Brevet FR2635068A1 — publié le 19900209

DISPOSITIF DE GUIDAGE DU DEPLACEMENT AU SOL D'UN ENGIN AUTOMOTEUR La présente invention a trait à un dispositif de guidage du déplacement au sol d'un engin automoteur et plus précisément un dispositif destiné à astreindre ledit engin à balayer une surface déterminée de manière systématique c'est-à-dire progressive et totale, sans avoir à repasser sur une zone déjà balayée et sans laisser bien entendu de zone morte. L'invention s'applique d'une manière générale à tout engin équipé d'un moyen de propulsion ou déplacement, quel qu'il soit, et chargé d'une tâche quelconque telle que, par exemple, une tâche de nettoyage (brossage, lavage sous pression, aspiration, etc...), une tâche de travail (ponçage, lustrage, lissage, décapage, etc...) ou une tâche agricole (tonte de gazon, arrosage, épandage, etc...). La plupart des tâches ci-dessus s'effectuent le plus souvent de façon manuelle, parfois avec des engins téléguidés ou télécommandés et, dans certains cas, par des robots faisant appel à des systèmes sophistiqués de programmation ou de guidage. Le but de l'invention est de proposer un système de conception simple faisant appel uniquement à des organes mécaniques autonomes, automatiques en ce sens qu'ils assurent le balayage intégral d'un bout à l'autre de la surface considérée sans aucune intervention et fiables. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de guidage du déplacement au sol d'un engin, caractérisé en ce qu'il comprend, d'une part, un obstacle, amovible ou non, disposé le long de tout ou partie du pourtour de la surface à balayer et, d'autre part, un lien souple attaché, à une extrémité, à un point d'ancrage et relié, à son autre extrémité, à l'engin par l'intermédiaire d'un enrouleur- dérouleur, un détecteur d'obstacle porté par l'engin et capable de détecter la présence dudit obstacle délimitant ladite surface et, à chaque détection, de, successivement, libérer une longueur de lien déterminée, puis faire déplacer l'engin dans un sens propre à retendre ledit lien et, enfin, faire repartir l'engin en sens inverse de celui précédant le contact avec l'obstacle, et des moyens pour stopper l'engin lorsque ledit lien n'est pas retendu ou a atteint sa longueur maximale pré- fixée. Un tel dispositif permet ainsi à l'engin se déplaçant au sol de balayer progressivement toute la surface délimitée par l'obstacle, existant tel qu'une paroi, ou placé à cet effet, par une succession de fractions de trajectoire circulaires concentriques de plus en plus éloignées d'un point fixe constitué par le point d'ancrage du lien ou un point intermédiaire à partir duquel se fait le balayage. Ce dispositif est utilisable avec une surface d'évolution plane ou non. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de modes de réalisation du dispositif de l'invention, description donnée à titre d'exemple et en regard des dessins annexés sur lesquels: Figure 1 illustre schématiquement l'évolution au sol d'un engin automoteur équipé d'un dispositif selon l'invention; Figure 2 illustre de manière plus précise les phases de renversement de sens de déplacement de l'engin au contact avec l'obstacle délimitant la surface à balayer; Figure 3 est une vue en élévation et en coupe de l'engin de la figure 2 au moment de son contact avec l'obstacle limitant à gauche la surface à balayer; Figures 4a,4b,4c représentent schématiquement en vue de dessus les positions successives, lors d'une inversion du sens de déplacement d'un engin muni d'une brosse circulaire en contact avec le sol; Figures 5a,5b,5c sont des vues en élévation correspondant respectivement aux figures 4a,4b et 4c; Figure 6 est une vue schématique de dessus d'un autre mode de réalisation des moyens de propulsion- direction de l'engin; Figure 7 représente schématiquement en vue en élévation un appareil de nettoyage du fond d'une piscine à déplacement par éjection d'eau; Figures 7a,7b,7c illustrent trois positions lors d'un changement de direction de l'appareil de la figure 7 équipé d'un dispositif selon l'invention; Figure 8 représente schématiquement en vue en élévation un autre appareil de nettoyage du fond d'une piscine à éjection d'eau, et; Figures 8a,8b,8c illustrent trois positions lors d'un changement de sens de déplacement de l'appareil de la figure 8 équipé d'un dispositif selon l'invention. La figure 1 illustre le principe de déplacement d'un engin automoteur 1 équipé d'un dispositif selon l'invention. L'engin se déplace sur une surface, plane ou non, à traiter, délimitée par un rectangle 2. Le but recherché est de faire balayer par l'engin 1, qui effectue un travail quelconque tel que l'un de ceux énumérés plus haut, la totalité de la surface 2 en ne repassant jamais au même endroit. A cet effet, l'engin est relié à un point fixe 3 qui se trouve en dehors de la surface 2 ou sur son bord, par un lien souple tel qu'un câble 4 dont l'autre extrémité est fixée à l'engin par l'intermédiaire d'un enrouleur-dérouleur symbolisé en 5, monté sur l'engin 1. Le déplacement de l'engin 1 s'effectue selon des arcs de cercle concentriques (A,C,E,G,I,K,M et P) centrés sur le point 3. L'intervalle ou pas entre deux arcs de cercle consécutifs est constant et correspond à une longueur déterminée de câble libérée par l'enrouleur-dérouleur 5 à chaque fois que l'engin arrive en fin de chaque arc de cercle. Cette fin qui correspond à la limite de la surface à traiter est déterminée par un obstacle (non représenté sur la figure 1) placé au droit des côtés du rectangle 2 et contre lequel butte l'engin 1. Cet obstacle peut être par exemple les parois verticales d'une pièce dont la surface est le rectangle 2. L'obstacle peut être également un élément rapporté, amovible, tel qu'une glissière. Cet obstacle peut être constitué de bien des manières, son rôle étant essentiellement de stopper la progression de l'engin au droit des limites de la surface à traiter. Conformément à l'invention, lorsque l'engin rencontre un tel obstacle, l'enrouleur-dérouleur 5 est déclenché de manière à libérer une longueur de câble déterminée et le système de propulsion de l'engin est agencé de manière qu'en réponse au contact avec l'obstacle, il déplace l'engin de façon à s'éloigner du point fixe 3 en longeant l'obstacle, en vue de retendre le câble, puis, une fois le câble retendu, il entraîne l'engin en sens inverse du sens d'avant la rencontre avec l'obstacle. On a représenté en B,D,F,H,J,L et N sur la figure 1 les tronçons rectilignes de trajectoire de l'engin 1 correspondant à l'allongement de la longueur du câble 4 et permettant à l'engin de passer d'un arc de cercle au suivant. Ainsi, par une succession de déplacements en arcs de cercle, l'engin va balayer la totalité de la surface rectangulaire 2 sans passer deux fois au même endroit. Au départ l'engin est placé à la main sur la surface à traiter, au plus près du point fixe 3 et est lancé sur le premier arc de cercle. A la fin du dernier arc de cercle (P) l'engin rencontre une dernière fois en Q l'obstacle ceinturant la surface. L'enrouleur-dérouleur va une nouvelle fois libérer le câble. Toutefois, l'engin, du fait de la proximité de l'extrémité de la surface, ne peut se déplacer suffisamment pour retendre le câble. Un dispositif de détection de la tension du câble 4 prévu sur l'engin, détecte avec une temporisation appropriée l'absence de tension du câble et commande l'arrêt de l'engin. Le réenroulement du câble sur l'enrouleur-dérouleur se fera, soit manuellement, soit par un moteur auxiliaire monté sur l'engin. Le point fixe 3 est de préférence, mais non nécessairement, au voisinage de l'un des angles du rectangle 2. Sur la figure 2 on a illustré plus en détail un mode de réalisation des moyens propres à permettre à l'engin 1 de suivre la trajectoire A à P. Ces moyens comprennent une barre de butée 6 sensiblement en demi-cercle, articulée en son milieu autour d'un axe vertical 7 solidaire de l'engin 1 et munie à ses deux extrémités de crochets 8 à la manière d'une ancre d'échappement d'un mécanisme d'horlogerie. On a représenté en 9 l'enrouleur-dérouleur constitué d'un tambour d'enroulement présentant une saillie 10 susceptible de venir en butée, soit contre l'un des crochets 8, soit contre l'autre crochet 8, l'enrouleur-dérouleur étant constamment sollicité en rotation, par un système à ressort ou autre, dans le sens des aiguilles d'une montre en considérant la figure 2. L'enrouleur-dérouleur 9 est logé dans le châssis de l'engin et pivote autour d'un axe vertical 11. Le câble 4 est partiellement enroulé sur le tambour de l'enrouleur-dérouleur et sort du châssis de l'engin en étant guidé entre deux ergots 12. L'engin 1 se déplace sur la surface à traiter 13 entourée de parois verticales symbolisées en 14 et constituant les obstacles permettant à l'engin de changer de direction. On décrira plus loin divers moyens de propulsion de l'engin. Lorsque l'engin 1 va quitter la paroi 14 de gauche de la figure 2, la barre 6 est basculée de façon que le crochet 8 de gauche (poussé par ladite paroi) fait obstacle à la saillie 10 et empêche la rotation du tambour 9 dans le sens de la flèche. Le moyen de propulsion de l'engin 1 entraîne ce dernier suivant la flèche A (arc de cercle A). Lorsque l'engin i heurte la paroi 12 de droite, la barre 6 bascule, le crochet 8 de gauche échappe à la saillie 10 et le tambour 9 tourne d'un demi-tour jusqu'à être arrêté par l'autre crochet 8 qui est placé par la paroi 14 sur la trajectoire de la saillie 10. L'enrouleur-dérouleur 9 ainsi libéré délivre une longueur déterminée de câble 4. La rotation sur un demi-tour de l'enrouleur-dérouleur provoque le changement de direction du déplacement de l'engin 1 suivant un sens B tendant à l'éloignement de l'engin du point fixe 3, l'engin étant astreint à longer la paroi 14. Au terme de cette translation (B) de l'engin (qui se trouve en position 1' sur la figure 2) le câble 4 est à nouveau tendu ce qui provoque le changement de direction de l'engin 1' suivant la flèche C (arc de cercle C). Puis, lorsque l'engin va à nouveau rencontrer la paroi 14 de gauche (position 1"), la barre 6 va revenir en position initiale déclenchant un nouveau demi-tour de l'enrouleur-dérouleur 9. L'engin se déplace alors parallèlement à la paroi. Les figures 4a,4b,4c et 5a,5b,5c illustrent un mode de propulsion de l'engin constitué par une brosse circulaire 15 dont l'axe 16 est incliné sur le sol et qui n'est en contact avec ce dernier que sur un petit arc de cercle symbolisé en 17 sur les figures. La brosse 15 est entraînée en rotation dans le sens de-la flèche 18 par un moteur M porté par l'engin dont on a représenté en 19 (figures 4a et 5a) le châssis et, en 20, trois roulettes folles, dont certaines peuvent avoir un débattement angulaire prédéterminé contribuant à tendre le câble 4, ledit arc 17 se trouvant au lieu et place de la quatrième roulette. L'axe 16 de support et d'entraînement de la brosse 15 est articulé autour d'un point fixe 21 du châssis, le moteur M étant fixé à l'extrémité de l'axe 16, à l'extérieur du châssis. L'inclinaison de l'axe 16 est modifiée par un organe de manoeuvre 22 (vérin, électro-aimant, etc...) porté par le châssis 19 et commandé luimême par la barre de butée 6 dont est munie d'engin (non représentée sur les figures 4a à 5c). Sur la figure 4a l'engin se déplace, grâce au frottement de la brosse 15 sur le sol au droit de l'arc 17 dans le sens indiqué par la flèche 23, c'est-à-dire sensiblement dans l'axe des deux roulettes 20 de part et d'autre dudit arc 17. Les figures 5a à 5c représentent la brosse 15 vue en élévation de droite respectivement des figures 4a à 4c. Une modification par l'organe 22 de l'inclinaison de l'axe 16 (déclenchée par la barre 6 au contact avec une paroi 14 par exemple) permet (figures 4b,5b) d'orienter i'engin dans le sens illustré par la flèche 24, dans le sens de l'éloignement de l'engin par rapport au point fixe 3. Une nouvelle modification de l'inclinaison de l'axe 16 (à l'opposé de la position de la figure 5a par rapport à la position médiane de la figure 5b) fait déplacer l'engin selon la flèche 25 (figure 4c). Compte-tenu de l'axe de traction du câble 4 (sensiblement confondu avec la direction illustrée par la flèche 24) le déplacement de l'engin suivant la flèche 25 correspond à une trajectoire en sens inverse de celle correspondant à la flèche 23. Un tel dispositif permet donc à l'engin d'effectuer les trajectoires illustrées par les flèches A, B et C de la figure 2. La figure 6 représente schématiquement le dessous d'un engin muni de roulettes 26 du même type que les roulettes 20 et déplacé par friction à l'aide d'un rouleau tronconique 27 d'axe horizontal entraîné par un moteur M, l'axe de l'ensemble étant sensiblement dans l'axe général du câble 4. La différence de diamètre d/D du rouleau 27 induit un mouvement qui tend le câble 4 en permanence et provoque la rotation de l'enrouleur- dérouleur lorsque la barre de butée libère la rotation. Le changement de sens de déplacement de l'engin est obtenu par inversion du sens de rotation du moteur M, cette inversion étant commandée par ladite barre de butée. La barre de butée et l'enrouleur-dérouleur sont par exemple identiques à ceux représentés en figure 2. Les figures 7 et 7a à 7c illustrent un autre moyen de propulsion, à éjection d'eau, de type connu. L'engin 1, destiné au nettoyage de piscines, comporte un châssis à roulettes surmonté d'une tuyère 28 d'éjection d'eau alimentée par un raccord 29 relié à une canalisation souple (non représentée) d'amenée d'eau de propulsion. A la tuyère 28 est associé un déflecteur 30 monté fixe sur le châssis alors que la tuyère 28 est montée tourillonnante. L'engin comporte bien entendu une barre de butée 6 commandant les changements de direction de l'engin et un enrouleur-dérouleur analogue à celui représenté en 9,10 sur la figure 2. Dans la position illustrée par la figure 7a, l'engin se déplace suivant la flèche 31, c'est-à-dire sensiblement à l'opposé de la sortie d'eau (flèche 32) de la tuyère 28. Lorsque l'enrouleur-dérouleur 9 est libéré par la barre 6 (dont le crochet 8 de gauche échappe à la saillie 10) la tuyère 28 (gui est solidaire en rotation de l'enrouleur-dérouleur) pivote (figure 7b), provoquant un déplacement de l'engin dans un sens général (flèche 33) confondu avec celui du câble 4, jusqu'à ce que l'enrouleur-dérouleur 9,10 soit arrêté dans sa rotation par l'autre crochet 8 de la barre 6. A ce moment, la direction de déplacement de l'engin se stabilise suivant la flèche 34 ce qui correspond à un déplacement en sens opposé par rapport à celui de la figure 7a. Enfin, les figures 8 et 8a à 8c illustrent une variante du dispositif à propulsion par éjection d'eau. Selon cette variante, l'engin 1, chargé d'aspirer les débris reposant au fond de la piscine, est propulsé, à la manière connue, par une tuyère 35 dont l'axe de poussée (flèche 36) coupe l'axe vertical - de l'engin (contrairement- au dispositif de la figure 7a dont la tuyère 28 a son axe de poussée déporté par rapport audit axe). La tuyère est bien entendu montée tourillonnante sur le châssis de l'engin mais n'est pas solidaire en rotation de l'enrouleur-dérouleur. Aucun déflecteur n'est prévu et le changement de direction de la tuyère 35 est obtenu à l'aide d'un organe tel que celui illustré en 22 sur la figure 5a, agissant directement sur la tuyère et commandé par la barre de butée de l'engin. Cette barre, ainsi que l'enrouleur-dérouleur, sont par exemple identiques à ceux représentés en 6,9 et 10 sur la figure 2. Les figures 8a à 8c illustrent les trois positions possibles de la tuyère 35 générant les trois sens de déplacement de l'engin propres à lui faire décrire les trajectoires illustrées en A,B et C sur la figure 2. D'une manière générale le moyen de propulsion de l'engin est agencé de façon à déplacer l'engin en tendant en permanence le câble 4, c'est-àdire en cherchant à éloigner constamment l'engin du point fixe 3. L'allongement du câble 4 à chaque changement de direction est donné soit par le diamètre de l'enrouleur-dérouleur (5,9), soit par la présence de plusieurs crans (fixes ou mobiles) portés par l'enrouleur-dérouleur, soit par la modification de la position des crochets 8 le long de la barre de butée 6. Le câble 4 peut être un simple câble de traction ou un câble électrique alimentant l'engin en énergie ou un tuyau d'alimentation en fluide, par exemple l'eau de propulsion et nettoyage de l'engin de la figure 8. Le point 3 autour duquel pivote l'ensemble engin-câble est soit un point fixe, soit un point intermédiaire (permanent ou provisoire) entre l'extrémité du câble opposée à l'engin et ce dernier, ce point intermédiaire étant placé au mieux au voisinage du pourtour de la surface à traiter. Cette surface doit être dégagée de façon que l'engin puisse évoluer librement sans rencontrer d'obstacle à l'intérieur de ladite surface. 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 la nature des moyens de changement de direction de déplacement de l'engin et des moyens de détection de l'obstacle disposé sur le pourtour de la surface à traiter et de commande desdits moyens de changement de direction. R E V E N D I C A T IONS =:=:=:=:=:=:=:=:=:=:=:=:=:= 1. Dispositif de guidage du déplacement au sol d'un engin (1), caractérisé en ce qu'il comprend, d'une part, un obstacle, amovible ou non, disposé le long de tout ou partie du pourtour de la surface à balayer (2) et, d'autre part, un lien souple (4) attaché, à une extrémité, à un point d'ancrage (3) et relié, à son autre extrémité, à l'engin (1) par l'intermédiaire d'un enrouleur-dérouleur (5,9), un détecteur d'obstacle (6) porté par l'engin et capable de détecter la présence dudit obstacle délimitant ladite surface et, à chaque détection, de, successivement, libérer une longueur de lien déterminée, puis faire déplacer l'engin dans un sens propre à retendre ledit lien et, enfin, faire repartir l'engin en sens inverse de celui précédant le contact avec l'obstacle, et des moyens pour stopper l'engin lorsque ledit lien n'est pas retendu ou a atteint sa longueur maximale pré-fixée. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur d'obstacle est constitué par une barre de butée (6) en forme générale d'ancre d'échappement d'horlogerie et dont les deux extrémités sont munies de crochets (8) susceptibles de permettre le déroulement sur une fraction de tour déterminée d'un enrouleur-dérouleur constitué par un tambour (9) muni d'une saillie (10) coopérant avec lesdits crochets (8). 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de propulsion de l'engin (1) sont constitués par une brosse (15) d'axe (16) incliné sur l'horizontale, en contact avec la surface à traiter (2) par une fraction d'arc de cercle (17) à sa périphérie et mue par un moteur (M) porté par l'engin, l'axe (16) de ladite brosse étant inclinable à l'aide d'un organe de commande approprié (22) lui- même commandé par ledit détecteur d'obstacle (6). 4. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de propulsion de l'engin (1) sont constitués par un rouleau tronconique (27) mû par un moteur (M) monté sur l'engin, l'axe dudit rouleau étant sensiblement confondu avec l'axe du câble (4), le sens de rotation dudit moteur étant commandé par ledit détecteur d'obstacle (6). 5. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, plus particulièrement destiné à un engin de nettoyage du fond d'une piscine ou analogue, caractérisé en ce que les moyens de propulsion de l'engin (1) sont constitués par une tuyère d'éjection d'eau (28,35) montée tourillonnante sur l'engin et dont le changement d'orientation est commandé par ledit détecteur d'obstacle (6). 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la tuyère d'éjection (28) présente un axe de sortie d'eau déporté par rapport à l'axe vertical de l'engin et est associée à un déflecteur (30) fixe, ladite tuyère étant solidaire en rotation de l'enrouleur-dérouleur (9). 7. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la tuyère d'éjection (35) présente un axe de sortie d'eau coupant l'axe vertical de l'engin et est orientable à l'aide d'un organe commandé par ledit détecteur d'obstacle (6).