of the obstacle with respect to the machine. The information is transmitted to the computer which controls the drive wheels to disengage, bypass the obstacle or make a U-turn.

  
The oscillating movement of the head of the machine makes it possible to detect the distance between two obstacles. If the machine detects for example an obstacle on its left, it will make move its head towards the right and if an obstacle is detected then on the right at a distance lower than a fixed and preprogrammed distance, the computer considers then that it has reached the limits of the area to be mowed and has made a U-turn.

  
The device according to the invention can advantageously include a rechargeable battery intervening in exceptional cases where it would be in a localized shadow zone and which can continuously supply an electronic command and control system. Means can also be provided to detect these gray areas and adapt the organization of the mowing accordingly, taking into account various parameters such as the battery charge level, the time, the height of the grass. etc.

  
The device according to the invention comprises a chassis on which are advantageously mounted two wheels or independent drive tracks each actuated by an electric motor. The differential control of the speed of each wheel makes it possible to steer the machine. The machine comprises one or two free wheels at the front, the wheels thus forming a triangle or a trapezoid and supporting the chassis.

  
A cutting head secured to the chassis comprises a low-voltage low-power electric motor and a small, high-efficiency cutting disc.

  
A tray supporting photovoltaic cells is flexibly mounted on the chassis.

  
The machine also includes an electronic unit comprising
- a control computer
- a movement sensor of the photovoltaic cells tray
- power circuits controlling in particular
- the cutting head
- two-wheel drive
- possibly an audible signal
- regulation of the current coming from photovoltaic cells
- the circuit for measuring the energy absorbed by the cutting device

  
Three load detectors (one per wheel) can be provided connected to the electronic unit.

  
The machine according to the invention therefore has a very light structure, e.g. of 4 kg compared to 40 kg for a conventional mower, associated with a high efficiency cutting unit and a computer program allowing the search for the areas to be mowed, the search and the bypassing of the shaded areas, the detection of obstructions, detecting the boundaries of the land to be mowed, detecting and managing irregularities in the ground (slope, bumps) and detecting the degree of humidity in the lawn.

  
The invention will be more fully described on the basis of Figures 1 to 14 appended.

  
Fig. 1 shows a partially broken plan view of an embodiment of the machine according to the invention having an oval profile.

  
Fig. 2 represents a lateral section of the machine according to FIG. 1.

  
Fig. 3 is another side section of the cutting head.

  
Figs. 4,5 and 6 represent side views of the machine

  
  <EMI ID = 1.1>

  
folded down, in a side up position, and in the fully folded position around a transverse hinge.

  
Fig. 7 shows a block diagram showing

  
  <EMI ID = 2.1>

  
electronic control system.

  
Figs. 8 to 11 illustrate the cutting algorithms that can be applied.

  
Figs. 12 and 13 illustrate examples of electronic circuits which can be applied respectively to prevent discharging of the batteries and electromagnetic interference from a detector when the engine is running.

  
According to fig. 1, a beam chassis 1 contains the electronic control circuit described in more detail below, the two geared motors for driving the driving wheels
15, a low capacity battery 18 (e.g. 1A / h) allowing the circuit to be kept on standby during the absence of light and to smooth the current coming from the voltaic cells. The chassis supports a panel 9 covered with photovoltaic cells 10 juxtaposed in mosaic. The chassis 1 also supports flexible fasteners 2 located in the axis A-A 'of the two drive wheels 15 which allows relative movement of the panel 9.

  
The flexible fasteners 2 allow longitudinal movement of the panel 9 and prevent transverse movement. The machine moves perpendicular to the axis AA ′.

  
Contacts 3 located on either side of the fasteners 2 make it possible to detect movements of translation and rotation of the panel 9 and, using the control computer 19, to locate the obstacle. The contacts can be replaced by any other electronic movement and position detector.

  
Two freewheels 4 are mounted at the front and mechanically connected to the beam chassis. The cutting head 5 is suspended between the beam chassis and the two wheels 4.

  
According to the illustrated embodiment, the cutting head is suspended from the two side members 6 by means of threaded rods making it possible to adjust the cutting height.

  
Another alternative consists of a connection of the cutting head to the side members by means of a tubular parallelogram of which only one longitudinal side is rigidly fixed to the chassis (shown at 7 in FIG. 2), the angles forming hinges. A stop is provided which allows the height of the cutting head to be adjusted without hampering its forward movement.

  
This device has the advantage of allowing the cutting head to lift in the event of irregularities in the ground when the machine is moving in reverse. In forward travel, on the other hand, the torque of the driving wheels lightens the front of the machine in the event of resistance to advancement allowing easy passage of the obstacle without requiring removal of the cutting head. A mechanical coupling not shown in the drawing can be made between the cutting head and the upper panel so as to automatically adjust the height of the front guard of the machine to the cutting height.

  
A field detector 8 is mounted at the front of the machine.

  
Alternatively other types of detector, e.g. magnetic, optical, etc., can be mounted there.

  
The panel 9 supporting the voltaic cells 10 is fixed to the chassis by means of the fasteners 2 and a pivot fastener 11 located at the front.

  
As more fully illustrated in Figs. 4 to 6, the panel 9 is produced in two parts articulated around a hinge 12.

  
The presence of an articulated panel makes it possible to solve several problems arising during the practical design of the machine according to the invention.

  
The articulation of the rear part of the panel gives the possibility of reducing the height of the machine while allowing access to significant slopes while keeping a sufficient panel surface and a balance of the weight on the driving wheels. Proper balancing of the machine involves a significant overhang at the rear. When the machine attacks a hill, the rear of the panel is articulated around the hinge in physical contact with the ground, thus allowing the passage of the machine.

  
Furthermore, the panel pivots 180 [deg.] And therefore makes it possible to reduce the longitudinal space requirement of the machine up to half, for example for its transport in the inactivated state.

  
Figures 4 and 5 illustrate the positions of the panel when climbing a slope or, for example during transport, in fully folded form, the machine then being inactivated.

  
A control panel 13 is fixed to the rear part of the beam chassis 1 allowing a user to stop the machine completely or to enter data for the control computer (security code, operating parameter).

  
A contact is fixed on the joint so that if the pivot angle of the panel exceeds a certain value, the machine stops. The machine thus stops automatically in the event of overturning from the front or in an emergency, manually, by raising the rear part.

  
A stop allowing the horizontal movement of the panel can also be provided to reduce the force on the hinges. The stop support 16 can advantageously be used as a carrying handle.

  
The drive wheels 15 have a shape which allows them to have good grip in the direction parallel to walking and easy pivoting in the perpendicular direction. Their hollow shape allows a very reduced weight and eliminates the overhang on the output axis of the gearmotor.

  
The cutting head of the machine according to the invention presents a solution in search of an optimum yield in relation to four types of consumption:
- grass entrainment by the movement of the cutting tool,
- air entrainment by movement of the cutting tool
- friction
- actual cutting force

  
A significant part of the energy used during conventional mowing with the prior systems is used to communicate kinetic energy to the grass which is propelled by the cutting blade. The device described largely eliminates the contact of the grass with the rotating system.

  
The cutting head in fact consists of a plate 20 connected by flanges 21 to the upper plate 22, the shape of which is studied so as to leave only a very small space 23 between the two plates.

  
Conventional cutting systems cut the grass under the hood, the cut grass being driven by the rotating system.

  
A disc 24 comprises two retractable blades 25 pivoting about an axis 26 and able to enter the interior of the disc. When the disc rotates, driven by the motor 27, the blades move apart by centrifugal force and exit through the space 23 between the two fixed plates
20.22.

  
The moving part in contact with the grass is extremely reduced, which considerably limits the entrainment of the grass by the rotating system.

  
Air circulation 28 caused by the rotation of the disc but kept to a minimum thanks to the profiling of the disc and the small space between the fixed plates prevents air debris from entering the cutting head and the system of 'articulation of the blades. The friction on the surface to be mowed is eliminated by the lower disc 20 and that due to grass debris is eliminated by the circulation of air 28.

  
The very thin blades 25 allow efficient cutting. A spring system can allow easy exchange of the blades.

  
The low inertia of the blades, their withdrawal inside the disc in the event of an impact and the very low power of the motor are factors offering safety of use which is particularly advantageous.

  
The cutting head is preferably controlled by a brushless DC motor with electronic switching. This choice is dictated by the constraints of service life and performance implied by the operating principle of the machine.

  
However, the operation of the electronically commutated motor can cause very steep variations in magnetic fields which are difficult to eliminate. This can disturb the operation of the limit detector (8) described above.

  
A circuit (fig. 13) advantageously makes it possible to eliminate the effect of the disturbances associated with this type of operation. A detector 120, a noise supply circuit 121, a connection to the controller 122 a transistor 123 T1 of the capacitors 124 (Ci and C2) and connections to the supply of the cutting motor are provided for this purpose.

  
The signal from the motor control is connected to the input of a differentiating circuit cl c2 and rectified so as to obtain a positive pulse at each switching of the motor. These pulses act on a transistor Tl which cuts the signal coming from the detector during the switching of the motor. This improves the signal-to-noise ratio typically by a factor of 10.

  
As shown in fig. 7, the control of the mowing machine consists of an electronic control circuit comprising a microcontroller 102 with in memory the management program of the mowing machine. An energy control is also illustrated in 103, a control of the motors in 104, photovoltaic cells in 105 and a battery in 106.

  
The microcontroller receives a series of environmental information (101) e.g.

  
- voltage across the photovoltaic cells
- speed of each wheel
- current in the cutting head or speed of rotation
- current generated by photovoltaic cells
- recording of an external shock
- level of the electric field placed in front of the machine
- humidity detector and deduces a series of parameters:
- sunshine - by measuring the current and the voltage across the cells combined with the known characteristics of photovoltaic cells.
- slopes or obstacles: by measuring the speed of the wheels in relation to the power supplied.
- grass height: by analyzing the current absorbed by the cutting head and the forward speed.
- distance from the limits of the ground determined by a wire traversed by an alternating current or by a metallic mass (chain for example);

   and obtained by analyzing the signal measured across the detector 8. - shadow area by analyzing the variation in sunlight over a fixed distance traveled
- soil condition: by analysis of water splashes on a contact mounted on the chassis.

  
The microcontroller sends its instructions to the energy management unit and to the control circuits 104 which acts on the three motors 107 108 109 operating the machine.

DESCRIPTION OF THE MAIN OPERATING MODES

  
Many guidance systems can be adopted. Guidance based on the analysis of the cutting force has proved particularly advantageous.

  
The effort provided by the cutting head is constantly measured and provides the control system with an indication of the density and height of the grass to be cut. The microcontroller adjusts the speed of the machine in order to maintain an optimal speed. When the cutting resistance is very low (area already mowed) the controller transfers a maximum of energy to the drive wheels so as to quickly reach an area still to be mowed. The speed can vary for example from 1 to 5 km / h.

  
As illustrated in FIG. 8, when the control system detects an uncut area 81 of the surface to be mowed 82, the machine 80 according to the invention penetrates there from a specific distance x and describes a spiral so as to remain the as long as possible in the area with high resistance to cutting (high grass height and density). When it has traversed a predefined distance there, meeting no more resistance, the machine sets off again in a straight line, transferring a maximum of energy to the driving wheels until a new, less mowed area is encountered.

  
According to a particular embodiment of the invention, a shadow detection system 91 is provided (fig. 9).

  
The purpose of the shadow detection system is to prevent the machine from remaining in a shadow area for a long time. The shade moving constantly during the day, depending on the relative position of the sun, it is possible to mow almost all of a lawn area while remaining exposed to the sun, if it is present. The few areas constantly in the shade are covered either during cloudy periods which eliminate the contrast in brightness due to the presence of shade or by temporary intrusions into areas of shade in normal operation.

  
The control system, with the aim of detecting shadows, performs an evaluation of the energy received by the photovoltaic cells at intervals corresponding to a fixed distance traveled by the machine, distance equal to the width of a cell. It compares at each instant the energy received with that received during the previous interval. The passage of a row of cells from the sun to the shade causes the recording of a fall in energy. If this fall exceeds a predetermined value, it is considered as an input signal in a gray area. The machine then continues its movement over a distance zz to verify that the shadow area is not accidental. If the energy received remains at its reduced level, the machine makes a U-turn to return to the sunny area.

  
According to another aspect of the invention, an obstacle detection system 92 is provided (fig. 10).

  
The system constantly analyzes the relative movement of the top panel with respect to the chassis. When a movement is recorded by means of the contacts 3 and / or other detectors of equivalent function, the system reacts by stopping the machine and making it perform an avoidance maneuver defined by the control program.

  
According to a particular embodiment of the invention, the machine stops, moves back a distance xx and performs an alpha pivoting before setting off again.

  
According to another mode, the machine pivots in the direction opposite to the impact which makes it possible to check the free space around the obstacle. If the space is greater than the width of the machine, the machine sets off again, otherwise it considers that it is dealing with a continuous obstacle, e.g. a natural limit on the area to be mowed, moves back and turns around.

  
According to another aspect of the invention there is provided a system for detecting slopes and irregularities in the ground.

  
The system constantly analyzes the relationship between the energy supplied to the 2-wheel drive and their speeds to deduce the resistance to travel.

  
The combination of this parameter and data from the control program makes it possible to identify a wheel lock for example and to perform a series of clearance maneuvers
(change of direction, pivoting ...).

  
It also makes it possible to identify a significant slope in which case the program rotates the machine by a predefined angle to approach the slope obliquely which reduces the energy requirement and allows the use of wheel motors of a power and of a weight compatible with the principle of direct solar power.

  
According to another aspect of the invention, illustrated in Figure
11, a surface limit detection system is provided in the absence of obstructing natural limits.

  
When the limits of the area to be mowed are not defined by natural obstacles such as barriers, fences, borders, stakes (studs), etc. one can use a wire 93 traversed by an alternating current (e.g. 5 KHz) of low amplitude (a few mA) which is deposited on the ground along the desired limits. This technique is well known for driving autonomous machines. The power supply can itself come from fixed photovoltaic cells, e.g. at the ends of the wire or wires.

  
Alternatively, a passive system that is safer because it is independent of any supply system and cannot be put out of service by accidentally cutting the wire.

  
It will for example be a metal chain deposited on the ground. The frontal sensor will allow the detection of the metallic mass by a modification of its inductance.

  
In all cases, the system reacts as soon as a limit is approached by analyzing the sensor signal and calculating the distance between the machine and the limit. When

  
this distance becomes less than a preprogrammed distance, the machine pivots until the distance becomes greater than the preprogrammed distance.

  
If turning in one direction brings the machine closer to the limit rather than away from it, the control system automatically changes the direction of the pivoting. If for any reason the machine gets too close to the limit, the control system starts the collision procedure as described above (reversing followed by pivoting).

  
According to yet another aspect of the invention, an energy management system is provided.

  
The energy management unit controlled by the microcontroller has two functions: management of the state of charge of the back-up battery, night time detection and standby of the system with minimum consumption.

  
The battery is designed to allow the electronics to operate in the dark and smooth the energy supplied during daytime operation and must therefore be kept sufficiently charged.

  
The control system constantly checks the voltage across the battery and performs an arithmetic average over a given period. If the average voltage drops below a programmed critical value, the control system checks that the machine is not in a shaded area as described above. If not, the machine is stopped and waits until the tension rises to an acceptable value.

  
If a shadow zone has been detected, the machine completes the shadow output routine before stopping.

  
When night falls, the current from the photovoltaic cells decreases, ends up canceling out and even becomes negative by discharging the battery through the photovoltaic diodes.

  
To avoid this phenomenon, an external diode can be provided in series with the cell battery and preventing the current from reversing.

  
The diode unfortunately causes a voltage drop which decreases the efficiency of the assembly.

  
According to one aspect of the present invention, the voltage drop in the diode is eliminated by short-circuiting it in normal (diurnal) operation by means of a switch (relay or transistor) controlled by the microcontroller. Fig. 12 thus illustrates this aspect by representing a controller 111, an analog-digital converter 112, a contact 113, a diode 114, a motor control unit 115, the voltaic cells.
116, a current measurement shunt 117 and a battery 118.

  
This constantly measures the current coming from the photovoltaic cells and when it detects the zero crossing of the measurement, it automatically cuts the switch isolating the cells and the power elements of the battery circuit. It also puts the machine in a waiting state.

  
The diode in parallel on the switch allows the current to become positive when the cell voltage becomes higher than the battery voltage increased by the voltage drop in the diode. The machine is then restarted and the microcontroller then restores contact. realization of the photovoltaic cell panel (fig. 12) By way of example, the following solutions have been provided to the problem of producing an upper panel that is sufficiently rigid, light and effectively protects the photovoltaic cells.

  
As described in Figure 14, the cells are arranged on a sheet of elastic material 81 at the bottom of a mold. The mold and the elastic sheet are pierced with holes 82 placed under the cells. A vacuum 83 is created under the mold pressing the cells 84 against the elastic sheet. The cells are electrically connected to each other and the molding product (rigid polyurethane foam) is injected into the mold 85 embedding the cells in the resin. After hardening and demoulding, the external face of the panel, preferably provided slightly curved, is protected by a transparent plastic membrane protecting the cells from any external aggression, in particular from the effects of rain.

  
The guidance system of the craft can follow different algorithms and is not limited to what has been described above.

  
According to the invention, it is also possible to adopt a 'mapping' system allowing the machine to store the limits of the area to be mowed, the areas already mowed and for each unit of area previously mowed the effort of cut on said unit. This allows the machine to later optimize the mowing course by going over more often to areas where the grass grows faster.

  
The 'mapping' assigns a memory point for each surface unit with a parameter 'limit obstacle cutting effort') which allows it to draw a map of the surface to be covered. The machine can be identified by learning. obstacles on the ground. This technique is known per se. Knowing the speed of each drive wheel makes it possible to know the distance and the direction.

  
It is also possible to design positioning or repositioning systems by precise and periodic location of generators (optical, ultrasonic or high frequency, e.g.) arranged in the field.

  
The invention is not limited to the particular mode of implementation mentioned above and may vary in its design and details.

  
Claims

  
1. Automatic lawn mowing machine characterized in that it is entirely autonomous, is activated continuously according to the ambient illumination and is capable of being directly supplied by solar energy collected by photovoltaic cells, said solar energy being the only source of energy used.


    

Claims (1)

2. Engin selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un système électronique de commande et de contrôle et une batterie rechargeable. 2. Machine according to claim 1 characterized in that it comprises an electronic command and control system and a rechargeable battery. 3. Engin selon la revendication 2 caractérisé en ce que le système électronique de commande et de contrôle prend en compte la mesure de l'énergie absorbée par la tête de coupe. 3. Machine according to claim 2 characterized in that the electronic command and control system takes into account the measurement of the energy absorbed by the cutting head. 4. Engin selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que le système électronique de commande et de contrôle prend en compte la mesure de la résistance à l'avancement des deux roues motrices individuellment. 4. Machine according to claim 2 or 3 characterized in that the electronic command and control system takes into account the measurement of the resistance to advancement of the two drive wheels individually. 5. Engin selon les revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comporte en outre, isolément ou en combinaison, - des moyens de détection des surfaces d'herbe à couper par mesure de l'énergie absorbée par le système de coupe - un dispositif de recherche des surfaces d'herbe à couper par l'interaction du système d'avancement de l'engin, du dispositif de détection précité et d'un microordinateur; 5. Machine according to claims 1 to 5 characterized in that it further comprises, individually or in combination, - means for detecting the grass surfaces to be cut by measuring the energy absorbed by the cutting system a device for searching for the surfaces of grass to be cut by the interaction of the advancement system of the machine, of the aforementioned detection device and of a microcomputer; - une détection des obstacles par l'analyse des mouvements relatifs du plateau supérieur de l'engin et de son châssis lors de la rencontre d'un obstacle - un dispositif de détection des limites de la surface de tonte par l'analyse de l'espacement entre deux obstacles, la limite de surface de tonte non fixée par des obstacles naturels étant déterminée par des plots posés sur le sol à des intervalles maximum spécifiques, - un système de sécurité basé sur l'utilisation d'un détecteur de charge sur chaque roue. - un algorithme d'évitement des zones d'ombre par analyse de la variation d'ensoleillement pour une distance parcourue déterminée. - obstacle detection by analyzing the relative movements of the upper platform of the machine and its chassis when an obstacle is encountered - a device for detecting the limits of the mowing surface by analyzing the spacing between two obstacles, the mowing surface limit not fixed by natural obstacles being determined by studs placed on the ground at specific maximum intervals , - a safety system based on the use of a load detector on each wheel. - an algorithm for avoiding gray areas by analyzing the variation in sunshine for a determined distance traveled. 6. Engin selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la coupe du gazon est effectuée par un disque se trouvant à l'avant de l'engin qui effectue un mouvement oscillant dans la direction perpendiculaire à la direction du mouvement de l'engin. 7. Engin selon n'importe laquelle des revendications précédentes caractérisé en ce que les obstacles sont détectés et contournés par analyse des mouvements relatifs d'un plateau supérieur comportant les cellules photovoltaïques et d'un châssis inférieur. 6. Machine according to claim 1 or 2 characterized in that the cutting of the grass is carried out by a disc located at the front of the machine which performs an oscillating movement in the direction perpendicular to the direction of movement of the machine . 7. Machine according to any one of the preceding claims, characterized in that the obstacles are detected and bypassed by analysis of the relative movements of an upper plate comprising the photovoltaic cells and a lower chassis. 8. Engin selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un système électronique de commande et de contrôle et une batterie rechargeable. 8. Machine according to claim 1 characterized in that it comprises an electronic command and control system and a rechargeable battery. 9. Engin selon n'importe laquelle des revendications précédentes caractérisé en ce que sa puissance est de 10 à 50 W. 9. Machine according to any one of the preceding claims, characterized in that its power is from 10 to 50 W.
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