FR3122310A1 - Robot comprenant un dispositif de mise en sécurité - Google Patents
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Abstract
Robot (100) comprenant :
des moyens de déplacement (20) selon une direction d’avancement sur un plan de déplacement,une unité de commande (30),un dispositif de mise en sécurité (10) comprenant : au moins une palette (11) formant une surface dite de détection (16), ladite surface de détection configurée pour se déplacer entre au moins deux positions, s’étendant dans une première position dite de détection jusqu’à une distance prédéterminée du plan de déplacement, qui est inférieure à une dimension caractéristique d’un obstacle,un moyen de déclenchement (13) d’un arrêt du robot (100) relié à l’unité de commande (30) lorsque le déplacement de la surface de détection (16) est supérieur à un seuil de détection d’un obstacle,un dispositif de déplacement (12) de la surface de détection (16) vers une deuxième position dite de sécurité lorsque le seuil de détection d’un obstacle est dépassé.
Figure pour l’abrégé : Fig 1
Description
Domaine technique de l’invention
La présente invention appartient au domaine des véhicules, et notamment des véhicules robotisés. Elle concerne plus particulièrement un robot comprenant un dispositif de mise en sécurité, ainsi qu’un procédé de mise en sécurité du robot.
L’invention vise par exemple des robots disposant de fonctions automatisées ou autonomes, qui sont dédiés à l’agriculture, notamment à la culture en rangées basses ou moyennes, telles que les salades ou le blé.
L’entretien de cultures agricoles nécessite de réaliser des opérations variées au long de l’année, comme le désherbage, la coupe ou encore le binage. Ces opérations, auparavant effectuées manuellement, étaient particulièrement longues, fastidieuses et nécessitaient une main d’œuvre conséquente. Cette main d’œuvre était alors amenée à faire des gestes répétitifs dans des positions peu confortables, pouvant être sources de troubles musculo squelettiques.
Pour résoudre ces problèmes, des robots agricoles ont été développés. Ils remplacent peu à peu la main d’œuvre humaine pour l’entretien des cultures. Pour cela, les robots agricoles des cultures en rangées sont munis d’un ou de plusieurs outils de traitement permettant de traiter les cultures. Ils comprennent également des moyens de déplacement et un système de localisation, leur permettant d’évoluer de manière autonome de part et d’autre d’un chemin d’avancement.
De nouvelles problématiques de sécurité apparaissent alors avec l’essor de ces technologies. En effet, si un obstacle entre en contact avec le robot agricole, cela peut poser deux problèmes : la première est que l’obstacle peut abimer le robot agricole, si par exemple l’obstacle rentre brutalement en contact avec un outil de traitement, cela pourrait compromettre son fonctionnement. La deuxième est que l’obstacle peut être abimé par le robot agricole, ce qui peut être problématique si celui-ci est un animal ou un être humain. Il faut alors être en mesure de détecter si un obstacle ne se situe pas devant le robot agricole afin de provoquer l’arrêt du robot agricole le cas échéant.
Différentes solutions permettent de détecter certains obstacles et d’arrêter le robot agricole si besoin. La première solution concerne des pare-chocs disposés en amont des moyens de déplacement par rapport à la direction d’avancement du robot agricole. Ceux-ci, lorsqu’au moins l’un d’entre eux entre en contact avec un obstacle, envoient un signal à une unité de commande du robot agricole qui provoque l’arrêt dudit robot agricole. Les pare-chocs permettent ainsi de protéger les moyens de déplacement et les obstacles situés au niveau de ceux-ci.
La deuxième solution, très souvent couplée à la première solution, est constituée d’un ensemble de lasers et détecteurs. Cet ensemble de lasers et détecteurs permet de vérifier qu’il n’y ait pas d’obstacle au niveau chemin d’avancement lors du passage du robot agricole dont une partie serait située strictement au-dessus des cultures. En effet, l’ensemble de lasers et détecteurs ne permet pas de faire la distinction entre les cultures et les obstacles qui sont localisés dans le chemin d’avancement et dont l’épaisseur serait plus faible ou égale à la hauteur des cultures. Ceci peut être particulièrement problématique lorsque l’obstacle est un humain couché sur le sol, au milieu d’un champ de culture.
Actuellement, un opérateur est nécessaire pour vérifier que le champ de culture dans lequel évolue le robot agricole ne contient pas d’obstacle dont l’épaisseur serait égale ou inférieure à la hauteur des cultures situé dans le chemin d’avancement. Lorsqu’il remarque un tel obstacle, il provoque l’arrêt du robot agricole. Il retire ensuite manuellement l’obstacle, puis fait redémarrer le robot agricole.
De plus, retirer un obstacle peut être une opération complexe si celui-ci est situé sous le robot agricole.
Ces observations ne se limitent pas au domaine agricole. Elles sont valables dans d’autres environnements, comme ceux des chantiers par exemple, ou de la manutention en général. Il est également complexe pour un robot d’évoluer dans cet environnement en autonomie car il peut y avoir des obstacles sur le chemin d’avancement du robot, qui peuvent également être dissimulés.
Présentation de l'invention
La présente invention vise à pallier tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur exposéssupraen proposant un dispositif de détection améliorée, permettant une détection plus précise, notamment d’un obstacle dont la hauteur est égale ou inférieure à une hauteur caractéristique, afin de mettre un robot autonome en position de sécurité.
A cet effet, la présente invention a pour objet un robot, comprenant :
- des moyens de déplacement du robot selon une direction d’avancement sur un plan de déplacement,
- une unité de commande.
Un tel robot peut être par exemple un robot agricole, muni d’une pluralité de roues et/ou de chenilles lui permettant d’avancer sur un terrain accidenté. L’invention peut également s’appliquer à d’autre types de robot, comme des robots autonomes de manutention par exemple.
On entend par plan de déplacement un plan moyen sur lequel se déplace le robot. Lorsque le sol n’a pas d’inclinaison, le plan de déplacement est horizontal.
Il convient également de souligner que le robot évolue généralement le long d’un chemin, dit chemin d’avancement, qui suit la plupart du temps les lignes de culture formées sur le terrain.
Selon l’invention, le robot comprend un dispositif de mise en sécurité comprenant :
- au moins une palette formant une surface dite de détection, ladite surface de détection configurée pour se déplacer entre au moins deux positions, s’étendant dans une première position dite de détection jusqu’à une distance prédéterminée du plan de déplacement, qui est inférieure à une dimension caractéristique d’un obstacle,
- un moyen de déclenchement d’un arrêt du robot relié à l’unité de commande lorsque le déplacement de la surface de détection est supérieur à un seuil prédéterminé dit de détection d’un obstacle,
- un dispositif de déplacement de la surface de détection vers une deuxième position dite de sécurité lorsque le seuil de détection d’un obstacle est dépassé.
Le dispositif de mise en sécurité permet avantageusement de protéger le robot des obstacles se situant sur son chemin d’avancement, en provoquant son arrêt lors de la détection d’un obstacle par l’intermédiaire d’un dispositif mécanique dont le seuil de déclenchement est avantageusement configuré pour déclencher l’arrêt du robot lorsqu’un obstacle important est rencontré. Ainsi, il n’est plus nécessaire d’avoir une supervision externe vérifiant l’absence d’obstacle sur le chemin d’avancement du robot.
Dans des modes particuliers de réalisation, l’invention peut comporter en outre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou avec chacune de leurs combinaisons techniquement opérantes.
Dans des modes de réalisation particulièrement avantageux, le dispositif de mise en sécurité comprend un dispositif de rappel permettant de ramener la surface de détection en position de détection tant que lorsque le déplacement de la surface de détection reste inférieur au seuil de détection d’un obstacle.
Ce mode de réalisation permet avantageusement de renforcer l’autonomie du dispositif de mise en sécurité et donc du robot, en ne provoquant pas son arrêt lorsque le déplacement de la surface de détection reste limité. Il permet de faire une discrimination entre les obstacles. En effet, les obstacles qui n’entraineront pas un déplacement de la surface de détection au-delà du seuil de détection d’un obstacle, ne provoqueront pas l’arrêt du robot. Ils sont ainsi considérés comme des faux-positifs, c’est-à-dire des obstacles pour lesquels l’opérateur ne souhaite pas que le robot s’arrête. Au contraire, ceux qui entraineront un déplacement de la surface de détection au-delà du seuil de détection provoqueront l’arrêt du robot.
Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif de mise en sécurité comprend plusieurs palettes espacées régulièrement le long de la surface de détection.
Ce mode de réalisation présente l’avantage de couvrir la largeur du chemin d’avancement, et donc de protéger l’ensemble des obstacles dans le chemin d’avancement, qu’ils soient centrés ou non. Ce mode de réalisation permet également de protéger le robot sur sa largeur. Cette configuration préférée offre une couverture de protection plus complète.
Il convient de souligner que préférentiellement, les différentes palettes se déplacent de manière solidaire les unes par rapport aux autres. Toutefois, il peut être envisagé des déplacements individualisés. Dans tous les cas, dès lors qu’une des surfaces de détection a un déplacement au-delà du seuil, l’arrêt du robot est ordonné par les moyens de commande.
Dans un mode de réalisation préféré, la surface de détection positionnée dans la position de sécurité est sensiblement parallèle au plan de déplacement.
Ce mode de réalisation permet avantageusement de protéger le robot et l’obstacle en limitant l’encombrement du robot. Aussi, il permet de faciliter le dégagement de l’obstacle avant la remise en marche du robot.
Dans une configuration avantageuse, chaque palette a une forme globalement longiligne avec deux bras parallèles dirigés vers le plan de déplacement lorsque la surface de détection est dans la position de détection.
Cette configuration présente un avantage : elle permet de limiter que des obstacles, tels que des végétaux se situant sur le chemin d’avancement entrainent la surface de détection en position de sécurité, sans que cela soit souhaité. Cette configuration permet que les végétaux exercent une force limitée sur la surface de détection et ne provoquent pas l’arrêt du robot.
Dans une première version d’un mode de réalisation, la surface de détection est en translation puis en rotation vers la position de sécurité.
Cette première version permet avantageusement de faire arrêter le robot pour des obstacles de faible dimension caractéristique.
Dans une deuxième version d’un mode de réalisation, la surface de détection est en rotation autour d’un axe sensiblement parallèle au plan de déplacement.
Cette version permet de limiter l’encombrement du dispositif de mise en sécurité. De plus, cette version est robuste et fiable.
Dans un mode de réalisation préféré de cette deuxième version, une came entraine la surface de détection en rotation vers la position de sécurité.
Ce mode de réalisation permet de maitriser et moduler la variation du couple engendré sur l’axe des palettes par un obstacle - et donc la variation de la force appliquée en bout de palette - en fonction de leur angle de rotation.
En outre, ce mode de réalisation offre également la possibilité de contrôler la course de la surface de détection, et donc, entre autres, de limiter sa vitesse lors du passage de la position de détection à la position de sécurité. Ainsi, il renforce la durabilité du dispositif de mise en sécurité.
Dans une configuration particulière, le robot comprend un moyen de réglage du seuil de détection d’un obstacle.
Cela permet avantageusement de contrôler la discrimination des obstacles en fonction du déplacement de la palette qu’ils entrainent. Ledit déplacement de la palette est conditionné par la masse de l’obstacle rencontré. Dès lors, le dispositif de mise en sécurité permet avantageusement de discriminer les obstacles en fonction de leurs masses. Pour un obstacle de masse dite faible n’entrainant pas le déplacement de la surface de détection au-delà du seuil de détection d’un obstacle, le dispositif de mise en sécurité engendre un déplacement de l’obstacle dans la direction d’avancement du robot. Aussi, cette configuration permet d’augmenter l’adaptabilité du dispositif de mise en sécurité. Aussi, ce moyen de réglage du seuil de détection d’un obstacle permet au dispositif de mise en sécurité de s'adapter à un changement de dimensions de la palette.
Dans un mode de réalisation préféré, le robot est destiné à être utilisé dans un milieu agricole et comprenant des outils de traitement d’une culture, dans lequel la surface de détection est située en amont des outils de traitement d’une culture par rapport à la direction d’avancement.
Ce mode de réalisation du dispositif de mise en sécurité du robot permet de protéger les outils de traitement des obstacles qui sont situés en amont des outils de traitement, et ces mêmes obstacles des outils de traitement.
La présente invention est également relative à un procédé de mise en sécurité du robot. Ce procédé de mise en sécurité comporte, lorsqu’un obstacle provoque le déplacement de la surface détection les étapes suivantes :
- Lorsque le seuil de détection d’un obstacle est dépassé :
- Mise en position de sécurité de la surface de détection,
- Mise à l’arrêt du robot.
Ce procédé de mise en sécurité du robot permet avantageusement de protéger ledit robot des obstacles se situant sur son chemin d’avancement, en provoquant son arrêt lors de la détection d’un obstacle. Ainsi, il n’est plus nécessaire d’avoir une supervision externe vérifiant qu’il n’y ait pas d’obstacle sur le chemin d’avancement du robot.
Dans des modes particuliers de mise en œuvre, l’invention peut comprendre les caractéristiques suivantes, mises en œuvre séparément ou avec chacune de leurs combinaisons techniquement opérantes.
Selon un mode de mise en œuvre particulièrement avantageux du procédé de mise en sécurité pour le robot comprenant un dispositif de rappel, le procédé est précédé d’une étape. Lorsqu’un obstacle provoque le déplacement de la surface détection inférieur au seuil de détection d’un obstacle, l’étape consiste en ce que la surface de détection quitte sa position de détection et retourne dans sa position de détection lorsque l’obstacle n’exerce plus de force sur elle.
Ce mode de mise en œuvre permet avantageusement de renforcer l’autonomie du dispositif de mise en sécurité et donc du robot, en ne provoquant son arrêt seulement lorsque le déplacement de la surface de détection est supérieur au seuil de détection d’un obstacle.
Selon un mode de mise en œuvre particulièrement avantageux du procédé de mise en sécurité pour le robot, ledit procédé est suivi par une étape de réinitialisation lorsque les moyens de déplacement ont provoqué l’arrêt du robot, durant laquelle :
- l’obstacle est retiré par un opérateur,
- la surface de détection est remise en position de détection,
- le robot est remis en marche.
Ce mode de mise en œuvre permet de redémarrer le robot après son arrêt.
Brève description des figures
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, donnée à titre d’exemple nullement limitatif, et faite en se référant aux figures qui représentent :
Sur les figures, les différents éléments sont représentés de manière schématique et ne sont pas nécessairement à la même échelle. Sur l’ensemble des figures, les éléments identiques ou équivalents portent la même référence numérique.
La présente invention concerne en premier lieu un robot configuré pour se déplacer sur un terrain. Ce terrain peut par exemple être accidenté, intérieur ou extérieur. L’invention est décrite dans un contexte particulier d’un de ses domaines d’application préférés, dans lequel le robot évolue dans un champ agricole. Ce champ agricole, de manière non limitative, est un champ de cultures en rangées basses comme les salades. Il peut également s’agir d’un champ de cultures en rangées moyennes comme le blé. Rien n’exclut cependant d’utiliser le robot dans d’autres cadres d’application, qu’ils soient agricoles ou non.
La représente schématiquement un exemple non limitatif de robot 100. Ledit robot 100 comprend, de manière classique, des moyens de déplacement 20. Lesdits moyens de déplacement permettent classiquement au robot 100 d’avancer selon une direction d’avancement. Les moyens de déplacement 20, dans le cadre d’une utilisation standard, sont en contact du sol. Ils sont alors positionnés sur un plan dit plan de déplacement 60. Le robot comprend classiquement une unité de commande 30. Ladite unité de commande est, par exemple, un calculateur. Elle est configurée, entre autres, pour permettre au robot 100 de fonctionner de manière autonome.
On associera au robot 100, un référentiel XYZ, dit référentiel robot. Ce référentiel robot comporte trois axes orthonormés X,Y,Z. Ce référentiel robot se définit par rapport à une position relative du robot 100 dans des conditions d'utilisation standard, notamment lorsque ses moyens de déplacement 20 sont en contact du sol.
Ledit référentiel robot comporte :
- un axe X, dit axe longitudinal, parallèle à la direction d’avancement du robot 100,
- un axe Y, dit axe transversal, perpendiculaire à l’axe longitudinal, et orienté suivant une direction horizontale lorsque ses moyens de déplacement 20 sont en contact du sol,
- un axe Z, dit axe vertical, perpendiculaire à l’axe longitudinal et à l’axe transversal, et orienté suivant une direction verticale.
Dans un exemple préféré de réalisation, comme illustré sur la , les moyens de déplacement 20 sont classiquement formés par quatre roues motrices, deux roues avant 21, 22 et deux roues arrière. Dans cet exemple de réalisation, l’entre-axe des roues est réglable de 150 à 200 cm afin de s’adapter à plusieurs cultures différentes, ou une même culture sur des rangées de tailles différentes, ou alors une même culture avec un nombre de rangées différent.
Ainsi, dans le contexte choisi, la largeur du robot 100 est dimensionnée de sorte que les moyens de déplacement 20 évoluent de part et d’autre d’une ou plusieurs rangées de culture ou de plantation.
Dans le mode de réalisation illustré , le robot 100 comprend des outils de traitement 50. Ces outils de traitement 50 peuvent être par exemple des outils agricoles. Ils sont préférentiellement positionnés dans un couloir formé entre les roues avant et arrière, de telle sorte à traiter les cultures qui sont enjambées par le robot 100. Cette configuration permet avantageusement de limiter l’encombrement du robot 100. Les outils de traitement 50 peuvent également être positionnés en amont des roues avant. Les outils de traitement peuvent comprendre par exemple des instruments de traitement connus de l’homme du métier, comme des herses étrilles. Il convient de souligner que les outils de traitement, tels que des herses étrilles, sont susceptibles de détériorer un obstacle (non représenté sur la ) lorsqu’ils entrent en contact avec lui.
Aussi, l’obstacle pourrait détériorer les outils de traitement 50 s’il rentre en contact avec eux. L’invention vise à éviter ces configurations.
Dans le mode de réalisation représenté en , le robot 100 comprend un dispositif de mise en sécurité 10. Le dispositif de mise en sécurité 10 permet d’améliorer la détection d’obstacle et rendre le robot 100 plus autonome.
A cet effet, le dispositif de mise en sécurité 10 comprend au moins une palette 11 formant une surface de détection 16 qui se trouve dans une position dite position de détection 17, sensiblement perpendiculaire au plan XY. En d’autres termes, la position de détection 16 est sensiblement verticale lorsque le robot avance sur un plan horizontal. La surface de détection 16 est alors orientée sensiblement selon l’axe Z. Elle s’étend avantageusement jusqu’à une distance prédéterminée du plan de déplacement, dite distance de détection.
Cette distance est déterminée en estimant la hauteur minimale de l’obstacle qui peut endommager le robot 100. Cette distance est avantageusement inférieure à une dimension caractéristique d’un obstacle à détecter. Cette dimension caractéristique peut être sa dimension selon l’axe Z, c’est-à-dire la hauteur de l’obstacle par rapport au sol. Dans le présent exemple d’application, la palette 11 s’étend jusqu’à une dizaine de centimètres du plan de déplacement selon l’axe Z.
Lorsqu’un obstacle est présent sur le chemin d’avancement du robot 100, l’obstacle, dont la hauteur est supérieure à la distance de détection, entre avantageusement en contact avec la surface de détection 16 qui se trouve préférentiellement en amont du robot 100 afin de permettre au robot 100 de s’arrêter à temps.
L’obstacle peut être de tout type, comme par exemple un animal ou un être humain couché sur le sol, ou bien des éléments de l’environnement tels que des pierres ou des branches.
L’obstacle provoque le déplacement de la surface de détection 16 par rapport à la position de détection 17.
La palette 11 est préférentiellement positionnée à une distance D prédéterminée selon l’axe X en amont des outils de traitement 50 par rapport à la direction d’avancement. Cette distance sera explicitée plus tard dans la description. Le dispositif de mise en sécurité 10 vise à provoquer l’arrêt du robot 100 lorsque la palette 11 détecte l’obstacle, sans que ce dernier ne rencontre les outils de traitement 50.
La palette 11 a une forme globalement longiligne avec deux bras parallèles 111 et 112, dits bras, dirigés vers le plan de déplacement 60 lorsque la surface de détection 16 est dans la première position, dite de détection 17, sensiblement perpendiculairement à la direction d’avancement du robot 100. Les deux bras 111 et 112 peuvent être de mêmes dimensions. Ils peuvent être situés dans un même plan XZ. De manière non limitative, les bras 111 et 112 ont chacun une forme de barre de section rectangulaire.
En outre, les bras 111 et 112 peuvent avoir une largeur de quatre centimètres, et être espacés de deux centimètres. Les bras ont une longueur comprise entre vingt et cinquante centimètres. Cette forme permet de limiter la surface de contact avec un obstacle tout en gardant un espace de détection suffisamment large. Plus précisément, cette forme permet à ce que les obstacles d’une largeur faible, inférieure à deux centimètres, n’exercent pas de force sur les bras et ne provoquent pas un mouvement de la surface de détection 16 supérieure au seuil de détection. Ainsi, les obstacles n’étant pas considérés comme significatifs tels que des végétaux, ne provoquent pas l’arrêt du robot 100. Il convient également de souligner que lorsque le robot 100 se déplace sur un terrain accidenté, les bras 111, 112 sont susceptibles de rentrer en contact avec le sol, au niveau d’une motte de terre par exemple, qui n’est pas considérée comme un obstacle significatif pour l’arrêt du robot. Cette forme particulière de bras, correspondant sensiblement à un peigne, permet à la terre d’être évacuée par l’espacement entre les deux bras 111 et 112, et limite le déplacement de la surface de détection 16. Cette configuration est avantageuse dans la mesure où elle permet d’éviter l’arrêt du robot 100 sans raison significative.
Les bras 111 et 112 présentent une épaisseur de deux centimètres en moyenne. Cela permet avantageusement de garantir la rigidité du bras sans alourdir le dispositif de mise en sécurité 10. Dans le mode de réalisation présenté, la palette 11 est réalisée dans un matériau métallique. Cela permet avantageusement de renforcer la rigidité du dispositif de mise en sécurité 10, et par conséquent la durée de vie de la palette 11. Elle peut également être réalisées dans un matériau plastique.
La est une vue de côté du dispositif de mise en sécurité 10 selon l’invention.
Le dispositif de mise en sécurité 10 comprend également un moyen de déclenchement 13 d’un arrêt du robot relié à l’unité de commande 30. De manière non limitative, la liaison entre le moyen de déclenchement 13 et l’unité de commande 30 est filaire, afin de garantir la rapidité et la fiabilité du dispositif de mise en sécurité 10. L’arrêt du robot est déclenché lorsque le déplacement de la surface de détection 16 est supérieur à un seuil, dit de détection d’un obstacle. Le seuil de détection d’un obstacle vise à faire une distinction entre les différents obstacles détectés, comme l’obstacle 40 illustré en . Il convient de souligner que les obstacles, généralement légers et mobiles, qui entrainent un déplacement de la surface de détection 16 inférieur à ce seuil de détection d’un obstacle ne déclenchent pas l’arrêt du robot 100. Ces obstacles passent dessous la surface de détection 16, car ayant une hauteur trop faible, ou sont naturellement déviés du chemin d’avancement du robot 100. Au contraire, les obstacles qui entrainent un déplacement de la surface de détection 16 supérieur au seuil de détection d’un obstacle, parce qu’ils sont généralement plus lourd et/ou de taille plus importante, vont déclencher l’arrêt du robot 100.
Comme on peut le voir sur la , le moyen de déclenchement 13 est composé d’un interrupteur. Plus précisément, il s’agit d’un microrupteur, défini comme étant un interrupteur électrique à action très rapide, très précis et très fiable.
Lorsque la surface de détection 16 passe le seuil de détection d’un obstacle, le dispositif de mise en sécurité 10 enclenche ce microrupteur. Le microrupteur est lié aux moyens de commande 30. Lorsqu’il est enclenché, il envoie un ordre d’arrêt du robot 100 aux moyens de commande 30.
Alternativement, le moyen de déclenchement 13 de l’arrêt du robot 100, dans un mode de réalisation non représenté, peut être un capteur de déplacement. Ce capteur est relié à la palette 11 et se déclenche à partir du seuil de détection d’un obstacle.
Par ailleurs, le dispositif de mise en sécurité 10 comprend également un dispositif de déplacement 12 de la surface de détection 16. Ce dispositif de déplacement 12 entraine la surface de détection 16 vers une deuxième position 18 dite de sécurité lorsque le seuil de détection d’un obstacle est dépassé. Le dispositif de déplacement 12 sera décrit ultérieurement. Dans le mode de réalisation illustré en , le dispositif de déplacement 12 de la surface de détection 16 permet au dispositif de mise en sécurité 10 d’enclencher le microrupteur lors du passage de la surface de détection 16 en position de sécurité 18.
La correspond à la même vue que la mais avec la surface de détection 16 dans la position de sécurité 18 qui est ici sensiblement parallèle au plan de déplacement 60.
La position de sécurité 18 peut correspondre à une ouverture 180 supérieure à quarante centimètres par rapport à la position de détection 17 selon un axe quelconque. Cela permet avantageusement à un opérateur de retirer l’obstacle 40 et de mettre en sécurité les outils de traitement 50. Aussi, cela permet de préserver le dispositif de mise en sécurité 10 car il n’est plus au contact de l’obstacle 40. Ce mode de réalisation facilite également le retrait de l’obstacle 40 sans nécessiter le déplacement du robot 100 une fois l’obstacle 40 détecté.
Comme illustré en et 3, la surface de détection 16 est mobile en rotation autour d’un axe sensiblement parallèle au plan de déplacement 60, et perpendiculaire à la direction d’avancement du robot 100. Dans le présent exemple, de manière non limitative, il s’agit de l’axe Y. Dans ce mode de réalisation du dispositif de mise en sécurité 10, la surface de détection 16 forme globalement un angle inférieur à 30° par rapport à un plan perpendiculaire à la direction d’avancement lorsqu’elle est en position de détection 17. Lorsque le déplacement de la surface de détection 16 est supérieur au seuil de détection d’un obstacle, le dispositif de déplacement 12 déplace la surface de détection 16 vers sa position de sécurité 18.
Le dispositif de déplacement 12 peut avantageusement comporter une came 121. Ladite came est fixée à la surface de détection 16. Le dispositif de déplacement 12 peut également comporter un galet 122 qui évolue sur cette came 121. Le galet 122 est lié à un ressort 123 via un poussoir 124. Le ressort 123 exerce une résistance au niveau de la rotation de la came 121. Le profil de la came 121 a une forme présentant une partie concave 125, qui permet grâce au galet 122 et au ressort 123 de faire revenir la surface de détection 16 dans la position de détection 17, lorsque la force exercée sur la surface de détection 16 est inférieure au seuil de détection. Plus précisément, lorsque l’obstacle 40 entre en contact avec la surface de détection 16, la surface de détection 16 rentre en mouvement. Le galet 122 évolue dans la partie concave 125 de la came 121. Tant que le seuil de détection n’est pas dépassé, le galet 122 reste dans la partie concave 125 de la came 121. Lorsque le mouvement de la surface de détection 16 atteint le seuil de détection d’un obstacle, le galet 122 atteint l’extrémité 126 de la partie concave 125 de la came 121, et quitte la partie concave 125 de la came 121. La came 121 n’est alors plus retenue par le galet 122, ce qui entraîne une rotation de la surface de détection 16 jusqu’à la position de sécurité 18, grâce à un ressort 130. La surface de détection 16 peut être remise en position de détection 17 par un opérateur, qui exercera une force sensiblement selon l’axe Z vers le plan de déplacement, jusqu’à que le galet 122 revienne dans la partie concave 125 de la came 121. Lorsque l’opérateur repositionne la surface de détection 16 en position de détection, les moyens de déclenchement 13 sont ainsi désenclenchés.
La came 121 présente avantageusement, suivant l’extrémité 126, une deuxième partie légèrement convexe puis à nouveau concave. Cette forme permet avantageusement que la course de la surface de détection 16 vers la position de sécurité 18 provoque un ralentissement de la surface de détection 16. Cela présente l’avantage d’améliorer la durabilité du dispositif en évitant de réaliser des mouvements brusques, pouvant soumettre les pièces du dispositif de mise en sécurité 10 à des efforts mécaniques élevés.
Le ressort 123 permet d’exercer une force selon l’axe X qui retient la rotation de la came 121 autour de l’axe Y. La came 121 est située dans un plan parallèle au plan XZ. Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif de mise en sécurité 10 comprend un moyen de réglage 15 de la force de rappel du ressort 123 afin de modifier le seuil de détection d’un obstacle. Un tel réglage permet de choisir les obstacles discriminés par le dispositif de mise en sécurité 10. Plus la force de rappel est importante, plus les obstacles mobiles légers sont susceptibles d’être repoussés par la palette 11. Toutefois, si la force de rappel est trop importante, le risque de ne pas détecter un obstacle tel qu’un animal ou un humain couché sur le sol peut s’avérer significatif. Il est par conséquent important d’ajuster au mieux la force de rappel. Par ailleurs, le moyen de réglage 15 de la force du rappel du ressort 123 permet également d’adapter le dispositif de mise en sécurité 10 du robot 100 à un changement de dimensions de la palette 11.
L’ensemble formé par la partie concave 125 de la came 121, le ressort 123 et le galet 122 peuvent être considérés comme un dispositif de rappel 14. Le dispositif de rappel 14 permet de ramener la surface de détection 16 en position de détection 17 tant que le déplacement de la surface de détection reste inférieur au seuil de détection d’un obstacle.
Dans une variante de réalisation du présent exemple, illustrée en , la surface de détection 16 est en translation puis en rotation vers la position de sécurité 18. La translation s’effectue selon l’axe X. Lorsque le déplacement de la surface de détection 16 dépasse le seuil de détection d’un obstacle, le dispositif de déplacement 12 entraine la surface de détection 16 en rotation autour de l’axe Y. Le dispositif de déplacement 12 est, selon l’exemple illustré en , composé d’un ressort au niveau d’un taquet 131 solidaire des bras 111 et 112. Ce ressort permet d’entrainer les bras 111 et 112 en rotation autour de l’axe Y. Le taquet 131 est positionné au niveau de l’extrémité haute des bras 111 et 112. Il peut évoluer dans une première coulisse 141 orientée selon l’axe X.
Les deux bras peuvent avoir un deuxième taquet 132 positionné au niveau de leur extrémité basse. Ledit taquet 132 peut évoluer dans une coulisse 142, d’une longueur définie orientée selon l’axe X. Ce deuxième taquet 132, lorsqu’il est situé dans la coulisse 142, empêche la rotation des bras 111 et 112 autour de l’axe Y et limite le mouvement de la surface de détection 16 à une translation selon l’axe X. Après une translation jusqu’au seuil de détection correspondant à la longueur de la coulisse 142, le taquet 132 n’est plus retenu par la coulisse 142. Dès lors, le dispositif de déplacement 12 entraine la surface de détection 16 en rotation autour de Y. La surface de détection 16 est en position de sécurité 18. Dans cet exemple, mais de manière non limitative, la surface 18 est sensiblement parallèle au plan de déplacement. Elle peut être repositionnée en position de détection par un opérateur.
De plus, un ressort 135 peut être positionné sur la coulisse 141 afin de former un dispositif de rappel permettant de repositionner de manière autonome la surface de détection 16 en position de détection 17 tant que le seuil de détection n’est pas atteint.
De préférence, pour l’ensemble des modes de réalisation précédemment décrits, la palette 11 peut être positionnée en amont des outils de traitement 50 à une distance minimale D correspondant à la valeur maximale entre la longueur d’un bras et la somme de 3 distances Darrêt, Dtraitement, Ddétection:
- Darrêtcorrespond à la distance d’arrêt nécessaire pour un robot 100 lancé à la vitesse maximale dès lors qu’une instruction d’arrêt a été générée par l’unité de commande 30 ;
- Dtraitementcorrespond à la distance que parcourt le robot 100 en vitesse maximale pendant que l’unité de commande 30 traite les données envoyées par les moyens de déclenchement 12 ;
- Ddétectioncorrespond à la distance que parcourt le robot 100 en vitesse maximale depuis le moment où l’obstacle commence à mettre la surface de détection 16 en mouvement, jusqu’à ce que les moyens de déclenchement 12 génèrent un ordre d’arrêt.
Le dispositif de mise en sécurité 10 peut comprendre plusieurs palettes 11 espacées régulièrement le long de la surface de détection 16. Elles sont chacune associées à un dispositif de déplacement 12. Elles peuvent également chacune être associées à un moyen de déclenchement 13. Ce mode de réalisation a l’avantage de couvrir l’ensemble des outils de traitement 50.
Dans ce mode de réalisation, les moyens de déclenchement 13 sont reliés en série à l’unité de commande 30.
Il convient de souligner que lorsque la surface de détection 16 comprend une pluralité de palettes 11, il peut y avoir deux modes de mise en œuvre :
- soit l’ensemble des palettes 11 de la surface de détection 16 bougent de manière solidaire les unes avec les autres. Auquel cas, un seul moyen de déclenchement 13 est suffisant pour déclencher l’arrêt du robot 100 lorsqu’un obstacle significatif est détecté ;
- soit l’arrêt du robot 100 est déclenché lorsqu’au moins une palette 11 détecte un obstacle significatif. Auquel cas, un moyen de déclenchement 13 est associé à au moins une palette 11, chaque palette 11 étant associé à un moyen de déclenchement 13.
Un exemple de procédé de mise en sécurité du robot 100, illustré en , est à présent décrit. Ledit procédé de mise en sécurité est préférentiellement réalisé pour le robot 100 préalablement décrit, dans au moins l’un de ses modes de réalisation, quel que soit le mode de réalisation du dispositif de mise en sécurité 10. Dans notre exemple d’application non limitatif, le robot 100 est préférentiellement en fonctionnement et évolue selon une trajectoire programmée (étape 101).
Le procédé de mise en sécurité du robot 100 a pour but de permettre au robot 100 d’évoluer en sécurité dans son environnement, sans nécessiter de supervision humaine. Pour cela, le procédé de mise en sécurité du robot 100 provoque avantageusement l’arrêt du robot 100 lorsque le dispositif de mise en sécurité 10 entre en contact avec l’obstacle 40 qui pourrait le détériorer ou être détérioré par le robot 100.
Lorsque le dispositif de mise en sécurité 100 détecte un obstacle 40, l’obstacle 40 provoque le déplacement de la surface de détection 16 lors de l’étape 102. Si le seuil de détection d’un obstacle n’est pas dépassé (étape 103), le procédé peut être poursuivi par une étape 104 de remise automatiquement en position de détection 17 de la surface de détection 16, par exemple grâce au dispositif de rappel 14 dont la force exercée est supérieure à la force exercée par l’obstacle 40 sur la surface de détection 16. Tant que le seuil de détection d’un obstacle n’est pas atteint, cela signifie que le robot 100 ne rencontre pas d’obstacle significatif susceptible de détériorer le robot 100 ou d’être détérioré par ledit robot. Ainsi, il est possible, pour le robot 100, d’évoluer en autonomie, sans risque et sans supervision humaine.
Si le seuil de détection d’un obstacle est dépassé (étape 105), la surface de détection 16 quitte sa position de détection 17. Le dispositif de déplacement 12 entraine alors la surface de détection 16 jusqu’à sa position de sécurité 18 lors de l’étape 106. Cette étape 106 permet de mettre le robot 100 et l’obstacle en sécurité. Lors de son déplacement, la surface de détection 16 actionne un moyen de déclenchement 13 de l’arrêt du robot 100.
Plus précisément, au cours de l’étape 107 de ce procédé de mise en sécurité du robot 100, le moyen de déclenchement 13 d’un arrêt du robot 100 envoie une instruction d’arrêt à l’unité de commande 30. Dans un mode d’application préféré, l’instruction d’arrêt est transmise de manière filaire. Cette configuration est fiable et rapide. Les instructions transmises peuvent être stockées au sein d’un espace de stockage des moyens de commande 30, en vue d’être traitées dans un second temps. Ces instructions pourront constituer une base de données de laquelle des statistiques de fonctionnement du robot 100 pourront être extraites.
Cette information est reçue par l’unité de commande 30, qui envoie un ordre d’arrêt aux moyens de déplacement 20. L’instruction d’arrêt peut être transmise au moteur du robot 100 qui se coupe, et provoque ainsi l’arrêt du robot lors de l’étape 108. Cette transmission peut être également effectuée via tout type de liaison, filaire ou non. Un message peut être envoyé à l’opérateur.
A la suite de l’étape 108, une étape supplémentaire 109 peut être mise en œuvre. Lors de cette étape 109, l’obstacle 40 est retiré par un opérateur. Cette opération est facilitée lorsque la position de sécurité 18 laisse une ouverture d’au moins 40 centimètres. Puis, la surface de détection 16 est remise en position de détection 17 lors de l’étape 110. Cette remise en position de détection 17 est généralement réalisée de manière manuelle par un opérateur. Aussi, le moyen de déclenchement 13 est réinitialisé. Enfin, le robot est remis en marche via une opération de l’opérateur lors de l’étape 200.
Il ressort clairement de la présente description que certains composants du robot 100, du procédé de mise en sécurité du robot 100 peuvent être modifiés et que certains ajustements peuvent être apportés, sans pour autant sortir du cadre de l’invention défini par les revendications.
Il va de soi que la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et que diverses modifications et variantes simples peuvent être envisagées par l'homme du métier sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications annexées.
A titre d’exemple, le dispositif 10 de détection d’obstacle peut être intégré à un robot de chantier. De même, le procédé de mise en sécurité du robot 100 peut, entre autres, être mis en œuvre dans un chantier.
Claims (13)
- Robot (100) comprenant :
- des moyens de déplacement (20) du robot (100) selon une direction d’avancement sur un plan de déplacement,
- une unité de commande (30),
- au moins une palette (11) formant une surface dite de détection (16), ladite surface de détection étant configurée pour se déplacer entre au moins deux positions, s’étendant dans une première position dite de détection jusqu’à une distance prédéterminée du plan de déplacement, qui est inférieure à une dimension caractéristique d’un obstacle (40),
- un moyen de déclenchement (13) d’un arrêt du robot (100) relié à l’unité de commande (30) lorsque le déplacement de la surface de détection (16) est supérieur à un seuil prédéterminé dit de détection d’un obstacle,
- un dispositif de déplacement (12) de la surface de détection (16) vers une deuxième position dite de sécurité lorsque le seuil de détection d’un obstacle est dépassé.
- Robot (100) selon la revendication précédente dans lequel le dispositif de mise en sécurité (10) comprend un dispositif de rappel (14) permettant de ramener la surface de détection (16) en position de détection (17) tant que lorsque le déplacement de la surface de détection reste inférieur au seuil de détection d’un obstacle.
- Robot (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel le dispositif de mise en sécurité (10) comprend plusieurs palettes (11) espacées régulièrement le long de la surface de détection (16).
- Robot (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la surface de détection (16) positionnée dans la position de sécurité (18) est sensiblement parallèle au plan de déplacement.
- Robot (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel chaque palette (11) a une forme globalement longiligne avec deux bras (111, 112) parallèles dirigés vers le plan de déplacement lorsque la surface de détection (16) est dans la position de détection (17).
- Robot (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la surface de détection (16) est en rotation autour d’un axe sensiblement parallèle au plan de déplacement.
- Robot (100) selon l’une quelconques des revendications 1 à 5 dans lequel la surface de détection (16) est en translation puis en rotation vers la position de sécurité (18).
- Robot (100) selon la revendication 6 dans lequel une came (121) entraine la surface de détection (16) en rotation vers la position de sécurité (18).
- Robot (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant un moyen de réglage (15) du seuil de détection d’un obstacle.
- Robot (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, destiné à être utilisé dans un milieu agricole et comprenant des outils de traitement (50) d’une culture, dans lequel la surface de détection (16) est située en amont des outils de traitement (50) d’une culture par rapport à la direction d’avancement.
- Procédé de mise en sécurité d’un robot (100) conforme à l’une quelconque des revendications précédentes, lorsqu’un obstacle provoque le déplacement de la surface détection comportant les étapes suivantes :
- Lorsque le seuil de détection d’un obstacle est dépassé :
- La surface de détection (16) quitte sa position de détection (17), et atteint sa position de mise en sécurité,
- Le moyen de déclenchement (13) d’un arrêt du robot (100) envoie une information d’arrêt à l’unité de commande (30),
- l’unité de commande (30) envoie un ordre d’arrêt aux moyens de déplacement,
- les moyens de déplacement (20) provoquent l’arrêt du robot (100).
- Procédé de mise en sécurité d’un robot (100) conforme à la revendication 2, lorsqu’un obstacle provoque le déplacement de la surface détection comportant les étapes suivantes :
- Lorsque le seuil de détection d’un obstacle n’est pas atteint :
- La surface de détection (16) quitte sa position de détection (17) et retourne dans sa position de détection (17) lorsque l’obstacle n’exerce plus de force sur elle.
- Lorsque le seuil de détection d’un obstacle est atteint :
- La surface de détection (16) quitte sa position de détection (17), et atteint sa position de mise en sécurité,
- Le moyen de déclenchement (12) d’un arrêt du robot (100) envoie une information d’arrêt à l’unité de commande (30),
- L’unité de commande (30) envoie un ordre d’arrêt aux moyens de déplacement (20),
- Les moyens de déplacement provoquent l’arrêt du robot (100).
- Procédé de mise en sécurité d’un robot (100) d’après l’une quelconque des revendications 11 et 12 dans lequel le procédé est suivi par une étape de réinitialisation lorsque les moyens de déplacement (20) ont provoqué l’arrêt du robot (100), durant laquelle :
- L’obstacle est retiré par un opérateur,
- La surface de détection (16) est remise en position de détection (17),
- Le robot (100) est remis en marche.
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