Brevet FR2564615A1 — publié le 19851122

DISPOSITIF DE FILOGUIDAGE DE VEHICULE -AUTOMOTEUR PAR FIL PASSIF La présente invention a trait à un dispositif de filoguidage par fil passif d'un engin terrestre automoteur. Le but de l'invention est de guider des engins autonomes dans un environnement agricole ou industriel, dans une perspective d'économie de main-d'oeuvre, de suppression de tâches répétitives ou de besoins de guidage plus précis que celui réalisé par un opérateur humain. On connait déjà divers systèmes -de filoguidage d'engins automoteurs se déplaçant sur le sol, notamment à des fins industrielles ou agricoles. Tous ces systèmes utilisent un fil métallique actif placé sur ou dans le sol et définissant ainsi la trajectoire que doit suivre l'engin guidé. Ce fil est actif en ce sens qu'il est parcouru par un courant électrique fourni par un générateur approprié. I1 agit comme une antenne rayonnante et un ou plusieurs récepteurs accordés, embarqués sur l'engin à guider, sont chargés de suivre le fil et de commander en conséquence le système de direction et d'entrainement de l'engin. Un tel procédé entraine diverses conséquences dont certaines constituent des inconvénients ou des contraintes qui retentissent sur la fiabilité et le coût du système de guidage. C'est ainsi qu'il est nécessaire d'avoir un fil réalisant une boucle fermée, d'installer un générateur sur le terrain destiné à alimenter le fil et d'utiliser un fil isolé, et donc coûteux, pour assurer le guidage. En outre, il faut prévoir une protection dudit générateur contre les tensions induites dans le fil par la foudre. Enfin, lors d'une coupure accidentelle du fil le système de guidage est mis hors service. La présente invention permet de supprimer tous ces inconvénients ou contraintes en proposant un système de filoguidage à fil passif et non plus actif. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de filoguidage de véhicule automoteur par fil passif, caractérisé en ce qu'il comprend un fil en un matériau conducteur- de l'électricité, disposé sur le sol le long du trajet que doit suivre le véhicule et un système actif embarqué sur le véhicule et agissant sur un dispositif d'asservissement de position des roues directrices du véhicule, ledit système étant constitué d'un émetteur radioélectrique et d'un récepteur accordé monté de manière à se déplacer à faible distance au dessus du fil. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de modes de réalisation du dispositif ci-dessus, description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard des dessins annexés sur lesquels - Figure 1 illustre schématiquement le dispositif selon l'invention ; - Figure 2 illustre un mode de réalisation du récepteur; - Figure 3 représente le schéma de principe de l'ensemble ; - Figure 4 représente le schéma fonctionnel d'un mode de réalisation perfectionne, et, - Figure 5 illustre la forme des signaux en divers points des circuits de la figure 4. Sur la figure 1 on a représenté un engin automoteur terrestre symboliquement par un châssis plat rectangulaire 1 monté sur quatre roues. Le système de propulsion, qui peut être quelconque, n'est pas représenté, ni le système d'orientation des roues directrices (par exemple les roues avant 2). Ce système peut être également quelconque et est commandé par un servo-mécanisme de direction symbolisé en 3. Un tel dispositif est bien connu et n'a pas besoin d'être décrit plus en détails. Sur la figure 1 le servo-mécanisme est relié symboliquement par des tiretés, d'une part, au système d'orientation des roues avant 2, et, d'autre part, à un récepteur radioélectrique accordé 4 monté à l'avant de l'engin à faible distance en regard d'un fil 5 en matériau conducteur de l'électricité, déposé sur le sol et matérialisant le trajet que doit suivre l'engin. Le récepteur 4 est monté à l'extrémité d'un bras 6 solidaire du châssis 1 de l'engin, à l'avant de celui-ci et disposé sensiblement dans l'axe longitudinal dudit engin. Un émetteur radioélectrique 7 est porté par le châssis 1, avec son antenne émettrice 8 disposée dans l'axe longitudinal de l'engin. L'antenne 8 est en outre placée à une certaine distance en arrière du récepteur. Le fil 5 assure un couplage radioélectrique entre l'émetteur 7 et le récepteur 4. En d'autres termes, l'émetteur 7 génère une onde électromagnétique qui induit un courant dans le fil 5. Le courant induit créé à son tour une onde électromagnétique captée par le récepteur 4. Le récepteur 4 comprend de préférence, comme représenté sur la figure 2 deux bobines L1 et L2 montées électriquement en parallèle et disposées coaxialement orthogonalement à l'axe longitudinal de l'engin, c'est-à-dire du fil 5. En outre, les deux bobines L1,L2 sont (figure 2) symétriquement disposées de part et d'autre du plan longitudinal médian 9 de l'engin. Un tel agencement des bobines du récepteur fournit une tension d'erreur analogique de positionnement V5 en forme générale d'une alternance de sinusolde bo) représentant le décalage x du capteur (bobines L1 et L2) du récepteur par rapport à la verticale au fil de guidage 5. Les signaux générés par les bobines L1 et L2 sont amplifiés (figure 3) en 10, puis détectés en 11 pour fournir des tensions continues V1 et V2 dont la différence effectuée en 12 procure la tension d'erreur analogique Vs. s Lorsque les bobines L1, L2 sont symétriquement disposées de part et d'autre de la verticale passant par le fil 5, V1 = V2 et Vs = O. D'autre part, l'écartement entre les lobes de la courbe en forme de (vX est égale à l'écartement d entre les bobines L1 et L2. Enfin, la forme de ladite courbe (sensibilité au voisinage de l'origine) dépend de la hauteur h des bobines par rapport au fil 5 (figure 2). Ce dispositif fonctionne de préférence à des fréquences élevées (de l'ordre de quelques dizaines de mégahertz) et permet de réaliser ainsi des bobines réceptrices simples (quelques spires). La figure 4 illustre un mode de réalisation permettant d'insensibiliser le dispositif aux rayonnements électromagnétiques non issus du fil 5, à l'aide de moyens de détection synchrone. Le signal émis par le générateur HF 13 de l'émetteur 7 est modulé en tout ou rien par un modulateur 14. Les signaux vl et v2 générés par les bobines L1 et L2 et amplifiés en 10 sont représentés sur la figure 5. Ils sont ensuite additionnés et soustraits respectivement en 12 et 12'. Les signaux résultants vl + v2 et v1 - v2 sont multipliés dans un multiplieur de détection autocohérente 15. Le signal de sortie de 15 (vp) est filtré p par un filtre passe-bas 16, puis envoyé à travers un condensateur 17 à un multiplieur 18 de détection synchrone commandé par le modulateur 14 en synchronisme avec l'émission des signaux en 8. Le signal de sortie Vs qui constitue une tension d'erreur analogique et est (figure 5) positive, nulle ou négative, selon la position du récepteur 4 par rapport au fil 5, est envoyé vers le servo-mécanisme 3 lequel agit sur les roues 2 de façon à ramener à zéro le signal Vs, c'est-à-dire à repositionner le plan 9 à l'aplomb du fil 5. Au niveau du récepteur 4 on réalise ainsi une détection synchrone assurant l'immunité au bruit du dispositif. I1 est à noter que même dans le cas d'une coupure du fil 5, les deux extrémités de fil étant séparées par exemple de quelques centimètres, le couplage électromagnétique des tronçons ainsi séparés est suffisant pour induire un courant décelable par le récepteur 4. Le fil 5 peut être un fil métallique quelconque d'un prix très bas, nu ou revêtu, et de dimensions quelconques. I1 est placé de préférence à même le sol et est capable d'assurer le guidage même s'il est recouvert d'eau. I1 n'empêche pas l'utilisation d'autre engins agricoles par exemple (tracteur ou autre) qui peuvent le franchir sans perturber le fonctionnement ultérieur. Par ailleurs, les bobines L1,L2 qui sont disposées coaxialement sur la figure 2 peuvent être placées orthogonalement sans modification sensible des résultats. Enfin, l'invention n'est évidemment pas limitée aux modes de réalisation représentés et décrits ci-dessus mais en couvre au contraire toutes les variantes, notamment en ce qui concerne l'agencement de l'émetteur et du récepteur sur l'engin guidé et les circuits de traitement des signaux détectés. REVENDICATIONS 1. Dispositif de filoguidage de véhicule automoteur par fil passif, caractérisé en ce qu'il comprend un fil (5) en un matériau conducteur de l'électricité, disposé sur le sol le long du trajet que doit suivre le véhicule (1,2) et un système actif embarqué sur le véhicule et agissant sur un dispositif (3) d'asservissement de position des roues directrices (2) du véhicule, ledit système -étant constitué d'un émetteur radioélectrique (7) et d'un récepteur accordé (4) monté de manière à se déplacer à faible distance au-dessus du fil (5). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'émetteur (7) comporte une antenne (8) disposée parallèlement à l'axe longitudinal du véhicule et dirigée vers l'avant de ce dernier, cependant que le récepteur (4) comporte deux bobines (L1,L2) montées en parallèle et disposées sur le même axe orthogonalement audit axe longitudinal du véhicule, parallèlement au sol et à faible distance de celui-ci, de préférence à l'extrémité avant du véhicule, les signaux générés par lesdites bobines étant traités de manière à délivrer en sortie du récepteur un signal d'erreur analogique (Vs) traduisant l'écart entre le plan vertical passant par le fil (5) de guidage et le plan de symétrie (9) des deux bobines (L1,L2). 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il comporte un modulateur tout ou rien (14) synchronisant l'émission des signaux sur l'antenne (8) de l'émetteur et l'envoi par le récepteur (4) du signal détecté.