FR3093194A1 - Procédé de guidage automatique d’un engin motorisé et dispositif de guidage destiné à la mise en œuvre d’un tel procédé - Google Patents
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Abstract
Procédé de guidage automatique d’un engin motorisé et dispositif de guidage destiné à la mise en œuvre d’un tel procédé Procédé de guidage automatique d’un engin (10) motorisé dans une aire (1) de travail, le procédé comprenant : la détermination de points (P1, P2, P3, …, Pn) de référence le long d’un circuit réel dans l’aire (1) de travail ; le déplacement d’au moins une balise (5) de calibrage aux points (P1, P2, P3, …, Pn) de référence ; la détermination de la position des points (P1, P2, P3, …, Pn) de référence ; le calcul d’au moins un circuit (7) de référence passant par l’ensemble des points (P1, P2, P3, …, Pn) de référence ; la détermination à chaque instant de la position de l’engin (10) dans le référentiel donné par communication entre une balise mobile (8) équipant l’engin et des balises (4) fixes dans l’aire de travail ; la transmission d’instructions guidage de l’engin (10) motorisé sur le circuit (7) de référence. Figure pour l’abrégé : Fig. 3
Description
La présente invention se rapporte au guidage des engins motorisés, et plus particulièrement des engins 10 motorisés de petites tailles appelés engins utilitaires.
Plus précisément, l’invention se rapporte à un engin motorisé du type de ceux utilisés notamment dans le domaine agricole, par exemple pour la distribution d’aliments pour animaux comme les ovins, les bovins et les caprins, du type de ceux destinés à nettoyer les espaces publics extérieurs, ou encore de ceux utilisés pour tondre le gazon. Ce type d’engin, ou véhicule, est généralement muni de roues et d’un moteur de type électrique.
Communément, un opérateur s’installe à un poste de pilotage de l’engin, et un dispositif de manœuvre, par exemple un volant, une manette ou un écran tactile, lui permet de déplacer l’engin aux endroits voulus.
Afin de gagner du temps et limiter les risques d’erreur humaine, il est connu d’automatiser ces engins. Un des aspects importants pour automatiser un tel engin est de fournir des commandes pour guider l’engin en fonction de son environnement. Cet environnement peut être intérieur ou extérieur.
Le document WO96/14735 décrit un exemple d’un engin automatisé. Plus précisément, il s’agit d’un chariot pour distribuer des aliments à des animaux. Le chariot est orienté à l’aide de repères distincts, disposés dans l’environnement de travail. Ces repères sont en partie constitués par des éléments existants, permanents de l’environnement et en partie par des éléments de repère encodés physiquement. Le chariot est en outre pourvu d’un système de détection permettant de connaître sa position et d’en déduire sa direction et sa vitesse. Le système de détection permet de détecter et reconnaître les repères. Un ordinateur central, stationnaire, est prévu pour échanger des informations et des instructions avec un ordinateur de bord du chariot. Un opérateur rentre préalablement dans l’ordinateur de bord la dimension et la position des repères. Par exemple, l’opérateur guide manuellement le chariot suivant un trajet afin de choisir les repères. Ces repères sont par exemple des objets ou des obstacles choisis par l’opérateur et détectés par le système de détection. Le trajet emprunté par le chariot guidé par l’opérateur est alors enregistré comme étant le trajet idéal. A chaque fois que l’environnement change, un nouveau trajet idéal est ainsi enregistré. Le chariot peut ainsi se déplacer de manière automatique en suivant le trajet idéal enregistré. A chaque fois que deux repères sont détectés comme étant les plus proches, ils sont utilisés afin de déterminer la position, l’orientation et la vitesse de déplacement du chariot.
Un inconvénient est que le trajet idéal est sensible aux modifications de l’environnement. Ainsi, si un repère choisi est par exemple un mur, et qu’un objet est posé contre ce mur, le système de détection ne peut plus reconnaître le repère. Par exemple, il est courant d’entreposer le long d’un mur un appareil en attendant de l’utiliser, ou encore des sacs de nourriture avant de les stocker dans un lieu dédié.
Bien que dans le document WO96/14635 des détecteurs sont prévus pour détecter, lors du suivi du trajet idéal, des obstacles, ces détecteurs ne peuvent pas pallier à une modification physique d’un repère. En outre, ces détecteurs augmentent les coûts de l’engin.
Le document FR 2 610 428 propose de guider un véhicule d’aspersion de produits chimiques, par exemple sur des arbres disposés en rangée. L’engin est guidé à l’aide de marques en fer disposées au sol. Le trajet du véhicule est divisé en courses droites, parallèles aux rangées d’arbres, et en course courbe pour passer d’une rangée d’arbre à une autre. Les marques en fer sont placées aux extrémités des courses droites. Le véhicule est alors équipé d’un capteur sensible au magnétisme pour détecter les marques. Le véhicule est guidé à l’aide de détecteurs de direction, de distance et des potentiomètres de détection d’angle de direction qui utilisent les arbres lors des courses droites, et du capteur sensible au magnétisme pour détecter le début et la fin des courses courbes afin de gérer le virage.
La multiplicité des mesures réalisées, et des instruments utilisés pour réaliser ces mesures, rend la solution proposée dans FR 2 610 428 coûteuse, et complexe à mettre en œuvre. En outre, l’utilisation de marques en fer dans le sol n’est pas adaptée à tous types de sol, ni à tout type d’activité. En effet, notamment dans le domaine agricole, des animaux sont susceptibles de passer sur ces marques, les abîmant et les salissant, pouvant ainsi rendre aléatoire le guidage basé sur leur détection.
L’invention vise ainsi notamment à apporter une solution aux inconvénients précités.
Ainsi, un premier objet de l’invention est de proposer un guidage automatique d’un engin motorisé qui soit fiable, et notamment qui ne soit pas dépendant de l’environnement.
Un deuxième objet de l’invention est de proposer un guidage automatique d’un engin motorisé ne nécessitant pas de détecteurs coûteux.
Un troisième objet de l’invention est de proposer un guidage automatique d’un engin motorisé permettant à un opérateur propriétaire du véhicule de réaliser lui-même les réglages du guidage.
Un quatrième objet de l’invention est de proposer un guidage automatique d’un engin motorisé particulièrement adapté au domaine de l’agriculture impliquant des animaux.
Un cinquième objet de l’invention est de proposer un guidage automatique d’un engin motorisé qui autorise un opérateur à intervenir manuellement sur le guidage.
Un sixième objet de l’invention est de proposer un guidage automatique d’un engin motorisé pour une utilisation aussi bien en intérieur qu’en extérieur.
Ainsi, selon un premier aspect, l’invention se rapporte à un procédé de guidage automatique d’un engin motorisé dans une aire de travail. L’aire de travail est par exemple une usine, un champ ou un hangar d’élevage d’animaux. Le procédé de guidage comprend :
- la disposition dans l’aire de travail d’au moins deux balises dites fixes dans un référentiel donné ;
- la détermination de points de référence le long d’un circuit réel ;
- le déplacement d’au moins une balise de calibrage aux points de référence ;
- la détermination de la position des points de référence dans le référentiel donné par communication entre la balise de calibrage et les balises fixes ;
- le calcul d’au moins un circuit de référence passant par l’ensemble des points de référence ;
- l’équipement de l’engin avec au moins une balise mobile ;
- la détermination à chaque instant de la position de l’engin dans le référentiel donné par communication entre la balise mobile et les balises fixes ;
- la transmission d’instructions guidage de l’engin motorisé sur le circuit de référence.
Grâce à l’utilisation de balises fixes, un référentiel donné est défini, dans lequel il est possible de suivre les déplacements de l’engin à l’aide d’une balise mobile le long d’un circuit de référence défini par un opérateur. Il n’est alors pas nécessaire d’utiliser des capteurs, coûteux, sur l’engin.
Selon différents aspects, il est possible de prévoir l’une et/ou l’autre des dispositions ci-dessous.
Selon un mode de réalisation, l’étape de guidage peut comprendre :
- la transmission d’instructions de parcours de l’engin ;
- le calcul d’une trajectoire de référence sur le circuit de référence à partir des instructions de parcours ;
- le calcul à chaque instant d’une trajectoire réelle de l’engin à partir de la position de l’engin dans le référentiel de référence ;
- le calcul à chaque instant d’un écart entre la trajectoire réelle et la trajectoire de référence.
Les instructions de parcours sont par exemple entrées dans un système informatique par un opérateur humain, puis traduite dans le référentiel donné en une trajectoire de référence. Les instructions de guidage peuvent alors comprendre la correction de l’écart, assurant que la trajectoire de l’engin demeure conforme à la trajectoire de référence. Plus précisément, un écart maximal entre la trajectoire réelle et la trajectoire de référence est accepté :
- tant que l’écart calculé est inférieur à l’écart maximal, les instructions de guidage comprennent la poursuite de la trajectoire réelle ;
- lorsque l’écart calculé est supérieur à l’écart maximal, les instructions de guidage comprennent la correction de la trajectoire réelle.
Ainsi, il est assuré qu’à chaque instant, l’engin demeure sur le circuit de référence défini par l’opérateur, selon une tolérance déterminée, assurant un guidage précis, et limitant les risques de collision avec des éventuels obstacles placés à proximité du circuit de référence.
Selon un mode de réalisation, les instructions de parcours comprennent un point de départ et un point d’arrivée sur le circuit de référence. En variante ou en combinaison, au moins un point de référence est associé à au moins une action ; les instructions de parcours peuvent alors comprendre un point de départ sur le circuit de référence et la réalisation de l’action.
Selon un mode de réalisation, le calcul du circuit de référence comprend le calcul de lignes de référence, chaque ligne s’étendant entre deux points de référence. Le circuit de référence est alors défini comme comprenant l’ensemble des lignes de référence. Les lignes de références sont par exemple des lignes droites. La trajectoire de l’engin est alors simple, adaptée aux engins dits utilitaires, dont les parcours comprennent principalement des lignes droites reliées par des virages à sensiblement 90°.
Selon un mode de réalisation particulier, l’engin motorisé est un véhicule de distribution d’aliments pour animaux.
Selon un deuxième aspect, l’invention concerne un dispositif de guidage automatique d’un engin motorisé sur une aire de travail destiné à la mise en œuvre du procédé tel que présenté ci-dessus. Le dispositif de guidage comprend au moins deux balises dites fixes, fixées dans un référentiel donné lié à l’aire de travail, une balise de calibrage et un système de guidage apte à être connecté à un dispositif de commande de l’engin pour lui transmettre des instructions de guidage.
Selon un mode de réalisation, une balise mobile est embarquée sur l’engin motorisé. La balise mobile est adaptée pour communiquer avec les balises fixes pour fournir au système de guidage la position à tout instant de l’engin dans le référentiel donné, par exemple par triangulation.
Selon un mode de réalisations, les balises fixes et la balise de calibrage sont de types ultrasons, adaptés lorsque l’aire de travail est dans un environnement chargé de saletés telles que des poussières industrielles ou des poussières et résidus dus à la présence d’animaux.
Des modes de réalisation de l’invention seront décrits ci-dessous par référence aux dessins, décrits brièvement ci-dessous :
La figure 1 est une représentation schématique d’une aire de travail ;
La figure 2 est une représentation schématique d’un système de guidage ;
La figure 3 est une représentation schématique d’un circuit de référence dans un référentiel donné lié à l’aire de travail de la figure 1.
Sur les dessins, des références identiques désignent des objets identiques ou similaires.
L’invention trouve des applications dans tous les domaines dans lesquels un engin 10 motorisé de petite taille, appelé engin utilitaire, est utilisé, tel que l’industrie, le nettoyage urbain, ou pour des applications domestiques. L’invention trouve une application particulière dans le domaine agricole, dans lequel de tels engins sont utilisés afin de circuler autours des zones de vie d’animaux ou des zones de culture.
Ainsi, un tel engin circule en général dans une aire1de travail définie.
Un exemple d’une telle aire 1 de travail est illustré sur la figure 1. L’aire de travail comprend typiquement un couloir2de circulation, c'est-à-dire une zone dans laquelle un engin10motorisé est autorisé à circuler, et des secteurs2’interdits, c'est-à-dire des zones dans lesquelles l’engin 10 motorisé n’est pas autorisé à circuler.
L’engin 10 motorisé est typiquement un véhicule comprenant des roues11, un moteur12entraînant au moins une partie des roues, et un dispositif13de commande du moteur 12. Le moteur 12 est de préférence de type électrique, alimenté par des batteries embraquées sur l’engin 10. Le dispositif 13 de commande est adapté pour recevoir des instructions de guidage venant d’un système de guidage, comme cela sera explicité plus loin, sorte que le dispositif 13 de commande peut commander le moteur 12 sans intervention d’un pilote sur l’engin 10. Selon un mode de réalisation, le dispositif 13 de commande peut être connecté à la fois au système informatique et à une console de pilotage manuelle, de sorte qu’un pilote peut manuellement commander le moteur 12 et document l’engin 10 depuis un poste14de pilotage. Le dispositif 13 de commande peut en outre commander d’autres fonctions prévues sur l’’engin
Le couloir 2 de circulation est de préférence continu, de sorte qu’un seul engin 10 motorisé peut le parcourir sans sortir de l’aire 1 de travail, mais pas nécessairement. Dans ce dernier cas, plusieurs engins 10 motorisés chacun affecté à une portion continue du couloir 2 peuvent être prévus, ou une solution peut être prévue pour faire passer un unique engin 10 motorisé entre les portions du couloir 2.
Le couloir 2 de circulation est typiquement constitué de portions sensiblement droites, reliées par des portions courbes, ou virages, à sensiblement 90°.
L’aire 1 de travail peut être située à l’extérieur, ou à l’intérieur ou les deux.
Selon l’invention, un dispositif3de guidage de l’engin 10 motorisé est déployé sur l’aire 1 de travail. A cet effet, le dispositif 3 de guidage comprend au moins deux balises4, dites fixes, c'est-à-dire placées de manière fixe dans l’aire 1 de travail. En pratique, le dispositif 3 de guidage comprend une pluralité de balises 4 fixes réparties autour de l’aire 1 de travail.
Par balise, on désigne ici un dispositif qui émet un signal caractéristique de la balise.
Les balises 4 fixes sont réparties de sorte que leurs signaux recouvrent l’ensemble de l’aire 1 de travail, et de préférence de sorte qu’en chaque point de l’aire 1 de travail, a minima en chaque point du couloir 2, le signal d’au moins deux balises 4 fixes se superpose.
La nature des signaux des balises peut être de tout type. De préférence, les signaux des balises sont de nature sonores, et encore de préférence sont des ultrasons. Les ultrasons facilitent notamment l’utilisation des balises 4 aussi bien dans un environnement intérieur que dans un environnement extérieur, et sont moins sensibles aux salissures que des balises à signaux lumineux. De telles balises à ultrasons sont en outre facilement manipulables et configurables pour des non experts. En outre, de telles balises n’ont pas besoin d’être positionnées précisément, et peuvent donc être placées en fonction de la configuration et des obstacles dans l’aire 1 de travail.
Les balises 4 fixes définissent ainsi un référentiel R donné, lié à l’aire 1 de travail, dans lequel elles sont fixes.
Un circuit réel est déterminé par un opérateur. En l’occurrence, l’opérateur est une personne travaillant dans l’aire 1 de travail, et non un expert des balises. Le circuit réel est l’ensemble des déplacements souhaités pour l’engin 10 motorisé par l’opérateur. Il s’agit typiquement d’un circuit bouclé dans le couloir 2 de circulation.
L’opérateur détermine alors, en fonction du circuit réel, des points P1, P2, P3, …, Pn de référence sur le circuit réel. Les points P1, P2, P3, …, Pn de référence correspondent par exemple à des extrémités d’une ligne du circuit réel. Plus précisément, selon un exemple qui est celui illustré sur la figure 3, l’engin 10 motorisé peut être prévu pour se déplacer en ligne droite, et de prendre les virages, qui sont en général sensiblement de 90° en pivotant. Ainsi, les points P1, P2, P3, …, Pn de référence peuvent alors être placés dans les virages, de manière à ce que deux points de références successifs peuvent être reliés par une ligne droite.
En variante, un ou plusieurs points P1, P2, P3, …, Pn de référence peuvent correspondre à des lieux sur le circuit réel où il est attendu que l’engin effectue une tâche, par exemple une station de remplissage d’eau ou d’aliments pour animaux, un lieu de début et un lieu de fin de distribution des aliments, un lieu de début et un lieu de fin d’arrosage, une station de recharge des batteries … Dans ce cas, les points P1, P2, P3, …, Pn de référence sont chacun associé à une action attendue au lieu correspondant.
En variante encore, l’engin 10 motorisé peut décrire des trajectoires courbes, de sorte que deux points P1, P2, P3, …, Pn de référence successifs peuvent être reliés par une ligne courbe.
Selon l’exemple illustré sur la figure 3, huit points P1, P2, P3, …, P8 de référence ont été définis.
L’opérateur déplace alors une balise5de calibrage à chaque point P1, P2, P3, …, Pn de référence.
La balise 5 de calibrage est adaptée pour communiquer avec les balises 4 fixes, de manière à déterminer la position de chaque point P1, P2, P3, …, Pn de référence dans le référentiel R donné.
Plus précisément, la position de chaque point P1, P2, P3, …, Pn de référence comprend ses coordonnées dans le référentiel R donné, ainsi qu’éventuellement un ordre 1, 2, 3,…, n. Les coordonnées sont au moins en deux dimensions X, Y, et peuvent inclure la troisième dimension, notamment dans le cas où le couloir 2 comprend plusieurs niveaux, ou des zones à des altitudes différentes.
La position de chaque point P1, P2, P3, …, Pn de référence est calculée par exemple par triangulation des signaux de deux balises 4 fixes et du signal de la balise 5 de calibrage.
Les balises 4 fixes et la balise 5 de calibrage sont connectées à un système6de guidage, typiquement un système informatique, dans lequel la position de chaque point P1, P2, P3, …, Pn de référence peut être enregistrée dans une base de données de positions.
En pratique, l’opérateur peut se déplacer entre les points P1, P2, P3, …, Pn de référence en conduisant l’engin 10 motorisé, la balise 5 de calibrage étant montée sur l’engin. L’engin 10 motorisé est alors équipé d’une commande permettant de déclencher l’acquisition de la position des points P1, P2, P3, …, Pn de référence sur commande de l’opérateur. Ainsi, les points P1, P2, P3, …, Pn de référence sont déterminés, et leur position enregistrée, au fur et à mesure que l’opérateur effectue lui-même le circuit réel qu’il souhaite que l’engin effectue. Cela permet notamment de vérifier que l’engin peut effectivement parcourir le circuit envisagé par l’opérateur. Toutefois, la balise 5 de calibrage peut être déplacée aux points P1, P2, P3, …, Pn de référence par tout autre moyen.
Le système 6 de guidage comprend un calculateur d’un circuit7de référence. Le calculateur de circuit 7 de référence permet, à partir des positions enregistrées dans la base de données, de calculer un circuit 7 de référence passant par l’ensemble des points P1, P2, P3, …, Pn de référence. Plus précisément, le calculateur de circuit de référence calcule des lignes de référence entre deux points P1, P2, P3, …, Pn de référence successifs.
Simultanément à l’enregistrement de la position des points P1, P2, P3, …, Pn de référence, ou dans un deuxième temps, l’opérateur associe éventuellement à un ou plusieurs points P1, P2, P3, …, Pn de référence concernés une action. Une action peut également être associée à n’importe quel point du circuit 7 de référence une fois que celui-ci a été calculé. L’association entre position d’un point et une action est enregistrée dans la base de données du système 6 informatique.
L’étape d’enregistrement de la position des points P1, P2, P3, …, Pn de référence se fait aisément pour un opérateur non spécialiste des balises 4, 5 en question. Notamment, lorsque la nature du signal des balises 4, 5 est sonore, il n’est pas nécessaire que les balises 4 fixes soient positionnées précisément dans l’aire 1 de travail, et il n’est pas nécessaire non plus que la balise 5 de calibrage soit dans une position particulière vis-à-vis des balises 4 fixes pour assurer la communication. Dans ce cas, le calcul de la position des points P1, P2, P3, …, Pn de référence peut être réalisé par triangulation entre le signal de deux balises 4 fixes et le signal de la balise 5 de calibrage.
Dans l’exemple illustré sur la figure 3, le calculateur de circuit de référence calcule des lignes de référence qui sont des lignes droites P1-P2, P2-P3, P3-P4, P4-P5, P5-P6, P6-P7 et P7-P8. Le calculateur peut en outre être prévu pour calculer un circuit de référence bouclé, c'est-à-dire qu’il calcule une ligne droite rejoignant P8 et P1. Le circuit 7 de référence est alors défini comme la boucle partant de P1 et retournant à P1 en passant par l’ensemble des points P2 à P8.
En variante, l’opérateur peut définir plusieurs circuits de référence à partir de la position des points P1, P2, P3, …, Pn de référence. Par exemple, sur l’exemple de la figure 3, l’opérateur peut définir un premier circuit de référence P1, P2, P3, P4 et un deuxième circuit de référence P5, P6, P7, P8.
L’engin 10 motorisé peut alors être guidé dans le circuit 7 de référence, le circuit 7 de référence définissant l’ensemble des lieux dans l’aire 1 de travail dans lesquels on souhaite que l’engin 10 motorisé puisse se trouver.
A cet effet, une balise8dite mobile est montée sur l’engin 10 motorisé. La balise 8 mobile est adaptée pour communiquer avec les balises 4 fixes. En pratique, la basile 8 mobile peut être confondue avec la balise 5 de calibrage. Ainsi, par communication entre la balise 8 fixe et les balises 4 fixes, le système 6 de guidage peut connaître à tout instant la position de l’engin dans le référentiel R donné, par exemple par triangulation entre les signaux de deux balises 4 fixes et le signal de la balise 8 mobile. Le système 6 de guidage peut alors générer des instructions de guidage pour l’engin 10 motorisé le long du circuit 7 de référence et les transmettre au dispositif 13 de commande de l’engin 10 afin d’assurer le guidage automatique de l’engin 10.
Plus précisément, selon un mode de réalisation, le système 6 de guidage reçoit des instructions de parcours. Ces instructions de parcours correspondent à un choix de l’opérateur : l’opérateur choisit par exemple que l’engin se déplacera jusqu’à un point d’arrivée. L’opérateur peut en variante choisir un circuit complet que l’engin devra parcourir. L’opérateur peut également entrer avec ses instructions de parcours un nombre de répétitions de déplacements à effectuer. Selon un mode de réalisation, lorsqu’un ou plusieurs points P1, P2, P3, …, Pn de référence sont associés à une action, les instructions de parcours comprennent un point de départ sur le circuit de référence et la réalisation de l’action. Dans ce cas, l’opérateur a choisi une action à réaliser. Le système 6 de guidage peut comprendre à cet effet une interface destinée à l’opérateur pour y rentrer ses instructions de parcours.
Le point de départ peut être déterminé comme étant un point de départ unique préenregistré dans le système 6 de guidage, l’opérateur ne pouvant choisir que le point d’arrivée, ou être laissé au choix de l’opérateur.
Le point de départ et le point d’arrivée peuvent correspondre chacun à un point de référence, ou correspondre à n’importe quel point sur le circuit 7 de référence : le calculateur de circuit 7 de référence est capable de calculer les coordonnées de n’importe quel point sur le circuit de référence.
Un calculateur de trajectoire calcule alors une trajectoire de référence sur le circuit 7 de référence à partir des instructions de parcours. La trajectoire de référence comprend par exemple un ensemble de positions sur le circuit 7 de référence, dans le référentiel donné par lesquelles il est souhaité que l’engin 10 motorisé passe.
A chaque instant, le système 6 de guidage recevant les signaux des balises 4 fixes et de la balise 8 mobile peut déterminer la position réelle de l’engin 10 dans le référentiel R donné, et peut en déduire une trajectoire réelle de l’engin 10 motorisé. Par exemple, en déterminant deux positions successives de l’engin 10 dans le référentiel R de référence, le système 6 informatique en déduit une trajectoire réelle. En complément, la vitesse de l’engin 10 peut être connue à tout instant, et la trajectoire réelle est déduite à partir d’une position dans le référentiel R donné et de la vitesse à cette position.
Un comparateur compare alors la trajectoire réelle avec la trajectoire de référence, et en déduit un écart éventuel. Lorsque cet écart dépasse une valeur de tolérance, le dispositif 13 de commande reçoit des instructions de guidage corrigeant la trajectoire réelle de l’engin 10 motorisé en fonction de l’écart.
Le système 6 informatique regroupe l’ensemble des fonctions informatiques. Il peut être embarqué sur l’engin 10 motorisé, ou être situé à distance, dans une pièce dédiée à la gestion informatique. Il peut également être éclaté. Par exemple, le calculateur 7 de circuit de référence peut être localisé dans la pièce dédiée, tandis que le comparateur peut être embarqué sur le véhicule. De même, l’interface opérateur du système 6 informatique peut être dans la pièce dédiée, et/ou embarquée sur l’engin 10.
On va maintenant décrire un exemple de guidage automatique d’un engin 10 motorisé.
Selon cet exemple, l’engin 10 comprend au moins deux roues 11 dites avant, chaque roue 11 avant étant entraînée en rotation autour d’un axe par au moins un moteur 12 d’entraînement dédié et distinct. Le dispositif 13 de commande agit sur chaque moteur 12 d’entraînement de manière à entraîner en rotation chaque roue avant à une vitesse qui lui est propre et déterminée en fonction de la trajectoire de référence. Les roues 11 arrière de l’engin 10 sont de préférence montée folle, c'est-à-dire non entraînée en rotation par un moteur. L’engin 10 motorisé selon cet exemple est alors déplacé en commandant un différentiel de vitesse entre les roues 11 avant.
L’engin 10 motorisé de cet exemple est destiné à distribuer des aliments à des animaux, et comprend ainsi une trémie15de stockage et un système de distribution (non représenté). L’aire 1 de travail est un hangar à animaux, les secteurs 2’ interdits étant les lieux où les animaux se trouvent pour être nourris.
Un circuit 7 de référence a été déterminé comme présenté ci-avant. L’opérateur choisit alors un parcours sur le circuit de référence. Par exemple, en reprenant l’exemple de la figure 3, l’opérateur choisit que l’engin 10 effectue un parcours ayant pour point de départ le point P1 et pour point d’arrivée le point P1 en passant par P5. En variante, l’opérateur choisit que l’engin distribue des aliments uniquement aux animaux dans deux secteurs 2’ interdits depuis le point P1, et le système informatique traduit ce choix en parcours correspondant.
L’opérateur entre son choix par l’interface du système 6 informatique, puis amène l’engin dans une zone9de départ prédéfinie dans le couloir 2 de l’aire 1 de travail. La zone 9 de départ est par exemple dessinée sur le sol du couloir 2, et entoure le point P1 de référence.
La zone 9 de départ est prédéterminée de manière à être à proximité du circuit réel, à une distance déterminée de l’ordre du mètre.
Le point P3 est associé à l’action de début de distribution, et le point P5 est associé à l’action de fin de distribution. En variante, un système de commande séparé permet de détecter la présence de l’engin au point P3 et au point P5 afin de commander les actions de manière séparée du guidage.
Puis l’opérateur donne l’ordre de débuter le guidage automatique. Le système informatique détermine la position réelle de l’engin 10 dans le référentiel R donné, et calcule une trajectoire depuis un point de la zone 9 de départ jusqu’au point P1 de départ. Le système 6 informatique calcule également une trajectoire P1-P2-P3-P4-P5-P1 de référence sur le circuit 7 de référence.
L’engin 10 se déplace alors de manière autonome et automatique jusqu’au point P1, et entame son parcours le long du circuit 7 de référence.
De P1 à P2, l’engin 10 décrit une ligne droite. Arrivé à P2, il pivote sensiblement à 90° puis décrit une ligne droite en direction de P3. Arrivé au point P3, soit parce que le point P3 est associé à cette action, soit parce que le système de commande séparé a détecté la position, l’engin 10 débute la distribution d’aliments. Il pivote par ailleurs à sensiblement 90° et part en ligne droite en direction de P4. A P4, il tourne à sensiblement 90° en direction de P5, qu’il rejoint en ligne droite. Arrivé à P5, soit parce que le point P5 est associé à cette action, soit parce que le système de commande séparé a détecté la position, l’engin 10 stoppe la distribution d’aliments. L’engin 10 pivote alors à sensiblement 180° en direction de P1 où il se dirige en ligne droite.
En complément, la vitesse de l’engin 10 peut être connue, et contrôlée, à tout instant, et le dispositif 3 de guidage peut générer des instructions de guidage comprenant des informations concernant la vitesse de l’engon 10. Par exemple, la vitesse de l’engin 10 peut être réduite lors des opérations de distribution d’aliments.
Le dispositif 3 de guidage offre ainsi une gestion complète des déplacements de l’engin 10.
Le dispositif 3 de guidage comprenant les balises 4 fixes permet de ne pas utiliser de capteurs, mais de suivre la position de l’engin 10 dans le référentiel R donné afin de corriger éventuellement sa trajectoire.
Les balises 4 fixes sont disposées sans contraintes particulières, et peuvent donc s’adapter des particularités de l’aire 1 de travail.
Le dispositif 3 de guidage est insensible à des modifications de l’aire de travail. Ainsi, par exemple lorsque des engins ou des sacs sont disposés dans le couloir 2, l’engin 10 peut toujours suivre le circuit 7 de référence en utilisant le système de coordonnées dans le référentiel R donné.
En outre, si besoin, une balise 4 fixe peut facilement être remplacée ou déplacée sans que le dispositif 3 de guidage ne doive être revu, et notamment sans qu’un nouveau circuit 7 de référence n’ait besoin d’être calculé.
Le dispositif 3 de guidage peut être mis en œuvre à l’intérieur ou à l’extérieur indifféremment. Notamment, lorsque les balises 4, 5 et 8 sont de type à ultrasons, elles ne sont pas sensibles à des différences de luminosité qui peuvent se produire à l’extérieur.
Le dispositif 3 de guidage peut être mis en œuvre sur plusieurs circuits 7 de référence. A cet effet, plusieurs circuits 7 de référence sont calculés comme décrit précédemment, et l’opérateur peut alors utiliser dans ses instructions de parcours quel circuit de référence doit être suivi par l’engin 10 motorisé.
Le dispositif 3 de guidage ne requière pas de particularités sur l’engin 10 motorisé : la balise 8 mobile peut facilement être montée sur tout type d’engin 10.
Claims (10)
- Procédé de guidage automatique d’un engin (10) motorisé dans une aire (1) de travail, le procédé comprenant :
- la disposition dans l’aire (1) de travail d’au moins deux balises (4) dites fixes dans un référentiel (R) donné ;
- la détermination de points (P1, P2, P3, …, Pn) de référence le long d’un circuit réel dans l’aire (1) de travail ;
- le déplacement d’au moins une balise (5) de calibrage aux points (P1, P2, P3, …, Pn) de référence ;
- la détermination de la position des points (P1, P2, P3, …, Pn) de référence dans le référentiel (R) donné par communication entre la balise (5) de calibrage et les balises (4) fixes ;
- le calcul d’au moins un circuit (7) de référence passant par l’ensemble des points (P1, P2, P3, …, Pn) de référence ;
- l’équipement de l’engin (10) avec au moins une balise (8) mobile ;
- la détermination à chaque instant de la position de l’engin (10) dans le référentiel donné par communication entre la balise mobile (8) et les balises (4) fixes ;
- la transmission d’instructions guidage de l’engin (10) motorisé sur le circuit (7) de référence.
- Procédé de guidage automatique d’un engin selon la revendication 1, dans lequel l’étape de guidage comprend :
- la transmission d’instructions de parcours de l’engin (10) ;
- le calcul d’une trajectoire de référence sur le circuit (7) de référence à partir des instructions de parcours ;
- le calcul à chaque instant d’une trajectoire réelle de l’engin (10) à partir de la position de l’engin (10) dans le référentiel (R) de référence ;
- le calcul à chaque instant d’un écart entre la trajectoire réelle et la trajectoire de référence ;
- Procédé selon la revendication 2, dans lequel les instructions de parcours comprennent un point de départ et un point d’arrivée sur le circuit (7) de référence.
- Procédé selon la revendication 2 ou la revendication 3, dans lequel au moins un point de référence est associé à une action, et dans lequel les instructions de parcours comprennent un point de départ sur le circuit (7) de référence et la réalisation de l’action.
- Procédé de guidage automatique d’un engin (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le calcul du circuit (7) de référence comprend le calcul de lignes de référence, chaque ligne s’étendant entre deux points (P1, P2, P3, …, Pn) de référence, le circuit (7) de référence comprenant l’ensemble des lignes de référence.
- Procédé de guidage selon la revendication 5, dans lequel les lignes de références sont des lignes droites.
- Procédé de guidage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’engin (10) motorisé est un véhicule de distribution d’aliments pour animaux.
- Dispositif (3) de guidage automatique d’un engin (10) motorisé destiné à la mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, le dispositif (3) de guidage comprenant au moins deux balises (4) dites fixes, fixées dans un référentiel (R) donné, une balise (5) de calibrage et un système (6) de guidage apte à être connecté à un dispositif (13) de commande de l’engin (10) pour lui transmettre des instructions de guidage.
- Dispositif de guidage selon la revendication 8, comprenant une balise (8) mobile embarquée sur l’engin (10) motorisé, la balise (8) mobile communiquant avec les balises (4) fixes pour fournir au système (6) de guidage la position à tout instant de l’engin (10) dans le référentiel (R) donné.
- Dispositif de guidage selon la revendication 8 ou la revendication 9, dans lequel les balises (4) fixes et la balise (5) de calibrage sont de types ultrasons.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1901829A FR3093194A1 (fr) | 2019-02-22 | 2019-02-22 | Procédé de guidage automatique d’un engin motorisé et dispositif de guidage destiné à la mise en œuvre d’un tel procédé |
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR1901829 | 2019-02-22 | ||
| FR1901829A FR3093194A1 (fr) | 2019-02-22 | 2019-02-22 | Procédé de guidage automatique d’un engin motorisé et dispositif de guidage destiné à la mise en œuvre d’un tel procédé |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3093194A1 true FR3093194A1 (fr) | 2020-08-28 |
Family
ID=68072487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1901829A Pending FR3093194A1 (fr) | 2019-02-22 | 2019-02-22 | Procédé de guidage automatique d’un engin motorisé et dispositif de guidage destiné à la mise en œuvre d’un tel procédé |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3093194A1 (fr) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| FR2610428A1 (fr) | 1986-12-09 | 1988-08-05 | Kubota Ltd | Systeme de commande pour vehicule d'exploitation autopropulse, notamment pour la pulverisation de produits chimiques destines a des traitements agricoles |
| EP0403390A1 (fr) * | 1989-06-16 | 1990-12-19 | Commissariat A L'energie Atomique | Procédé de création et de suivi d'une trajectoire pour un véhicule tel qu'un robot |
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| WO1996014735A1 (fr) | 1994-11-10 | 1996-05-23 | Maasland N.V. | Wagonnet pour l'alimentation du betail |
-
2019
- 2019-02-22 FR FR1901829A patent/FR3093194A1/fr active Pending
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