WO2016124761A1 - Robot aérien et procédé de catapultage d'un robot aérien - Google Patents

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WO2016124761A1
WO2016124761A1 PCT/EP2016/052547 EP2016052547W WO2016124761A1 WO 2016124761 A1 WO2016124761 A1 WO 2016124761A1 EP 2016052547 W EP2016052547 W EP 2016052547W WO 2016124761 A1 WO2016124761 A1 WO 2016124761A1
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WO
WIPO (PCT)
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aerial robot
inflatable envelope
propulsion
propulsion unit
envelope
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/052547
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English (en)
Inventor
Samuel VEILLERETTE
Jérôme DE MIRAS
Original Assignee
Universite Technologie De Compiegne - Utc
Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs)
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Filing date
Publication date
Application filed by Universite Technologie De Compiegne - Utc, Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) filed Critical Universite Technologie De Compiegne - Utc
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
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    • B64U50/10—Propulsion
    • B64U50/19—Propulsion using electrically powered motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U20/00—Constructional aspects of UAVs
    • B64U20/30—Constructional aspects of UAVs for safety, e.g. with frangible components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • B64U10/14—Flying platforms with four distinct rotor axes, e.g. quadcopters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B64U30/20—Rotors; Rotor supports
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B64U50/00—Propulsion; Power supply
    • B64U50/30—Supply or distribution of electrical power
    • B64U50/31—Supply or distribution of electrical power generated by photovoltaics

Definitions

  • the invention relates to an aerial robot, as well as a method of catapulting an aerial robot.
  • Aerial robots or remotely piloted aircraft are increasingly used for multiple applications. These aerial robots can be controlled remotely using a remote control, a phone or a multimedia player. They are commonly used to film events, inspect industrial sites or monitor construction sites or crops. In the military field, they allow to extend the range of sight of the infantrymen.
  • These aircraft generally include a rigid frame with feet to allow the aircraft to land on take-off and landing.
  • propulsion units suitable for creating a thrust force for the movement of the drone
  • a control unit for controlling the propulsion units and sensors such as accelerometers, gyroscopes or gyrometers, altimeters, as well as embedded equipment that may include photo, infrared, thermal or laser sensors, high definition cameras and radio frequency systems for the live broadcast of images and / or telemetry data.
  • the fairing generally includes protection pieces surrounding the blades of the propulsion unit propellers. These protective parts are intended to cushion the shocks in the manner of a bumper. They can be made of expanded plastic or composite materials.
  • the fairing does not completely eliminate the risks to people and property on the ground in case of fall or collision.
  • the rigid fairing may break. This is particularly the case when the fairing is made of reinforced polystyrene and acrylonitrile butadiene styrene (ABS).
  • ABS acrylonitrile butadiene styrene
  • this material has a tendency to be damaged in the event of impact at high speed, even to break, causing a real threat, as well for the people or goods on the ground, as for the components of the drone, in particular the blades propellers propulsion units, which are then no longer protected.
  • An object of the invention is to mitigate the risks generated by the flight of drones.
  • Another object of the invention is also to obtain better protection of the components of the robot.
  • an aerial robot comprising:
  • a protective structure comprising an inflatable envelope delimiting a chamber adapted to contain an inflation fluid, the protection structure having at least one opening in which the propulsion unit is positioned, each opening being surrounded by the inflatable envelope, and
  • each support connecting a propulsion unit to the protection structure, each support comprising a base on which is fixed the propulsion unit, and a plurality of arms extending radially from the base to connect.
  • the support to the inflatable envelope.
  • the inflatable envelope makes it possible to absorb shocks in the event of a fall or collision of the robot with a person, a vehicle or an object, so as to protect both the person, the vehicle or the object and the components of the robot .
  • the envelope can be deflated to reduce the size of the robot, especially in case of transport, storage or at launch.
  • the support makes it possible to maintain the propulsion unit inside the opening, centrally with respect to the opening, while allowing a deformation of the inflatable envelope, for example in case of deflation.
  • the aerial robot comprises a plurality of propulsion units, the aerial robot having an expanded configuration in which the inflatable envelope is filled with inflation fluid, which has the effect that the inflation envelope keeps the propulsion units distance from each other in a fixed arrangement, and a folded configuration in which the inflatable envelope is deflated so that the propulsion units can be brought closer to each other,
  • the inflatable envelope is formed of a flexible membrane, preferably made of plastic optionally reinforced with a textile reinforcement,
  • some of the arms are rotatably connected to the base between an expanded configuration in which the arms extend radially with respect to the base and a folded configuration in which the arms extend parallel to one another,
  • each arm rotatably connected to the base comprises a portion adapted to snap into the base to lock the arms in deployed configuration
  • the protective structure comprises connecting pieces fixed to the inflatable envelope, each part being adapted to receive an end of an arm for connecting the arm to the inflatable envelope, the protection structure comprises an opening and the aerial robot comprises a control unit housed in the opening for controlling the propulsion unit (s),
  • the aerial robot comprises a control unit housed inside the protection structure,
  • each propulsion unit comprises an electric motor and a rotary wing adapted to be rotated with respect to the protective structure
  • each propulsion unit comprises two counter-rotating rotary wings
  • each arm rotatably connected to the base is rotatable about an axis of rotation parallel to an axis of rotation of the rotary wing (s),
  • each propulsion unit comprises a turbine capable of generating an air flow and an envelope having a convex surface arranged to deflect the air flow by Coanda effect, the envelope being an inflatable envelope,
  • one of the propulsion units is pivotally mounted relative to the protective support, between a lift position, in which the propulsion unit generates a thrust directed towards the ground when the robot is in flight over the ground, and a displacement position, wherein the propulsion unit generates a thrust directed parallel to the ground.
  • the aerial robot further comprises a source of inflation fluid for inflating the inflatable envelope.
  • the invention also relates to a method of catapulting an aerial robot as defined above, wherein the aerial robot is initially in a folded configuration in which the inflatable envelope is deflated, the method comprising steps of:
  • Inflation can be triggered after a predetermined flight time from the time of projection of the aerial robot.
  • the inflation can be triggered when the speed of movement or acceleration of the aerial robot becomes lower than a predetermined threshold, or when receiving a trigger signal issued by a remote control device, or depending on measurement signals generated by a sensor.
  • the invention further relates to a propulsion assembly for an aerial robot, comprising:
  • a support adapted to connect the propulsion unit to a protective structure of the aerial robot, the support comprising a base on which is fixed the propulsion unit, and a plurality of arms extending radially from the base, each arm being adapted to connect the base to the protective structure.
  • FIG. 1 schematically represents an aerial robot according to a first possible embodiment of the invention, the aerial robot being in deployed configuration
  • FIG. 2 schematically represents the aerial robot of FIG. 1, seen in partial section,
  • FIG. 3 schematically represents the aerial robot of FIG. 1, in folded configuration
  • FIG. 4 schematically represents a protective structure of the aerial robot of FIG. 1,
  • FIG. 5 schematically represents a protective structure having printed patterns
  • FIGS. 6A to 6C schematically represent a propulsion assembly comprising a propulsion unit and an associated support, in deployed configuration
  • FIGS. 7A to 7C schematically represent the propulsion assembly comprising the propulsion unit and the associated support, in folded configuration
  • FIG. 8 schematically represents a control unit and the propulsion units
  • FIGS. 9 to 12 schematically represent the control unit and a source of inflation fluid
  • FIG. 13 and 14 is a block diagram of the control system of the inflation of the protective structure
  • FIG. 15 is a block diagram of the central control system of the aerial robot
  • FIG. 16 schematically represents a method of catapulting an aerial robot according to an embodiment of the invention
  • FIG. 17 schematically represents an aerial robot according to a second possible embodiment of the invention
  • FIG. 18 schematically represents a propulsion unit of the robot of FIG. 17,
  • FIGS. 19 to 26 show schematically different variants of protection structures
  • variants of the invention comprising a selection of characteristics described, subsequently isolated from the other characteristics described (even if this selection is isolated within a sentence comprising these other characteristics), if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention compared to the state of the prior art.
  • This selection comprises at least one characteristic, preferably functional without structural details, or with only a part of the structural details if this part alone is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from the state of the prior art .
  • the aerial robot 1 shown comprises a plurality of propulsion units 2, a control unit 3, a protection structure 4, a plurality of propulsion unit supports 5, and a support 6. 'control unit.
  • the aerial robot 1 is a quadrocopter, that is to say it comprises four rotary wing propulsion units 2.
  • the four propulsion units 2 are arranged side by side coplanarly.
  • the aerial robot 1 is adapted to selectively assume an expanded configuration as illustrated in FIGS. 1 and 2) and a collapsed configuration (as illustrated in FIG. 3).
  • the protective structure 4 comprises an inflatable envelope 7 surrounding a plurality of openings 8 and 9.
  • the inflatable envelope 7 defines an internal chamber 71 adapted to contain an inflation fluid.
  • the inflatable envelope 7 is formed of a flexible membrane 72, preferably of plastics material.
  • the flexible membrane 72 has a thickness of between 3 micrometers and 3 millimeters.
  • the membrane is formed of polyethylene terephthalate (PET), it typically has a thickness of 3 millimeters.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PVC polyvinyl chloride
  • the flexible membrane may also be reinforced with a textile reinforcement, such as an aramid fiber reinforcement for example.
  • the fibers may in particular be poly (p-phenyleneterephthalamide) (PPD-T) fibers - marketed under the name Kevlar®. In this case, the membrane may have a thickness of up to 3 millimeters.
  • the textile armature can be positioned only on the inner periphery of the openings 8 to protect the inflatable envelope 7 of the blades of the propulsion units 2.
  • the flexible membrane has a weight less than or equal to 250 grams per square meter, preferably less than or equal to 150 grams per square meter, for an aerial robot weighing less than 10 kilograms.
  • the inflatable envelope 7 may have internal partitions delimiting a plurality of boxes containing inflation fluid.
  • each box can be inflated and deflated independently of the other boxes.
  • the presence of boxes makes it possible to maintain a rigidity of the protective structure 4, even in the event of degradation of one of the boxes.
  • the inflatable envelope 7 may be formed of a double membrane, so as to constitute a safety, in case of puncture of the first membrane.
  • the inflation fluid contained in the inner chamber may be air or nitrogen.
  • the inflation fluid may be a gas lighter than air, such as Helium (He) for example, so as to create an upward vertical thrust force which at least partially offsets the weight of the embedded components .
  • He Helium
  • the aerial robot 1 may include a source of inflation fluid for inflating the inflatable envelope 7.
  • the fluid source may be a gas cartridge containing pressurized gas, a gas generator (gas generator or pyrotechnic generator) or an air pump for taking air from outside the inflatable envelope 7 to inject it inside the inner chamber.
  • the aerial robot can be equipped with a nitrogen cartridge, to inflate the envelope 7 in 1 to 5 seconds.
  • the openings 8 and 9 consist of four peripheral openings 8 and a central opening 9.
  • the inflatable envelope 7 forms four flanges surrounding respectively the four peripheral openings.
  • the propulsion units 2 are housed in the peripheral openings 8.
  • the control unit 3 is housed in the central opening 9.
  • each peripheral opening 8 When the envelope 7 is inflated with an inflation fluid, each peripheral opening 8 has a generally circular shape.
  • the peripheral openings 8 are arranged relative to each other so that their centers are regularly spaced around the central opening 9. More specifically, the centers of the peripheral openings 8 are positioned at the vertices of a symmetrical quadrilateral, in this case a square.
  • the envelope 7 surrounds each of the peripheral openings 8.
  • the central opening 9 also has a circular shape.
  • the peripheral openings 8 are arranged around the central opening with an identical angular spacing between two successive peripheral openings 8.
  • the protective structure 4 further comprises a plurality of connecting pieces 10 fixed to the inflatable envelope 7 for connecting the supports 5 to the inflatable envelope 7. More specifically, each peripheral opening 8 of the inflatable envelope 7 is provided with three connecting pieces. Each connecting piece 10 has the shape of a portion of flexible tube projecting from the inflatable envelope 7. Each connecting piece 10 extends inside the opening 8 in a radial direction relative to at the opening 8.
  • the protective structure 4 comprises a plurality of connecting pieces 1 1 fixed on the inflatable envelope 7 for connecting the support 6 to the inflatable envelope 7. More specifically, the central opening 9 of the inflatable envelope 7 is provided with four connecting pieces 1 1.
  • the connecting pieces 1 1 are identical to the connecting pieces 10.
  • Each connecting piece 1 1 presents the in the form of a portion of flexible tube projecting from the inflatable envelope 7.
  • Each connecting piece 1 1 extends inside the opening 9 in a direction radial to the opening 9.
  • the connecting pieces 10 and 1 1 can be assembled to the inflatable envelope 7 by gluing or by heat-sealing.
  • the membrane of the inflatable envelope 7 can be printed with patterns.
  • the protective structure 4 can thus serve as support for an image.
  • each propulsion unit 2 comprises two electronic speed variators 12 and 13, two electric motors 14 and 15, and a pair of counter-rotating rotors 16 and 17 (or rotary blades).
  • the electric motors 14 and 15 are "brushless" type motors (or self-driven synchronous motors with permanent magnets).
  • the rotors 16 and 17 are mounted in tandem to maximize the thrust generated by each propulsion unit 2 and obtain redundancy between the different propulsion units 2.
  • Each rotor 16, 17 is adapted to be rotated by one of the engines 14, 15 associated with it.
  • the rotors 16 and 17 are driven along coaxial axes of rotation X and in opposite directions.
  • Each rotor 16 and 17 comprises a hub 18 mounted integral with the drive shaft and three blades 19 to 21 extending from the hub 18.
  • Each blade 19 to 21 is connected to the hub 18 via a pivot connection 29 allowing the blades to be folded together along the others (as shown in FIGS. 7A to 7C).
  • the hub 18 is driven in rotation by the electric motor 14, 15, the blades 19 to 21 pivot relative to the hub 18 under the effect of the centrifugal force and position themselves spontaneously in radial directions with respect to the axis of rotation.
  • Each propulsion unit support 5 connects one of the propulsion units 2 to the protective structure 4.
  • Each support 5 comprises a base 22 on which are fixed the electric motors 14, 15, and a plurality of arms 23 to 25 extending radially from the base 22 to connect the support 5 to the inflatable envelope 7. More specifically, each support 5 comprises three arms 23 to 25 extending radially from the base 22.
  • Each arm 23 to 25 has a first end 33 to 35 connected to the base 22 and a second end 36 to 38 adapted to be connected to the inflatable envelope 7.
  • the second end 36 to 38 of each arm 23 to 25 is adapted to be inserted into one of the connecting pieces 10.
  • Each support 5 thus makes it possible to maintain a propulsion unit 2 inside the opening 8 in which it is received, centrally with respect to the opening 8, while allowing deformation of the inflatable envelope 7.
  • the arms 23 to 25 include a fixed arm 23, fixedly mounted to the base 22 and two movable arms 24 and 25, rotatably mounted relative to the base 22.
  • Each movable arm 24 and 25 is rotatably mounted through a pivot connection 39, 40 about an axis of rotation parallel to the axis of rotation of the rotors 14, 15.
  • each movable arm 24 and 25 is rotatably mounted about an axis of rotation orthogonal to the plane in which the propulsion units 2 are arranged. In this way, the movable arms 24 and 25 can be folded to extend parallel to the fixed arm 23.
  • the movable arms 24 and 25 can be moved relative to the fixed arm 23 between an expanded configuration (illustrated in FIGS. 6A to 6C) in which the arms 23 to 25 extend radially from the base 22 and a folded configuration (illustrated in Figures 7A-7C) wherein the arms 23-25 extend parallel to each other.
  • each movable arm 24 and 25 has at its first end 34, 35 a locking portion 41, 42 adapted to snap into a complementary locking portion 43, 44 of the fixed arm 23 to lock the movable arms 24 and 25 in deployed configuration.
  • the blades 19 to 21 of each rotor 16 and 17 can be folded together.
  • the drives 12 and 13 are fixed on the fixed arm 23 of the support 5.
  • Each variator 12, 13 is adapted to be controlled by the control unit 3 to adjust the speed of rotation of the rotor 14, 15 associated therewith.
  • the control unit support 6 connects the control unit 3 to the protection structure 4.
  • control unit support 6 comprises a plurality of orifices 61, each orifice 61 being able to receive one of the connecting pieces 1 1 extending inside the opening 9 of the inflatable envelope 7.
  • the inflatable envelope 7 is deflated so that the propulsion units 2 can be brought closer together (as illustrated in FIG.
  • the movable arms 24 and 25 of the supports 5 are also in folded configuration (FIGS. 7A to 7C). In this configuration, the aerial robot 1 has a small footprint and can be easily housed in a case to be transported or to be catapulted.
  • the inflatable envelope 7 is filled with pressurized inflation fluid, so that the propulsion units 2 are kept at a distance from each other in a fixed arrangement.
  • the movable arms 24 and 25 of the supports 5 are held in the deployed configuration (FIGS. 6A to 6C). In this configuration, the propulsion units can be started for the aerial robot 1 to fly.
  • control unit 3 comprises a housing 30, a battery 26, a processor 27, an electronic distribution card 31 and sensors 91 to 93.
  • the battery 26 is used to power the various components of the aerial robot, in particular the processor 27, the sensors 91 to 93 and the electric motors 14, 15.
  • the aerial robot 1 may also include a matrix of photovoltaic cells for supplying electrical energy to the battery.
  • the photovoltaic cells may be in the form of a flexible thin film based on homojunction pn or heterojunction semiconductor materials, such as for example amorphous silicon (a-Si), cadmium telluride (CdTe), copper-indium silenide (CIS) or copper-indium-gallium disilenide (CIGS - Culn x Ga ( i -X) Se2).
  • the flexible thin film can be attached to the flexible membrane forming the inflatable envelope 7.
  • the matrix is connected to the battery 26 and the processor 27 which can thus manage a recharging of the battery 26 when the air robot 1 is stopped .
  • the flexible membrane 72 forming the inflatable envelope 7 may have areas transparent to the visible light radiation.
  • the matrix of photovoltaic cells may be disposed inside the inflatable envelope 7.
  • the sensors include a GPS receiver 90, an IMU 91, a camera 92, and a proxymeter 93.
  • the processor 27 is configured to receive measurement signals from the different sensors and to control the propulsion units 2 by means of the electronic distribution card 31.
  • the inertial unit 91 is able to generate measurement signals representative of the orientation of the aerial robot 1 (roll, pitch and heading angles) and to transmit the angle measurement signals to the processor 27.
  • the camera 92 is positioned so that when the aerial robot 1 is in flight, the line of sight of the camera is directed towards the ground.
  • the camera 92 is adapted to generate images of the ground and to transmit an image data signal to the processor 27.
  • the proxymeter 93 is able to generate a measurement signal representative of the distance of the aerial robot 1 from the ground and to transmit the distance measurement signal to the processor 27.
  • the processor 27 is configured to calculate a speed of the aerial robot 1 with respect to the ground from the image data provided by the camera 92 and the distance measurement signal provided by the proxymeter 93.
  • the processor 27 is also configured to generate control signals of the propulsion units 2, depending on the position, the speed and the orientation of the robot 1.
  • the control signals are transmitted to the electronic distribution card 31.
  • the electronic distribution card 31 controls the different drives 12, 13 associated with the motors 14, 15 of the propulsion units 2 as a function of the control signals received.
  • the electronic distribution card is connected to the dimmers 12 and 13 by means of electric transmission cables fixed to the inflatable envelope 7.
  • the electric cables can be welded to the inflatable envelope 7 or extend to the inside the inflatable envelope 7.
  • the aerial robot 1 may also include a pressure control device 100 to control the pressure of the fluid inside the inflatable envelope 7.
  • the pressure control device 100 comprises a pressure sensor 101, a fluid source 102, a solenoid valve 103 and an inflation tube 104 connecting the source of fluid 102 to the internal chamber 71 of the inflatable envelope 7.
  • the pressure sensor 101 is able to measure the pressure of the inflation fluid contained in the internal chamber 71, and to transmit a pressure measurement signal to the processor 27.
  • the pressure sensor 101 may be a MEMS sensor.
  • the fluid source 102 is a pressurized gas cartridge.
  • the gas cartridge can be housed in the housing 30 of the control unit 3.
  • the solenoid valve 103 is capable of being controlled by the processor 27 to put the gas cartridge 102 into communication with the internal chamber 71 via the inflation tube 104, in order to inject the gas contained in the cartridge 102 into the internal chamber 71.
  • the processor 27 is configured to receive the pressure measurement signals from the pressure sensor 101 and to control the solenoid valve 103 as a function of the measured pressure. More specifically, the processor 27 is configured to compare the measured pressure with a first pressure threshold value and a second pressure threshold value. When the measured pressure is lower than the first threshold value (for example 1.3 bars), the processor 27 controls the opening of the solenoid valve 103 so that gas is injected from the cartridge 102 into the internal chamber 71. When the measured pressure reaches the second pressure threshold (for example 1.8 bars), the processor 27 controls the closing of the solenoid valve 103, so that the injection of gas is stopped.
  • the first threshold value for example 1.3 bars
  • the processor 27 controls the opening of the solenoid valve 103 so that gas is injected from the cartridge 102 into the internal
  • the gas cartridge 102 may be replaced by a cartridge containing a gas mixture (swelling agent and a reaction mixture capable of generating a clogging foam (for example polyurethane foam).
  • a gas mixture swelling agent and a reaction mixture capable of generating a clogging foam (for example polyurethane foam).
  • the pressure control device 100 also comprises a microcontroller 105 which converts the data between an I2C (Inter-Integrated Circuit) data bus connected to the processor 27 and communication buses specific to the sensor. pressure 101 and the solenoid valve 103.
  • I2C Inter-Integrated Circuit
  • the pressure sensor 101 and the solenoid valve 103 are connected directly to the processor 27 via the I2C bus.
  • the control unit 3 may also include a transmitter / receiver 28 for exchanging data between a ground station and the aerial robot 1.
  • the transmitter / receiver not only allows to receive control signals from a remote control (for example a mobile phone), but also to transmit data to the ground (for example image data).
  • the transmitter / receiver may be a radio transmitter / receiver, for exchanging data signals according to the WiFi or XBee protocol, for example.
  • the protective structure 4 including the inflatable envelope 7 not only protects people and property from the shocks that the aerial robot 1 could cause, but it also has the function of keeping together the various components of the aerial robot 1, in particular the propulsion units 2 and the control unit 3. As a result, the protective structure 4 also performs a carrier structure or chassis function.
  • the inflatable envelope 7 makes it possible to damp the vibrations generated by the propulsion units 2.
  • connecting pieces 10 and 11 form resilient suspensions contributing to the damping of the vibrations between the propulsion units 2 and the protective structure 4.
  • the inflatable envelope 7 allows the aerial robot 1 to be placed on the ground, without it being necessary for it to be provided with feet.
  • the aerial robot 1 is able to take off and land on the surface of the water.
  • the electronic components can be made insensitive to splashing water by means of a waterproof resin for example.
  • the aerial robot 1 can be easily disassembled for transport.
  • the inflatable envelope 7 is emptied of the inflation fluid that it contains and the supports 5 and 6 are detached from the inflatable envelope 7.
  • each support 5 can be stored in folded configuration as shown in FIG.
  • the inflatable envelope 7 may be provided with a draining device (comprising, for example, an orifice and a stopper) making it possible to evacuate the inflation fluid rapidly.
  • the supports 5 and 6 can be easily attached and detached from the inflatable envelope 7 once it deflates.
  • FIG. 16 schematically shows a method of catapulting an aerial robot 1 according to a possible embodiment of the invention.
  • the aerial robot 1 is initially on the ground in a first position (position I), in folded configuration.
  • the inflatable envelope 7 is totally deflated and the supports 5 and the vanes 19 to 21 of the propulsion units 2 are in the folded position (as illustrated in FIG. 5).
  • the aerial robot 1 is housed, in folded configuration, in a casing 94 (or fuselage), to facilitate catapulting.
  • the housing 94 may be formed in two parts (or shells) 941 and 942 separable.
  • the aerial robot 1 is projected at a projection time t 0 to a target in a direction of projection and at an initial speed V 0 .
  • the control unit 3 triggers the inflation of the inflatable envelope 7.
  • the control unit 3 activates the source of fluid for triggering the injection of fluid into the inner chamber of the inflatable envelope 7.
  • control unit 3 can be programmed to trigger the inflation after a certain time ti predetermined, corresponding to a duration (ti-t 0 ), the point of starting being the moment of projection t 0 .
  • control unit 3 can be programmed to trigger the inflation when the speed V of displacement of the aerial robot becomes zero (time t 2 ). This moment can be the same as the instant ti.
  • control unit 3 can be programmed to trigger the inflation when the robot acceleration becomes lower than an operating threshold of the inertial unit 91
  • control unit 3 can be programmed to trigger the inflation when it receives a trigger signal from the remote control or from a remote control device.
  • control unit 3 can be programmed to trigger the inflation when the robot 1 reaches a predetermined altitude.
  • the inertial unit 91 may include a barometer capable of measuring the surrounding atmospheric pressure, the measured atmospheric pressure being dependent on the altitude at which the aerial robot 1 is located.
  • the aerial robot 1 moves from the folded configuration to the deployed configuration under the effect of inflation of the inflatable envelope 7.
  • the inflating of the inflatable envelope 7 causes the deployment of the supports 5, that is to say the passage moving arms 24 and 25 in deployed configuration and locking the arms in this position on the base 22.
  • Inflation of the inflatable envelope 7 also has the effect of causing a separation of the two parts 941 and 942 of the housing 94, in order to release the aerial robot 1 in the air.
  • the housing 94 is dropped.
  • the casing 94 comprises a parachute 943 connected to the two parts 941 and 942 of the casing, making it possible to slow the falling speed of the portions 941 and 942.
  • the control unit 3 controls the start of the propulsion units 2 (position III) in order to allow the air robot to remain in position. the air.
  • the electric motors 14 and 15 rotate the rotors 16 and 17, which has the effect that the blades 19 to 21 are positioned in directions radial with respect to the axis of rotation of the rotors 16, 17.
  • control unit 3 controls the propulsion units 2 to stabilize the aerial robot automatically.
  • control unit 3 can control the source of fluid injecting fluid into the inner chamber of the inflatable envelope 7 as a function of the inflation fluid pressure measured by the pressure sensor.
  • control unit 3 permanently maintains a constant fluid pressure in the inflatable envelope 7, and allows a fluid injection in case of deflation of the envelope.
  • FIG. 17 schematically represents an aerial robot 1 according to a second possible embodiment of the invention.
  • This second embodiment is identical to the first embodiment illustrated in FIG. 1, except that the propulsion units 2 have been replaced by Coanda effect propulsion units 200.
  • each propulsion unit 200 comprises a housing 201 fixedly mounted on the propulsion unit carrier and a rotor 202 (or turbine) rotatably mounted relative to the housing 201 about an axis of rotation X.
  • the rotor 202 is adapted to be rotated relative to the housing by an associated electric motor.
  • the housing 201 and the rotor 202 each have a series of fins 203, 204 arranged to generate upward airflow in the direction of the X axis (arrows A) when the rotor 202 is rotated relative to to the case 201.
  • the propulsion unit 200 also includes a baffle cover 205 and an annular casing 206 extending around the housing 201.
  • the deflector cover 205 is adapted to deflect the air flow generated by the rotor 202 in directions radial relative to the axis of rotation X (arrows B).
  • the annular envelope 206 has a convex outer surface 207, substantially spherical, capable of deflecting the radial air flow by Coanda effect.
  • the air flow follows the outer surface 207 and undergoes a downward deflection before detaching from the surface 207 (arrows C). The flow of air thus diverted generates a downward thrust.
  • the annular envelope 206 is an inflatable envelope, delimiting an internal chamber 208 adapted to contain inflation fluid.
  • the envelope 206 is formed into a flexible membrane, preferably a plastics material.
  • the annular casing 206 may be connected to the fluid source 102 so that it can be inflated independently of the inflatable casing 7.
  • the internal chamber 208 of the annular casing 206 may communicate with the internal chamber 71 of the casing envelope 7, so as to be simultaneously inflated to the inflatable envelope 7.
  • Such a propulsion unit 200 eliminates the rotation of blades that chop the airflow.
  • Figures 19 to 26 show schematically different variants of protective structures.
  • the protective structure 4 comprises an inflatable envelope 7 having a generally circular shape that can be used as a buoy.
  • the protective structure 4 comprises an inflatable envelope 7 defining a plurality of internal chambers 73 and 74 adapted to contain the inflation fluid.
  • the inflatable envelope 7 comprises a first chamber 73 forming circular tubes surrounding the propulsion units, and a second chamber 74 surrounding the first chamber.
  • the casing 7 ensures a tight separation between the first chamber 73 and the second chamber 74, that is to say that it prevents any fluid communication between the chambers.
  • the first chamber 73 makes it possible to maintain protection around the propulsion units.
  • the protective structure 4 comprises an inflatable envelope 7 defining a plurality of internal chambers 75 to 77 adapted to contain inflation fluid.
  • Rooms 75 to 77 form a stack.
  • Each chamber has a disc shape, the discs extending in planes parallel to each other.
  • the casing 7 ensures a tight separation between the chambers 75 to 77.
  • the inflatable envelope 7 surrounds six peripheral openings 8 and a central opening 9.
  • the inflatable envelope 7 forms six beads respectively surrounding the six peripheral openings.
  • the peripheral openings 8 are suitable for housing the propulsion units 2 while the central opening 9 is suitable for housing the control unit 3.
  • the centers of the peripheral openings 8 are positioned at the vertices of a hexagon.
  • the envelope 7 surrounds each of the peripheral openings 8.
  • peripheral openings 8 are arranged around the central opening with an identical angular spacing between two successive peripheral openings 8.
  • the inflatable envelope 7 has a substantially triangular shape.
  • the inflatable envelope 7 surrounds three peripheral openings 8 and a central opening 9.
  • the inflatable envelope 7 forms three beads respectively surrounding the three peripheral openings.
  • the inflatable envelope 7 has a delta shape.
  • the inflatable envelope 7 surrounds four peripheral openings 8 and a central opening 9.
  • Figures 27 to 29 schematically show an aerial robot 1 according to a third embodiment of the invention.
  • the aerial robot comprises first propulsion units 2 and second propulsion units 2 '.
  • the first propulsion units 2 are identical to the propulsion units of the first embodiment illustrated in FIG.
  • the first propulsion units 2 are arranged on either side of the central opening along a longitudinal axis of the robot (axis parallel to the direction of movement of the robot).
  • the second propulsion units 2 ' are distinguished from the first propulsion units 2 in that they are mounted on a support 5' allowing a rotation of the second propulsion units 2 'around a transverse axis of the robot (axis perpendicular to the direction of movement of the robot).
  • the 5 'supports allow tilting of the propulsion units
  • the propulsion units 2 and 2 ' are oriented so that the axes of rotation of their motors are parallel to each other.
  • the second propulsion units 2 ' are oriented in such a way that the axes of rotation of the engines of the second propulsion units 2' are perpendicular to the axes of rotation of the first propulsion units 2.
  • each propulsion unit support 5 ' comprises a motor 51' controlled by the control unit 27.
  • the motor 51 ' is able to modify the orientation of the associated propulsion unit 2'.
  • the motor 51 ' may be a self-controlled permanent magnet synchronous motor, commonly used to orient the cameras.
  • the protective structure 4 comprises openings 8 'adapted to house the propulsion units 2' and allow their orientation between the lift position and the displacement position.
  • the remaining propulsion units 2 fixed with respect to the protective structure 4 provide a vertical lift or a ground effect when moving to the ground.

Abstract

L'invention concerne un robot aérien (1) comprenant: au moins une unité de propulsion (2), et une structure de protection (4) comprenant une enveloppe gonflable (7) délimitant une chambre propre à contenir un fluide de gonflage, la structure de protection (4) présentant au moins une ouverture (8) dans laquelle est positionnée l'unité de propulsion (2), chaque ouverture (8) étant entourée par l'enveloppe gonflable (7). Le robot aérien (1) peut être projeté en configuration repliée dans laquelle l'enveloppe gonflable (7) est dégonflée, puis l'enveloppe gonflable (7) est gonflée en vol, de manière à faire passer le robot aérien (1) de la configuration repliée à une configuration déployée.

Description

ROBOT AERIEN ET PROCEDE DE CATAPULTAGE D'UN ROBOT
AERIEN
DOMAINE DE L'INVENTION
L'invention concerne un robot aérien, ainsi qu'un procédé de catapultage d'un robot aérien.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Les robots aériens ou aéronefs télépilotés (couramment appelés « drones ») sont utilisés de manière croissante pour de multiples applications. Ces robots aériens peuvent être pilotés à distance au moyen d'une télécommande, d'un téléphone ou d'un baladeur multimédia. Ils sont couramment utilisés pour filmer des événements, inspecter des sites industriels ou surveiller des chantiers ou des cultures agricoles. Dans le domaine militaire, ils permettent d'étendre la portée de vue des fantassins.
Ces aéronefs comprennent généralement un châssis rigide avec des pieds pour permettre à l'aéronef de se poser lors du décollage et de l'atterrissage. Sur le châssis, sont montés des unités de propulsion propres à créer une force de poussée pour le déplacement du drone, une unité de commande pour le pilotage des unités de propulsion et des capteurs tels que des accéléromètres, gyroscopes ou gyromètres, altimètres, ainsi que des équipements embarqués pouvant inclure notamment des capteurs photo, infrarouge, thermique ou laser, des caméras haute définition et des systèmes radiofréquence pour la retransmission en direct des images et/ou des données télémétriques.
Avec l'augmentation du nombre de drones, les risques de chutes ou de collisions avec des personnes, des véhicules ou des objets augmentent également.
Pour protéger les composants et équipements embarqués en cas de collision, certains drones sont équipés d'un carénage rigide propre à être fixé sur le châssis. Le carénage comprend généralement des pièces de protection entourant les pâles des hélices des unités de propulsion. Ces pièces de protection sont destinées à amortir les chocs à la manière d'un pare-chocs. Elles peuvent être réalisées en matière plastique expansée ou en matériaux composites.
Cependant, la présence d'un tel carénage augmente le poids et l'encombrement du robot.
De plus, du fait de sa rigidité, le carénage ne permet pas d'éliminer totalement les risques encourus par les personnes et les biens au sol en cas de chute ou de collision. En cas de chute ou de choc, le carénage rigide peut se casser. Cela est notamment le cas lorsque le carénage est réalisé en polystyrène et acrylonitrile butadiène styrène (ABS) renforcé. Connu pour être résistant, ce matériau a tendance à s'endommager en cas de choc à haute vitesse, voire à casser, provoquant une réelle menace, aussi bien pour les personnes ou biens au sol, que pour les composants du drone, notamment les pales des hélices des unités de propulsion, qui ne sont alors plus protégées.
RESUME DE L'INVENTION
Un but de l'invention est d'atténuer les risques générés par le vol de drones.
Un autre but de l'invention est également d'obtenir une meilleure protection des composants du robot.
Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à un robot aérien comprenant :
- au moins une unité de propulsion,
- une structure de protection comprenant une enveloppe gonflable délimitant une chambre propre à contenir un fluide de gonflage, la structure de protection présentant au moins une ouverture dans laquelle est positionnée l'unité de propulsion, chaque ouverture étant entourée par l'enveloppe gonflable, et
- au moins un support, chaque support reliant une unité de propulsion à la structure de protection, chaque support comprenant une base sur laquelle est fixée l'unité de propulsion, et une pluralité de bras s'étendant radialement à partir de la base pour raccorder le support à l'enveloppe gonflable. L'enveloppe gonflable permet d'amortir les chocs en cas de chute ou de collision du robot avec une personne, un véhicule ou un objet, de manière à protéger à la fois la personne, le véhicule ou l'objet et les composants du robot.
En outre, l'enveloppe peut être dégonflée afin de réduire l'encombrement du robot, notamment en cas de transport, de stockage ou lors de son lancement.
Le support permet de maintenir l'unité de propulsion à l'intérieur de l'ouverture, de manière centrée par rapport à l'ouverture, tout en autorisant une déformation de l'enveloppe gonflable, par exemple en cas de dégonflage.
Le robot aérien peut en outre présenter les caractéristiques suivantes :
- le robot aérien comprend une pluralité d'unité de propulsion, le robot aérien présentant une configuration déployée dans laquelle l'enveloppe gonflable est remplie de fluide de gonflage, ce qui a pour effet que l'enveloppe de gonflage maintient les unités de propulsion à distance les unes des autres selon un agencement fixe, et une configuration repliée dans laquelle l'enveloppe gonflable est dégonflée de sorte que les unités de propulsion peuvent être rapprochées les unes des autres,
- l'enveloppe gonflable est formée en une membrane souple, de préférence en matière plastique éventuellement renforcée d'une armature textile,
- certains des bras sont raccordés de manière rotative par rapport à la base entre une configuration déployée dans laquelle les bras s'étendent radialement par rapport à la base et une configuration repliée dans laquelle les bras s'étendent parallèlement les uns aux autres,
- chaque bras raccordé de manière rotative à la base comprend une portion propre à venir s'encliqueter dans la base pour verrouiller les bras en configuration déployée,
- la structure de protection comprend des pièces de raccordement fixées sur l'enveloppe gonflable, chaque pièce étant propre à recevoir une extrémité d'un bras pour raccorder le bras à l'enveloppe gonflable, - la structure de protection comprend une ouverture et le robot aérien comprend une unité de commande logée dans l'ouverture pour commander la ou les unité(s) de propulsion,
- le robot aérien comprend une unité de commande logée à l'intérieur de la structure de protection,
- chaque unité de propulsion comprend un moteur électrique et une voilure tournante propre à être entraînée en rotation par rapport à la structure de protection,
- chaque unité de propulsion comprend deux voilures tournantes contrarotatives,
- certains des bras sont raccordées de manière rotative par rapport à la base et chaque bras raccordé de manière rotative à la base est rotatif selon un axe de rotation parallèle à un axe de rotation de la ou des voilure(s) tournante(s),
- chaque unité de propulsion comprend une turbine propre à générer un flux d'air et une enveloppe présentant une surface convexe agencée pour dévier le flux d'air par effet Coanda, l'enveloppe étant une enveloppe gonflable,
- l'une des unités de propulsion est montée de manière pivotante par rapport au support de protection, entre une position de sustentation, dans laquelle l'unité de propulsion génère une poussée dirigée vers le sol lorsque le robot est en vol au-dessus du sol, et une position de déplacement, dans laquelle l'unité de propulsion génère une poussée dirigée parallèlement au sol.
- le robot aérien comprend en outre une source de fluide de gonflage pour le gonflage de l'enveloppe gonflable.
L'invention concerne également un procédé de catapultage d'un robot aérien tel que défini précédemment, dans lequel le robot aérien est initialement dans une configuration repliée dans laquelle l'enveloppe gonflable est dégonflée, le procédé comprenant des étapes de :
- projeter le robot aérien vers une cible, - déclencher le gonflage de l'enveloppe gonflable de manière à faire passer le robot aérien de la configuration repliée à une configuration déployée, et
- une fois le robot aérien en configuration déployée, mettre en marche la ou les unité(s) de propulsion.
Le gonflage peut être déclenché au bout d'un temps de vol prédéterminé à compter de l'instant de projection du robot aérien.
Alternativement, le gonflage peut être déclenché lorsque la vitesse de déplacement ou l'accélération du robot aérien devient inférieure à un seuil prédéterminé, ou lors de la réception d'un signal de déclenchement émis par un appareil de commande à distance, ou en fonction de signaux de mesure générés par un capteur.
L'invention concerne en outre un ensemble de propulsion pour un robot aérien, comprenant :
- une unité de propulsion, et
- un support adapté pour relier l'unité de propulsion à une structure de protection du robot aérien, le support comprenant une base sur laquelle est fixée l'unité de propulsion, et une pluralité de bras s'étendant radialement à partir de la base, chaque bras étant adapté pour raccorder la base à la structure de protection.
PRESENTATION DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des dessins annexés, parmi lesquels :
- la figure 1 représente de manière schématique un robot aérien conforme à un premier mode de réalisation possible de l'invention, le robot aérien étant en configuration déployée,
- la figure 2 représente de manière schématique le robot aérien de la figure 1 , vu en coupe partielle,
- la figure 3 représente de manière schématique le robot aérien de la figure 1 , en configuration repliée, - la figure 4 représente de manière schématique une structure de protection du robot aérien de la figure 1 ,
- la figure 5 représente de manière schématique une structure de protection présentant des motifs imprimés,
- les figures 6A à 6C représentent de manière schématique un ensemble de propulsion comprenant une unité de propulsion et un support associé, en configuration déployée,
- les figures 7A à 7C représentent de manière schématique l'ensemble de propulsion comprenant l'unité de propulsion et le support associé, en configuration repliée,
- la figure 8 représente de manière schématique une unité de commande et les unités de propulsion,
- les figures 9 à 12 représentent de manière schématique l'unité de commande et une source de fluide de gonflage,
- les figures 13 et 14 est un schéma de principe du système de commande du gonflage de la structure de protection,
- la figure 15 est un schéma de principe du système de commande central du robot aérien,
- la figure 16 représente de manière schématique un procédé de catapultage d'un robot aérien conforme à un mode de mise en œuvre de l'invention,
- la figure 17 représente de manière schématique un robot aérien conforme à un deuxième mode de réalisation possible de l'invention,
- la figure 18 représente de manière schématique une unité de propulsion du robot de la figure 17,
- les figures 19 à 26 représentent de manière schématique différentes variantes de structures de protection,
- les figures 27 à 29 représentent de manière schématique un robot aérien conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION
Les modes de réalisation décrits ci-après étant nullement limitatifs, on pourra notamment considérer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites, par la suite isolées des autres caractéristiques décrites (même si cette sélection est isolée au sein d'une phrase comprenant ces autres caractéristiques), si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique, de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure.
Sur les figures 1 à 3, le robot aérien 1 représenté comprend une pluralité d'unités de propulsion 2, une unité de commande 3, une structure de protection 4, une pluralité de supports 5 d'unité de propulsion, et un support 6 d'unité de commande.
Dans l'exemple illustré sur les figures 1 à 3, le robot aérien 1 est un quadricoptère, c'est-à-dire qu'il comprend quatre unités de propulsion 2 à voilure tournante. Les quatre unités de propulsion 2 sont disposées côte à côte, de manière coplanaire.
Le robot aérien 1 est propre à prendre sélectivement une configuration déployée telle qu'illustrée sur les figures 1 et 2) et une configuration repliée (telle qu'illustrée sur la figure 3).
Comme illustré sur les figures 1 à 4, la structure de protection 4 comprend une enveloppe gonflable 7 entourant une pluralité d'ouvertures 8 et 9.
L'enveloppe gonflable 7 délimite une chambre interne 71 propre à contenir un fluide de gonflage. L'enveloppe gonflable 7 est formée en une membrane 72 souple, de préférence en matière plastique.
La membrane souple 72 présente une épaisseur comprise entre 3 micromètres et 3 millimètres. Par exemple, si la membrane est formée en poly(téréphtalate d'éthylène) (PET), elle présente typiquement une épaisseur de 3 millimètres. Si la membrane est formée en poly(chlorure de vinyle) (PVC), elle présente typiquement une épaisseur de 0,22 millimètres. La membrane souple peut également être renforcée d'une armature textile, telle qu'une armature en fibres d'aramides par exemple. Les fibres peuvent en particulier être des fibres de poly(p-phénylènetéréphtalamide) (PPD-T) - commercialisé sous le nom de Kevlar®. Dans ce cas, la membrane peut présenter une épaisseur allant jusqu'à 3 millimètres.
L'armature textile peut être positionnée uniquement sur le pourtour intérieur des ouvertures 8 afin de protéger l'enveloppe gonflable 7 des pales des unités de propulsion 2.
La membrane souple présente un poids inférieur ou égale à 250 grammes par mètre carré, de préférence inférieur ou égal à 150 grammes par mètre carré, pour un robot aérien de moins de 10 kilogrammes.
L'enveloppe gonflable 7 peut présenter des cloisons internes délimitant une pluralité de caissons contenant du fluide de gonflage. Dans ce cas, chaque caisson peut être gonflé et dégonflé de manière indépendante des autres caissons. La présence de caissons permet de maintenir une rigidité de la structure de protection 4, même en cas de dégradation de l'un des caissons.
Par ailleurs, l'enveloppe gonflable 7 peut être formée d'une double membrane, afin de constituer une sécurité, en cas de crevaison de la première membrane.
Le fluide de gonflage contenu dans la chambre interne peut être de l'air ou de l'azote. Alternativement, le fluide de gonflage peut être un gaz plus léger que l'air, tel que de l'Hélium (He) par exemple, de manière à créer une force de poussée verticale ascendante qui compense au moins en partie le poids des composants embarqués.
Le robot aérien 1 peut inclure une source de fluide de gonflage pour le gonflage de l'enveloppe gonflable 7. La source de fluide peut être une cartouche de gaz contenant du gaz sous pression, un générateur de gaz (générateur de gaz ou générateur pyrotechnique) ou encore une pompe à air permettant de prélever de l'air depuis l'extérieur de l'enveloppe gonflable 7 pour l'injecter à l'intérieur de la chambre interne. Par exemple, le robot aérien peut être équipé d'une cartouche d'azote, permettant de gonfler l'enveloppe 7 en 1 à 5 secondes. Les ouvertures 8 et 9 sont constituées de quatre ouvertures périphériques 8 et d'une ouverture centrale 9. L'enveloppe gonflable 7 forme quatre boudins entourant respectivement les quatre ouvertures périphériques.
Les unités de propulsion 2 sont logées dans les ouvertures périphériques 8. L'unité de commande 3 est logées dans l'ouverture centrale 9.
Lorsque l'enveloppe 7 est gonflée avec un fluide de gonflage, chaque ouverture périphérique 8 présente une forme générale circulaire. De plus, les ouvertures périphériques 8 sont disposées les unes par rapport aux autres de sorte que leurs centres soient régulièrement espacés autour de l'ouverture centrale 9. Plus précisément, les centres des ouvertures périphériques 8 sont positionnés aux sommets d'un quadrilatère symétrique, en l'espèce un carré. L'enveloppe 7 entoure chacune des ouvertures périphériques 8.
L'ouverture centrale 9 présente également une forme circulaire. Les ouvertures périphériques 8 sont disposées autour de l'ouverture centrale avec un espacement angulaire identique entre deux ouvertures périphériques 8 successives.
La structure de protection 4 comprend en outre une pluralité de pièces de raccordement 10 fixées sur l'enveloppe gonflable 7 pour le raccordement des supports 5 à l'enveloppe gonflable 7. Plus précisément, chaque ouverture périphérique 8 de l'enveloppe gonflable 7 est munie de trois pièces de raccordement. Chaque pièce de raccordement 10 présente la forme d'une portion de tube flexible s'étendant en saillie de l'enveloppe gonflable 7. Chaque pièce de raccordement 10 s'étend à l'intérieur de l'ouverture 8 selon une direction radiale par rapport à l'ouverture 8.
De même, la structure de protection 4 comprend une pluralité de pièces de raccordement 1 1 fixées sur l'enveloppe gonflable 7 pour le raccordement du support 6 à l'enveloppe gonflable 7. Plus précisément, l'ouverture centrale 9 de l'enveloppe gonflable 7 est munie de quatre pièces de raccordement 1 1 . Les pièces de raccordement 1 1 sont identiques aux pièces de raccordement 10. Chaque pièce de raccordement 1 1 présente la forme d'une portion de tube flexible s'étendant en saillie de l'enveloppe gonflable 7. Chaque pièce de raccordement 1 1 s'étend à l'intérieur de l'ouverture 9 selon une direction radiale par rapport à l'ouverture 9.
Les pièces de raccordement 10 et 1 1 peuvent être assemblées à l'enveloppe gonflable 7 par collage ou par thermo-soudage.
Comme illustré sur la figure 5, la membrane de l'enveloppe gonflable 7 peut être imprimée avec des motifs. La structure de protection 4 peut ainsi servir de support pour une image.
Comme illustré sur les figures 6A à 6C, chaque unité de propulsion 2 comprend deux variateurs de vitesse électronique 12 et 13, deux moteurs électrique 14 et 15, et une paire de rotors 16 et 17 (ou voilures tournantes) contrarotatifs. Les moteurs électriques 14 et 15 sont des moteurs de type « brushless » (ou moteurs synchrones auto-pilotés à aimants permanents). Les rotors 16 et 17 sont montés en tandem pour maximiser la poussée générée par chaque unité de propulsion 2 et obtenir une redondance entre les différentes unités de propulsions 2. Chaque rotor 16, 17 est propre à être entraîné en rotation par l'un des moteurs électriques 14, 15 qui lui est associé. Les rotors 16 et 17 sont entraînés selon des axes de rotation X coaxiaux, et en sens opposés. Chaque rotor 16 et 17 comprend un moyeu 18 monté solidaire de l'arbre moteur et trois pales 19 à 21 s'étendant à partir du moyeu 18. Chaque pale 19 à 21 est raccordée au moyeu 18 par le biais d'une liaison pivot 29 permettant de rabattre les pales les unes le long des autres (comme illustré sur les figures 7A à 7C). Lorsque le moyeu 18 est entraîné en rotation par le moteur électrique 14, 15, les pales 19 à 21 pivotent par rapport au moyeu 18 sous l'effet de la force centrifuge et se positionnent spontanément selon des directions radiales par rapport à l'axe de rotation X du rotor 16, 17.
Chaque support 5 d'unité de propulsion relie l'une des unités de propulsion 2 à la structure de protection 4. Chaque support 5 comprend une base 22 sur laquelle sont fixés les moteurs électriques 14, 15, et une pluralité de bras 23 à 25 s'étendant radialement à partir de la base 22 pour raccorder le support 5 à l'enveloppe gonflable 7. Plus précisément, chaque support 5 comprend trois bras 23 à 25 s'étendant radialement à partir de la base 22. Chaque bras 23 à 25 présente une première extrémité 33 à 35 reliée à la base 22 et une deuxième extrémité 36 à 38 propre à être raccordée à l'enveloppe gonflable 7. A cet effet, la deuxième extrémité 36 à 38 de chaque bras 23 à 25 est adaptée pour être insérée dans l'une des pièces de raccordement 10. Une fois les deuxièmes extrémités des bras 23 à 25 insérées dans les pièces de raccordement 10, les moteurs électriques 14 et 15 de l'unité de propulsion 2 se trouvent positionnés au centre de l'ouverture 8 correspondante.
Chaque support 5 permet ainsi de maintenir une unité de propulsion 2 à l'intérieur de l'ouverture 8 dans laquelle elle est reçue, de manière centrée par rapport à l'ouverture 8, tout en autorisant une déformation de l'enveloppe gonflable 7.
Par ailleurs, les bras 23 à 25 incluent un bras fixe 23, monté de manière fixe à la base 22 et deux bras mobiles 24 et 25, montés de manière rotative par rapport à la base 22. Chaque bras mobile 24 et 25 est monté rotatif par le biais d'une liaison pivot 39, 40 autour d'un axe de rotation parallèle à l'axe de rotation des rotors 14, 15. Autrement dit, chaque bras mobile 24 et 25 est monté rotatif autour d'un axe de rotation orthogonal au plan dans lequel sont disposés les unités de propulsion 2. De cette manière, les bras mobiles 24 et 25 peuvent être repliés pour s'étendre parallèlement au bras fixe 23.
Plus précisément, les bras mobiles 24 et 25 peuvent être déplacés par rapport au bras fixe 23 entre une configuration déployée (illustrée sur les figures 6A à 6C) dans laquelle les bras 23 à 25 s'étendent radialement à partir de la base 22 et une configuration repliée (illustrée sur les figures 7A à 7C) dans laquelle les bras 23 à 25 s'étendent parallèlement les uns aux autres.
Par ailleurs, chaque bras mobile 24 et 25 présente à sa première extrémité 34, 35 une portion de verrouillage 41 , 42 propre à venir s'encliqueter dans une portion de verrouillage complémentaire 43, 44 du bras fixe 23 pour verrouiller les bras mobiles 24 et 25 en configuration déployée. De même, comme illustré sur les figures 7A à 7C, les pales 19 à 21 de chaque rotor 16 et 17 peuvent être rabattues les unes le long des autres.
Les variateurs 12 et 13 sont fixés sur le bras fixe 23 du support 5. Chaque variateur 12, 13 est propre à être commandé par l'unité de commande 3 pour ajuster la vitesse de rotation du rotor 14, 15 qui lui est associé.
Le support 6 d'unité de commande relie l'unité de commande 3 à la structure de protection 4.
Comme illustré sur la figure 8, le support 6 d'unité de commande comprend une pluralité d'orifices 61 , chaque orifice 61 étant propre à recevoir l'une des pièces de raccordement 1 1 s'étendant à l'intérieur de l'ouverture 9 de l'enveloppe gonflable 7.
Lorsque le robot aérien 1 est en configuration repliée (figures 3), l'enveloppe gonflable 7 est dégonflée de sorte que les unités de propulsion 2 peuvent être rapprochées les unes des autres (comme illustré sur la figure
8). De plus, les bras mobiles 24 et 25 des supports 5 sont également en configuration repliée (figures 7A à 7C). Dans cette configuration, le robot aérien 1 présente un encombrement réduit et peut être facilement logé dans un étui pour être transporté ou pour être catapulté.
Lorsque le robot aérien 1 est en configuration déployée (figures 1 et
2), l'enveloppe gonflable 7 est remplie avec du fluide de gonflage sous pression, de sorte que les unités de propulsion 2 sont maintenues à distance les unes des autres, selon un agencement fixe. De plus, les bras mobiles 24 et 25 des supports 5 sont maintenus en configuration déployée (figures 6A à 6C). Dans cette configuration, les unités de propulsion peuvent être mises en marche pour que le robot aérien 1 puisse voler.
Comme illustré sur les figures 9 à 1 1 , l'unité de commande 3 comprend un boîtier 30, une batterie 26, un processeur 27, une carte électronique de répartition 31 et des capteurs 91 à 93.
La batterie 26 permet d'alimenter les différents composants du robot aérien, en particulier, le processeur 27, les capteurs 91 à 93 et les moteurs électriques 14, 15. Le robot aérien 1 peut également comprendre une matrice de cellules photovoltaïques permettant de fournir de l'énergie électrique à la batterie. Les cellules photovoltaïques peuvent se présenter sous la forme d'un film mince souple à base de de matériaux semi-conducteurs à homojonction p-n ou hétérojonction, tel que par exemple de silicium amorphe (a-Si), du tellure de cadmium (CdTe), du siléniure de cuivre-indium (CIS) ou du disiléniure de cuivre-indium-gallium (CIGS - CulnxGa(i-X)Se2). Le film mince souple peut être fixé à la membrane souple formant l'enveloppe gonflable 7. La matrice est reliée à la batterie 26 et au processeur 27 qui peut ainsi gérer un rechargement de la batterie 26 lorsque le robot aérien 1 est à l'arrêt.
La membrane souple 72 formant l'enveloppe gonflable 7 peut présenter des zones transparentes au rayonnement lumineux visible. Dans ce cas, la matrice de cellules photovoltaïques peut être disposée à l'intérieur de l'enveloppe gonflable 7.
Les capteurs incluent un récepteur GPS 90, une centrale inertielle (IMU) 91 , une caméra 92, et un proxymètre 93.
Le processeur 27 est configuré pour recevoir des signaux de mesure en provenance des différents capteurs et pour commander les unités de propulsion 2 par le biais de la carte électronique de répartition 31 .
La centrale inertielle 91 est propre à générer des signaux de mesure représentatifs de l'orientation du robot aérien 1 (angles de roulis, de tangage et de cap) et pour transmettre les signaux de mesure d'angle au processeur 27.
La caméra 92 est positionnée de sorte que lorsque le robot aérien 1 est en vol, la ligne de visée de la caméra est dirigée vers le sol. La caméra 92 est adaptée pour générer des images du sol et pour transmettre un signal de données d'image au processeur 27.
Le proxymètre 93 est propre à générer un signal de mesure représentatif de la distance du robot aérien 1 par rapport au sol et pour transmettre le signal de mesure de distance au processeur 27. Le processeur 27 est configuré pour calculer une vitesse du robot aérien 1 par rapport au sol à partir des données d'image fournies par la caméra 92 et du signal de mesure de distance fourni par le proxymètre 93.
Le processeur 27 est également configuré pour générer des signaux de commande des unités de propulsion 2, en fonction de la position, de la vitesse et de l'orientation du robot 1 .
Les signaux de commande sont transmis à la carte électronique de répartition 31 . La carte électronique de répartition 31 commande les différents variateurs 12, 13 associés aux moteurs 14, 15 des unités de propulsion 2 en fonction des signaux de commande reçus. A cet effet, la carte électronique de répartition est reliée aux variateurs 12 et 13 par le biais de câbles électriques de transmission fixés à l'enveloppe gonflable 7. Les câbles électriques peuvent être soudés à l'enveloppe gonflable 7 ou s'étendre à l'intérieur de l'enveloppe gonflable 7.
Par ailleurs, le robot aérien 1 peut également inclure un dispositif de contrôle de pression 100 afin de contrôler la pression du fluide à l'intérieur de l'enveloppe gonflable 7.
Comme illustré sur les figures 12 à 14, le dispositif de contrôle de pression 100 comprend un capteur de pression 101 , une source de fluide 102, une électrovanne 103 et un tube de gonflage 104 reliant la source de fluide 102 à la chambre interne 71 de l'enveloppe gonflable 7.
Le capteur de pression 101 est propre à mesurer la pression du fluide de gonflage contenu dans la chambre interne 71 , et à transmettre un signal de mesure de pression au processeur 27. Le capteur de pression 101 peut être un capteur MEMS.
La source de fluide 102 est une cartouche de gaz sous pression. La cartouche de gaz peut être logée dans le boîtier 30 de l'unité de commande 3.
L'électrovanne 103 est propre à être commandée par le processeur 27 pour mettre en communication la cartouche de gaz 102 avec la chambre interne 71 via le tube de gonflage 104, afin d'injecter le gaz contenu dans la cartouche 102 dans la chambre interne 71 . Le processeur 27 est configuré pour recevoir les signaux de mesure de pression en provenance du capteur de pression 101 et pour commander l'électrovanne 103 en fonction de la pression mesurée. Plus précisément, le processeur 27 est configuré pour comparer la pression mesurée à une première valeur seuil de pression et à une deuxième valeur seuil de pression. Lorsque la pression mesurée est inférieure à la première valeur seuil (par exemple 1 ,3 bars), le processeur 27 commande l'ouverture de l'électrovanne 103 de sorte que du gaz est injecté de la cartouche 102 dans la chambre interne 71 . Lorsque la pression mesurée atteint le deuxième seuil de pression (par exemple 1 ,8 bars), le processeur 27 commande la fermeture de l'électrovanne 103, de sorte qu'il est mis fin à l'injection de gaz.
Dans une variante de réalisation, la cartouche de gaz 102 peut être remplacée par une cartouche contenant un mélange de gaz (agent gonflant et d'un mélange réactif propre à générer une mousse de colmatage (par exemple de la mousse de polyuréthane).
Selon une première possibilité (figure 13), le dispositif de contrôle de pression 100 comprend également un microcontrôleur 105 assurant une conversion des données entre un bus de données I2C (Inter Integrated Circuit) relié au processeur 27 et des bus de communication spécifiques au capteur de pression 101 et à l'électrovanne 103.
Selon une deuxième possibilité (figure 14), le capteur de pression 101 et l'électrovanne 103 sont reliés directement au processeur 27 par l'intermédiaire du bus I2C.
Par ailleurs, comme illustré sur la figure 15, l'unité de commande 3 peut également comprendre un émetteur/récepteur 28 permettant d'échanger des données entre une station au sol et le robot aérien 1 . L'émetteur/récepteur permet non seulement de recevoir des signaux de commande en provenance d'une télécommande (par exemple un téléphone mobile), mais également de transmettre des données au sol (par exemple des données d'image). L'émetteur/récepteur peut être un émetteur/récepteur radioélectrique, permettant d'échanger des signaux de données selon le protocole WiFi ou XBee par exemple. Comme on l'aura compris, la structure de protection 4 incluant l'enveloppe gonflable 7 permet non seulement de protéger les personnes et les biens des chocs que le robot aérien 1 pourrait provoquer, mais elle a également pour fonction de maintenir ensemble les différents composants du robot aérien 1 , notamment les unités de propulsion 2 et l'unité de commande 3. De ce fait, la structure de protection 4 remplit également une fonction de structure porteuse ou de châssis.
En fonctionnement, l'enveloppe gonflable 7 permet d'amortir les vibrations générées par les unités de propulsion 2.
De plus, les pièces de raccordement 10 et 1 1 forment des suspensions élastiques contribuant à l'amortissement des vibrations entre les unités de propulsion 2 et la structure de protection 4.
L'enveloppe gonflable 7 permet au robot aérien 1 d'être posé sur le sol, sans qu'il soit nécessaire que celui-ci soit muni de pieds.
De plus, le robot aérien 1 est capable de décoller et d'atterrir sur la surface de l'eau. Les composants électroniques peuvent être rendus insensibles aux projections d'eau au moyen d'une résine étanche par exemple.
Le robot aérien 1 peut être facilement démonté pour être transporté. A cet effet, l'enveloppe gonflable 7 est vidée du fluide de gonflage qu'elle contient et les supports 5 et 6 sont détachés de l'enveloppe gonflable 7. De plus, chaque support 5 peut être stocké en configuration repliée comme illustré sur la figure 5. Afin de faciliter la vidange de l'enveloppe gonflable 7, l'enveloppe gonflable 7 peut être munie d'un dispositif de vidange (comprenant par exemple un orifice et un bouchon) permettant d'évacuer rapidement le fluide de gonflage.
Du fait de la souplesse de l'enveloppe gonflable 7, les supports 5 et 6 peuvent être facilement attachés et détachés de l'enveloppe gonflable 7 une fois celle-ci dégonflée.
La figure 16 représente de manière schématique un procédé de catapultage d'un robot aérien 1 conforme à un mode de mise en œuvre possible de l'invention. Comme illustré sur la figure 16, le robot aérien 1 est initialement au sol dans une première position (position I), en configuration repliée. Dans cette configuration, l'enveloppe gonflable 7 est totalement dégonflée et les supports 5 et les pâles 19 à 21 des unités de propulsion 2 sont en position repliée (telle qu'illustrée sur la figure 5).
Le robot aérien 1 est logé, en configuration repliée, dans un boîtier 94 (ou fuselage), afin d'en faciliter le catapultage. Le boîtier 94 peut être formé en deux parties (ou coques) 941 et 942 séparables.
Selon une première étape, le robot aérien 1 est projeté à un instant de projection t0 vers une cible selon une direction de projection et à une vitesse initiale V0.
Selon une deuxième étape, lorsque le robot aérien 1 a atteint une deuxième position prédéterminée (position II), l'unité de commande 3 déclenche le gonflage de l'enveloppe gonflable 7. A cet effet, l'unité de commande 3 active la source de fluide pour déclencher l'injection de fluide dans la chambre interne de l'enveloppe gonflable 7.
Selon une première possibilité de mise en œuvre de cette deuxième étape, l'unité de commande 3 peut être programmée pour déclencher le gonflage au bout d'un certain temps ti prédéterminée, correspondant à une durée (ti-t0), le point de départ étant l'instant de projection t0.
Selon une deuxième possibilité, l'unité de commande 3 peut être programmée pour déclencher le gonflage lorsque la vitesse V de déplacement du robot aérien devient nulle (instant t2). Cet instant pourra être le même que l'instant ti .
Selon une troisième possibilité, l'unité de commande 3 peut être programmée pour déclencher le gonflage lorsque l'accélération du robot devient inférieure à un seuil de fonctionnement de la centrale inertielle 91
Selon une quatrième possibilité, l'unité de commande 3 peut être programmée pour déclencher le gonflage lorsqu'elle reçoit un signal de déclenchement en provenance de la télécommande ou d'un appareil de commande à distance.
Selon une cinquième possibilité, l'unité de commande 3 peut être programmée pour déclencher le gonflage lorsque le robot 1 atteint une altitude prédéterminée. La centrale inertielle 91 peut inclure un baromètre propre à mesurer la pression atmosphérique environnante, la pression atmosphérique mesurée étant dépendante de l'altitude à laquelle se trouve robot aérien 1 .
Le robot aérien 1 passe de la configuration repliée à la configuration déployée sous l'effet du gonflage de l'enveloppe gonflable 7. Le gonflage de l'enveloppe gonflable 7 entraine le déploiement des supports 5, c'est-à-dire le passage des bras mobiles 24 et 25 en configuration déployée et le verrouillage des bras dans cette position sur la base 22.
Le gonflage de l'enveloppe gonflable 7 a également pour effet d'entraîner une séparation des deux parties 941 et 942 du boîtier 94, afin de libérer le robot aérien 1 dans l'air. Le boîtier 94 est largué. Le boîtier 94 comprend un parachute 943 relié aux deux parties 941 et 942 du boîtier, permettant de ralentir la vitesse de chute des parties 941 et 942.
Selon une troisième étape, lorsque l'enveloppe gonflable 7 est totalement gonflée (instant t3), l'unité de commande 3 commande la mise en marche des unités de propulsion 2 (position III) afin de permettre au robot aérien de se maintenir en l'air. Les moteurs électriques 14 et 15 entraînent en rotation les rotors 16 et 17, ce qui a pour effet que les pâles 19 à 21 se positionnement selon des directions radiales par rapport aux axe de rotation des rotors 16, 17.
En phase de vol, l'unité de commande 3 commande les unités de propulsion 2 pour stabiliser le robot aérien de manière automatique.
Par ailleurs, pendant le vol, l'unité de commande 3 peut commander la source de fluide injecter du fluide dans la chambre interne de l'enveloppe gonflable 7 en fonction de la pression de fluide de gonflage mesurée par le capteur de pression. Ainsi, l'unité de commande 3 maintient en permanence une pression constante de fluide dans l'enveloppe gonflable 7, et permet une injection de fluide en cas de dégonflage de l'enveloppe.
La figure 17 représente de manière schématique un robot aérien 1 conforme à un deuxième mode de réalisation possible de l'invention. Ce deuxième mode de réalisation est identique au premier mode de réalisation illustré sur la figure 1 , excepté que les unités de propulsion 2 ont été remplacées par des unités de propulsion 200 à effet Coanda.
Comme illustré sur la figure 18, chaque unité de propulsion 200 comprend un carter 201 monté fixe sur le support d'unité de propulsion et un rotor 202 (ou turbine) monté rotatif par rapport au carter 201 autour d'un axe de rotation X. Le rotor 202 est propre à être entraîné en rotation par rapport au carter par un moteur électrique associé.
Le carter 201 et le rotor 202 présentent chacun une série d'ailettes 203, 204 agencées pour générer un flux d'air vers le haut dans la direction de l'axe X (flèches A) lorsque le rotor 202 est entraîné en rotation par rapport au carter 201 .
L'unité de propulsion 200 comprend également un capot déflecteur 205 et une enveloppe annulaire 206 s'étendant autour du carter 201 .
Le capot déflecteur 205 est propre à dévier le flux d'air généré par le rotor 202 dans des directions radiales par rapport à l'axe de rotation X (flèches B).
L'enveloppe annulaire 206 présente une surface externe convexe 207, sensiblement sphérique, propre à dévier le flux d'air radial par effet Coanda. Le flux d'air suit la surface externe 207 et subit une déviation vers le bas avant de se détacher de la surface 207 (flèches C). Le flux d'air ainsi dévié génère une poussée vers le bas.
L'enveloppe annulaire 206 est une enveloppe gonflable, délimitant une chambre interne 208 propre à contenir du fluide de gonflage. L'enveloppe 206 est formée en une membrane souple, de préférence en matière plastique. L'enveloppe annulaire 206 peut être reliée à la source de fluide 102 pour pouvoir être gonflée de manière indépendante de l'enveloppe gonflable 7. Alternativement, la chambre interne 208 de l'enveloppe annulaire 206 peut communiquer avec la chambre interne 71 de l'enveloppe 7, de manière à être gonflée simultanément à l'enveloppe gonflable 7.
Une telle unité de propulsion 200 élimine la rotation de pales qui hachent le flux d'air. Les figures 19 à 26 représentent de manière schématique différentes variantes de structures de protection.
Selon une première variante illustrée sur la figure 19, la structure de protection 4 comprend une enveloppe gonflable 7 présentant une forme générale circulaire qui peut être utilisée comme une bouée.
Selon une deuxième variante illustrée sur les figures 20 et 21 , la structure de protection 4 comprend une enveloppe gonflable 7 délimitant plusieurs chambres internes 73 et 74 propres à contenir du fluide de gonflage.
Plus précisément, l'enveloppe gonflable 7 comprend une première chambre 73 formant des boudins circulaire entourant les unités de propulsion, et une deuxième chambre 74 entourant la première chambre. L'enveloppe 7 assure une séparation étanche entre la première chambre 73 et la deuxième chambre 74, c'est-à-dire qu'elle empêche toute communication de fluide entre les chambres.
Ainsi, en cas d'endommagement de la deuxième chambre 74, la première chambre 73 permet de maintenir une protection autour des unités de propulsion.
Selon une troisième variante illustrée sur les figures 22 et 23, la structure de protection 4 comprend une enveloppe gonflable 7 délimitant plusieurs chambres internes 75 à 77 propres à contenir du fluide de gonflage.
Les chambres 75 à 77 forment un empilement. Chaque chambre présente une forme de disque, les disques s'étendant selon des plans parallèles les uns par rapport aux autres. L'enveloppe 7 assure une séparation étanche entre les chambres 75 à 77.
Selon une quatrième variante illustrée sur la figure 24, l'enveloppe gonflable 7 entoure six ouvertures périphériques 8 et une ouverture centrale 9. L'enveloppe gonflable 7 forme six boudins entourant respectivement les six ouvertures périphériques.
Les ouvertures périphériques 8 sont propres à loger les unités de propulsion 2 tandis que l'ouverture centrale 9 est propre à loger l'unité de commande 3. Les centres des ouvertures périphériques 8 sont positionnés aux sommets d'un hexagone. L'enveloppe 7 entoure chacune des ouvertures périphériques 8.
Les ouvertures périphériques 8 sont disposées autour de l'ouverture centrale avec un espacement angulaire identique entre deux ouvertures périphériques 8 successives.
Selon une cinquième variante illustrée sur la figure 25, l'enveloppe gonflable 7 présente une forme sensiblement triangulaire. L'enveloppe gonflable 7 entoure trois ouvertures périphériques 8 et une ouverture centrale 9. L'enveloppe gonflable 7 forme trois boudins entourant respectivement les trois ouvertures périphériques.
Selon une sixième variante illustrée sur la figure 26, l'enveloppe gonflable 7 présente une forme en delta. L'enveloppe gonflable 7 entoure quatre ouvertures périphériques 8 et une ouverture centrale 9.
Les figures 27 à 29 représentent de manière schématique un robot aérien 1 conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention.
Dans ce troisième mode de réalisation, le robot aérien comprend des premières unités de propulsion 2 et des deuxièmes unités de propulsion 2'.
Les premières unités de propulsion 2 sont identiques aux unités de propulsion du premier mode de réalisation illustré sur la figure 1 . Les premières unités de propulsion 2 sont agencées de part et d'autre de l'ouverture centrale selon un axe longitudinal du robot (axe parallèle à la direction de déplacement du robot).
Les deuxièmes unités de propulsions 2' se distinguent des premières unités de propulsion 2 en ce qu'elles sont montées sur un support 5' autorisant une rotation des deuxièmes unités de propulsion 2' autour d'un axe transversal du robot (axe perpendiculaire à la direction de déplacement du robot).
Les supports 5' autorisent un basculement des unités de propulsion
2' entre une position de sustentation (illustrée sur la figure 27) dans laquelle les unités de propulsion 2' génèrent une poussée dirigée vers le sol, et une position de déplacement (illustrée sur les figures 28 et 29), dans laquelle les unités de propulsion 2' génèrent une poussée dirigées parallèlement au sol, de manière à permettre un déplacement rapide du robot 1 par rapport au sol.
Ainsi, sur la figure 27, les unités de propulsion 2 et 2' sont orientées de manière à ce que les axes de rotation de leurs moteurs soient parallèles les uns par rapport aux autres.
Sur les figures 28 et 29, les deuxièmes unités de propulsion 2' sont orientées de manière à ce que les axes de rotation des moteurs des deuxièmes unités de propulsion 2' sont perpendiculaires aux axes de rotation des premières unités de propulsion 2.
Par ailleurs, chaque support d'unité de propulsion 5' comprend un moteur 51 ' piloté par l'unité de commande 27. Le moteur 51 ' est propre à modifier l'orientation de l'unité de propulsion associée 2'. Le moteur 51 ' peut être un moteur synchrone autopiloté à aimants permanents, couramment utilisé pour orienter les caméras.
La structure de protection 4 comporte des ouvertures 8' adaptées pour loger les unités de propulsion 2' et autoriser leur orientation entre la position de sustentation et la position de déplacement.
Les unités de propulsion 2 restants fixes par rapport à la structure de protection 4 assurent une sustentation verticale ou un effet de sol en cas de déplacement au ras de terre.

Claims

REVENDICATIONS
1. Robot aérien (1 ) comprenant :
- au moins une unité de propulsion (2),
- une structure de protection (4) comprenant une enveloppe gonflable (7) délimitant une chambre propre à contenir un fluide de gonflage, la structure de protection (4) présentant au moins une ouverture (8) dans laquelle est positionnée l'unité de propulsion (2), chaque ouverture (8) étant entourée par l'enveloppe gonflable (7), et
- au moins un support (5), chaque support (5) reliant une unité de propulsion (2) à la structure de protection (4), chaque support (5) comprenant une base (22) sur laquelle est fixée l'unité de propulsion (2), et une pluralité de bras (23-25) s'étendant radialement à partir de la base (22) pour raccorder le support (5) à l'enveloppe gonflable (7).
2. Robot aérien selon la revendication 1 , comprenant une pluralité d'unités de propulsion (2), le robot aérien (1 ) présentant une configuration déployée dans laquelle l'enveloppe gonflable (7) est remplie de fluide de gonflage ce qui a pour effet que l'enveloppe de gonflage (7) maintient les unités de propulsion (2) à distance les unes des autres selon un agencement fixe, et une configuration repliée dans laquelle l'enveloppe gonflable (7) est dégonflée de sorte que les unités de propulsion (2) peuvent être rapprochées les unes des autres.
3. Robot aérien selon la revendication 1 , dans lequel l'enveloppe gonflable (7) est formée en une membrane souple, de préférence en matière plastique éventuellement renforcée d'une armature textile.
4. Robot aérien selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel certains des bras (24, 25) sont raccordées de manière rotative par rapport à la base (22) entre une configuration déployée dans laquelle les bras (23-25) s'étendent radialement par rapport à la base et une configuration repliée dans laquelle les bras (23-25) s'étendent parallèlement les uns aux autres.
5. Robot selon la revendication 4, dans lequel chaque bras (24, 25) raccordé de manière rotative à la base (22) comprend une portion propre à venir s'encliqueter dans la base (22) pour verrouiller les bras (24, 25) en configuration déployée.
6. Robot aérien selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel la structure de protection (4) comprend des pièces de raccordement (10) fixées sur l'enveloppe gonflable (7), chaque pièce de raccordement (10) étant propre à recevoir une extrémité d'un bras (23-25) pour raccorder le bras (23-25) à l'enveloppe gonflable (7).
7. Robot aérien selon l'une des revendications qui précèdent, dans lequel la structure de protection (4) comprend une deuxième ouverture (9) et une unité de commande (3) logée dans l'ouverture (9) pour commander la ou les unité(s) de propulsion (2).
8. Robot aérien selon l'une des revendications qui précèdent, dans lequel chaque unité de propulsion (2) comprend un moteur électrique (14, 15) et une voilure tournante (16, 17) propre à être entraînée en rotation par rapport à la structure de protection (4).
9. Robot aérien selon la revendication 8, dans lequel chaque unité de propulsion (2) comprend deux voilures tournantes (16, 17) contrarotatives.
10. Robot aérien selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel certains des bras (24, 25) sont raccordées de manière rotative par rapport à la base (22) et chaque bras (24, 25) raccordé de manière rotative à la base (22) est rotatif selon un axe de rotation parallèle à un axe de rotation de la ou des voilure(s) tournante(s).
11. Robot aérien selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel chaque unité de propulsion (200) comprend une turbine (201 , 202) propre à générer un flux d'air, et une enveloppe (206) présentant une surface convexe (206) agencée pour dévier le flux d'air par effet Coanda, l'enveloppe (206) étant une enveloppe gonflable.
12. Robot aérien selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel l'une des unités de propulsion (2') est montée de manière pivotante par rapport au support de protection (4), entre une position de sustentation, dans laquelle l'unité de propulsion (2') génère une poussée dirigée vers le sol lorsque le robot (1 ) est en vol au-dessus du sol, et une position de déplacement, dans laquelle l'unité de propulsion (2') génère une poussée dirigée parallèlement au sol.
13. Robot aérien selon l'une des revendications 1 à 12, comprenant en outre une source de fluide de gonflage (102) pour le gonflage de l'enveloppe gonflable (7).
14. Procédé de catapultage d'un robot aérien (1 ) selon l'une des revendications qui précèdent, dans lequel le robot aérien (1 ) est initialement dans une configuration repliée dans laquelle l'enveloppe gonflable (7) est dégonflée, le procédé comprenant des étapes de :
- projeter le robot aérien (1 ) vers une cible,
- déclencher le gonflage de l'enveloppe gonflable (7) de manière à faire passer le robot aérien (1 ) de la configuration repliée à une configuration déployée, et
- une fois le robot aérien (1 ) en configuration déployée, mettre en marche la ou les unité(s) de propulsion (2).
15. Ensemble de propulsion pour un robot aérien, comprenant :
- une unité de propulsion (2), et
- un support (5) adapté pour relier l'unité de propulsion (2) à une structure de protection (4) du robot aérien, le support (5) comprenant une base (22) sur laquelle est fixée l'unité de propulsion (2), et une pluralité de bras (23-25) s'étendant radialement à partir de la base (22), chaque bras étant adapté pour raccorder la base (22) à la structure de protection (4).
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