FR3087741A1 - Vehicule mobile terrestre autonome de transport de charges destine a l’usage prive ou professionnel - Google Patents

Description

Description

Titre de l'invention : Véhicule mobile terrestre autonome de transport de charges destiné à l’usage privé ou professionnel [0001] La présente invention concerne le domaine technique des chariots mobiles autonomes pour transporter des charges et concerne en particulier un véhicule mobile terrestre autonome de transport de charges destiné à l’usage privé ou professionnel. Technique antérieure [0002] Les robots mobiles de transport de charge sont présents aujourd’hui dans de nombreux secteurs de l’industrie pour soulever et/ou transporter des charges de façon autonome d’un endroit à un autre. Généralement de tels robots sont adaptés pour se déplacer dans un environnement fait pour eux donc ils ne sont pas voués à se déplacer dans un espace encombré et parsemé d’obstacles ou accessible difficilement.

[0003] Des robots à chenilles ont été développés pour palier à ces inconvénients tels que celui décrit dans le document US 6,144,180 où plusieurs trains de chenilles couplés à des roues sont capables de déplacer le robot sur une surface boueuse ou graisseuse grâce à des moyens articulés qui font se déplacer vers le haut un premier train de chenilles tandis qu’un second repose sur le sol, puis déplacent le premier vers l’avant et vers le bas pour toucher à nouveau le sol et ainsi de suite. Mais ces véhicules à chenilles présentent un encombrement relativement important au sol et une difficulté pour virer avec précision. De plus les chenilles peuvent faire des dégâts sur les escaliers et contraignent à des déplacements lents.

[0004] Il existe également des chariots de transport autonomes tels que des caddies de golf autonome capable de suivre le déplacement d’une personne et d’éviter les collisions avec un obstacle sur son passage. Un tel chariot est décrit par exemple dans le document WO2017066541. L’inconvénient d’un tel dispositif est qu’il suit le déplacement d’une personne donc est dépendant de cette personne. Le chariot décrit est donc configuré pour recevoir un signal d’un émetteur distant situé sur un golfeur. De plus, le chariot de golf se déplace sur un terrain relativement peu accidenté et n’est pas capable de monter et descendre des marches d’escalier.

[0005] Des dispositifs de transport de personne ont été développés pour monter des escaliers. Un tel dispositif est décrit dans le document US5975225. Ce dispositif comprend des moyens d’entrainement motorisé, des moyens de modification du centre de gravité pour modifier activement l’emplacement du centre de gravité de l’ensemble du dispositif avec sa charge et des moyens de commande pour créer dynamiquement la stabilité du véhicule par l’actionnement des deux autres moyens. Mais ce dispositif n’a pas la possibilité de se déplacer de façon autonome dans un espace. De plus, le dispositif décrit présente l’inconvénient de ne pas pouvoir monter les escaliers tournants.

Exposé de l’invention [0006] C’est pourquoi, le but de l’invention est de réaliser un véhicule autonome mobile capable de transporter des charges utiles dans un espace domestique et capable de monter et descendre des escaliers tournants.

[0007] L’objet de l’invention est donc un véhicule pour transporter une charge utile, comprenant :

[0008] - un châssis surmonté d’une partie plane pour supporter la charge utile, [0009] - un arbre de roues gauche à deux roues, un arbre de roues droit à deux roues, chaque arbre étant monté de manière rotative sur un axe central, [0010] - des moyens d’entrainement motorisés des quatre roues permettant de propulser et orienter le véhicule, [0011] - des moyens d’entrainement motorisés des arbres autour de leur axe respectif, [0012] - des moyens de commande, [0013] - des périphériques connectés aux moyens de commande, adaptés pour acquérir des données issues de l’environnement proche du véhicule et les fournir aux moyens de commande, les moyens de commande étant adaptés pour traiter les données reçus des périphériques et actionner les moyens d’entrainement motorisés pour permettre au véhicule de se déplacer de façon autonome dans son environnement. Selon une caractéristique principale de l’invention, les moyens de commande peuvent actionner les moyens motorisés des deux arbres de façon à ce que le véhicule alterne deux roues en contact avec le sol et quatre roues en contact avec le sol pour amener le véhicule à franchir des marches d’un escalier par un processus de déséquilibre du centre de gravité du véhicule puis de rééquilibre du centre de gravité.

Brève description des dessins [0014] Les buts, objets et caractéristiques de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit faite en référence aux dessins dans lesquels :

[0015] [fig.l] représente une première vue d’ensemble en 3D du dispositif selon l’invention, [0016] [fig.2] représente une seconde vue d’ensemble en 3D du dispositif selon l’invention, [0017] [fig.3] représente en détail la partie mobile droite du dispositif selon l’invention, [0018] [fig.4] représente en détail la partie mobile gauche du dispositif selon l’invention, [0019] [fig.5] représente une vue de droite du dispositif selon l’invention, [0020] [fig.6] représente une vue de gauche du dispositif selon l’invention, [0021] [fig.7] représente une vue de l’avant du dispositif selon l’invention, [0022] [fig.8] représente respectivement une vue de l’arrière du dispositif selon l’invention, [0023] [fig.9a] représente en partie le dispositif selon l’invention devant un escalier tournant, [0024] [fig.9b] représente en partie le dispositif selon l’invention en position pour gravir un escalier tournant, [0025] [fig.lOa] représente une vue de côté des arbres de roues lorsque le dispositif selon l’invention est positionné devant un escalier, [0026] [fig.lOb] représente une vue de côté du dispositif selon l’invention lorsque les roues avant se soulèvent, [0027] [fig.lOc] représente une vue de côté du dispositif selon l’invention lorsque les roues arrière du véhicule sont posées sur la surface de la première marche, [0028] [fig.lOd] représente une vue de côté du dispositif selon l’invention lorsque le centre de gravité du véhicule est déplacé vers l’avant, [0029] [fig.lOe] représente une vue de côté du dispositif selon l’invention lorsque les roues avant se soulèvent, [0030] [fig.lOf] représente une vue de côté du dispositif selon l’invention lorsque le centre de gravité du véhicule est déplacé vers le centre et que les roues avant ont atteint le point mort haut, [0031] [fig.lOg] représente une vue de côté du dispositif selon l’invention lorsque les roues avant du véhicule sont posées sur la surface de la seconde marche.

Description des modes de réalisation [0032] Selon les figures 1 et 2, le dispositif selon l’invention est un véhicule 10 comprenant en outre un châssis caréné 11 et deux parties mobiles gauche et droite munies de train de roues et situées respectivement sur les cotés gauche et droit du véhicule. Les orientations gauche et droite désignent les cotés du véhicule lorsque celui-ci est vu de l’arrière, ses roues étant posées sur le sol. La partie mobile gauche comprend un premier arbre 25 comprenant deux roues motrices 21 et 23 dont chacun des axes est relié à une extrémité de l’arbre 25 de façon à former un train de roues gauche. De même, la partie mobile droite comprend un second arbre 26 comprenant deux roues 22 et 24 motrices dont chacun des axes est relié à une extrémité de l’arbre 26 et forme le train de roues droit. Les quatre roues sont de préférence identiques et sont entraînées chacune par un moyen d’entrainement indépendant tel qu’un moteur électrique non montré sur les figures 1 et 2 de sorte à assurer la propulsion et l’orientation du véhicule.

[0033] Le châssis 11 est surmonté d’une partie plane 12 adaptée pour recevoir un chargement ou des contenants amovibles non représentés sur les figures. La partie haute du véhicule comprend un moyen de traction 14 pour déplacer manuellement le véhicule tel qu’une poignée et un moyen d’accrochage 15 pour sac, contenant ou autre. Le véhicule 10 comporte un bouton marche/arrêt 30 pour passer d’un mode de déplacement manuel à un mode de déplacement autonome.

[0034] Le véhicule 10 comporte également un ensemble de périphériques dont des capteurs de proximité 31, des moyens de mesure, une caméra 53 situés sur ses faces avant et latérales. Les moyens de mesure comprennent des moyens de télédétection par laser 32 appelé communément Lidar.

[0035] Les parties mobiles droite et gauche du véhicule sont illustrées en détail respectivement sur les figures 3 et 4. La roue avant droite 22 est reliée à l’arbre 26 par son axe 222 et entraînée par le moteur 224. De même, la roue arrière droite 24 est reliée à l’arbre 26 par son axe 242 et est entraînée par le moteur 244. L’arbre 26 est relié au châssis 11 par l’intermédiaire d’une biellette 28 et d’un axe 27. La biellette 28 est associée à un amortisseur 281 et un contrepoids 282. L’extrémité inférieure de la biellette 28 est reliée à l’arbre 26 sur un axe 262 et est reliée également à un moteur 264. L’extrémité supérieure de la biellette 28 est maintenue sur l’axe 27 selon une liaison pivot. L’axe 27 est maintenu au châssis 11 grâce à une articulation 13.

[0036] La partie mobile gauche du véhicule 10 est une symétrie orthogonale de la partie mobile droite, par rapport à un plan qui passerait par le centre géométrique du véhicule. Elle comprend donc l’arbre 25 sur lequel sont reliées les roues avant et arrière gauches 21 et 23 à chacune des extrémités de l’arbre 25 par les axes 212 et 232. Les roues 21 et 23 sont entraînées respectivement par les moteurs 214 et 234. L’arbre 25 est relié au châssis par l’intermédiaire d’une biellette 29 et de l’axe 27. La biellette 29 est associée à un amortisseur 291 et à un contrepoids 292. L’extrémité inférieure de la biellette 29 est reliée à l’arbre 25 sur un axe 252 et est reliée également à un moteur

254. Comme pour la biellette 28, l’extrémité supérieure de la biellette 29 est maintenue sur l’axe 27 selon une liaison pivot.

[0037] Selon un mode de réalisation préféré, les amortisseurs 281 et 291 liés aux biellettes sont des vérins électriques. L’axe 27 est relié au châssis 11 grâce à l’articulation 13 fixée au châssis 11. Selon le mode de réalisation, la liaison entre l’articulation 13 et l’axe 27 est rigide ou permet un ou plusieurs degrés de liberté à l’axe 27. Selon le mode de réalisation préféré du véhicule dont le fonctionnement est décrit plus loin dans la description, l’axe 27 peut tourner autour de l’articulation 13 selon les trois degrés de liberté ou bien l’axe 27 peut tourner seulement selon deux degrés de liberté.

[0038] Chaque roue 21, 22, 23 et 24 est entraînée par son moteur associé respectif 214, 224, 234 et 244 pour tourner autour de son axe 212, 222, 232 et 242 qui sert d’axe de rotation et chaque moteur peut être commandé séparément ou de façon synchrone avec un autre moteur ou tous les autres moteurs des roues.

[0039] Les moteurs 254 et 264 des biellettes 29 et 28 entraînent en rotation les arbres respectifs 25 et 26 autour de leur axe 252 et 262.

[0040] Les axes 222, 242 et 262 de la partie droite sont parallèles entre eux. De même, les axes 212, 232 et 252 de la partie gauche sont parallèles entre eux et parallèles aux axes 222, 242, 262. L’axe 262 de l’extrémité inférieure de la biellette 28 est à égale distance des axes 222 et 242 des roues 22 et 24 de sorte que l’axe 262 est situé au centre de l’arbre 26. De même, l’axe 252 de l’extrémité inférieure de la biellette 29 est à égale distance des axes 212 et 232 des roues 21 et 23 de sorte que l’axe 252 est situé au centre de l’arbre 25. Lorsque le véhicule est au repos, ses quatre roues étant posées sur un même plan horizontal, ces axes sont alignés deux à deux. Donc l’axe 212 de la roue 21 et l’axe 222 de la roue 22 sont alignés, l’axe 232 de la roue 23 et l’axe 242 de la roue 24 sont alignés et l’axe central 252 de la biellette 29 et l’axe central 262 de la biellette 28 sont alignés. Par contre ces axes peuvent se désalignés lorsque le véhicule est en mouvement de sorte qu’ils ne sont pas coaxiaux.

[0041] Les figures 5 à 8 illustrent un mode de réalisation du véhicule selon l’invention selon une vue du côté droit, une vue du côté gauche, une vue de devant et une vue de derrière. Chaque vue est repérée dans un repère orthogonal (Ο, X, Y, Z) lié au véhicule où le vecteur OX définit la direction gauche-droite, le vecteur OY définit la direction arrière-avant et le vecteur OZ définit la direction verticale de bas en haut. L’origine O du repère est au centre de l’articulation 13 du véhicule.

[0042] Le véhicule 10 est un véhicule autonome mobile donc il comprend également, des moyens de commande, une source d’énergie électrique telle qu’une batterie et un contrôleur d’alimentation. Un circuit électrique connecte l’ensemble des périphériques, la batterie et les moyens d’entrainement aux moyens de commande, le tout étant abrité sous le carénage du châssis. A l’intérieur du véhicule, les éléments électroniques né6 cessaires au fonctionnement du véhicule sont représentés en pointillés sur ces figures. [0043] Parmi ces éléments, une carte électronique comporte le contrôleur d’alimentation et les moyens de commandes 40 du véhicule comprenant en outre un microprocesseur et une mémoire. La mémoire du microprocesseur stocke un ensemble de logiciels dont un logiciel de traitement d’images et des logiciels comprenant des instructions dont l’exécution par le microprocesseur permet la mise en œuvre du déplacement autonome du véhicule. Les périphériques peuvent être externes donc situés pour une partie à l’intérieur du véhicule et pour une partie à l’extérieur de façon à pouvoir interagir avec l’environnement qui entoure le véhicule. Les périphériques peuvent être internes donc dissimulés sous le carénage du véhicule.

[0044] L’ensemble des périphériques externes comprend un microphone 51, un haut-parleur 52, au moins un moyen lumineux 54 situés à proximité de la poignée, le bouton marche/arrêt 30, des capteurs de proximité 31 situés sur les côtés et sur l’avant du véhicule une caméra avant 53 et un lidar avant 32 situés à l’avant du véhicule. La caméra avant 53 est orientée vers l’avant de sorte qu’elle peut acquérir des images situées dans un secteur se trouvant à l’avant du véhicule [0045] Les capteurs de proximité sont des capteurs de type capteurs à infra-rouge ou des capteurs à ultra son. L’ensemble des périphériques internes non représenté sur les figures comprend un capteur gyroscopique, un moyen pour estimer le poids de la charge utile transporté, au moins un dispositif radiofréquence pour une communication sans contact et un logiciel de reconnaissance vocale. Le moyen pour estimer le poids de la charge utile transporté peut être un capteur de pression. L’estimation du poids de la charge utile transportée peut être réalisée par tout autre moyen.

[0046] Les moyens de commande, les périphériques et les moteurs sont alimentés par une source d’énergie électrique telle qu’une ou plusieurs batteries 50.

[0047] Les périphériques sont adaptés pour communiquer les données qu’ils acquièrent aux moyens de commande du véhicule.

[0048] Le véhicule selon l’invention fonctionne selon plusieurs modes de déplacement autonomes. Selon un premier mode autonome dit « mode stable » le véhicule se déplace avec ses quatre roues en contact avec le sol. Selon un second mode autonome spécifique à la montée et descente de marches d’escalier, le véhicule alterne quatre roues en contact avec le sol et deux roues en contact avec le sol de sorte que ce « mode instable » est appelé également le « mode équilibre ». En mode manuel, l’utilisateur déplace le véhicule en le tractant. En modes autonomes, les moyens d’entrainement du véhicule sont commandés par les moyens de commande. Lorsque le véhicule est mis en marche par actionnement du bouton marche/arrêt 30, le véhicule fonctionne en mode autonome stable par défaut. En mode stable, les moteurs 254 et 264 des biellettes sont inactifs (à vérifier) et les moteurs des roues peuvent fonctionner de manière indé pendante. Dans ce mode, l’axe 27 est libre de tourner selon ses trois degrés de liberté, c’est à dire autour des axes de lacet (OZ), roulis (OY) et tangage (OX). De plus, pour maintenir le partie plane de chargement 12 horizontale, les biellettes 28 et 29 peuvent tourner librement autour de l’axe 27 qui représente l’axe de tangage. La rotation libre de l’axe 27 selon les trois axes de rotation du véhicule contribue à faciliter les changements de direction du véhicule pendant ses déplacement et contribue à maintenir horizontale la partie plane 12 du véhicule. Les amortisseurs 282 et 292 et les contrepoids 281 et 291 participent au maintien de l’assiette horizontale du véhicule 10 et à sa stabilité.

[0049] Le véhicule est capable de recevoir et interpréter des ordres de commande donnés soit par des messages vocaux soit par des messages reçus à distance, grâce au dispositif radiofréquence, et envoyés à partir d’un terminal tel qu’un ordinateur, une tablette ou un Smartphone. La mémoire des moyens de commande comprend au préalable une base de données contenant un ensemble d’ordres de commande ou instructions associés chacun à une action par le microprocesseur des moyens de commande. Par exemple, l’action d’entraîner en rotation les deux roues avant ou une seule roue avant. La mémoire peut également enregistrer de nouvelles commandes grâce au logiciel de reconnaissance vocale. Lorsque l’utilisateur prononce une commande vocale, celle-ci est captée par le micro 51 et analysée grâce au logiciel de reconnaissance vocale qui la compare avec les ordres de commande enregistrés en mémoire. Si le message vocal analysé correspond à un ordre de commande enregistré, le véhicule exécute l’action associée en mode autonome stable donc avec ses quatre roues en contact avec le sol.

[0050] Un premier ordre de commande enregistré consiste à mettre le véhicule en mouvement sur ses quatre roues et le faire se déplacer sur une surface limitée telle qu’une pièce d’habitation. Par exemple, le message vocal « découverte » peut correspondre à ce premier ordre de commande.

[0051] Lorsque l’utilisateur prononce le mot « découverte », le véhicule active alors ses deux caméras et ses capteurs de proximité et est entraîné grâce aux moteurs des roues dans l’espace où l’a placé l’utilisateur, comme par exemple une pièce d’habitation telle que la cuisine.

[0052] Les capteurs de proximité fournissent des indications sur les distances des objets qui entourent le véhicule. Ainsi les obstacles sont détectés et évités. Pendant le déplacement du véhicule, les caméras et les Lidar collectent une série d’images. L’ensemble des données issues de ces images ainsi que des données de distance collectées par les capteurs comprend un nuage de points représentant la pièce et les objets qui constituent des obstacles pour le véhicule. Ainsi le véhicule établit une cartographie de la pièce grâce à l’ensemble des données collectées et à un algorithme tel que la localisation et la cartographie simultanée (SLAM) ou bien grâce à un GPS. Un logiciel équivalent peut également être utilisé.

[0053] L’utilisateur associe la pièce découverte et cartographiée à une nouvelle commande vocale de façon à ce que les moyens de commande du véhicule identifient la cartographie établit à la pièce d’habitation à laquelle elle correspond. Ainsi, après la phase de découverte de l’ensemble des pièces dans lesquelles l’utilisateur désire utiliser le véhicule, les moyens de commandes du véhicule ont établi une cartographie de l’ensemble des pièces d’habitation.

[0054] Ainsi, les moyens de commande du véhicule sont ensuite capables de reconnaître l’ordre de commande qui consiste à demander au véhicule de se déplacer vers telle ou telle pièce identifiée par l’ordre de commande correspondant. Le véhicule est capable de se déplacer de façon autonome d’une pièce à l’autre sur une simple commande vocale ou sur une commande correspondante envoyée par une application sur une tablette ou un smartphone. Par exemple, une nouvelle commande vocale telle que « va à la cuisine » est comprise par le véhicule lorsque celui-ci est dans une autre pièce cartographiée et que l’ensemble des pièces dont la cuisine a été cartographié.

[0055] Le véhicule est également capable de reconnaître la commande « suis-moi » afin de se déplacer en suivant Γutilisateur. L’utilisateur est placé dans le champ des capteurs et des caméras du véhicule afin d’être détecté par au moins une partie d’entre eux. Les caméras identifient la personne à suivre et les capteurs de proximité gèrent la distance de suivi. Ainsi, le véhicule est capable de suivre à une distance prédéterminée Γ utilisateur en déplacement grâce aux données collectées par les capteurs et les caméras en temps réel. Ainsi, le véhicule peut se déplacer dans un lieu inconnu.

[0056] Le véhicule est également capable de détecter des escaliers montants en comparant, lorsqu’il est à l’arrêt devant un obstacle, les données issues des caméras situées à l’avant du véhicule avec des images de marche d’escalier qu’il a en mémoire. Une fois l’escalier identifié par les caméras et par une première série de mesures, des instructions sont données au véhicule pour effectuer une deuxième série de mesures s’il s’agit d’un escalier tournant.

[0057] Les premières mesures sont réalisées par au moins deux capteurs de proximité 31 situés à différentes hauteurs à l’avant du véhicule, celui-ci étant positionné face avant devant la première contremarche et de façon à ce que ses roues avant 21 et 22 soient à égales distances de celle-ci. Par exemple, les roues avant peuvent se positionner contre la première contremarche. Les deux trains de roues doivent être perpendiculaire au plan de la première contremarche donc les arbres 25 et 26 sont placés perpendiculairement au plan de la première contremarche. Les données issues des au moins deux capteurs de proximité situés à l’avant 31 sont collectées et déterminent la profondeur de la première marche.

[0058] Pour effectuer la seconde série de mesures dans le cas d’un escalier tournant, le véhicule se déplace devant la première marche de façon à se placer à une distance comprise entre 20 et 50 cm de sa première position et de façon à être positionné face avant devant la première contremarche, les roues avant 21 et 22 à égales distances de celle-ci, à une distance de la première contremarche égale à la distance qui le séparait de la première contremarche pour la première mesure. Ainsi, grâce à ces deux séries de mesure, le processeur du véhicule détermine la profondeur de la première marche à deux endroits différents grâce aux données collectées par les au moins deux capteurs de proximité situés à l’avant du véhicule. De ces deux mesures effectuées à une certaine distance l’une de l’autre, le processeur du véhicule en déduit l’angle de rotation de l’escalier, c’est à dire l’angle entre la première et la seconde contremarche, noté angle alpha dans la suite de la description et sur la figure 9b.

[0059] Pour monter les marches d’escalier, le véhicule se place face avant devant la première marche et au centre de celle-ci si c’est un escalier droit. Si c’est un escalier tournant, le véhicule se place face avant devant la première marche et le plus éloigné possible de l’axe de rotation de l’escalier mais éloigné du bord le plus large de la marche d’une distance de sécurité d comprise entre 15 et 20cm comme illustré sur les figures 9a et 9b. Dans tous les cas d’escalier, la première action consiste pour le véhicule à aligner ses deux roues avant à égale distance de la première contremarche de façon à ce que l’axe 212 de la roue avant gauche 21 soit aligné sur l’axe 222 de la roue avant droite 22 et que l’axe 232 de la roue arrière gauche 23 soit aligné sur l’axe 242 de la roue arrière droite 24. Les deux arbres de roues doivent être perpendiculaires au plan de la contremarche à franchir. Selon un mode de réalisation, le véhicule se positionne de façon à ce que ses roues avant soient contre la première contremarche.

[0060] Le processeur du véhicule 10 placé au sol, a déterminé un escalier 200 tournant à gravir, illustré selon une vue de dessus sur la figure 9a où seuls sont représentés les trains de roues gauche et droit, les biellettes 28 et 29, l’axe commun 27 et l’articulation 13. Le plan de la feuille symbolise un sol horizontal dans un plan de coordonnées (X, Y). Le processeur commande le déblocage de l’articulation 13 de façon à ce que l’axe 27 puisse tourner autour de l’axe (OZ) ou axe de lacet dans un plan horizontal et il commande la rotation des roues situées du côté de l’axe de rotation des marches de l’escalier.

[0061] Comme illustré sur la figure 9b, les deux roues droites 22 et 24 du train de roue droit sont mis en mouvement de façon à reculer par rapport aux deux roues opposées. Ainsi, le train de roue droit situé du côté de l’axe de rotation de l’escalier s’éloigne de la première contremarche. Le mouvement des roues s’arrête lorsque l’axe 27 fait un angle alpha (noté a sur la figure 9b) égal à l’angle de rotation de l’escalier, avec la droite perpendiculaire aux deux arbres. Dans cette position, les deux roues solidaires du même arbre se trouvent désalignées par rapport aux deux roues de l’arbre opposé. Les deux roues situées du côté de l’axe de rotation de l’escalier sont reculées de la première contremarche par rapport aux roues du côté opposé. Le processeur commande alors le blocage de l’articulation 13 de façon à ce que l’axe 27 ne puisse plus tourner autour. Le véhicule 10 est alors prés à gravir la première marche 210 de l’escalier.

[0062] Selon une variante de réalisation du véhicule selon l’invention, l’axe 27 ne tourne pas autour de l’axe (OZ) et les roues droites reculent par rapport aux roues gauches grâce à l’amortisseur de la biellette droite qui se détend. En se détendant, l’amortisseur s’allonge et provoque le désalignement des deux axes 252 et 262 des deux biellettes ainsi que le désalignement des deux arbres droite et gauche, de façon à ce que l’arbre de roues situé du côté de l’axe de rotation de l’escalier soit plus éloigné de la première contremarche que l’arbre de roues du côté opposé. Comme dans le mode de réalisation préféré, le véhicule 10 est alors prêt à gravir la première marche 210 de l’escalier.

[0063] Les figures 10a à 10g illustrent la montée des marches d’un escalier droit 100. Les étapes de montée des marches d’un escalier tournant 200 sont exactement les mêmes hormis le fait que les deux trains de roues gauche et droit sont décalés, comme décrits précédemment, et que ce décalage est maintenu pendant la montée.

[0064] Pour monter ou descendre un escalier, le véhicule est dans le mode instable « équilibre », les moteurs 254 et 264 des biellettes sont actifs et fonctionnent de façon synchrone. Le moteur 254 fait tourner l’arbre droit 25 autour de l’axe 252 tandis que le moteur 264 fait tourner l’arbre gauche 26 autour de l’axe 262. Ces moteurs servent à passer le véhicule de quatre roues en contact avec le sol à deux roues en contact avec le sol et inversement, les deux roues en contact avec le sol correspondant à une roue du côté gauche et une roue du côté droit. Lorsque le véhicule est sur deux roues, il doit déplacer son centre de gravité pour rester à l’équilibre en se basant sur la mécanique d’un pendule inversé.

[0065] Un pendule inversé est intrinsèquement instable et doit être activement équilibré afin de rester debout en appliquant un couple au point de pivot qui se situe aux axes de rotations 252 et 262 des biellettes.

[0066] Selon les figures 10a à 10g, le véhicule 10 est représenté de façon simplifiée en train de gravir un escalier.

[0067] En figure 10a, le véhicule 10 se déplace sur le sol et place l’avant du véhicule devant la première contremarche 111 de l’escalier 100. La position du centre de gravité du véhicule chargé ou pas est évalué et calculé grâce au signal de détection du capteur gyroscopique. Le véhicule passe en mode « équilibre » et des instructions sont données par les moyens de commande. Le centre de gravité du véhicule 80 est déplacé vers le centre des roues arrière par rotation des biellettes 28 et 29 entraînées par les moteurs 254 et 264. Tandis que le centre de gravité 80 se déplace, les bras 25 et 26 tournent autour de leurs axes respectifs 252 et 262 de sorte que les roues arrière 23 et 24 se soulèvent du sol comme illustré sur la figure 10b. Pendant la rotation des arbres 25 et 26, le véhicule est supporté par une seule roue de chaque arbre et est dans une position instable. Les moteurs des deux roues en contact avec le sol fonctionnement de manière synchrone.

[0068] Sur la base du signal de détection du capteur gyroscopique, le processeur des moyens de commande contrôle l’entrainement des moteurs des biellettes et des moteurs des roues dans un processus de déséquilibre du centre de gravité du véhicule puis de rééquilibre du centre de gravité par rotation des arbres de roues et par rotation des roues en contact avec le sol et ainsi de suite jusqu’à ce que les roues arrière 24 et 23 se posent sur la surface de la première marche 110. Le véhicule de nouveau sur ses quatre roues est en mode stable comme illustré sur la figure 10c.

[0069] Le centre de gravité 80 du véhicule est alors déplacé vers l’avant comme illustré sur la figure lOd, et les arbres des roues sont de nouveau entraînés en rotation de sorte que les roues avant 22 et 21 se soulèvent comme illustrées sur la figure 10e. La rotation des bras de roues se poursuit et le centre de gravité se rapproche de l’axe verticale jusqu’à la station verticale de la figure lOf où l’axe 222 de la roue avant 22 est situé à la verticale de l’axe 242 de la roue arrière 24 et l’axe 212 de la roue avant 21 est situé à la verticale de l’axe 232 de la roue arrière 23. Le véhicule est en position du point mort haut. Le mouvement se poursuit jusqu’à ce que les roues avant 22 et 21 se posent sur la surface de la seconde marche 120 comme illustré sur la figure 10g.

[0070] Grace aux moyens d’entrainement motorisé, l’emplacement du centre de gravité de l’ensemble du dispositif avec sa charge est modifié activement par les moyens de commande pour créer dynamiquement la stabilité du véhicule.

[0071] Dans le cas d’un escalier tournant, il se peut que l’angle d’une marche à l’autre varie. Pour pallier ce problème, pour chaque marche, le véhicule positionne ses deux roues situées devant la marche à gravir contre celle-ci. Si une seule des deux roues n’entrent pas en contact avec la contremarche correspondante, l’articulation 13 est débloquée et les roues du train de roue le plus éloignée de la contremarche sont mises en mouvement et rapprochées de la contremarche jusqu’à ce que la roue située devant entre en contact avec la contremarche. Ensuite, l’articulation 13 est de nouveau bloquée et les étapes de montée de marche se poursuivent.

[0072] De façon avantageuse le véhicule selon l’invention remplace le chariot de course et permet de transporter de manière autonome des charges utiles dans un espace domestique connu mais aussi dans un espace inconnu. Il peut également transporter tout type de charges telles que bois et herbes coupés, matériaux de construction, etc. sur tout type terrain de roulage.

[0073] Selon un mode de réalisation particulier, le véhicule selon l’invention possède un moyen pour fixer des contenants amovibles différents adaptés pour transporter différents types de charge.

[0074] Selon un autre avantage, le véhicule selon l’invention recharge sa batterie automatiquement en se déplaçant de façon autonome jusqu’à la station de recharge. Le moyen lumineux 54 du véhicule peut servir d’indicateur de charge pour signaler à I’utilisateur l’état de charge de la batterie. Cet indicateur peut être une LED de couleur. Le moyen lumineux 54 peut également indiquer le statut du dispositif, tel que « en fonctionnement », « en veille », en mode « stable », en mode « instable » et « en train d’échanger des données avec le dispositif radiofréquence ou avec Γutilisateur » selon la couleur, l’intensité et/ou une fréquence de clignotement. L’indicateur lumineux peut être remplacé ou complété par un message sonore via le haut-parleur 52.

Claims (1)

1. Revendications [Revendication 1] Véhicule (10) pour transporter une charge utile, comprenant : - un châssis (11) surmonté d’une partie plane (12) pour supporter la charge utile, - un arbre de roues gauche (25) à deux roues (21, 23), un arbre de roues droit (26) à deux roues (22, 24), chaque arbre étant monté de manière rotative sur un axe central (252, 262), - des moyens d’entrainement motorisés (214, 224, 234, 244) des quatre roues permettant de propulser et orienter le véhicule, - des moyens d’entrainement motorisés (254, 264) des arbres (25, 26) autour de leur axe respectif (252, 262), - des moyens de commande (40), - des périphériques (31, 32, 51, 52, 53, 54) connectés aux moyens de commande, adaptés pour acquérir des données issues de l’environnement proche du véhicule et les fournir aux moyens de commande, les moyens de commande étant adaptés pour traiter les données reçus des périphériques et actionner lesdits moyens d’entrainement motorisés pour permettre au véhicule de se déplacer de façon autonome dans son environnement, Caractérisé en ce que lesdits moyens de commande peuvent actionner lesdits moyens motorisés des deux arbres (25, 26) de façon à ce que le véhicule alterne deux roues en contact avec le sol et quatre roues en contact avec le sol pour amener le véhicule à franchir des marches (110, 120, 21, 220) d’un escalier (100, 200) par un processus de déséquilibre du centre de gravité (80) du véhicule puis de rééquilibre dudit centre de gravité. [Revendication 2] Véhicule (10) selon la revendication 1 dans lequel les moyens de commande (40) comprennent un microprocesseur et une mémoire contenant des ordres de commandes enregistrés, des logiciels tel qu’un logiciel de reconnaissance vocale, un logiciel de traitement d’images et des logiciels comprenant des instructions dont l’exécution par le microprocesseur permet la mise en œuvre du déplacement autonome du véhicule. [Revendication 3] Véhicule (10) selon la revendication 2, dans lequel l’ensemble des périphériques comprend un micro (51) adapté pour que lorsqu’un utilisateur prononce une commande vocale, celle-ci est captée par le micro (51) et analysée grâce au logiciel de reconnaissance vocale qui la compare avec

   les ordres de commande enregistrés en mémoire. [Revendication 4] Véhicule (10) selon la revendication 3, dans lequel l’ensemble des périphériques comprend au moins une caméra avant (53), des moyens de télédétection par laser ou « lidar » (32) et des capteurs de proximité (31). [Revendication 5] Véhicule (10) selon la revendication 4, dans lequel un premier ordre de commande enregistré consiste à mettre le véhicule en mouvement sur ses quatre roues et le faire se déplacer sur une surface limitée telle qu’une pièce d’habitation et d’en établir sa cartographie grâce à l’ensemble des données captées par les caméras, le lidar et les capteurs de proximité. [Revendication 6] Véhicule (10) selon la revendication 5, dans lequel à chaque cartographie établit pour une pièce d’habitation est associée un nouvel ordre vocal de façon à ce que les moyens de commande dudit véhicule identifie la cartographie établit avec la pièce d’habitation à laquelle elle correspond et afin d’établir une cartographie de l’ensemble des pièces d’habitation dans lequel l’utilisateur désire utiliser ledit véhicule. [Revendication 7] Véhicule (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’arbre (26) est relié au châssis (11) par l’intermédiaire d’une biellette (28) et d’un axe (27) et dans lequel l’arbre (25) est relié au châssis (11) par l’intermédiaire d’une biellette (29) et dudit axe (27), ledit axe (27) étant relié au châssis par une articulation (13). [Revendication 8] Véhicule (10) selon la revendication 7, dans lequel la biellette (28) est associée à un amortisseur (281) et à un contrepoids (282) et dans lequel la biellette (29) est associée à un amortisseur (291) et à un contrepoids (292). [Revendication 9] Véhicule (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les moyens de commande actionnent lesdits moyens d’entrainement motorisés selon deux modes de déplacement, un premier mode de déplacement stable où le véhicule se déplace, ses quatre roues en contact avec le sol, et un mode de déplacement instable dans lequel le véhicule se déplace en alternant deux roues en contact avec le sol et quatre roues en contact avec le sol, le véhicule passant du mode stable au mode instable automatiquement lorsque qu’il détecte au moins une marche (110, 120) d’un escalier (100). [Revendication 10] Véhicule (10) selon la revendication 9, dans lequel en mode stable l’axe (27) peut tourner librement autour des trois axes de rotation du véhicule, les axes de lacet (OZ), de tangage (OX) et de roulis (OY). [Revendication 11] Véhicule (10) selon la revendication 9, dans lequel en mode instable la

   rotation de l’axe (27) autour de l’axe de lacet (OZ) est bloquée. [Revendication 12] Véhicule (10) selon la revendication 9 ou 11, dans lequel en mode instable les moteurs des deux roues en contact avec le sol fonctionnent de manière synchrone. [Revendication 13] Véhicule (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel lorsque les moyens de commande détectent un escalier à franchir, ils commandent l’alignement des deux roues avant à égale distance de la première contremarche dudit escalier de façon à ce que l’axe (212) de la roue avant gauche (21) soit aligné sur l’axe (222) de la roue avant droite (22) et que l’axe (232) de la roue arrière gauche (23) soit aligné sur l’axe (242) de la roue arrière droite (24), les deux arbres de roues étant perpendiculaires au plan de la contremarche de à franchir. [Revendication 14] Véhicule (10) selon la revendication 11 ou 13, dans lequel lorsque les moyens de commande détectent un escalier tournant à franchir grâce à l’ensemble des données captées par les caméras, le lidar et les capteurs de proximité, ils commandent le désalignement des deux arbres de roues de façon à ce que l’arbre de roues situé du côté de l’axe de rotation de l’escalier soit plus éloigné de la première contremarche que l’arbre de roues du côté opposé. [Revendication 15] Véhicule selon la revendication 14, dans lequel le désalignement des deux arbres de roues est réalisé par la rotation de l’axe (27) autour de l’axe vertical de lacet (OZ) d’un angle égal à l’angle de rotation de l’escalier tournant. [Revendication 16] Véhicule selon la revendication 14, dans lequel le désalignement des deux arbres de roues est réalisé par l’allongement qui provoque le désalignement des deux axes (252) et (262) des deux biellettes. [Revendication 17] Véhicule (10) selon l’une des revendications précédentes comprenant plusieurs batteries (50) adaptées pour alimenter lesdits moyens de commande, lesdits périphériques et lesdits moyens d’entrainement motorisés. [Revendication 18] Véhicule (10) selon l’une des revendications précédentes comportant un bouton marche/arrêt (30) pour passer d’un mode de déplacement manuel à un mode de déplacement autonome.

   1/8