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Système de tonte continue et autonome La présente invention concerne un engin entièrement autonome et automatique pour l'entretien 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 travaille 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.
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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 ne 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 lourds et onéreux.
Enfin il existe 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 dégats. Ils nécessitent également une mise en place manuelle de la machine à chaque début de tonte.
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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.
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 présente invention propose plus particulièrement un engin
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de tonte pour pelouse présentant les éléments suivants : - 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 ; - une détection des surfaces d'herbes à couper par mesure de l'énergie absorbée 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 chassis
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- 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 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.
Selon 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.
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 ce qui est détecté par l'ordinateur de contrôle qui transforme la puissance aux roues motrices jusqu'à ce qu'une zone non tondue soit rencontrée.
Un algorithme de l'ordinateur de contrôle permet d'optimaliser l'efficacité de cette recherche et d'organiser le travail de tondaison. De préférence l'ordinateur sera munie d'une horloge auquel l'algorithme de fonctionnement fera appel.
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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 comporter accessoirement une batterie rechargeable intervenant dans des cas exceptionnels où il se trouverait dans une zone d'ombre localisée. Des moyens peuvent être en outre prévus pour détecter ces zones et adapter ltorganisation 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...
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L'invention sera mieux décrite en se référant à la description qui suit qui présente un mode de réalisation préféré donné à titre d'exemple uniquement, en se référant à la fig. 1.
L'engin selon l'invention comprend un chassis 5 sur lequel sont montés avantageusement deux roues ou chenilles l motrices indépendantes actionnées chacune par un moteur électrique 8. Le contrôle différentiel de la vitesse de chaque roue permet de diriger l'engin. L'engin comprend une roue libre 2 à l'avant, les trois roues formant ainsi un triangle et supportant le chassis. Une tête de coupe 3 solidaire du chassis comporte un moteur électrique basse tension de faible puissance et un disque de coupe 9 de petit diamètre et à haute efficacité.
Un plateau 4 supportant des cellules photovoltaïques est monté de manière souple sur le chassis.
L'engin comporte également un boîtier électronique 6 comprenant - l'ordinateur de contrôle - le capteur 7 de mouvement du plateau à cellules photovoltaïques - les circuits de puissance commandant - la tête de coupe - les deux roues motrices
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- la 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) sont connectés au boîtier électronique.
L'invention n'est pas limitée au mode particulier de mise en oeuvre susmentionné et peut varier dans sa conception et ses détails.
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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 circumvention , finding the areas to mow and evaluating the boundaries of the mowing areas.
By continuous lawn maintenance is meant that the machine works constantly during the mowing period which, inter alia, tends to eliminate the problem of collecting 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.
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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 manually bypassing 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 require either human intervention (see eg United States patents 3,425,197.3924389, 4,133,404.4545,453, or the installation of buried cables (United States patents 3,550,714 , 3570227) These devices are heavy and expensive.
Finally there are also preprogrammed machines that perform a predetermined route on the lawn.
They can however accidentally deviate from the pre-assigned route and also cause damage. They also require manual positioning of the machine at the start of mowing.
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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.
It has thus been found that, surprisingly, such a machine can be designed based solely on a power source with photovoltaic cells.
The present invention more particularly provides a machine
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mowing lawn with the following elements: - a low-consumption cutting system, allowing the direct supply of the machine from a photovoltaic source; - a supply by photovoltaic cells; - a detection of the grass surfaces to be cut by measuring the energy absorbed by the cutting system - a search for the grass surfaces to be cut by the interaction of the advancement system of the machine, of the detection device cited above and a microcomputer; obstacle detection by analyzing the relative movements of the upper platform of the machine and its chassis
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- detection of the limits of the mowing area by analyzing the spacing between two obstacles.
The mowing surface limit not fixed by natural obstacles (planting, fencing, low wall, ledge) is 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.
According to the invention, the machine is deposited 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.
The machine is constantly moving on the surface to be mowed, making the mowing head 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 which is detected by the control computer which transforms the power to the drive wheels until an unmowed area is encountered.
An 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.
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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 may incidentally include a rechargeable battery intervening in exceptional cases where it would be in a localized shadow zone. Means can also be provided to detect these 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.
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The invention will be better described with reference to the following description which presents a preferred embodiment given by way of example only, with reference to FIG. 1.
The device according to the invention comprises a chassis 5 on which are advantageously mounted two independent drive wheels or tracks l each actuated by an electric motor 8. The differential control of the speed of each wheel makes it possible to steer the device. The machine comprises a free wheel 2 at the front, the three wheels thus forming a triangle and supporting the chassis. A cutting head 3 integral with the chassis comprises a low-voltage electric motor of low power and a cutting disc 9 of small diameter and high efficiency.
A plate 4 supporting photovoltaic cells is mounted flexibly on the chassis.
The machine also includes an electronic unit 6 comprising - the control computer - the movement sensor 7 of the plate with photovoltaic cells - the power circuits controlling - the cutting head - the two driving wheels
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- the sound signaling - the regulation of the current coming from the photovoltaic cells - the circuit for measuring the energy absorbed by the cutting device Three load detectors (one per wheel) are connected to the electronic unit.
The invention is not limited to the particular mode of implementation mentioned above and may vary in its design and details.