FR2530114A1 - Vehicule de travail roulant a marche automatique notamment une faucheuse ou analogue - Google Patents

Abstract

A.VEHICULE DE TRAVAIL ROULANT, A MARCHE AUTOMATIQUE, NOTAMMENT UNE FAUCHEUSE OU ANALOGUE. B.VEHICULE ROULANT CARACTERISE EN CE QUE LES MOYENS DESTINES A PRODUIRE LA COURSE DE PASSAGE SONT CONCUS DE MANIERE A CALCULER ET A STOCKER EN MEMOIRE LES LONGUEURS DE COURSE L... L DE CHAQUE PASSAGE, LE VEHICULE COMPORTANT EN OUTRE UN DETECTEUR DE DISTANCE 6 DESTINE A DETECTER TOUTE LONGUEUR DE COURSE, ET UN DETECTEUR D'ORIENTATION 5 DESTINE A DETECTER L'INFORMATION D'ORIENTATION TH DE L'ENGIN. C.L'INVENTION S'APPLIQUE A UN VEHICULE ROULANT A GUIDAGE AUTOMATIQUE POUR LES TRAVAUX DES CHAMPS OU POUR TOUS AUTRES USAGES.

Description

Véhicule de travail roulant, à marche automatique,

notamment une faucheuse ou analogue ".

L'invention concerne un véhicule de travail roulant à marche automatique tel qu'un bulldozer, un camion arro- seur, une faucheuse ou autre, effectuant son travail en roulant sur le terrain, ce véhicule étant conçu pour fonctionner en marche automatique sur une partie au moins

de sa course, sans le moindre conducteur.

De tels véhicules roulant à marche automatique

connus jusqu'ici comprennent ceux pour lesquels on uti-

lise un système de commande à lecture de données pré-

enregistrées Dans un tel système classique, l'opérateur

commence par conduire manuellement l'engin sur la tota-

lité de la course qu'il doit ensuite suivre automatique-

ment, de manière à échantillonner la course à suivre en fonction de la distance à parcourir, des directions etc.

et à stocker en mémoire ces informations d'échantillon-

nage. Pour le travail qui suit, le véhicule est entrainé automatiquement, sans conducteur, sur l-a course spécifiée, en se basant sur les informations d'échantillonnage ainsi

enregistrées, pour commander la course à suivre Le sys-

tème nécessite donc, qu'on conduise l'engin roulant ma-

nuellement au moins une fois sur la totalité de sa course, de sorte que ce système est complètement sans objet pour

un travail qui ne doit être effectué qu'une seule fois.

Le système présente également l'inconvénient que la

mémoire doit emmagasiner une très grande quantité d'in-

formations d'échantillonnage relatives à la course à suivre. L'invention a pour but de supprimer ces inconvé- nients de l'art antérieur en créant un engin roulant à

marche automatique parfaitement bien adapté à l'enregis-

trement d'une commande de relecture grâce à l'utilisation d'un dispositif compact ne mettant en oeuvre qu'une

mémoire de faible capacité.

A cet effet, l'invention concerne un véhicule de travail roulant à marche automatique destiné à effectuer son travail en roulant, véhicule caractérisé en ce qu'il comprend des moyens permettant d'enregistrer les données de position du pourtour extérieur de la surface totale d'un terrain de travail, et de produire ainsi une course de passage couvrant l'intérieur de cette surface, et des moyens permettant au véhicule de suivre sa course

sous l'action d'une commande de conduite.

La caractéristique ci-dessus supprime la nécessité de stocker les informations relative à la totalité de la course, ce qui permet d'économiser une grande quantité de mémoire nécessaire pour enregistrer la commande à relier Par suite, l'engin roulant est parfaitement adapté à l'enregistrement d'une commande à relire, d'application universelle, tout en n'utilisant qu'un

dispositif de taille réduite.

L'invention a également pour but d'empêcher l'engin roulant de s'écarter de sa course prédéterminée ou de

rebrousser chemin en cas d'accident.

Pour atteindre ce-second but, l'engin roulant est caractérisé en ce que les moyens destinés à produire la course de passage sont conçus de manière à calculer et à stocker en mémoire les longueurs de course de chaque passage, sur la base de la largeur de travail de chaque course, tout en répétant un mouvement d'aller et retour

pour effectuer son travail sur le terrain, d'une extré-

mité à l'autre de celui-ci, le véhicule comportant en outre un détecteur de distance destiné à détecter toute longueur de course, et un détecteur d'orientation destiné à détecter l'information d'orientation de l'engin, cette

information d'orientation étant détectée et échantillon-

née sur la longueur de course prédéterminée pendant le

passage d'enregistrement -

Ainsi, tout en enregistrant le parcours de l'engin

roulant, on enregistre une donnée d'orientation corres-

pondant à toutes les distances prédéterminées et l'on détermine la forme du pourtour extérieur du terrain à travailler à partir de la donnée d'orientation, puis on

remet à jour le réglage de la distance de course c'est-à-

dire de la distance entre un point de virage et le point

de virage suivant de l'engin roulant, de manière à obte-

nir une course de va-et-vient continu sur toute la sur-

face du terrain, et l'on commande enfin l'engin roulant

pour qu'il tourne au bout de chaque distance prédétermi-

née et puisse ainsi effectuer son travail'sur tout le terrain. De plus, dans le cas o l'engin roulant est équipé de détecteurs de poursuite permettant de détecter la

limite entre la zone de travail et la zone à ne pas tra-

vailler, et lorsque l'engin est réglé pour passer auto-

matiquement le long de cette limite, un nouveau problème se pose: ce problème consiste en ce que lorsque l'engin

roulant ne peut détecter la limite dans sa course de fonc-

tionnement, la marche automatique s'arrête.

Il est nécessaire dans ce cas de commander la tra jectoire de l'engin automatiquement et de façon continue dans la direction prédéterminée, de façon qu'il ne tourne automatiquement de façon sire, qu'à l'endroit o cet engin roulant doit tourner Pour résoudre ce problème, il est avantageux d'utiliser la distance de trajet de chaque course, calculée en enregistrant les données de

position du pourtour extérieur du terrain de travail.

A cet effet, l'engin roulant à marche automatique selon l'invention est conçu pour répéter les aller et retour de sa trajectoire et comporte des détecteurs de poursuite permettant de détecter la limite entre une

zone de travail et une zone sans travail à chaque pas-

sage de sa course L'engin roulant est caractérisé en ce qu'il est muni d'un détecteur de distance permettant de détecter la distance de course de son corps principal, d'un détecteur d'orientation permettant de détecter la

direction de course de celui-ci, et-de moyens d'enregis-

trement de la course d'un passage, par échantillonnage de la direct-ion de course détectée par le détecteur

d'orientation pour-chaque distance de course prédétermi-

née détectée par le détecteur de distance pendant ce passage, et de moyens de conduite de l'engin à partir des informations de trajectoire obtenues par l'enregistrement du passage précédent, lorsque les détecteurs de poursuite ne sont plus capables de détecter la limite pendant une

période de temps prédéterminée.

Du fait des caractéristiques ci-dessus l'engin roulant selon l'invention présente le grand avantage suivant: Lorsque les détecteurs de poursuite ne sont plus capables de détecter, en marche, la limite de course

de l'engin-, celui-ci continue son chemin en marche auto-

-matique sur la base des informations obtenues au cours

du passage précédent, de sorte que l'engin peut être con-

duit automatiquement avec une bonne stabilité sans

s'écarter de manière importante de sa course spécifiée.

L'invention sera décrite en détail au moyen des dessins ci-joints, dans lesquels

la figure 1 est une vue générale de côté, repré-

sentant en élévation un engin roulant à marche automati-

que équipé d'une faucheuse la figure 2 est une vue en plan de l'ensemble de l'engin roulant

la figure 3 est un schéma représentant la structu-

re d'un détecteur d'orientation;

la figure 4 est une vue de face partielle repré-

sentant un détecteur de poursuite; la figure 5 est un schéma par blocs représentant un système de commande; la figure 6 est un schéma illustrant le principe de l'enregistrement; la figure 7 est un schéma illustrant le principe de la conversion de coordonnées;

la figure 8 est un schéma illustrant une trajec-

toire de course spécifiée;

la figure 9 est un diagramme fonctionnel repré-

sentant un mode de fonctionnement du système de commande

la figure 10 est un diagramme fonctionnel repré-

sentant un autre mode de fonctionnement du système de commande;

la figure 11 est un diagramme fonctionnel repré-

sentant un autre mode de fonctionnement encore du système de commande;

la figure 12 est un diagramme fonctionnel repré-

sentant un sous-programme de calcul des coordonnées

la figure 13 est un diagramme fonctionnel repré-

sentant la commande de contournement d'obstacle;

la figure 14 est un diagramme fonctionnel repré-

sentant une commande-de lecture;

la figure 15 est un diagramme fonctionnel repré-

sentant une interruption;

la figure 16 est un diagramme fonctionnel repré-

sentant un sous-programme de détecteur d'orientation;

la figure 17 est un diagramme fonctionnel repré-

sentant un sous-programme de détermination de quadrant

la figure 18 est un diagramme fonctionnel repré-

sentant un sous-programme pour forme générale;

la figure 19 est une vue schématique de la fonc-

tion de transformation de coordonnées; la figure 20 est un diagramme fonctionnel repré- sentant un sous-programme de calcul de chacune des dis tances de course; et

les figures 21 (A) et (B) sont des schémas repré-

sentant chacun la manière de contourner un obstacle.

Sur les figures 1 et 2,-le corps d'engin 1 comporte

un ensemble de-faucheuse 4 monté verticalement sur celui-

ci et venant se placer entre ses roues avant et arrière 2, 3 Le corps d'engin roulant 1 comporte de plus, sur les côtés opposés de sa partie avant, des détecteurs de poursuite l Ol A, 101 B dont la construction sera décrite ci-après et qui servent à détecter la limite d'une zone d'excursion, c'est-à-dire la limite entre une-zone non fauchée et une zone fauchée La faucheuse se trouve ainsi guidée le long de la limite détectée par les détecteurs

de poursuite l Ol A, l Ol B de manière à suivre automatique-

ment une trajectoire prévue à l'avance.

La faucheuse est en outre munie, à l'avant de son

corps 1, d'un détecteur d'obstacle 102, de type sans con-

tact, destiné à détecter les obstacles pouvant se présen-

ter sur la course de l'engin.

De plus le corps de véhicule 1 comporte une cin-

quième roue servant de détecteur de distance 6 destiné à produire une impulsion par distance de course unitaire optionnelle P-0, de manière à détecter en permanence la distance parcourue par le corps d'engin roulant 1, et

un détecteur d'orientation 5 destiné à détecter la direc-

tion de passage du corps 1-.

Généralement les roues avant 2, 2 sont conçues pour être dirigées vers la droite ou vers la gauche par un cylindre hydraulique 105 (figure 5), avec une amplitude prédéterminée se basant sur le résultat de la détection de la limite par les détecteurs de poursuite 10 l A, 101 B, ou sur le résultat de la détection d'un obstacle-par le

détecteur 102.

Chacun des détecteurs de poursuite 10 l A, 101 B comporte une paire de photodétecteurs 51, 52 et 51 ', 52 ' (figure 4) de structures identiques, disposés en avant

de chaque côté de l'ensemble de faucheuse 4 -

La figure 4 représente la structure des photo-

détecteurs 51, 52 et 51 ', 52 ' Un châssis de monture de détecteur 104 fixé à l'ensemble'de faucheuse 4 est équipé de châssis de détecteurs en forme de U 103, 103 montés de façon fixe et disposés latéralement cote à cote sur le corps d'engin 1 Chaque châssis de détecteur 103 comporte une paire constitué par un élément d'émission de lumière Pl et une cellule photo-électrique P 2, sur les cotés intérieurs opposés de celui-ci, de manière à détecter la présence ou l'absence d'herbe devant venir se présenter dans l'espace compris entre-eux lorsque le corps d'engin 1 avance, de manière à détecter la limite

entre la zone fauchée et la zone non fauchée.

On peut voir sur la figure 8 que lorsque le détec-

teur de poursuite 10 l A constitué des photodétecteurs 51, 52, ou le détecteur de poursuite 101 B constitué par les photodétecteurs S' 52 se trouvent dans la zone non fauchée 17 A, l'engin se trouve guidé de façon que seul le photodétecteur 52 ou 52 ' de l'autre détecteur de poursuite, se situe dans la zone fauchée 17 B Lorsqu'on atteint une zone de virage 17 C autour de la zone de

fauchage 17, le véhicule se met à tourner vers le détec-

teur de poursuite qui se trouvait dans la zone non fau-

chée 17 A La zone de virage 17 C est prévue à l'avance pour être une zone fauchée, grâce à une conduite non automatique de la faucheuse Lorsque l'engin arrive dans la zone de virage 17 C, les quatre photodétecteurs Si, 52 et 51 ", 52 ' constituant les détecteurs de poursuite

l Ol A, 10 IB, détectent tous la zone fauchée, ce qui indi-

que l'arrivée.

Les détecteurs de poursuite l Ol A, 101 B ne se limi-

tent pas à ceux constitués de photodétecteurs 51 52 et 51 ' 52 ' mais peuvent être constitués d'autres détecteurs de type sans contact ou avec contact, ou de tout autre type. Le détecteur d'obstacle 102 est-constitué de quatre éléments de contact 102 a, 102 b, 102 c, 102 d placés en avant du corps d'engin 1, approximativement sur toute la largeur de celui-ci *et le long de celui-ci Ces éléments

sont généralement poussés vers l'avant et peuvent tour-

ner chacun individuellement vers l'arrière, lorsqu'ils viennent en contact avec un obstacle, des commutateurs 53, étant prévus à leurs extrémités de base 102 e

pour détecter respectivement le pivotement de ces élé-

ments de contact 102 a, 102 b, 102 c, 102 d.

La position o un obstacle vient en contact avec

le détecteur 102, peut se détecter en quatre plages gra-

duées correspondant aux positions de fonctionnement des commutateurs 53 Comme on peut le voir sur la figure 3, le détecteur d'orientation 5 comprend un noyau en forme de tore 7 sur lequel s'enroule une bobine d'excitation C et des o bobines de sortie Cx, C enroulées diamétralement sur la bobine C et se coupant à angle droit Quand on applique o un champ magnétique extérieur au noyau en forme de tore 7 (géomagnétisme), en envoyant un courant alternatif dans la bobine d'excitation C 0, les bobines de sortie Cx, Cy produisent des tensions alternatives proportionnelles au champ magnétique extérieur Ces tensions alternatives

produites dans les bobines de sortie Cx, C sont ampli-

y fiées à un niveau prédéterminé, puis transformées en

tensions continues Vx, Vy dont le rapport indique l'orien-

tation.

Le noyau en forme de tore 7 constituant le détec-

teur d'orientation 5 est muni de moyens de rotation A pouvant tourner de 360 autour d'un axe vertical P pour

corriger la différence de sensibilité magnétique des bobi-

nes de sortie C, Cy dans des orientations différentes et pour permettre a ces bobines de détecter la direction de

passage du corps de véhicule 1 par rapport à une orienta-

tion spécifiée.

Les moyens de rotation A sont constitués par une console non magnétique 8 sur laquelle se fixe le noyau en forme de tore 7, et par un moteur 9 permettant de faire tourner la console 8 dans le sens ou en sens inverse des aiguilles d'une montre Un potentiomètre PM est prévu sur

l'axe P pour détecter l'angle O de rotation du détecteur.

Le détecteur de distance 6 produit une impulsion par unité de trajet du corps de véhicule 1 Un compteur compte jusqu'à un nombre spécifié d'impulsions pour détecter une distance de parcours prédéterminée 1 On décrira maintenant un dispositif de commande Il

servant de dispositif d'enregistrement de forme générale.

permettant de calculer la forme générale d'un terrain de travail à partir des informations d'échantillonnage Ces informations sont obtenues en échantillonnant un trajet parcouru autour du terrain de travail, en se basant sur

les signaux de détection provenant du détecteur d'orien-

tation 5 et du détecteur de distance 6 de construction

décrite ci-dessus.

Sur la figure 5, les tensions continues Vx, Vy pro-

venant du détecteur d'orientation 5 et servant de signaux

de détection d'orientation, ainsi que la tension V O four-

nie par le potentiomètre PM et représentant l'angle de

rotation du détecteur 5, sont envoyées, par l'intermédiai-

re d'un sélecteur de signaux 12, à un convertisseur analo-

gique/numérique 13 dans lequel les tensions sont trans-

formées en signaux numériques Ces signaux sont envoyés à une unité arithmétique 15 du dispositif de commande Il

par l'intermédiaire d'un interface d'entrée-sortie 14.

A chaque fois que le nombre spécifié d'impulsions (corres-

pondant à la distance de parcours prédéterminée 1) pro-

venant du détecteur de distance 6, a été compté par le compteur 10, les tensions V x, Vy constituant les données d'orientation détectées par le détecteur d'orientation 5, sont échantillonnées et mises en mémoire à une adresse

prédéterminée dans l'unité de calcul arithmétique 15.

Pour corriger, par rapport à toute orientation, la sensibilité avec laquelle le géomagnétisme est détecté par le détecteur d'orientation 5, avant d'effectuer l'échantillonnage d'orientation pour toute distance de parcours prédéterminée 10, et également par reconnaître

les orientations absolues détectées en fonction des chan-

gements de direction de la course du véhicule 1 par rap-

port à la direction spécifiée sur le terrain de travail

au cours du passage d'enregistrement, on calcule les ten-

sions de détection moyennes X, Y par rapport à une

orientation de référence, avant l'enregistrement du pour-

tour extérieur du terrain de travail, en faisant tourner le détecteur d'orientation 5 de 3600, le véhicule 1 étant à l'arrêt, et en échantillonnant les tensions de détection

Vx, Vy pour tout angle spécifié *p.

On décrira maintenant le système de commande auto-

matique de la faucheuse se basant sur les signaux de dé-

tection provenant des détecteurs 5, 6, l Ol A, l Ol B et 102

construits comme indiqué ci-dessus.

Sur la figure 5, le système de commande comprend

une unité de calcul arithmétique 15 dont la partie prin-

cipale est constituée par un microcalculateur Les signaux provenant des détecteurs de poursuite l Ol A, l Ol B, du détecteur d'obstacle 102, du détecteur de distance 6 et du détecteur d'orientation 5, sont appliqués à l'unité 15 par un interface d'entrée 14 A A partir des signaux

provenant de ces détecteurs, l'unité 15 effectue une opé-

ration arithmétique et fournit le résultat, c'est-à-dire les signaux de commande, à un interface de sortie 14 B de façon que la soupape électromagnétique 106 entraîne le cylindre hydraulique 105 constituant un organe de manoeu- vre, ce qui permet d'actionner les roues avant 2, 2 et un

bloc de changement de vitesse 107.

L'opérateur conduit tout d'abord à la main l'engin roulant pour faire le tour du pourtour-extérieur 18 du terrain de travail 17 (figure 6), de manière à couper l'herbe sur une largeur correspondant à la largeur de coupe d de l'ensemble de faucheuse 4, ou continue de conduire l'engin roulant à la main pour effectuer un second tour de manière à couper l'herbe sur une largeur

correspondant au double ( 2 d) de la largeur de coupe d.

Pendant la course de l'engin, les tensions de détection

Vx, Vy provenant du détecteur d'orientation 5 sont échan-

tillonnées pour toute distance de parcours prédéterminée 1 o à partir du point de départ ST, de manière à obtenir des données d'orientation X n', Yn converties en valeurs de

déplacement relatives aux tensions d'orientation de réfé-

rence X, Y, ces données étant emmagasinées dans une mé-

moire d'adresse prédéterminée de l'unité de calcul 15.

Après l'enregistrement du pourtour extérieur 18 du

terrain de travail, le corps d'engin 1 s'arrête momenta-

nément au point de départ ST ou au voisinage de celui-ci, et les coordonnées (x, yn) des points d'échantillonnage du pourtour extérieur 18 sont calculées, par le procédé décrit ci-après sur les figures 6 et 7, dans le système de coordonnées ayant le point de départ ST comme origine

Plus précisément, les valeurs de données d'orienta-

tion Xn, Yn sont comparées respectivement aux tensions d'orientation de référence X, Y pour déterminer le quadrant de la direction de passage et calculer l'orientation O de cette direction de passage par rapport à l'orientation de référence Les coordonnées (xn, yn) de chacun des points d'échantillonnage sont calculées à partir de l'orientation 9, de la distance de trajet prédéterminée

o, et des coordonnées (xnl' yn) du point d'échantil-

lonnage précédent, puis stockées comme données d'orienta- tion Xn, Y dans la même mémoire d'adresse de l'unité de n' n calcul 15, grâce à quoi les données d'orientation Xn, Yn obtenues pour l'enregistrement du pourtour extérieur sont

remplacées par les données de coordonnées xn, yn du pour-

tour extérieur du terrain de travail Les coordonnées du point de départ ST sont préréglées aux valeurs ( 0, 0),

et les coordonnées (Xn, yn) des autres points d'échantil-

lonnage sont calculées en fonction des distances aux coor-

données de référence ( 0, 0) dans les directions x et y.

Les informations d'échantillonnage de l'enregistre-

ment des instructions, transformées par la procédure ci-

dessus dans le système de coordonnées ayant pour origine le point de départ ST, sont ensuite transformées, par la procédure ci-après, dans un système utilisant comme unité

la largeur de coupe d de l'ensemble de faucheuse 4.

Tout d'abord, comme il faut que -la direction de l'axe des x du système de coordonnées corresponde à la direction de passage de l'engin roulant à l'endroit du

point de départ, pour l'opération d'enregistrement, c'est-

à-dire qu'en d'autres termes la valeur minimale xmin de

la coordonnée x soit *oau point d'échantillonnage, lors-

que xmin f x 0, le système de coordonnées tourne autour de son origine pour qu'on obtienne la relation xmin = xo

Par suite, les coordonnées (xn, y n) deviennent les nou-

e s velles coordonnées (xn, yn) telles que

(Xn, y'n) x = xmin (xn, Yn), expression dans la-

quelle la fonction de transformation de coordonnées est

xyn sont rempla-

ix x min Lorsque les coordonnées xn N sont rempla-

o min cées par les coordonnées xn, Yn, Xn, Y deviennent les

coordonnées du système définissant x O = Xmin, comme indi-

qué sur la figure 19.

Ensuite, on calcule de nouveau la valeur maximale Xmax et la valeur minimale Xmin des coordonnées x corres- maxmn

pondant aux coordonnées (xn, yn) des points d'échantil-

lonnage Sur la base de la valeur minimale Xmin, les coordonnées (xk, k (xk, k) correspondant aux valeurs X et xk, à savoir Xk = Xk = Xmin + k d augmenté d' une distance de largeur(s) de coupe d à partir du minimum xmin' sont calculées par une méthode d'interpolation, et les données obtenues remplacent complètement les données de la zone d'adresse de la mémoire 16 dans laquelle sont

stockées les coordonnées xn, Yn du point d'échantillon-

nage Ainsi, la forme générale du terrain de travail se

calcule et se met en mémoire sous la forme des coordon-

nées (xk, Yk), (xk, Yk) directement utilisables pour faucher. Les données de coordonnées (xk, Yk), (xk, Yk') ainsi calculées peuvent se stocker dans une plus petite zone de mémoire que les informations d'échantillonnage stockées pour l'enregistrement du pourtour extéripur, de sorte que la quantité de mémoire éventuellement utilisée

peut etre plus petite.

A partir des coordonnées (xk, yk), (xk, yk) cor-

respondant à toute largeur de coupe d, les distances É 1 '' ek de chaque partie droite de la course de l'engin se calculent à partir des coordonnées (xk jk), (Xk, Yk,), c'est-à-dire que =k = Yk Yk' Il est donc facile de calculer les informations de

course d'engin nécessaires par exemple pour guider auto-

matiquement l'opération de fauchage à effectuer après

enregistrement de la forme générale.

Ensuite, les roues avant 2, 2 sont guidées sur la base des résultats de détection de limite fournis par

les détecteurs de poursuite l Ol A, 1 00 B, et l'engin com-

mence à rouler sous la commande de poursuite, de manière à passer le long de la limite entre la zone non fauchée et la zone fauchée en partant de la zone de virage 17 C située au voisinage du point de départ ST, puis avance

ensuite automatiquement dans la direction prédéterminée.

Si, pendant la marche sous commande de poursuite, un obstacle 17 D se présente sur la course comprise entre zones de virage 17 C, et si le détecteur d'obstacle 102 détecte l'obstacle 17 D, la commande de contournement

d'obstacle est mise en oeuvre de préférence sur la com-

mande de poursuite basée sur les signaux de détection provenant des détecteurs de poursuite l Ol A, 101 B. On décrira maintenant la commande de contournement d'obstacle Lorsque l'un des commutations 53 du détecteur d'obstacle 102 se ferme, à la détection d'un obstacle, la commande de poursuite est coupée et le bloc de changement de vitesse 16 est actionné pour stopper

momentanément le corps d'engin 1 On identifie le commu-

tateur 53 qui fonctionne pour déterminer lequel des élé-

* ments de contact 102 a, 102 b, 102 c, 102 d est venu en con-

tact avec l'obstacle Si l'élément de contact du centre 102 b ou 102 c est en contact avec celui-ci, le corps d'engin 1 recule d'abord sur une distance prédéterminée puis avance en étant guidé vers une direction donnée, comme indiqué sur la figure 21 A. Lorsque le corps de véhicule 1 doit ainsi reculer momentanément, les données indiquant l'élément de contact

particulier venant en contact avec l'obstacle, sont sto-

ckées en mémoire pour déterminer la direction de contour-

nement, et le véhicule est ensuite guidé dans cette direction de contournement Juste avant d'avancer La direction de contournement ainsi déterminée est celle se

trouvant du côté opposé à l'élément de contact concerné.

Si l'un seulement des éléments 102 a, 102 d est venu en contact avec l'obstacle, le véhicule est dirigé vers une direction opposée à cet élément, comme indiqué sur la figure 21 B. Lorsqu'on a fait avancer le véhicule pour qu'il contourne l'obstacle, ce dernier est dirigé suivant les informations de trajectoire obtenues par l'enregistrement effectué au cours du passage précédent, comme cela sera décrit ci-après, de manière à revenir automatiquement à la trajectoire suivie avant le contournement La commande effectuée par les détecteurs de poursuite l Ol A, l Ol B est reprise ensuite pour diriger automatiquement le véhicule

dans la direction spécifiée.

De plus, l'engin roulant est muni d'une fonction

d'enregistrement grâce à laquelle les informations rela-

tives à chacun des passages effectués par le véhicule sous

la commande de poursuite et sous la commande de contour-

nement d'obstacle, sont échantillonnées et-mises en mémoire

pour un enregistrement effectué comme indiqué ci-après.

On décrira maintenant l'enregistrement de la course de l'enginL'échantillonnage de la course de l'engin est un processus d'interruption déclenché de préférence en réponse à un signal de comptage d'impulsions émis par le détecteur de distance 6 à chaque distance de parcours prédéterminée 10, cette distance constituant l'intervalle

d'échantillonnage de la course.

Sur la figure 8, le programme de commande total

est conçu de manière à échantillonner et à stocker l'in-

formation de course de passage pour tout trajet déclenché à la détection de la zone non fauchée 17 A par l'un des

photodétecteurs S, 52 V S,', 52 ' constituant les détec-

teurs de poursuite l OIA, l Ol B, lorsque le corps de véhi-

cule 1 passe de la zone de virage 17 C dans la zone non fauchée 17 A de la figure 8, et se terminant lorsque la zone de virage fauchée 17 C est détectée par tous les

photodétecteurs Sl' 52 ' Sî'' 52 '.

Plus précisément, lorsque le corps de véhicule 1 commence à avancer sous la commande de poursuite, en partant d'une extrémité de la zone de virage 17 C pour tourner autour de la zone non fauchée 17 A, un compteur commence simultanément à compter les signaux d'impulsions provenant du détecteur de distance 6, et à chaque fois

que le corps de véhicule 1 a parcouru la distance prédé-

terminée e O, la direction Q de la course détectée par le détecteur d'orientation 5 à ce moment, et la distance de parcours total t après le démarrage du comptage, sont stockées dans une zone de mémoire spécifique à l'intérieur

du bloc de commande 15 ' et servent de données d'enregis-

trement obtenues par échantillonnage de la course de

l'engin Cette course est également échantillonnée et -

stockée,-lorsque le véhicule avance sous la commande de contournement d'obstacle, en stockant de la mnême façon l'angle de conduite, c'est-àdire la direction de passage 0, à chaque fois que le véhicule a couvert la distance de parcours S Comme on peut le voir sur la figure 8, la direction d'avancement du corps de véhicule répétant les aller et

retour de sa course, s'inverse d'un passage au suivant.

Par suite, dans le passage suivant, les informations

de course obtenues par enregistrement du passage précé-

dent, sont lues dans l'ordre inverse de l'ordre d'enre-

gistrement Ainsi, les données sont extraites de la mé-

moire, en réponse aux signaux provenant du détecteur de distance 6, en se reportant de manière inverse à l'adresse concernée. Comme décrit cidessus, l'engin roulant avance sous la commande de poursuite en enregistrant chacune des courses, lorsque l'un des détecteurs de poursuite l Ol A,

1018 ne détecte pas la zone non fauchée ou ne peut détec-

ter la limite Au bout d'une période de temps prédéter-

minée, la commande de lecture se fait pour amener l'engin

roulant à avancer automatiquement dans la direction pré-

déterminée en le faisant avancer après l'avoir fait tour-

ner de 1800 par rapport à la direction O qu'il suivait en ce point actuel de sa-course, entre les zones de virage 17 C. Lorsque sur la course de l'engin se présente une

partie de terrain dénudée ou sans herbe, et que par con-

séquent les détecteurs de poursuite l Ol A, l Ol B ne détec-

tent pas de zone non fauchée 17 A, ce qui correspond au même cas que lorsque le véhicule doit tourner, on effectue

une comparaison entre la distance réelle 1 parcourue en-

tre la dernière zone de virage et le point actuel, et les distances de courses -el * -k précédemment calculées

et mises en mémoire au cours de l'enregistrement du pour-

tour extérieur du terrain de travail Si le résultat de cette comparaison montre que la distance réelle t est plus petite que la distance de course préréglée V É 2 1 k, y compris la plage d'erreur de détection, l'engin roulant continue d'avancer automatiquement et de force

sous la commande de guidage, dans la direction prédéter-

minée par les données Le, (j obtenues au cours du passage

précédent de la manière décrite ci-dessus.

Dans ce cas, on peut simplifier le processus en n'effectuant pas la commande de direction sur la base des données obtenues par enregistrement du passage précédent, mais en faisant simplement avancer l'engin en supprimant

la commande de poursuite jusqu'à ce qu'une zone non fau-

chée 17 A soit détectée par l'un des détecteurs de pour-

suite l Ol A, l Ol B ou par les deux.

De plus, l'engin roulant n'est conduit automatique-

ment Jusqu'à l'extrémité de la zone de virage 17 C et n'entame le passage suivant sous la commande dbe poursuite,

que dans le cas seulement o les deux détecteurs de pour-

suite l Ol A, l Ol B détectent la zone fauchée, c'est-à-dire la zone de virage 17 C, et o la distance réelle de la course présente ú correspond à la distance de course préréglée (Q = pour le premier passage, 4 = pour

le second passage, pour le keme passage).

De plus, lorsque la commande de contournement d'obstacle est utilisée pendant la marche automatique sous la commande de poursuite, la course suivie après contournement de l'obstacle 17 D est révisée ou corrigée, puis l'engin roulant est automatiquement dirigé par la commande de lecture de manière à reprendre la course

prédéterminée.

Ainsi, les données de passage ( 2, 0) enregistrées à chacun des passages de la course, sont remplacées par les données de passage (e, 0) nouvellement enregistrées au cours du passage actuel, lorsque l'engin 1 tourne dans la zone de virage 17 C, puis le véhicule suit la limite du

terrain de travail sous la commande de poursuite.

La figure 9 est un diagramme fonctionnel représen-

tant le fonctionnement de l'unité de calcul arithmétique

mentionnée ci-dessus.

Dans la forme de réalisation ci-dessus, le détec-

teur d'orientation peut être remplacé par un potentiomètre

monté sur les essieux des roues avant 2, 2 pour consti-

tuer des moyens de détection d'un angle de direction, ou l'on peut encore utiliser le détecteur de distance 6 pour détecter le sens de roulement de la cinquième roue au lieu de détecter l'angle de direction des roues avant 2, 2.

Comme décrit ci-dessus, dans l'engin roulant cor-

respondant à cette forme de réalisation, chacune des opérations de la course de roulement utilisée pour la commande automatique de l'engin, se calcule et se met en mémoire en enregistrant les données de position sur le pourtour extérieur de tout le terrain de travail Ensuite, dans la marche réelle qui suit la fin de l'enregistrement initial, seules les données de position du passage que l'engin roulant vient d'effectuer, peuvent être mises en mémoire et utilisées pour la commande de lecture, lorsque la commande de poursuite ne peut se faire Par suite, il

n'est pas nécessaire de mettre en mémoire toutes les don-

nées de la course de roulement pour commander correcte-

ment de façon sûre la marche de l'engin.

On remarquera en passant, dans cette forme de réa-

lisation, qu'en plus du dispositif permettant d'enregis-

trer le pourtour extérieur du terrain de travail pour calculer chacun des passages de la course de l'engin, on

prévoit la construction d'un dispositif permettant d'en-

registrer en temps réel chaque course de passage.

Cependant, lorsque l'engin roulant ne risque pas de glisser ou de s'écarter de sa direction prédéterminée, par suite des bonnes conditions présentées par le terrain de travail, il est possible de commander l'engin roulant en n'utilisant seulement que les données de distance de chaque course de passage, sans utiliser la commande de poursuite. On décrira maintenant une forme simplifiée de fonctionnement du système de commande ci-dessus Un corps d'engin roulant 1 comporte un ensemble de faucheuse 4 suspendu verticalement à celui-ci et se plaçant entre les roues avant et arrière 2 et 3 Le corps d'engin 1 comporte en outre, à sa partie avant, un détecteur d'orientation 5 destiné à détecter le géomagnétisme et permettant ainsi de détecter la direction de roulement du corps d'engin 1, et une cinquième roue montée à son extrémité arrière et-servant de détecteur de distance 6

permettant de détecter en permanence la distance de par-

cours du corps d'engin 1.

A la fin de l'enregistrement initial de la ligne extérieure du terrain de travail, l'engin roulant commence à faucher l'herbe Lorsque l'engin a parcouru la distance préréglée d'un passage de sa course, cet engin tourne

et poursuit son travail de fauchage.

La figure 10 est un diagramme fonctionnel représen-

tant le fonctionnement de l'unité de calcul arithmétique 15. Comme on peut le voir sur ce diagramme, l'engin roulant pouvant avancer automatiquement sans commande de poursuite, peut être réalisé même avec une faible

capacité de mémoire et un programme simple.

On peut proposer en passant l'utilisation d'un -10 engin roulant dans lequel le réglage de la distance de course ne se fait pas par enregistrement initial, mais dans lequel au contraire on effectue l'enregistrement des données de position de chacun des passages de la course en temps réel au-cours de chaque passage, l'engin comportant non seulement la commande de poursuite mais encore des moyens permettant de conduire l'engin à partir

des données de course enregistrées lors du passage précé-

dent, dans le cas o les détecteurs de-poursuite ne détec-

tent aucune limite pendant une période de temps prédéter-

minée.

Lorsque les détecteurs de poursuite ne sont plus

capables de détecter la limite de la zone de course pen-

dant la marche, l'engin roule automatiquement sur la base des informations enregistrées au passage précédent, de sorte que l'engin peut être entralné automatiquement avec une bonne stabilité sans s'écarter de manière importante

de sa course spécifiée.

On décrira maintenant ce type d'engin roulant qui est le même que celui de la première forme de réalisation, en ce sens que l'engin mobile fauchant l'herbe est muni

d'un détecteur d'orientation 5, d'un détecteur de dis-

tance 6, de détecteurs de poursuite l Ol A, ll B, d'un détecteur d'obstacle 6 etc Le système de commande à microcalculateur constituant l'élément essentiel de la commande, est exactement le même que-celui de la première forme de réalisation, mais son diagramme fonctionnel de

commande est différent, comme indiqué sur la figure 11.

Plus précisément, lorsque le corps d'engin 1 com-

mence à avancer sous la commande de poursuite, en partant d'une extrémité de la zone de virage 17 C pour tourner au- tour de la zone non fauchée 17 A, un compteur démarre

simultanément le comptage des signaux d'impulsions prove-

nant du détecteur de distance 6, et chaque fois que le corps d'engin 1 a parcouru la distance prédéterminée AO, la direction d'avancement O détectée par le détecteur d'orientation 5 à ce moment, et la distance totale t parcourue après le démarrage du comptage, sont stockées dans une zone de mémoire spécifique à l'intérieur du bloc

de commande 15 ', pour constituer les données d'enregistre-

ment obtenues par échantillonnage de la course Cette course est également échantillonnée et mise en mémoire

lorsque l'engin est contrôlé par la commande de contour-

nement d'obstacle, en stockant de la même façon l'angle de conduite, c'est-à-dire la direction de course 0, à

chaque fois que l'engin a parcouru la distance de pas-

sage O.

Comme on peut le voir sur la figure 8, le sens -

d'avancement du corps d'engin répétant son mouvement d'aller et retour, s'inverse d'un passage à l'autre Par suite,

dans le passage suivant, l'information de course de pas-

sage obtenue par enregistrement du passage précédent, est lue en sens inverse du sens d'enregistrement Ainsi, les données sont extraites de la mémoire, en réponse aux

signaux provenant du détecteur de distance, en se réfé-

rant dans l'ordre inverse à l'adresse concernée.

Ainsi, cette dernière forme de réalisation, est la

m Zme que la première en ce sens que la commande de lec-

ture ou la commande de contournement d'obstacle se font

pendant la marche.

Lorsque le corps d'engin change de direction dans

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la zone de virage 17 C, les informations de course de passage -, O nouvellement enregistrées au cours du passage actuel, sont transférées en bloc à la zone de mémoire stockant l'information du passage précédent Le véhicule passe donc le long de la limite de la zone de course, sous l'action de la commande de poursuite, le contenu de sa mémoire étant remis à jour d'un passage à l'autre.

De cette manière, l'engin n'enregistre les informa-

tions de course que sur un seul passage, de sorte qu'on peut utiliser une mémoire de capacité considérablement

réduite pour stocker les informations de course de pas-

sage L, 0, tandis qu'il n'est pas nécessaire que l'opé -

rateur enregistre la course.

Bien que, dans la forme de réalisation ci-dessus, le détecteur d'orientation 5 soit conçu pour indiquer la direction de course en détectant le géomagnétisme, on peut, en variante, utiliser pour détecter en marche la direction de course, les moyens servant à détecter l'angle de conduite des roues avant 2, 2 ou l'écart angulaire

de la cinquième roue servant de détecteur de distance 6.

Claims (1)

1. R E V E N D I C A T I O N S

   ) Véhicule de travail roulant à marche automati-

   que destiné à effectuer son travail en roulant, véhicule caractérisé en ce qu'il comprend des moyens permettant d'enregistrer les données de position du pourtour exté- rieur de la surface totale d'un terrain de travail, et

   de produire ainsi une course de passage couvrant l'in-

   térieur de cette surface, et des moyens permettant au

   véhicule de suivre sa course sous l'action d'une comman-

   de de conduite.

   ) Véhicule roulant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens destinés à produire la course de passage sont conçus de manière à calculer et à stocker en mémoire les longueurs de course ( il de chaque passage, sur la base de la largeur de travail d de chaque course, tout en répétant un mouvement d'aller et retour pour effectuer son travail sur le terrain,

   d'une extrémité à l'autre de celui-ci, le véhicule com-

   portant en outre un détecteur de distance ( 6) destiné à détecter toute longueur de course, et un détecteur d'orientation ( 5) destiné à détecter l'information

   d'orientation (G) de l'engin, cette information d'orien-

   tation (O) étant détectée et échantillonnée sur la lon-

   gueur de course prédéterminée ( No) pendant-le passage

   d'enregistrement.

   ) Véhicule roulant selon l'une quelconque des

   revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend

   en outre des détecteurs de poursuite (l OA, l OIB) desti-

   nés à détecter la limite entre une zone travaillée et

   une zone non travaillée, et à en tirer des signaux permet-

   tant à l'engin de passer automatiquement le long de la limite, sur la base de ces signaux, le virage de l'engin ne se faisant que dans le cas o les distances stockées

   en mémoire (ô "), sont en accord avec les dista n-

   ces réelles détectées en temps réel, à chaque passage,par

   le détecteur de distance ( 6).