EP4068939A1 - Procédé de commande par un superviseur d'au moins un robot agricole autonome comportant des moyens de géolocalisation - Google Patents

Procédé de commande par un superviseur d'au moins un robot agricole autonome comportant des moyens de géolocalisation

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Publication number
EP4068939A1
EP4068939A1 EP20828051.1A EP20828051A EP4068939A1 EP 4068939 A1 EP4068939 A1 EP 4068939A1 EP 20828051 A EP20828051 A EP 20828051A EP 4068939 A1 EP4068939 A1 EP 4068939A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
row
supervisor
robot
path
trajectory
Prior art date
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Pending
Application number
EP20828051.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Henri Appert
Emmanuel GOUA DE BAIX
Clément BARON
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Agreenculture
Original Assignee
Agreenculture
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agreenculture filed Critical Agreenculture
Publication of EP4068939A1 publication Critical patent/EP4068939A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B69/00—Steering of agricultural machines or implements; Guiding agricultural machines or implements on a desired track
    • A01B69/007—Steering or guiding of agricultural vehicles, e.g. steering of the tractor to keep the plough in the furrow
    • A01B69/008—Steering or guiding of agricultural vehicles, e.g. steering of the tractor to keep the plough in the furrow automatic
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • G05D1/0217—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory in accordance with energy consumption, time reduction or distance reduction criteria
    • G—PHYSICS
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    • G05D1/0219—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory ensuring the processing of the whole working surface
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    • G05D1/0287—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles involving a plurality of land vehicles, e.g. fleet or convoy travelling
    • G05D1/0291—Fleet control
    • G05D1/0297—Fleet control by controlling means in a control room
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    • G05D1/20—Control system inputs
    • G05D1/22—Command input arrangements
    • G05D1/221—Remote-control arrangements
    • G—PHYSICS
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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    • G05D1/40—Control within particular dimensions
    • G05D1/43—Control of position or course in two dimensions
    • G—PHYSICS
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/60—Intended control result
    • G05D1/646—Following a predefined trajectory, e.g. a line marked on the floor or a flight path
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/20—Control system inputs
    • G05D1/22—Command input arrangements
    • G05D1/229—Command input data, e.g. waypoints
    • G05D1/2295—Command input data, e.g. waypoints defining restricted zones, e.g. no-flight zones or geofences
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/60—Intended control result
    • G05D1/69—Coordinated control of the position or course of two or more vehicles
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D2105/00—Specific applications of the controlled vehicles
    • G05D2105/15—Specific applications of the controlled vehicles for harvesting, sowing or mowing in agriculture or forestry

Definitions

  • Method for controlling by a supervisor at least one autonomous agricultural robot comprising geolocation means
  • the present invention relates to the field of precision agriculture (in English "Precision Land Management - PLM”) implementing autonomous agricultural robots and more particularly the function of automatic sequence of maneuvers at the end of the field, for row work. of culture.
  • These maneuvers are relatively delicate because the maneuvering zone, substantially perpendicular to the rows of crops, must be as small as possible to avoid the loss of cultivable area, and requires the operator to have great precision to move to the next row with perfect alignment. , without "biting the limits of the maneuver zone.
  • This operation is all the more delicate as the agricultural machine is often equipped with a very wide tool, offset behind the center of rotation of the machine, which involves extrapolating the movements of the points furthest from the machine. the working tool.
  • the TERRA DOS T4 sugar beet harvester from the HOLMER company (trade names) can be equipped with a SMART CONTROL module from the REICHHARDT company (trade names) carrying out GNSS control to record the boundaries of the plantation and the field as well as other parameters.
  • Headland U-turn control lifts the harvesting unit and pushes it back into place.
  • the system automatically indicates at the end of the row via an audible signal the optimal time to initiate the U-turn that the driver is actively starting.
  • the module then commands the stop at the limit of the plots the lifting and lifts the lifting block to the optimum point.
  • GNSS GPS
  • the system automatically drives in the correct nearest lane.
  • the module automatically returns the harvesting unit to the optimum point in the field.
  • the certified row sensor control system controls the machine on the row.
  • the calculation of the necessary waypoints is done in the module.
  • the CAN-Bus transfers the waypoints to the control computer which retransmits the calculated U-turn movements to the vehicle controller.
  • the recorded data makes it possible to calculate the trajectory during U-turns, row changes or retraction trips as well as virtually count the trajectories. All operational procedures are optimized and fully automated. In the absence of this data, navigation information is collected during the uprooting. In addition, automatic and continuous calculations are carried out for the next headland trip, in order to optimize the driving behavior at the headland (headland width, entry conditions into the next row, etc.) on row sensor path database. Finally, all the data specific to the impacts are stored and made available to the farmer who can document and evaluate them.
  • This automatic steering feature improves machine profitability by automatically scheduling and executing highly efficient steering, minimizing downtime during turns and ensuring the implement fits into the next row. according to the desired trajectory, without requiring the intervention of the driver.
  • Patent application US2017 / 188505 (French patent FR3042943) is known in the state of the art, describing a system capable of fully or semi-automatically managing maneuvers, in particular U-turns, which is independent. of the tractor, usable with tractors with or without on-board intelligence and able to manage U-turn maneuvers, with trajectory prediction for motorized agricultural couplings comprising either one to three pieces of equipment attached to a tractor.
  • trajectory optimization algorithms based on such a great diversity of parameters, partly linked to each other, are not stable and can lead to inappropriate solutions. This document also specifies that “The operator can deactivate the maneuver management and guidance system at the end of the trajectory to correct any drift”.
  • each connection path of the plurality of possible connection paths connects a half-swath of a first half-swath of the set of half-swaths to a second half-swath of the set of half-swaths;
  • connection path chosen from among the plurality of possible connection paths as a function of the cost; and • emit a signal indicative of a travel path for an agricultural work vehicle.
  • the sensor assembly is configured to facilitate the determination of the conditions of the vehicle. , e.g. infrared sensors, ultrasonic sensors, magnetic sensors, etc.) configured to monitor a rotational speed of a respective wheel or track and / or a ground speed of the work vehicle.
  • the sensors can also monitor the operating levels (eg temperature, fuel level, etc.) of the work vehicle.
  • the sensors can monitor conditions in and around the field, such as temperature, weather, wind speed, humidity, objects on the ground and other similar conditions. The quality of guidance is strongly linked to the consistency and precision of these multiple data.
  • junction paths are calculated assuming constant vehicle speed. Junction paths can be recalculated whenever the speed changes or they can be recalculated periodically whether or not the vehicle speed has changed.
  • junction paths are constructed as a series of linear, circular, and spiral segments. Spirals are used to join segments of different and constant curvature, for example to join a line and an arc of a circle. This solution imposes limitations: the speed must be assumed to be constant, otherwise the calculation must be restarted at each change of speed. However, the speed varies continuously in the case of an agricultural vehicle moving over uneven terrain.
  • the present invention aims to remedy these drawbacks, by means of a robust solution limiting the number of data necessary for the calculation of the optimal trajectory, and making it possible to determine in real time the corrective actions allowing optimal monitoring of a theoretical trajectory.
  • a supervisor of at least one autonomous agricultural robot comprising geolocation means, said supervisor transmitting to said at least one autonomous agricultural robot periodic rank allocation messages, each of said agricultural robots comprising a computer for controlling the movement of the corresponding robot as a function of, on the one hand, the allocated trajectory and, on the other hand, geolocation data, as well as for the calculation of a row change trajectory as a function of the messages transmitted by said supervisor,
  • Said supervisor transmits a digital message describing the limits of the maneuvering zone formed by at least one polygon; and in that the method consists in calculating the displacement of said robot a) during the displacement on a row by a guide law by minimizing the difference between o the center of the robot o the projection of the center of the robot on row b) when moving outside a row as a function of a guide law by minimizing the difference between o the center of the robot o the projection of the center of the robot on a maneuver path said maneuver path being determined by an optimization under constraints of the maneuver path, said constraints comprising: o the orientation of the end of the maneuver path corresponds to the orientation of the start of the following row where the area traversed by all the mobile elements is strictly inscribed in said maneuvering polygon, the optimization criterion being constituted by the weighted combination of at least part of the following parameters : minimization of the travel time of said maneuvering path maximization of the turning radii minimization of the cultivation surface crossed by the support surface on the ground generated by the movement
  • This library contains, for example, the recording of digital data defining a “K” bend, a “U” bend or any other type of usual bend.
  • the method further comprises a digital message further describing at least one maneuver route consisting of a succession of segments S ⁇ each defined by a downstream point PAV ⁇ , an upstream point PAM ⁇ corresponds to the point PAVi + i of the next segment S + i , said optimization criterion for minimizing the crop surface crossed being determined as a function of the difference between the maneuver path and the maneuver route.
  • said trajectory during movement outside the row is a function of the following parameters: the tangent to the exit row the tangent to the allocated row of said maneuvering path from the limits of the authorized movement zone.
  • said trajectory during movement outside the row comprises at least one reversal of the direction of movement.
  • said trajectory during movement outside the row is calculated to present at least one asymptote close to the limit of the authorized movement zone.
  • said trajectory during movement outside the row is calculated to maximize the distance between the asymptotes of said trajectory and the limit of the authorized movement zone.
  • said trajectory during movement outside the row is calculated to minimize the length of said trajectory.
  • said trajectory during movement outside the row is calculated to maximize the radii of curvature of said trajectory
  • said supervisor transmits a plurality of maneuver paths and in that the robot selects one of said maneuver paths during the step of calculating said U-turn trajectory.
  • said computer for controlling the movement of the robot comprises a controller determining in real time the direction and the speed of movement as a function of the offset between said reference point and the calculated trajectory, with different coefficients for the movement on a row on the one hand, and for moving outside a row on the other hand.
  • said coefficients are adjusted according to the use of the tool and the nature of the soil.
  • the invention also relates to a precision farming system comprising a supervisor and at least one autonomous agricultural robot comprising geolocation means, characterized in that said supervisor comprises a computer for calculating periodic rank allocation messages for each of said agricultural robots and a digital representation of at least one maneuvering path, and communication means for transmitting said periodic messages and said digital representation to said at least one autonomous agricultural robot, each of said agricultural robots comprising its own geolocation means and a computer to control the movement of the corresponding robot as a function of, on the one hand, the allocated trajectory and, on the other hand, the geolocation data, as well as for the calculation of a rank change trajectory as a function of the messages transmitted by said supervisor, the computer of each of said at least one robot being configured for cal culate the movement of said robot a) during movement on a row by a guide law by minimizing the gap between o the center of the robot o the projection of the center of the robot on the row b) when moving outside a row as a function of a guide law by minimizing the difference between o the center
  • conformity to a typology of a preferred trajectory from a library of typologies for example a “K” turn, a “U” turn, a turn described by a succession of arcs, rectilinear segments and cusps, in particular in the form of triplets of arcs and / or rectilinear segments and associated with a number between 0 and 2 designating the number of elements (arc or rectilinear segment) traversed in reverse.
  • the invention also relates to an autonomous agricultural robot comprising its own geolocation means, a computer for controlling the guidance as a function of information coming from said geolocation means and to a communication means for receiving information transmitted by a. remote supervisor, characterized in that said information transmitted by said supervisor comprises periodic rank allocation messages for each of said agricultural robots and a digital representation of at least one maneuver path, said computer being configured to control the movement of the robot corresponding depending on the one hand on the allocated trajectory and on the other hand on geolocation data, as well as for the calculation of a rank change trajectory as a function of the messages transmitted by said supervisor, a) when moving on a rank by a guide law by minimizing the difference between o the center of the robot o the projection of the center of the robot on row b) when moving outside a row as a function of a guide law by minimization of l 'deviation between o the center of the robot o the projection of the center of the robot on a maneuver path said maneuver path being determined by an optimization under constraints of the maneuver path, said constraints comprising
  • the invention also relates to a supervisor of autonomous agricultural robots comprising geolocation means, characterized in that it comprises a computer for calculating periodic rank allocation messages for each of said agricultural robots and a digital representation of at least one. maneuver path, and communication means for transmitting said periodic messages and said digital representation to said at least one autonomous agricultural robot.
  • Figure 1 shows a schematic view of the implementation of the invention.
  • the system according to the invention illustrated by FIG. 1 relates to working an area organized in a plurality of rows (2), with at the end of the rows (2) turning zones (3, 4) located between the cultivable area and the limits of movement of agricultural machinery defined by roadways, ditches, hedges and embankments bordering the cultivable area.
  • the plot of land for cultivation is structured by lines oriented so as to reduce maneuvers.
  • the interval between two adjacent lines is generally constant but may present variations locally to take account of specific features of the terrain.
  • These lines are in the as far as possible straight, but may present curvatures locally. They define the rows of passage of agricultural machinery, for work such as plowing, sowing, weeding, harvesting, spraying various compounds, etc.
  • the topology of the plot is calculated by a server (5) by optimization treatments and recorded in a memory (6) of the server in the form of a digital map comprising the geolocated information relating to the rows (2) and to the turning zones ( 3, 4).
  • the system also includes autonomous machines (10) towing a work hitch (12) having a reference point (15).
  • Each of the autonomous vehicles (10) is equipped with its own geolocation means (11), for example by a satellite geolocation system (20). It also includes fixed beacons (small sensor box) (7, 8).
  • the supervisor calculates the movement trajectories of each of the autonomous vehicles (10), and transmits to the autonomous vehicles (10) the information necessary to ensure the tracking of the allocated trajectory according to the geolocation data received locally by each of the vehicles.
  • the trajectory on the plot is calculated as a function of the allocated rank.
  • the supervisor also calculates for each of the machines one or more maneuver paths between a row and the next allocated row and transmits them to the concerned machine to allow it to control the movement between the end of a row (15) and the beginning. of the rank allocated for the subsequent movement.
  • Figure 2 illustrates the movement of the machine (10).
  • the tool is in an active or inactive state depending on the instruction corresponding in particular to the nature of the work depending on the location of the robot.
  • the computer of the machine (10) calculates a correction to return to point (16) of the nominal trajectory.
  • “Maneuver path” designates the reference line of movement connecting the starting row to the finishing row. This guide path will serve as a frame of reference for guiding the robot, and in particular as a frame of reference for measuring the difference between the real position and the reference position.
  • “Maneuver path” designates the combination of the maneuver path and the speed setpoint at each point of the path.
  • “Shunting route” designates a line crossing the shunting area and corresponding to a preferred line remaining inside the shunting polygon. This maneuver route is optional and makes it possible to simplify the calculation of the maneuver path.
  • Constraint optimization designates a family of digital processing based on the analytical resolution or numerical of the problems which consist in minimizing or maximizing a function-criterion on a set.
  • the robot When the robot arrives at the end of a row (18), it controls the passage of the tool (12) to the inactive state, and modifies its guidance control strategy to switch to a mode for determining the trajectory by a constrained, real-time or precomputed optimization algorithm.
  • the preparation of the data for the determination of the trajectory out of the rows consists in defining a digital representation of the georeferenced polygons (20) defining the maneuver zone and whose periphery delimiting the limits of movement (19) in which the swept surfaces must remain circumscribed. by the robot and its associated equipment during its movements between two consecutive rows, which constitutes the first constraint.
  • This digital representation also includes, for each of the rows, the position and orientation of the start of the row (17).
  • a second constraint is that the trajectory in the maneuvering zone ends at the start of the next row, with the same orientation as that of the said start of the row.
  • the possible maneuvering paths taking these constraints into account, are infinite, and the constrained optimization processing consists in selecting at least one of them making it possible to also satisfy weighted criteria such as: the minimization of the travel time, a function of the length of the maneuvering path and the bending radii, as well as the maximum speed compatible with each of the radii of curvature and, where appropriate, other parameters intrinsic to the robot and associated equipment the maximization of the radius of curvature, which may be assigned a weighting coefficient lower than that assigned to the criterion of minimization of travel time, a radius of too low curvature leading to soil degradation especially for tracked robots minimization of the cultivation surface crossed by the support surface on the ground generated by the movement of the robot on said maneuvering path, in order to limit the crushing of surfaces crops crossed by the robot.
  • weighted criteria such as: the minimization of the travel time, a function of the length of the maneuvering path and the bending radii, as well as the maximum speed compatible with each of the radii of curvature and, where
  • the robot computer loads one or more maneuver paths into the memory of the robot's local computer, and one of the paths is selected, either by a human operator, or by a message transmitted by the supervisor, or by a choice algorithmic executed by the robot computer according to the available maneuvering area.
  • a maneuver path is made up of a succession of straight or curved sections (2 to 5).
  • Each section (2 to 5) is defined by the geographical coordinates of the end points and of the angular orientation of the tangents at said ends.
  • the trajectory typology library can be described by representations identified according to their main descriptors.
  • the entry into the path and the exit are made in a substantially parallel manner or at 90 ° and in opposite directions, and in forward motion.
  • Trajectories are classified into three categories, in which the paths are ordered:
  • Desirable paths which are the paths that the user wants to see as much as possible.
  • the classification is only a proposal that can be modified according to technical specifications, users, tools or others.
  • IoT U-shaped path designated by the type SCS_D (a straight segment, a 180 ° curve, a new straight segment, without any reverse gear)
  • Id 2 CCS_R trajectory: a trajectory curved over 135 °, a turning point with a reverse gear according to a second curve of 45 °, a straight segment in forward motion.
  • CCS_R trajectory a trajectory a trajectory curved over 30 °, a turning point with a reverse gear according to a second curve of 90 °, a straight segment in forward motion.
  • Id 4 Trajectory CCC_R: a trajectory a trajectory curved over 35 ° to the left, a turning point with a reverse gear according to a second curve of 60 °, a curve of 60 ° in forward motion.
  • Trajectory CCC_R a trajectory a trajectory curved over 45 ° to the right, a turning point with a reverse gear according to a second curve of 60 °, a curve of 45 ° in forward motion.
  • Trajectory CCS_D a trajectory presenting a first curve of more than 270 °, a second curve according to a curve in the opposite direction followed by a rectilinear segment
  • Id 7 Trajectory CCC_D: a trajectory presenting a first curve of 45 °, a second curve of more than 180 ° in the opposite direction followed by a third curve in the opposite direction
  • Id 8 SCS_R trajectory: a trajectory presenting a first rectilinear segment, followed by a reversal point and a reverse gear according to a first curve of 90 °, and a new reversal point followed by a rectilinear segment
  • CCS_D trajectory a trajectory presenting two consecutive curves and a rectilinear segment with an intersection of trajectory
  • Trajectory CCC_D a trajectory presenting three consecutive curves with an intersection of trajectory
  • Trajectory CSC_R a trajectory presenting an entry curve, a cusp, a rectilinear segment perpendicular to the entry and exit axis, and a new cusp followed by a new curve.
  • the DRS path selection algorithm proceeds as follows: Over a first range of radii, the algorithm only tests whether there are valid desirable paths by gradually decreasing the radius.
  • the algorithm tests whether there are valid desirable or possible paths by gradually decreasing the radius.

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Abstract

L'invention présente un procédé de commande par un superviseur d'au moins un robot agricole autonome comportant des moyens de géolocalisation, le superviseur transmettant audit au moins un robot agricole autonome des messages périodiques d'allocation de rang, chacun desdits robots agricoles comportant un calculateur pour commander le déplacement du robot correspondant en fonction d'une part de la trajectoire allouée et d'autre part des données de géolocalisation, ainsi que pour le calcul d'une trajectoire de changement de rang en fonction des messages transmis par le superviseur.

Description

Procédé de commande par un superviseur d'au moins un robot agricole autonome comportant des moyens de géolocalisation
Domaine de 1'invention
La présente invention concerne le domaine de l'agriculture de précision (en anglais « Précision Land Management - PLM ») mettant en œuvre des robots agricoles autonomes et plus particulièrement la fonction de séquence automatique des manœuvres en bout de champ, pour des travaux de rangées de culture. Ces manœuvres sont relativement délicates car la zone de manœuvre, sensiblement perpendiculaire aux rangées de culture, doit être la moins large possible pour éviter la perte de surface cultivable, et oblige l'opérateur a une grande précision pour passer au rang suivant avec un parfait alignement, sans « mordre sur les limites de la zone de manœuvre. Cette opération est d'autant plus délicate que l'engin agricole est souvent équipé d'un outil de grande largeur, décalé en arrière du centre de rotation de l'engin, ce qui implique d'extrapoler les mouvements des points les plus éloignés de l'outil de travail. De surcroît, il est souhaitable de limiter les déplacements dans la zone de manœuvre pour éviter de dégrader le sol.
Dans le domaine du machinisme agricole de précision, on commence à développer des solutions d'assistance du pilote de l'engin. Par exemple l'arracheuse de betteraves sucrières TERRA DOS T4 de la société HOLMER (noms commerciaux) peut être équipée d'un module SMART CONTROL de la société REICHHARDT (noms commerciaux) réalisant un pilotage GNSS pour enregistrer les limites de la plantation et du champ ainsi que d'autres paramètres. Le contrôle de demi-tour en bout de champ relève l'unité d'arrachage et la remet en place. Le système indique automatiquement en bout de rangée via un signal sonore le moment optimal pour initier le demi-tour que le conducteur démarre activement. Le module commande alors l'arrêt à la limite de la parcelle l'arrachage et soulève le bloc d'arrachage au point optimal.
En même temps, le pilotage par GNSS (GPS) prend en main le demi-tour ce qui permet d'effectuer une manœuvre idéale. Le système conduit automatiquement sur la voie la plus proche correcte.
Une fois arrivé, le module replace automatiquement l'unité d'arrachage sur le point optimal dans le champ. Pour finir, le système certifié de commande par palpeur de rangées assure le pilotage de la machine sur la rangée. Le calcul des points de cheminement nécessaires est effectué dans le module. Le CAN-Bus transfère les points de cheminement à l'ordinateur de pilotage qui retransmet les mouvements calculés de demi-tour au contrôleur du véhicule.
Les données enregistrées permettent de calculer la trajectoire lors des demi-tours, changements de rangs ou les trajets de rétractation ainsi que de décompter virtuellement les trajectoires. Toutes les procédures opérationnelles sont optimisées et totalement automatisées. En l'absence de ces données, les informations de navigation sont recueillies pendant l'arrachage. De plus, des calculs automatiques et continus sont effectués pour le prochain trajet en bout de champ, afin d'optimiser le comportement de conduite en bout de champ (largeur de la tournière, conditions d'entrée dans la rangée suivante, etc.) sur la base des données de la trajectoire du capteur de rangées. Enfin, toutes les données spécifiques aux impacts sont stockées et mises à disposition de l'agriculteur qui pourra les documenter et les évaluer.
Cette solution permet de minimiser la pression au sol, car les trajets superflus sont évités, les pertes de récolte sont réduites, cela grâce à l'utilisation et au relevage automatiques de l'unité d'arrachage. De plus, les temps morts et les coûts variables sont réduits, car par exemple il n'est plus nécessaire de compter les rangées (une procédure coûteuse). Une solution similaire est commercialisée sous le nom de INTELLITURN de la société NEWHOLLAND (nom commerciaux).
Cette fonction de braquage automatique améliore la rentabilité des machines en planifiant et en exécutant automatiquement un braquage d'une extrême efficacité, de manière à minimiser les temps d'inactivité pendant les virages et à veiller à ce que l'outil rentre dans la ligne suivante selon la trajectoire souhaitée, sans avoir besoin de l'intervention du conducteur.
Etat de la technique
On connaît dans l'état de la technique la demande de brevet US2017/188505 (brevet français FR3042943) décrivant un système apte à gérer de manière entièrement automatique ou de manière semi-automatique des manœuvres, en particulier des demi- tours, qui est indépendant du tracteur, utilisable avec des tracteurs présentant ou non une intelligence embarquée et apte à gérer des manœuvres de demi-tour, avec prédiction des trajectoires pour des attelages agricoles motorisés comportant indifféremment un à trois équipements attelés à un tracteur.
Cette solution de l'art antérieur nécessite le traitement d'un grand nombre de paramètres et variables énoncées :
• L'angle d'écart du tracteur par rapport à la direction initiale ;
• Le coefficient de régime lié au tracteur ;
• Les empattements de l'élément tracteur et d'un élément attelé r
• L 'angle de braquage du tracteur ;
• Les angles de pliage de deux éléments attelés successifs ;
• Les coordonnées de la trajectoire du tracteur ;
• Les coordonnées du centre de la trajectoire circulaire ;
• Le rayon du braquage ; • L'angle formé par l'axe liant le centre cinématique d'un élément-tracteur avec le centre instantané de rotation et l'axe liant le pont d'attelage avec ce centre de rotation ;
• Le rapport de liaison mécanique direct des éléments ;
• Les interactions avec le sol.
Il s'agit de données pouvant présenter des erreurs d'acquisition et pour certaines interdépendantes, et sont déterminés par rapport à plusieurs référentiels qui ne sont pas tous liés.
Les algorithmes d'optimisation de trajectoires basées sur une aussi grande diversité de paramètres, en partie liés entre eux, ne sont pas stables et peuvent conduire à des solutions inappropriées. Ce document précise d'ailleurs que « L'opérateur peut désactiver le système de gestion et de guidage des manœuvres en fin de trajectoire pour corriger une dérive éventuelle ».
On connaît aussi dans l'état de la technique la demande de brevet américain US2018/359905 décrit une solution de commande d'un système de véhicule de travail agricole comprenant:
• un contrôleur configuré pour:
• recevoir un ensemble de chemins d'andain;
• séparer chaque chemin d'andain de l'ensemble de chemins d'andain en un ensemble de demi-andains;
• déterminer une pluralité de chemins de connexion possibles, dans lequel chaque chemin de connexion de la pluralité de chemins de connexion possibles relie un demi-andain d'un premier demi-andain de l'ensemble de demi-andains à un second demi-andain de l'ensemble de demi-andains;
• déterminer un coût pour chaque chemin de connexion possible de la pluralité de chemins de connexion possibles;
• sélectionner un chemin de connexion choisi parmi la pluralité de chemins de connexion possibles en fonction du coût; et • émettre un signal indicatif d'un trajet de déplacement pour un véhicule de travail agricole.
Cette solution est sensible aux erreurs de positionnement et l'orientation du point de mesure de la position du véhicule et nécessite également l'acquisition d'un grand nombre de données : « L'ensemble capteur est configuré pour faciliter la détermination des conditions du véhicule, par exemple, des capteurs infrarouges, des capteurs à ultrasons, des capteurs magnétiques, etc.) configurés pour surveiller une vitesse de rotation d'une roue ou d'une piste respective et / ou une vitesse au sol du véhicule de travail. Les capteurs peuvent également surveiller les niveaux de fonctionnement (par exemple, température, niveau de carburant, etc.) du véhicule de travail. En outre, les capteurs peuvent surveiller les conditions dans et autour du champ, telles que la température, le temps, la vitesse du vent, l'humidité, les objets sur le terrain et d'autres conditions similaires ». La qualité du guidage est fortement liée à la cohérence et la précision de ces multiples données.
On connaît aussi la demande US2015/198953 décrivant une autre solution de pilote automatique de véhicule visant à offrir un guidage de haute performance, que le véhicule soit proche ou éloigné d'une trajectoire souhaitée pour maintenir un véhicule sur une trajectoire, et le guider efficacement pour rejoindre une trajectoire à partir de n'importe quel point de départ. Les chemins de jonction sont calculés en supposant une vitesse constante du véhicule. Les chemins de jonction peuvent être recalculés chaque fois que la vitesse change ou ils peuvent être recalculés périodiquement, que la vitesse du véhicule ait changé ou non.
Les chemins de jonction sont construits comme une série de segments linéaires, circulaires et clothoïdes. Les clothoïdes sont utilisés pour joindre des segments de courbure différente et constante par exemple pour joindre une ligne et un arc de cercle. Cette solution impose des limitations : la vitesse doit être supposée constante, sinon il faut relancer le calcul à chaque changement de vitesse. Or, la vitesse varie continûment dans le cas d'un véhicule agricole se déplaçant sur un terrain inégal.
Solution apportée par l'invention
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients, par une solution robuste limitant le nombre de données nécessaire au calcul de la trajectoire optimale, et permettant de déterminer en temps réel les actions correctives permettant un suivi optimal d'une trajectoire théorique.
Elle concerne dans son acception la plus générale un procédé de commande par un superviseur d'au moins un robot agricole autonome comportant des moyens de géolocalisation, ledit superviseur transmettant audit au moins un robot agricole autonome des messages périodiques d'allocation de rang, chacun desdits robots agricoles comportant un calculateur pour commander le déplacement du robot correspondant en fonction d'une part de la trajectoire allouée et d'autre part des données de géolocalisation, ainsi que pour le calcul d'une trajectoire de changement de rang en fonction des messages transmises par ledit superviseur,
Caractérisé en ce que :
Ledit superviseur transmet un message numérique décrivant les limites de zone de manœuvre constitué par au moins un polygone ; et en ce que le procédé consiste à calculer le déplacement dudit robot a) lors du déplacement sur un rang par une loi de guidage par minimisation de l'écart entre o le centre du robot o la projection du centre du robot sur le rang b) lors du déplacement en dehors d'un rang en fonction par une loi de guidage par minimisation de l'écart entre o le centre du robot o la projection du centre du robot sur un chemin de manœuvre ledit chemin de manœuvre étant déterminée par une optimisation sous contraintes de la trajectoire de manœuvre, lesdites contraintes comportant : o l'orientation de l'extrémité du chemin de manœuvre correspond à l'orientation du début du rang suivant o l'aire parcourue par l'ensemble des éléments mobiles est inscrite strictement dans ledit polygone de manœuvre le critère d'optimisation étant constitué par la combinaison pondérée d'une partie au moins des paramètres suivants : la minimisation du temps de parcours dudit chemin de manœuvre la maximisation des rayons de braquage la minimisation de la surface de culture traversée par la surface d'appui au sol générées par le déplacement du robot sur ledit chemin de manœuvre. la conformité à une typologie d'une trajectoire préférée à partir d'une bibliothèque de typologies.
Cette bibliothèque contient par exemple l'enregistrement des données numériques de définition d'un virage en « K », d'un virage en « U » ou de toute autre typologie de virages usuels.
Selon une variante, le procédé comporte en outre un message numérique décrivant en outre au moins une route de manœuvre constituée par une succession de segments S± définis chacun par un point aval PAV±, un point amont PAM± correspond au point PAVi+i du segment S+i suivant, ledit critère d'optimisation de minimisation de la surface de culture traversé étant déterminé en fonction de l'écart entre le chemin de manœuvre et la route de manœuvre. Avantageusement, ladite trajectoire lors du déplacement en dehors du rang est fonction des paramètres suivants : la tangente au rang de sortie la tangente au rang alloué dudit chemin de manœuvre des limites de la zone de déplacement autorisée.
Selon une variante, ladite trajectoire lors du déplacement en dehors du rang comporte au moins une inversion du sens de déplacement.
Avantageusement, ladite trajectoire lors du déplacement en dehors du rang est calculée pour présenter au moins une asymptote proche de la limite de la zone de déplacement autorisée.
On attend par « proche » au sens du présent brevet une distance au moins deux fois inférieur à la largeur de l'outil tracté par l'engin autoguidé.
Avantageusement, ladite trajectoire lors du déplacement en dehors du rang est calculée pour maximiser la distance entre les asymptotes de ladite trajectoire et la limite de la zone de déplacement autorisée.
Selon une variante, ladite trajectoire lors du déplacement en dehors du rang est calculée pour minimiser la longueur de ladite trajectoire.
Selon une autre variante, ladite trajectoire lors du déplacement en dehors du rang est calculée pour maximiser les rayons de courbure de ladite trajectoire
De préférence, ledit superviseur transmet une pluralité de chemins de manœuvre et en ce que le robot sélectionne l'un desdits chemins de manœuvre lors de l'étape de calcul de ladite trajectoire de demi-tour.
Selon une variante, ledit calculateur pour commander le déplacement du robot comporte un contrôleur déterminant en temps réel la direction et la vitesse de déplacement en fonction du décalage entre ledit point de référence et la trajectoire calculée, avec des coefficients différents pour le déplacement sur un rang d'une part, et pour le déplacement en-dehors d'un rang d'autre part.
Avantageusement, lesdites coefficients sont ajustés en fonction de l'usage de l'outil et de la nature du sol.
L'invention concerne aussi un système d'agriculture de précision comportant un superviseur et au moins un robot agricole autonome comportant des moyens de géolocalisation, caractérisé en ce que ledit superviseur comporte un calculateur pour calculer des messages périodiques d'allocation de rang de chacun desdits robots agricoles et une représentation numérique d'au moins un chemin de manœuvre, et des moyens de communication pour transmettre lesdits messages périodiques et ladite représentation numérique audit au moins un robot agricole autonome, chacun desdits robots agricoles comportant des moyens propres de géolocalisation et un calculateur pour commander le déplacement du robot correspondant en fonction d'une part de la trajectoire allouée et d'autre part des données de géolocalisation, ainsi que pour le calcul d'une trajectoire de changement de rang en fonction des messages transmises par ledit superviseur, le calculateur de chacun desdits au moins un robot étant configuré pour calculer le déplacement dudit robot a) lors du déplacement sur un rang par une loi de guidage par minimisation de l'écart entre o le centre du robot o la projection du centre du robot sur le rang b) lors du déplacement en dehors d'un rang en fonction par une loi de guidage par minimisation de l'écart entre o le centre du robot o la projection du centre du robot sur un chemin de manœuvre ledit chemin de manœuvre étant déterminée par une optimisation sous contraintes de la trajectoire de manœuvre, lesdites contraintes comportant : o l'orientation de l'extrémité du chemin de manœuvre correspond à l'orientation du début du rang suivant o l'aire parcourue par l'ensemble des éléments mobiles est inscrite strictement dans ledit polygone de manœuvre le critère d'optimisation étant constitué par la combinaison pondérée d'une partie au moins des paramètres suivants : la minimisation du temps de parcours dudit chemin de manœuvre la maximisation des rayons de braquage la minimisation de la surface de culture traversée par la surface d'appui au sol générées par le déplacement du robot sur ledit chemin de manœuvre. la conformité à une typologie d'une trajectoire préférée à partir d'une bibliothèque de typologies, par exemple de virage en « K », de virage en « U », de virage décrit par une succession d'arcs, de segments rectilignes et de points de rebroussement, notamment sous forme de triplets d'arcs et/ou segments rectiligne et associé à un nombre compris entre 0 et 2 désignant le nombre d'éléments (arc ou segment rectiligne) parcourus en marche arrière.
L'invention concerne encore un robot agricole autonome comportant des moyens propres de géolocalisation, un calculateur pour commander le guidage en fonction d'information provenant dudit moyen de géolocation et d'un moyen de communication pour recevoir des informations transmises par un superviseur distant, caractérisé en ce que lesdites informations transmises par ledit superviseur comportent des messages périodiques d'allocation de rang de chacun desdits robots agricoles et une représentation numérique d'au moins un chemin de manœuvre, ledit calculateur étant configuré pour commander le déplacement du robot correspondant en fonction d'une part de la trajectoire allouée et d'autre part des données de géolocalisation, ainsi que pour le calcul d'une trajectoire de changement de rang en fonction des messages transmises par ledit superviseur, a) lors du déplacement sur un rang par une loi de guidage par minimisation de l'écart entre o le centre du robot o la projection du centre du robot sur le rang b) lors du déplacement en dehors d'un rang en fonction par une loi de guidage par minimisation de l'écart entre o le centre du robot o la projection du centre du robot sur un chemin de manœuvre ledit chemin de manœuvre étant déterminée par une optimisation sous contraintes de la trajectoire de manœuvre, lesdites contraintes comportant : o l'orientation de l'extrémité du chemin de manœuvre correspond à l'orientation du début du rang suivant o l'aire parcourue par l'ensemble des éléments mobiles est inscrite strictement dans ledit polygone de manœuvre le critère d'optimisation étant constitué par la combinaison pondérée d'une partie au moins des paramètres suivants : la minimisation du temps de parcours dudit chemin de manœuvre la maximisation des rayons de braquage la minimisation de la surface de culture traversée par la surface d'appui au sol générées par le déplacement du robot sur ledit chemin de manœuvre. la conformité à une typologie d'une trajectoire préférée à partir d'une bibliothèque de typologies
L'invention concerne aussi un superviseur de robots agricoles autonomes comportant des moyens de géolocalisation, caractérisé en ce qu'il comporte un calculateur pour calculer des messages périodiques d'allocation de rang de chacun desdits robots agricoles et une représentation numérique d'au moins un chemin de manœuvre, et des moyens de communication pour transmettre lesdits messages périodiques et ladite représentation numérique audit au moins un robot agricole autonome.
Description détaillée d'un exemple non limitatif de l'invention
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un exemple non limitatif de l'invention qui suit, se référant aux dessins annexés où :
[Fig. 1] la figure 1 représente une vue schématique de la mise en œuvre de l'invention.
Description des principes généraux.
Le système selon l'invention illustré par la figure 1 concerne un travail d'une aire organisée en une pluralité de rang (2), avec à l'extrémité des rangs (2) des zones de retournement (3, 4) situés entre la surface cultivable et les limites de circulation des engins agricoles définis par les chaussées routières, fossés, haies et talus bordant la surface cultivable.
La parcelle de terre à culture est structurée par des lignes orientées de manière à réduire les manœuvres. L'intervalle entre deux lignes adjacentes est généralement constant mais peut présenter localement des variations pour tenir compte de spécificités du terrain. Ces lignes sont dans la mesure du possible droite, mais peuvent présenter localement des courbures. Elles définissent les rangs de passage des engins agricoles, pour des travaux tels que le labour, l'ensemencement, le désherbage, la récolte, la pulvérisation de différents composés, etc.
La topologie de la parcelle est calculée par un serveur (5) par des traitements d'optimisation et enregistrée dans une mémoire (6) du serveur sous forme de carte numérique comportant les informations géolocalisées relatives aux rangs (2) et aux zones de retournement (3, 4).
Le système comporte également des engins autonomes (10) tractant un attelage de travail (12) présentant un point de référence (15). Chacun des engins autonomes (10) est équipés de moyens propres de géolocalisation (11), par exemple par un système de géolocalisation satellitaire (20). Il comprend aussi des balises (« beacon » petit boîtier capteur) fixes (7, 8).
Le superviseur calcule les trajectoires de déplacement de chacun des engins autonomes (10), et transmet aux engins autonomes (10) les informations nécessaires pour assurer le suivi de la trajectoire allouée en fonction des données de géolocalisation reçues localement par chacun des engins.
En cas de déviation de l'engin (10) par rapport à la trajectoire nominale, la trajectoire sur la parcelle est calculée en fonction du rang alloué. Le superviseur calcule également pour chacun des engins un ou plusieurs chemins de manœuvre entre un rang et le rang alloué suivant et les transmet à l'engin concerné pour lui permettre de commander le déplacement entre la fin d'un rang (15) et le début du rang alloué pour le déplacement ultérieur.
Déplacement pendant le travail d'un rang
[Fig. 2] La figure 2 illustre le déplacement de l'engin (10).
Déplacement sur un rang Lorsque le robot se déplace en référence à un rang (2) qui lui est alloué, le calculateur du système de guidage embarqué commande la minimisation de l'écart entre :
• un point de référence (25) au centre de l'engin (10) d'une part, et
• la projection orthogonale (13) par rapport au plan longitudinal (14) de ce point de référence (25) sur la représentation numérique du rang (2)
L'outil est dans un état actif ou inactif en fonction de la consigne correspondant notamment à la nature des travaux en fonction de la localisation du robot. Le calculateur de l'engin (10) calcule une correction pour revenir au point (16) de la trajectoire nominale.
Définitions
Dans la suite de la description, certains termes seront employés dans le contexte particulier du brevet :
« Chemin de manœuvre » désigne la ligne de déplacement de référence reliant le rang de départ au rang d'arrivée. Ce chemin de guidage servira de référentiel pour le guidage du robot, et notamment de référentiel pour la mesure de l'écart entre la position réelle et la position de consigne.
« Trajectoire de manœuvre » désigne la combinaison du chemin de manœuvre et de la consigne de vitesse en chaque point du chemin.
« Route de manœuvre » désigne une ligne traversant la zone de manœuvre et correspondant à une ligne préférentielle restant à l'intérieur du polygone de manœuvre. Cette route de manœuvre est optionnelle et permet de simplifier le calcul du chemin de manœuvre.
« Optimisation sous contrainte » désigne une famille de traitement numérique basé sur la résolution analytique ou numérique des problèmes qui consistent à minimiser ou maximiser une fonction-critère sur un ensemble.
Déplacement en dehors d'un rang
Lorsque le robot arrive à l'extrémité d'un rang (18), il commande le passage de l'outil (12) à l'état inactif, et modifie sa stratégie de commande du guidage pour basculer dans un mode de détermination de la trajectoire par un algorithme d'optimisation sous contrainte, en temps réel ou précalculé.
Modélisation du guidage en changement de rang
La préparation des données pour la détermination de la trajectoire hors des rangs consiste à définir une représentation numérique des polygones géoréférencés (20) définissant la zone de manœuvre et dont le pourtour délimitant les limites de déplacement (19) dans lequel doit rester circonscrit les surfaces balayées par le robot et ses équipements associés lors de ses déplacements entre deux rangs consécutifs, ce qui constitue la première contrainte.
Cette représentation numérique comporte également, pour chacun des rangs, la position et l'orientation du début du rang (17).
Une deuxième contrainte est que la trajectoire dans la zone de manœuvre aboutisse au début du rang suivant, avec la même orientation que celle dudit début de rang.
Les chemins de manœuvres possibles, compte tenu de ces contraintes, sont infinis, et le traitement d'optimisation sous contrainte consiste à en sélectionner au moins un permettant de satisfaire en outre des critères pondérés tels que : la minimisation du temps de parcours, fonction de la longueur du chemin de manœuvre et des rayons de courbures, ainsi que de la vitesse maximale compatible avec chacun des rayons de courbure et le cas échéant d'autres paramètres intrinsèques au robot et équipements associés la maximisation du rayon de courbure, qui peut être affecté d'un coefficient de pondération inférieur à celui affecté au critère de minimisation du temps de parcours, un rayon de courbure trop faible conduisant à une dégradation des sols notamment pour des robots chenillés la minimisation de la surface de culture traversée par la surface d'appui au sol générées par le déplacement du robot sur ledit chemin de manœuvre, afin de limiter l'écrasement de surfaces cultivées traversées par le robot.
Option d'un chemin de manœuyre
Optionnellement, le calculateur du robot charge un ou plusieurs chemins de manœuvres dans la mémoire du calculateur local du robot, et l'un des chemins est sélectionné, soit par un opérateur humain, soit par un message transmis par le superviseur, soit par un choix algorithmique exécuté par le calculateur du robot en fonction de l'aire de manœuvre disponible.
Un chemin de manœuvre est constitué par une succession de tronçons (2 à 5) droits ou courbes. Chaque tronçon (2 à 5) est défini par les coordonnées géographiques des points d'extrémités et de l'orientation angulaire des tangentes auxdites extrémités.
Typologie des trajectoires
La bibliothèque de typologie de trajectoires peut être décrite par des représentations identifiées en fonction de leurs principaux descripteurs.
Ceux-ci sont identifiés par un enchaînement de trois lettres qui peuvent être C pour un arc de cercle ou S pour segment rectiligne. De plus, une quatrième lettre est ajoutée pour savoir si le chemin contient une portion de marche arrière qui sera D s'il n'y en a pas ou R s'il y en a.
Dans tous les cas, l'entrée dans la trajectoire et la sortie se font de manière sensiblement parallèle ou à 90° et en sens opposés, et en marche avant.
Les trajectoires sont classées en trois catégories, dans lesquels les chemins sont ordonnés :
• Les chemins souhaitables qui sont les chemins que l'utilisateur souhaite voir le plus possibles.
• Les chemins possibles sont les chemins que l'utilisateur accepte de voir dans des cas contraints.
• Les chemins à proscrire que l'utilisateur ne souhaite voir apparaître en aucun cas.
La classification n'est qu'une proposition modifiable selon les spécifications techniques, utilisateurs, outils ou autres.
Typologies de trajectoires souhaitables :
IdO : Trajectoire en forme de « U » désignés par le type SCS_D (un segment rectiligne, une courbe à 180°, un nouveau segment rectiligne, sans aucune marche arrière)
Id 1 : Trajectoire CSC_D : une courbe à 90°, un segment rectiligne, suivi par une nouvelle courbe à 90°, sans aucune marche arrière
Typologies de trajectoires possibles :
Id 2 : Trajectoire CCS_R : une trajectoire courbe sur 135°, un point de rebroussement avec une marche arrière selon une deuxième courbe de 45°, un segment rectiligne en marche avant.
Id 3 : Trajectoire CCS_R : une trajectoire une trajectoire courbe sur 30°, un point de rebroussement avec une marche arrière selon une deuxième courbe de 90°, un segment rectiligne en marche avant. Id 4 : Trajectoire CCC_R : une trajectoire une trajectoire courbe sur 35° à gauche, un point de rebroussement avec une marche arrière selon une deuxième courbe de 60°, une courbe de 60° en marche avant.
Id 5 : Trajectoire CCC_R : une trajectoire une trajectoire courbe sur 45° à droite, un point de rebroussement avec une marche arrière selon une deuxième courbe de 60°, une courbe de 45° en marche avant.
Id 6 : Trajectoire CCS_D : une trajectoire présentant une première courbe de plus de 270°, une deuxième courbe selon une courbe en sens inverse suivi par un segment rectiligne Id 7 : Trajectoire CCC_D : une trajectoire présentant une première courbe de 45°, une deuxième courbe de plus de 180° en sens inverse suivi par une troisième courbe en sens inverse
Id 8 : Trajectoire SCS_R : une trajectoire présentant un premier segment rectiligne, suivi par un point de rebroussement et une marche arrière selon une première courbe de 90°, et un nouveau point de rebroussement suivi par un segment rectiligne
Typologies de trajectoires proscrites :
Id 9 : Trajectoire CCS_D : une trajectoire présentant deux courbes consécutives et un segment rectiligne avec un recoupement de trajectoire
Id 10 : Trajectoire CCC_D : une trajectoire présentant trois courbes consécutives avec un recoupement de trajectoire
Id 11 : Trajectoire CSC_R : une trajectoire présentant une courbe d'entrée, un point de rebroussement, un segment rectiligne perpendiculaire à l'axe d'entrée et de sortie, et un nouveau point de rebroussement suivi par une nouvelle courbe.
L'algorithme de sélections des chemins DRS procède ainsi : Sur une première plage de rayons, l'algorithme teste seulement s'il existe des chemins souhaitables valides en diminuant progressivement le rayon.
Sur une deuxième plage de rayons inférieurs au premiers, l'algorithme teste s'il existe des chemins souhaitables ou possibles valides en diminuant progressivement le rayon.

Claims

Revendications
1 - Procédé de commande par un superviseur d'au moins un robot agricole autonome comportant des moyens de géolocalisation, ledit superviseur transmettant audit au moins un robot agricole autonome des messages périodiques d'allocation de rang, chacun desdits robots agricoles comportant un calculateur pour commander le déplacement du robot correspondant en fonction d'une part de la trajectoire allouée et d'autre part des données de géolocalisation, ainsi que pour le calcul d'une trajectoire de changement de rang en fonction des messages transmis par ledit superviseur, caractérisé en ce que
Ledit superviseur transmet un message numérique décrivant les limites de zone de manœuvre constitué par au moins un polygone
Et en ce que le procédé consiste à calculer le déplacement dudit robot a) lors du déplacement sur un rang par une loi de guidage par minimisation de l'écart entre o le centre du robot o la projection du centre du robot sur le rang b) lors du déplacement en dehors d'un rang en fonction par une loi de guidage par minimisation de l'écart entre o le centre du robot o la projection du centre du robot sur un chemin de manœuvre ledit chemin de manœuvre étant déterminé par une optimisation sous contraintes de la trajectoire de manœuvre, lesdites contraintes comportant : o l'orientation de l'extrémité du chemin de manœuvre correspond à l'orientation du début du rang suivant o l'aire parcourue par l'ensemble des éléments mobiles est inscrite strictement dans ledit polygone de manœuvre le critère d'optimisation étant constitué par la combinaison pondérée d'une partie au moins des paramètres suivants : la minimisation du temps de parcours dudit chemin de manœuvre la maximisation des rayons de braquage la minimisation de la surface de culture traversée par la surface d'appui au sol générées par le déplacement du robot sur ledit chemin de manœuvre. la conformité à une typologie d'une trajectoire préférée à partir d'une bibliothèque de typologies de trajectoires.
2 — Procédé de commande par un superviseur d'au moins un robot agricole autonome selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte en outre un message numérique décrivant au moins une route de manœuvre constituée par une succession de segments S± définis chacun par un point aval PAV±, un point amont PAM± correspond au point PAV1+i du segment S+i suivant, ledit critère d'optimisation de minimisation de la surface de culture traversé étant déterminé en fonction de l'écart entre le chemin de manœuvre et la route de manœuvre.
3 — Procédé de commande par un superviseur d'au moins un robot agricole autonome selon la revendication 1 caractérisé en ce ladite trajectoire lors du déplacement en dehors du rang est fonction des paramètres suivants : la tangente au rang de sortie la tangente au rang alloué dudit chemin de manœuvre des limites de la zone de déplacement autorisée.
4 — Procédé de commande par un superviseur d'au moins un robot agricole autonome selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que ladite trajectoire lors du déplacement en dehors du rang comporte au moins une inversion du sens de déplacement.
5 — Procédé de commande par un superviseur d'au moins un robot agricole autonome selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que ladite trajectoire lors du déplacement en dehors du rang est calculée pour présenter au moins une asymptote proche de la limite de la zone de déplacement autorisée.
6 — Procédé de commande par un superviseur d'au moins un robot agricole autonome selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que ladite trajectoire lors du déplacement en dehors du rang est calculée pour maximiser la distance entre les asymptotes de ladite trajectoire et la limite de la zone de déplacement autorisée.
7 — Procédé de commande par un superviseur d'au moins un robot agricole autonome selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que ladite trajectoire lors du déplacement en dehors du rang est calculée pour minimiser la longueur de ladite trajectoire.
8 — Procédé de commande par un superviseur d'au moins un robot agricole autonome selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que ladite trajectoire lors du déplacement en dehors du rang est calculée pour maximiser les rayons de courbure de ladite trajectoire
9 — Procédé de commande par un superviseur d'au moins un robot agricole autonome selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que ledit superviseur transmet une pluralité de chemins de manœuvre et en ce que le robot sélectionne l'un desdits chemins de manœuvre lors de l'étape de calcul de ladite trajectoire de changement de rang. 10 — Procédé de commande par un superviseur d'au moins un robot agricole autonome selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que ledit calculateur pour commander le déplacement du robot comporte un contrôleur déterminant en temps réel la direction et la vitesse de déplacement en fonction du décalage entre ledit point de référence et la trajectoire calculée, avec des coefficients différents pour le déplacement sur un rang d'une part, et pour le déplacement en-dehors d'un rang d'autre part.
11 — Procédé de commande par un superviseur d'au moins un robot agricole autonome selon la revendication précédente caractérisé en ce que lesdites coefficients sont ajustés en fonction de l'usage de l'outil et de la nature du sol.
12 — Procédé de commande par un superviseur d'au moins un robot agricole autonome selon la revendication précédente caractérisé en ce que ledit superviseur transmet un message numérique décrivant une pluralité de chemins de manœuvre, et en ce qu'il comporte une étape de sélection d'un desdits chemins.
13 — Système d'agriculture de précision comportant un superviseur et au moins un robot agricole autonome comportant des moyens de géolocalisation, caractérisé en ce que ledit superviseur transmet un message numérique décrivant les limites de zone de manœuvre constitué par au moins un polygone, et en ce que le procédé consiste à calculer le déplacement dudit robot a) lors du déplacement sur un rang par une loi de guidage par minimisation de l'écart entre o le centre du robot o la projection du centre du robot sur le rang b) lors du déplacement en dehors d'un rang en fonction par une loi de guidage par minimisation de l'écart entre o le centre du robot o la projection du centre du robot sur un chemin de manœuvre ledit chemin de manœuvre étant déterminée par une optimisation sous contraintes de la trajectoire de manœuvre, lesdites contraintes comportant : o l'orientation de l'extrémité du chemin de manœuvre correspond à l'orientation du début du rang suivant o l'aire parcourue par l'ensemble des éléments mobiles est inscrite strictement dans ledit polygone de manœuvre le critère d'optimisation étant constitué par la combinaison pondérée d'une partie au moins des paramètres suivants : la minimisation du temps de parcours dudit chemin de manœuvre la maximisation des rayons de braquage la minimisation de la surface de culture traversée par la surface d'appui au sol générées par le déplacement du robot sur ledit chemin de manœuvre. la conformité à une typologie d'une trajectoire préférée à partir d'une bibliothèque de typologies.
14 — Superviseur de robots agricoles autonomes comportant des moyens de géolocalisation, caractérisé en ce qu'il comporte un calculateur pour calculer des messages périodiques d'allocation de rang à chacun desdits robots agricoles et une représentation numérique d'au moins un chemin de manœuvre, et des moyens de communication pour transmettre lesdits messages périodiques et ladite représentation numérique audit au moins un robot agricole autonome.
EP20828051.1A 2019-12-03 2020-12-03 Procédé de commande par un superviseur d'au moins un robot agricole autonome comportant des moyens de géolocalisation Pending EP4068939A1 (fr)

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