FR3069447A1 - DEVICE FOR RETURNING TO THE POSITION OF TAKING A DRONE AFTER CRASH WITHOUT EXTERNAL INTERVENTION. - Google Patents
DEVICE FOR RETURNING TO THE POSITION OF TAKING A DRONE AFTER CRASH WITHOUT EXTERNAL INTERVENTION. Download PDFInfo
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Abstract
Dispositif permettant la remise en position de décollage d'un drone après un crash sans intervention extérieure. L'invention concerne un dispositif permettant à un drone de n'avoir qu'une position stable immobile : celle permettant au drone de redécoller. Il est constitué d'arceaux (11) en fibres de carbone extrudées et de pièces de fixation (fig. 1) imprimées en 3D dans un polymère semi-rigide à mémoire de forme. L'énergie du ou des choc(s) est absorbée par les arceaux et les pièces de fixation de ces derniers sur le châssis du drone jusqu'à immobilisation totale du drone. Le centre de la structure sphérique que composent les arceaux étant plus haut que le centre de gravité de l'ensemble drone + structure, l'immobilisation se fait systématiquement, par gravité, dans la position permettant au drone de redécoller. Le dispositif évite donc une remise en position de décollage manuelle fastidieuse. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à la prise en main de drones de loisir.Device allowing the return to takeoff position of a drone after a crash without outside intervention. The invention relates to a device allowing a drone to have only a stationary stable position: that allowing the drone to take off again. It consists of extruded carbon fiber hoops (11) and fasteners (Fig. 1) printed in 3D in a semi-rigid shape memory polymer. The energy of the shock (s) is absorbed by the hoops and the fasteners of the latter on the chassis of the drone until total immobilization of the drone. The center of the spherical structure that forms the arches being higher than the center of gravity of the entire drone + structure, the immobilization is systematically, by gravity, in the position allowing the drone to take off again. The device therefore avoids a tedious manual take-off position. The device according to the invention is particularly intended for the handling of recreational drones.
Description
La présente invention est un dispositif permettant la remise en position de décollage d’un aéronef commandé à distance, notamment après un crash. L’invention est à l’origine pensée pour une application dans le domaine des drones de type aéronefs à atterrissage et décollage verticaux (VTOL) et se destine tout particulièrement et en premier lieu aux appareils de types « multirotor ».The present invention is a device allowing the take-off position of an aircraft controlled remotely, in particular after a crash. The invention was originally conceived for an application in the field of drones of the aircraft type with vertical landing and take-off (VTOL) and is intended very particularly and in the first place for aircraft of the "multirotor" type.
L’invention est à l’origine pensée pour permettre de faciliter l’exploitation commerciale de drones de loisirs en terrains fermés indoor, mais lors d’essais réalisés au cours de son développement elle s’est montrée également particulièrement efficace lors de vols à l’extérieur sur des terrains et des environnements bien moins contrôlables.The invention was originally designed to facilitate the commercial operation of recreational drones in closed indoor areas, but during tests carried out during its development it also proved to be particularly effective during domestic flights. outdoors on much less controllable terrain and environments.
Il est tout à fait envisageable d’adapter cette invention et son concept à un appareil volant différemment, pour peu que l’entièreté de ce dernier soit inscrit dans l’invention. Cette invention ne se limite donc pas aux appareils pour lesquels elle a été conçue à l’origine.It is entirely possible to adapt this invention and its concept to a flying device differently, provided that the whole of the latter is included in the invention. This invention is therefore not limited to the devices for which it was originally designed.
De par leur conception, les aéronefs multirotors sont très vulnérables aux crashs. Leurs voilures tournantes sont particulièrement exposées et sont bien souvent les premières victimes d’un crash de l’appareil. Si le but premier de l’invention n’est pas de protéger le drone, elle permet néanmoins d’ajouter une seconde protection, toujours bienvenue lorsqu’il s’agit de protéger des appareils pouvant cumuler une, plusieurs ou toutes les caractéristiques suivantes :By design, multirotor aircraft are very vulnerable to crashes. Their rotary wings are particularly exposed and are very often the first victims of an aircraft crash. If the primary goal of the invention is not to protect the drone, it nevertheless allows to add a second protection, always welcome when it comes to protecting devices that can combine one, more or all of the following characteristics:
• fragile, • onéreux, • téléopéré, • ne pouvant redécoller après un crash.• fragile, • expensive, • remote operated, • unable to take off again after a crash.
Les réponses actuellement disponibles visent principalement à protéger les voilures tournantes des appareils. Elles consistent bien souvent en de simples prop-guards : des carénages ayant un rayon légèrement supérieur à celui des hélices propulsant l’engin et partageant leThe answers currently available mainly aim to protect the rotary wings of the aircraft. They often consist of simple prop-guards: fairings having a radius slightly greater than that of the propellers propelling the craft and sharing the
- 2 même centre que ces dernières.- 2 same center as the latter.
Le second type de protection consiste en une enveloppe sphérique enveloppant un drone fixe ou mobile en son sein (sur un ou plusieurs axes, stabilisés ou non) le drone se trouvant au centre de la sphère. Cette enveloppe protectrice est généralement constituée d’un assemblage de joncs ou de bandes de carbone et n’a d’autre but que de prévenir les collisions entre le drone et l’environnement dans lequel il évolue, ou de permettre au drone de se mouvoir au sol.The second type of protection consists of a spherical envelope enveloping a fixed or mobile drone within it (on one or more axes, stabilized or not) the drone being in the center of the sphere. This protective envelope is generally made up of an assembly of rods or carbon bands and has no other purpose than to prevent collisions between the drone and the environment in which it evolves, or to allow the drone to move on the ground.
En l’état de la technique et des usages répandus, il est fastidieux et/ou onéreux de devoir systématiquement se rendre sur les lieux du crash du drone pour le remettre dans une position permettant au pilote / à l’opérateur de redécoller, une fois sa position de téléopération reprise.In the state of the art and widespread usage, it is tedious and / or expensive to systematically have to go to the scene of the drone crash to put it back in a position allowing the pilot / operator to take off once its teleoperation position resumed.
Dans l’immense majorité des cas, le drone ne peut reprendre un vol sans une intervention extérieure après avoir subi un crash.In the vast majority of cases, the drone cannot resume a flight without external intervention after having suffered a crash.
Lorsqu’elles ne sont pas tout simplement déficientes, les protections pouvant s’approcher du concept de l’invention que présente ce document sont souvent de fabrication complexe (utilisant par exemple des gyrostabilisateurs), compliquées à fabriquer et/ou, de par leur poids, non adaptées à un drone devant conserver son agilité comme c’est le cas pour les drones de loisir.When they are not simply deficient, the protections which may approach the concept of the invention presented in this document are often complex to manufacture (using for example gyrostabilizers), complicated to manufacture and / or, by their weight , not suitable for a drone that needs to maintain its agility, as is the case for recreational drones.
L’invention décrite dans ce document permet de s’assurer que, dans l’éventualité d’un crash, l’appareil puisse invariablement retrouver par la seule gravité une position lui permettant de redécoller immédiatement sans aucune intervention extérieure, qu’elle soit humaine ou non, sans ajout d’appendices électroniques et au prix de seulement quelques grammes supplémentaires.The invention described in this document makes it possible to ensure that, in the event of a crash, the apparatus can invariably find by gravity alone a position allowing it to take off immediately without any external intervention, whether human or not, without adding electronic appendices and at the price of only a few extra grams.
L’invention consiste en une cage protectrice sectionnée en sa base et ses pièces de fixation au drone. La cage est réalisée à l’aide de matériaux composites résistant aux chocs et à la déformation à l’impact. C’est la raison pour laquelle la fibre de carbone a été retenue lors desThe invention consists of a protective cage sectioned at its base and its attachment parts to the drone. The cage is made using composite materials resistant to impact and deformation on impact. This is the reason why carbon fiber was chosen during the
- 3 phases de prototypage. À titre d’exemple non limitatif, sur les prototypes développés lors de l’élaboration de cette solution technique, les cages sont réalisées en fibres de carbone extrudées de 1,2 mm d’épaisseur et de 6 mm de largeur. Ces paramètres sont modifiables en fonction du résultat souhaité, de la zone de vol et des caractéristiques du drone bénéficiant de l’invention.- 3 prototyping phases. By way of nonlimiting example, on the prototypes developed during the development of this technical solution, the cages are made of extruded carbon fibers 1.2 mm thick and 6 mm wide. These parameters can be modified according to the desired result, the flight area and the characteristics of the drone benefiting from the invention.
Outre sa fonctionnalité de protection, la cage joue le rôle d’un dispositif permettant d’amortir les chocs à l’impact lors d’un crash ou d’un atterrissage brutal, mais également de ressort permettant à l’ensemble de poursuivre son mouvement jusqu’à immobilisation dans la position stable permettant un décollage immédiat du drone.In addition to its protective functionality, the cage plays the role of a device making it possible to absorb shocks on impact during a crash or a hard landing, but also a spring allowing the unit to continue its movement. until immobilization in the stable position allowing immediate takeoff of the drone.
Les pièces de fixation et la taille de la cage du drone ont été soigneusement étudiées pour ne permettre qu’une seule position stable : celle permettant de décoller.The fasteners and the size of the drone cage have been carefully studied to allow only one stable position: that for taking off.
Ces pièces de fixation s’inscrivent dans le prolongement de l’arc de cercle formé par la structure de la cage et n’entravent donc pas la remise en position du drone après un crash.These fasteners are an extension of the arc formed by the structure of the cage and therefore do not hinder the re-positioning of the drone after a crash.
Ces pièces de fixation, de par leur forme et leurs matériaux, sont conçues pour encaisser une partie des chocs en cas d’impact tout en assurant la rigidité de l’ensemble drone + cage.These fasteners, by their shape and their materials, are designed to absorb part of the impact in the event of impact while ensuring the rigidity of the drone + cage assembly.
Les pièces de fixation sont conçues pour ne pas pivoter autour de leur point d’ancrage au drone tout en gardant une souplesse de mouvement suivant les vecteurs permettant l’absorption de l’énergie d’un impact. Cette semi-rigidité permet d’éviter ainsi un stress trop important sur la cage elle-même lors d’un crash et donc une fatigue des joncs de carbone.The fasteners are designed not to pivot around their anchor point to the drone while retaining flexibility of movement according to the vectors allowing the absorption of the energy of an impact. This semi-rigidity thus avoids excessive stress on the cage itself during a crash and therefore fatigue of the carbon rods.
Les dessins annexés illustrent l’invention :The accompanying drawings illustrate the invention:
• La figure 1 représente la pièce rendant solidaire le drone et la cage sphérique.• Figure 1 shows the part making integral the drone and the spherical cage.
• La figure 2 représente un plan de coupe de la pièce rendant solidaire le drone et la cage sphérique.• Figure 2 shows a sectional plane of the part making the drone and the spherical cage integral.
• La figure 3 représente l’invention associée à un châssis de drone nu et sa batterie (14).• Figure 3 shows the invention associated with a bare drone chassis and its battery (14).
La pièce de fixation de la structure protectrice sphérique au châssis est composée de deux pièces identiques (fig. 1) par arceau, soit, pour un dispositif constitué de deux arceaux, quatre pièces identiques réparties uniformément sur le châssis. Ces pièces de fixation sont imprimées en 3D dans un polymère semi-rigide à mémoire de forme.The fixing part of the spherical protective structure to the chassis is composed of two identical parts (fig. 1) per hoop, that is, for a device consisting of two hoops, four identical parts distributed uniformly on the chassis. These fasteners are 3D printed in a semi-rigid shape memory polymer.
L’entretoise (9) séparant les plaques supérieure (13) et inférieure (12) qui constituent le châssis est insérée dans le logement correspondant (1) de la pièce de fixation. Chaque pièce de fixation est maintenue lors de l’assemblage final du drone entre les plaques inférieure (12) et supérieure (13) qui constituent le châssis.The spacer (9) separating the upper (13) and lower (12) plates which constitute the chassis is inserted into the corresponding housing (1) of the fixing part. Each fixing part is held during the final assembly of the drone between the lower (12) and upper (13) plates which constitute the chassis.
Les butées internes basse et haute (2 et 3) de la pièce de fixation permettent d’éviter que la pièce de fixation ne pivote sur l’axe que constitue l’entretoise la reliant au châssis (9) ; le but étant d’éviter une fatigue inutile de la structure protectrice résultant d’une torsion sur un axe autre que celui permettant d’absorber un choc en cas d’impact.The internal lower and upper stops (2 and 3) of the fixing piece make it possible to prevent the fixing piece from pivoting on the axis formed by the spacer connecting it to the chassis (9); the aim being to avoid unnecessary fatigue of the protective structure resulting from a twist on an axis other than that making it possible to absorb a shock in the event of an impact.
La pièce de fixation est creusée d’une cavité (6) suivant la courbure extérieure de la pièce de fixation (7) dans laquelle s’insère la structure (un jonc, un plat de fibres de carbone extrudée ou une autre matière profilée) qui devient ainsi solidaire des pièces de fixation. C’est ici que les caractéristiques comme le rayon ou la rigidité de la structure sphérique sont déterminées.The fixing piece is hollowed out by a cavity (6) along the external curvature of the fixing piece (7) into which the structure is inserted (a rod, a plate of extruded carbon fibers or another profiled material) which thus becomes integral with the fixing parts. This is where characteristics like the radius or stiffness of the spherical structure are determined.
La courbure extérieure de la pièce de fixation (7) est conçue pour ne pas entraver la remise en position de décollage de l’ensemble cage + drone. Cette courbure est déterminée en fonction du rayon qu’il est nécessaire d’appliquer à la structure de la cage afin que l’ensemble cage + drone possède un centre de gravité plus bas que le centre de la sphère composée par la structure.The external curvature of the fixing piece (7) is designed so as not to hinder the return to take-off position of the cage + drone assembly. This curvature is determined according to the radius which it is necessary to apply to the structure of the cage so that the assembly cage + drone has a lower center of gravity than the center of the sphere composed by the structure.
- 5 La pièce de fixation possède des langues amortissantes inférieure (4) et supérieure (5). La langue amortissante inférieure (4) permet d’absorber une partie des chocs subis par le châssis lui-même lors d’atterrissages brutaux. La langue amortissante supérieure (5), quant à elle, permet lors d’impacts une meilleure répartition de l’effort à l’interface entre la pièce de fixation et le plat de carbone extrudé composant la structure sans pour autant nuire à la remise en position de décollage.- 5 The fixing piece has lower (4) and upper (5) damping tongues. The lower shock-absorbing tongue (4) absorbs part of the shock suffered by the chassis itself during hard landings. The upper shock-absorbing tongue (5), for its part, allows a better distribution of the force at impacts at the interface between the fastening part and the extruded carbon plate making up the structure without, however, adversely affecting the restoration. take off position.
La pièce de fixation possède un point de flexion (8) permettant lui aussi d’absorber une partie de l’énergie générée à l’impact. Cette énergie peut être absorbée par étirement, par compression ou par cisaillement.The fastener has a flex point (8) which also absorbs part of the energy generated on impact. This energy can be absorbed by stretching, compression or shearing.
La structure elle-même consiste en plusieurs (au moins deux) arceaux (11) souples et résistants en fibres de carbone ou autres matières résistantes à mémoire de forme. Ces arceaux sont physiquement et de façon rigide reliés entre eux en un point (10) situé à la verticale du centre de gravité de l’ensemble drone et structure et du centre de la sphère tronquée constituée par la structure.The structure itself consists of several (at least two) flexible and resistant hoops (11) made of carbon fibers or other resistant shape memory materials. These arches are physically and rigidly connected together at a point (10) located vertically from the center of gravity of the drone and structure assembly and from the center of the truncated sphere formed by the structure.
Cette structure prend la forme d’une sphère sectionnée dont le centre se situe au-dessus du centre de gravité de l’ensemble structure + drone prêt à voler (avec la ou les batteries donc) et dont la base du drone (12) constitue une section plane de cette sphère. Les pièces de fixation sont pensées pour que la structure ait un diamètre suffisant afin que le centre de gravité de l’ensemble structure + drone soit placé au-dessous du centre de la sphère.This structure takes the form of a sectioned sphere whose center is located above the center of gravity of the structure + drone assembly ready to fly (with the battery or batteries therefore) and whose base of the drone (12) constitutes a planar section of this sphere. The fasteners are designed so that the structure has a sufficient diameter so that the center of gravity of the structure + drone assembly is placed below the center of the sphere.
Les matériaux utilisés sont les suivants :The materials used are as follows:
• Les pièces de fixation de la cage au drone sont imprimées en 3D dans un plastique souple à mémoire de forme et résistant aux chocs. Elles permettent ainsi d’absorber une partie des chocs et de soulager le stress induit par un impact sur les arceaux constituant la sphère protectrice du drone.• The fixing parts of the cage to the drone are 3D printed in a flexible plastic with shape memory and impact resistant. They thus absorb part of the shock and relieve the stress induced by an impact on the roll bars constituting the protective sphere of the drone.
• Pour les arceaux constituant la sphère protectrice, la fibre de carbone extrudée a été retenue pour sa souplesse, sa résistance, son faible poids et son effet « ressort » lorsqu’elle est contrainte.• For the arches constituting the protective sphere, the extruded carbon fiber was chosen for its flexibility, resistance, low weight and its "spring" effect when it is stressed.
L’invention est adaptable à tous types d’appareils volants. Les pièces de fixation sont bien sûr à adapter afin d’assurer notamment un point d’ancrage correct sur le châssis et un centre de gravité de l’ensemble sous le centre de la sphère constituant la cage protectrice, mais le concept même de l’invention reste identique.The invention is adaptable to all types of flying devices. The fasteners are of course to be adapted in order to ensure in particular a correct anchoring point on the chassis and a center of gravity of the assembly under the center of the sphere constituting the protective cage, but the very concept of the invention remains the same.
L’invention présente plusieurs avantages. Elle permet, pour un cout minime en poids et en matériaux, d’assurer en premier lieu une remise en position de décollage immédiate lors d’un crash une fois l’engin stabilisé et d’ajouter une couche de protection supplémentaire autour du drone.The invention has several advantages. It allows, for a minimal cost in weight and materials, to ensure first of all a return to immediate take-off position during a crash once the craft is stabilized and to add an additional layer of protection around the drone.
Sans appendice électronique ou mécanique complexes, reposant uniquement sur la gravité terrestre, cette solution s’est avérée fiable durant les tests de développement et répond parfaitement au cahier des charges de départ.Without complex electronic or mechanical appendix, based solely on terrestrial gravity, this solution proved to be reliable during the development tests and perfectly meets the initial specifications.
Cette invention ne vise pas à empêcher les crashs, mais à les rendre anodins. En effet, contrairement aux brides électroniques qui peuvent exister actuellement, l’invention permet, dans le cas d’une utilisation de loisir, d’apprendre plus sereinement sans craindre les crashs, mais en les comprenant.This invention is not intended to prevent crashes, but to make them harmless. In fact, unlike electronic clamps which may currently exist, the invention makes it possible, in the case of leisure use, to learn more serenely without fear of crashes, but by understanding them.
Elle permet une dédramatisation des crashs facilitant l’apprentissage et une exploitation commerciale des drones plus économique et plus fiable.It makes it possible to play down crashes, making it easier to learn and more economical and reliable commercial operation of drones.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20190201 |
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RX | Complete rejection |