Brevet FR2644598A1 — publié le 19900921

La présente invention concerne les dispositifs de guidage ou de conduite automatique pour les véhicules automoteurs et notamment pour les machines agricoles, horticoles ou viticoles, destinées a suivre, par exemple, les rangées de plantations ; elle concerne également un procédé pour la mise en oeuvre du dispositif. On connaît déjà, notamment par la demande de brevet FR-2 265 255, des dispositifs de ce type, destinés a l'obtention d'une conduite entièrement automatique du véhicule. Ces systèmes permettent au conducteur de se libérer, par exemple pour réaliser les travaux de traitement, taille ou récolte des plantations. Ces moyens de guidage consistent en un palpeur de direction monté sur le côté du véhicule, qui, lors de son contact avec les plants, commande le braquage des roues pour s'écarter de la rangée. Cette commande de direction est obtenue par l'intermédiaire d'interrupteurs, de relais et de moyens électriques, hydrauliques ou pneumatiques. Dans le cas ou le palpeur ne touche pas les plants, la direction du véhicule est commandée pour se diriger en sens inverse, vers la rangée de plants. Ce genre de dispositifs implique des changements de direction importants en amplitude qui confèrent au véhicule un déplacement en zig-zag limitant la precision et la régularité de la marche. Les grands changements de direction observés par la mise en oeuvre des systèmes existants entrainent également un manque de stabilité préjudiciable pour le personnel en cours de travail. L'invention a pour but de pallier à ces inconvénients en proposant un dispositif de guidage automatique pour véhicule automoteur, associant une souplesse et une précision de mouvement. Le déplacement du véhicule muni d'un tel dispositif de guidage est très régulier ; il permet d'éliminer les changements violents de direction et améliore de ce fait la stabilité, d'une part du véhicule lui-meme et, d'autre part du personnel monté sur ce dernier. Le dispositif selon l'invention, destine au guidage automatique sur rangs d'un véhicule automoteur, est du type comprenant au moins un palpeur et des moyens de commande de la direction asservis aux ordres du palpeur. Selon l'invention, ce dispositif comporte des moyens de déplacement du palpeur par rapport au véhicule, dans le meme sens que ce dernier et de manière sensiblement proportionnelle au braquage de la direction. Cette caractéristique permet de limiter le temps de contact entre le palpeur et l'obstacle ; il permet ainsi de diminuer sensiblement l'amplitude du mouvement nécessaire au contournement dudit obstacle. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de guidage automatique comprend au moins un palpeur mobile, disposé latéralement par rapport au véhicule, et qui actionne un contacteur à double contact. Toujours selon l'invention, ce dispositif comporte un longeron transversal, support du palpeur ; ce longeron est monté coulissant sur un bati solidaire du véhicule et ce coulissement est réalisé dans un sens transversal par rapport à la direction d'avancement dudit véhicule. Selon une autre caractéristique, les moyens de déplacement du palpeur sont interposés entre le longeron support du palpeur et les moyens de commande de la direction. Toujours selon l'invention, les moyens de déplacement du palpeur consistent en une bielle de compensation solidaire, à l'une de ses extrémités, du longeron support du palpeur et, à l'autre de ses extremites, d'un levier asservi aux moyens de commande de la direction. Ce levier est avantageusement associe à des moyens permettant son reglage en longueur. Selon un premier mode de realisation de l'invention, les moyens de commande de la direction consistent en un verin double effet asservi à un palpeur lateral par l'intermediaire d'un contacteur qui commande un electro-distributeur Ce dernier commande le braquage de la direction lors de la détection d'un obstacle par le palpeur et ensuite le contrebraquage de ladite direction après esquivement dudit obstacle. Ce contrebraquage est limité par un contacteur de fin de course solidaire du bati et commandé par une butée disposée sur le longeron support du palpeur. Selon un deuxième mode de réalisation, les moyens de commande de la direction consistent en un vérin double effet qui est asservi à deux palpeurs latéraux disposés de chaque coté du véhicule. Ce vérin est alimenté par l'intermédiaire d'un électro-distributeur de façon à commander le braquage de la direction lors de la détection d'un obstacle par l'un des palpeurs et le contrebraquage lors de la détection d'un obstacle par l'autre palpeur. Selon une autre disposition de l'invention, le dispositif de guidage automatique comporte un système de régulation de la vitesse de réaction des moyens de commande de la direction. Selon une autre disposition, le dispositif comporte un boîtier de commande permettant un contrôle à distance du guidage du véhicule. L'invention a également pour objet un procédé pour la mise en oeuvre du dispositif précédemment décrit. Ce procédé consiste - à détecter la présence d'un obstacle par l'intermédiaire d'un palpeur - à commander le systeme de direction du véhicule pour s'encarter de l'obstacle - à déplacer le palpeur par rapport au vehicule, dans le meme sens que ce dernier. Toujours selon l'invention, ce procédé consiste, ensuite, à commander le système de direction, en sens inverse, et à ramener le palpeur jusqu'à une fin de course, à sa position d'origine. Un tel dispositif de compensation provoque l'effacement du palpeur, sensiblement proportionnellement au braquage à obtenir, et limite la marche en zig-zag du véhicule. Mais l'invention sera encore illustrée, sans etre aucunement limitée, par la description suivante de deux modes de réalisation particuliers, donnés à titre indicatif et représentés sur les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue de dessus schématique d'un premier mode de réalisation de l'invention, sur laquelle ne figure que la partie avant du véhicule, - la figure 2 est une vue de face schématique du dispositif de guidage automatique représente figure 1, - la figure 3 est une vue de détail du premier mode de réalisation de l'invention, montrant la liaison entre le palpeur et son support, - la figure 4 est un schema électrique montrant les moyens d'alimentation des bobines A et B de ltélectrodistributeur, toujours pour le premier mode de réalisation, - la figure 5 est une vue de dessus schématique du second mode de réalisation de l'invention. Le dispositif de guidage automatique représenté figures 1 à 5 est destiné à etre adapté sur tout véhicule automoteur par l'intermédiaire d'un bati 1 amovible, solidaire de l'avant du véhicule par tout moyen conventionnel non represente. Le bâti 1 est muni de deux bras lb support du dispositif de guidage ; ces bras lb peuvent etre reglés en hauteur par coulissement dans des douilles associees à un système de verrouillage à vis lc. Ce bâti I peut ainsi etre facilement depose de l'engin afin par exemple de libérer le véhicule pour d'autres travaux. L'ensemble des composants du système de guidage automatique sont regroupés sur ce bâti. Ces composants consistent, dans le premier mode de réalisation représenté figures 1 à 4, en des moyens de détection latéraux en forme de palpeur 2, solidaire d'un longeron mobile 3. Les ordres du palpeur latéral 2 sont transmis aux moyens de commande 4 de la direction du véhicule, par l'intermédiaire d'un électro-distributeur 5 et d'un régulateur de la vitesse de réaction 6 qui sont montés sur le bati 1 du dispositif. Les moyens de commande de la direction du véhicule sont constitués d'un vérin 4 qui est le vérin de direction existant (direction hydrostatique) ou un vérin auxiliaire adapté sur l'essieu 7 de l'avant-train du véhicule, comme on l'a représenté figure 1 Le bati 1 est par exemple fixé sur cet essieu 7. Les contacteurs électriques qui commandent les mouvements sont directement alimentés par la batterie du véhicule utilisé. Le vérin de commande 4 est un vérin classique double effet dont le corps est solidaire de l'essieu 7 par l'intermédiaire de flasques 8. Le piston du vérin 4 agit directement sur le parallélogramme déformable constitué par les deux leviers 9 et 10, la barre de transmission 11 et l'essieu 7, pour commander de façon classique le braquage des roues 12a et 12b du véhicule. Dans l'exemple de réalisation représenté, la tige du piston du vérin 4 est solidaire de la partie centrale du levier 9 qui commande directement la roue 12a ; la commande du braquage de la roue 12b est réalisée au moyen du levier 10 par l'intermédiaire de la barre de transmission 11. Les leviers ou bras de commande 9 et 10 agissent sur les roues 12a et 12b de façon classique. Le palpeur 2, destiné a la détection d'un obstacle latéral, est monté à l'extrémite du longeron support 3, lequel est lui-meme monté coulissant sur le bati 1. Le coulissement du longeron 3 s'effectue dans un sens transversal par rapport a la direction d'avancement du véhicule. Ce coulissement est obtenu par l'intermédiaire de deux douilles 13 de guidage du longeron 3 solidaire du bati 1 et plus particulièrement de ses bras verticaux lb. La commande du déplacement transversal du longeron 3 est obtenue par la direction du véhicule et ceci par l'intermédiaire d'une bielle de compensation 14 interposée entre ledit longeron 3 et un levier ou bras 15 situé dans le prolongement du levier 10 de commande de la roue 12b. On remarque sur la figure 1, que le levier 10 est en arrière de l'essieu 7 alors que le levier 15 est situé en avant de cet essieu, dans le prolongement dudit levier 10, solidaire de la fusee de la roue 12b. Le mouvement du longeron 3 est ainsi directement associé au mouvement de pivotement de la roue 12b. L'amplitude du mouvement du longeron 3 est réglable au moyen d'un réglage de la longueur du levier 15 ou du point d'ancrage de la biellette de compensation 14 sur ce levier. Le palpeur 2 qui sert de moyen de détection des obstacles est un palpeur lateral consistant en une tige de métal cintrée à son extrémité libre. Son autre extrémité, droite, est solidaire, de façon réglable, d'un bras support 16. Les moyens de réglage de la longueur du palpeur peuvent consister en une simple douille 17 montée a l'extrémite du bras 16 selon un angle déterminé et muni d'une vis de maintien 18. Cette dernière est serrée sur le palpeur 2 après réglage de la longueur desirée par coulissement dans la douille 17 Le bras 16 support du palpeur 2 est solidaire du longeron 3 par l'intermédiaire d'une articulation constituée d'un axe 19 sensiblement vertical. Cette solidarisation est représentée plus en détail figure 3. Au repos, le bras 16 est disposé sensiblement dans le prolongement du longeron 3 ; il a la possibilité de tourner dans un plan sensiblement horizontal sur l'axe de rotation 19 et est maintenu en position au moyen du ressort de rappel 20. Ce bras 16 est muni à son extrémité opposée au palpeur 2, d'une butée 21 destinée à prendre appui sur le levier d'actionnement du contacteur 22 lors du pivotement du bras 16 - autour de son axe 19. Le contacteur 22est disposé dans un boitier de protection, en bout du longeron 3. Ce contacteur 22 est du type à double contact ; comme on l'a représente figure 4, il est relie électriquement aux deux bobines A et B de l'electro-distributeur 5 disposé sur le bâti 1. Cet electro-distributeur 5 est classique, du type croisé-parallèle a deux bobines A et B ; il est destiné, comme on le verra ci-après, à commander le fonctionnement du vérin double effet 4, dans un sens ou dans l'autre. Le dispositif de guidage est associé à un boîtier de commande à distance 23 muni d'un bouton de sélection 24 à trois positions permettant de selectionner le fonctionnement automatique, la mise hors-circuit ou la commande manuelle droite et gauche à l'aide de deux boutons poussoirs 25. Le boîtier 23 est relié au dispositif de guidage par l'intermédiaire d'un câble électrique 23a et d'une prise de raccordement multi-broche 23b sur laquelle sont également raccordes les moyens energetiques du véhicule destinés à assurer le fonctionnement de l'ensemble. Ce dispositif de guidage est par exemple adaptable sur un tracteur agricole ou engin automoteur, utilisé en assistance de cueillettes de fruits, taille, récoltes légumières, plantations, etc... I1 est destiné à suivre une rangée de plants constituant des obstacles pour le palpeur 2, lequel va commander la direction du véhicule pour s'écarter desdits obstacles et suivre le plus parfaitement possible la rangée de plantations. De la meme façon, ce palpeur 2 peut suivre un sillon. La première opération à effectuer consiste en une mise en service du circuit électrique à l'aide du boitier de commande 23 en sélectionnant la position automatique. On regle ensuite la vitesse de réaction du vérin 4 au moyen du système de régulation 6 permettant de limiter ou d'amplifier le débit d'arrivée d'huile dans le vérin double effet 4. La vitesse de réaction du vérin est réglée proportionnellement à la vitesse d'avancement choisie pour le véhicule ; plus sa vitesse d'avancement est lente plus le mouvement devra être lent et vice-versa, de façon à permettre une réaction adéquate du mouvement de la direction. La direction du véhicule est ensuite réglée de façon à obtenir, en position neutre, une légère dérive du coté du palpeur 2. La position neutre correspond à une avance normale du véhicule, lorsque celui-ci ne rencontre aucun obstacle, c'est-à-dire lorsque le palpeur 2 est au repos. Le réglage de la légère dérive du coté de la rangée de plantations est obtenu par l'intermédiaire d'un contacteur 26 disposé sur le bati 1 et mis en oeuvre par une butée 27 solidaire du longeron coulissant 3. La butée de dérive 27 est réglable facilement par exemple par une action manuelle sur une poignée à vis. Cette caractéristique permet de régler rapidement l'angle de dérive et par exemple d'augmenter facilement le braquage en cas de glissade des roues sur terrains gras. Lorsque la butée de dérive 27 prend appui sur le contacteur 26, en position neutre, ce dernier coupe automatiquement le circuit d'alimentation de l'électro-distributeur et maintient les moyens de commande de la direction en l'état, dans cette position, le contacteur 26, figure 4, est ouvert. Une fois tous ces réglages réalisés, le véhicule est mis en marche et se déplace de lui-meme en longeant la rangée de plants avec sa légère dérive. Lorsque le palpeur 2 rencontre un obstacle (arbre, plant...) son bras support 16 se déplace vers l'arrière dans un plan sensiblement -horizontal et provoque le basculement du levier du contacteur 22, par l'intermédiaire de la butée 21. Comme on peut le -voir figure 4, le contacteur 22 alimente alors la bobine A de l'electrodistributeur 5 qui envoie la pression d'huile au vérin 4 pour provoquer le braquage des roues 12a et 12b de façon a encarter le vehicule des plants, et cela a la vitesse choisie par l'intermédiaire du régulateur 6.Le longeron mobile 3 qui est relie a la direction du véhicule par l'intermédiaire du systeme de compensation constitué de la bielle 14 et levier 15, se déplace simultanément avec l'orientation des roues directrices du véhicule ; le contacteur 26, figure 4, se ferme. On peut noter que la longueur du levier 15 est variable par des moyens de réglage 28 du type douille a vis et le déplacement du longeron est realise dans des proportions plus ou moins importantes suivant le réglage de la longueur de ce levier 15. Le longeron mobile 3 entraîne le palpeur 2 dans la même direction ; ce dernier se dégage de l'obstacle et revient a sa position d'origine a l'aide du ressort de rappel à tension réglable 20.Le contacteur double 22 coupe alors le circuit d'alimentation de la bobine A de l'électrodistributeur 5 et, grâce au contacteur 26 toujours fermé, excite automatiquement la bobine B qui envoie la pression d'huile au vérin 4 de façon a réaliser un contrebraquage des roues 12a et 12b. Simultanément, par l'intermédiaire de la bielle 14 et levier 15, le longeron 3 se déplace jusqu'a ce que la butée 27 vienne pousser le galet du contacteur 26 qui s'ouvre et coupe le circuit d'alimentation de la bobine B de l'électro-distributeur 5. Le vérin hydraulique 4 de la direction ne bouge plus jusqu'a ce qu'un nouveau cycle se produise par I'intermédiaire du palpeur 2. Le systeme de compensation particulier, associé au dispositif de detection de l'obstacle, provoque l'effacement du palpeur 2 par rapport audit obstacle, proportionnellement au braquage à obtenir. Cette disposition constructive permet de dégager rapidement les moyens de detection 2 par rapport à l'obstacle, et en particulier par rapport à la rangée de plants ce qui entraine un temps de fonctionnement plus court de l'électro-distributeur 5, et, par le fait même, des moyens de commande de la direction. Les mouvements du véhicule sont ainsi limites en amplitude et la marche en zig-zag est limitée au maximum. Un second mode de réalisation de l'invention est représenté figure 5 ; ce dispositif est destiné au guidage du véhicule sur deux rangs parallèles à l'aide de deux palpeurs lateraux. Pour une meilleure compréhension, les éléments identiques décrits dans le premier mode de réalisation conservent les memes repères. Chaque extrémité du longeron coulissant 3 est munie d'un palpeur 29. Ces deux détecteurs d'obstacles sont identiques et consistent en un patin en forme de parallélogramme déformable. La partie extérieure de chaque patin 29 déborde de chaque coté dudit parallélogramme et est légèrement recourbée afin d'éviter les accrochages avec les obstacles. Un ressort de rappel 30 maintient ledit parallélogramme déformable ouvert, en position repos ; un contacteur simple 31 réalise la fermeture ou l'ouverture du circuit de l'électro-distributeur 5 suivant le positionnement respectif des branches formant le patin 29. En position repos, comme on l'a représente figure 5, le circuit est ouvert et l'électro-distributeur n'est pas alimenté. Dans ce mode de réalisation, il n'est pas prévu de dérive et on ne retrouve donc pas le contacteur 26 et butée 27 prévus dans le premier mode de réalisation. Pour le dispositif représenté figure 5, les contacts s'effectuent alternativement par l'un ou l'autre des patins 29 qui actionnent chacun un contacteur 31. Chaque contacteur 31 est relié à l'une des bobines A, B de l'électro-distributeur. Lorsque l'un des patins 29 rencontre un obstacle, il y a de formation et mise en circuit de la bobine correspondante de llelectro-distributeur 5 par l'intermediaire du contacteur 31. Cette mise en service initie un mouvement de braquage par le verin double effet 4 ; le longeron mobile 3 se deplace par llintermediaire de la bielle 14 et levier 15 et ecarte le palpeur 2 du rang provoquant ainsi la coupure du circuit de la bobine de llelectro-distributeur. Le dispositif de guidage fonctionne a nouveau si un des palpeurs 29 touche un obstacle. La vitesse de fonctionnement du circuit hydraulique est reglable à volonte par llintermediaire du dispositif de regulation 6 et on obtient ainsi un guidage tres precis et d'une grande souplesse. L'effort a fournir sur les palpeurs pour obtenir la mise en oeuvre des moyens de commande de la direction est reglable par l'intermediaire du ressort de tension 30, ceci en fonction de la resistance que l'on veut opposer aux vegetaux servant de référence sur le rang. On peut noter que le systeme fonctionne tres bien pour des terrains en devers, le longeron mobile 3 étant en liaison permanente avec la direction du vehicule ; le rattrapage en cas de glissement se fait systematiquement et seulement de l'amplitude necessaire. Dans les deux modes de realisation decrits ci-avant, la commande du dispositif peut être reprise manuellement, a tout moment. Cette reprise peut etre réalisee par la direction hydrostatique du tracteur si il y en a une et pour cela il suffit de positionner le bouton de selection du boitier 23 sur la position hors-circuit ou manuelle ; il est egalement possible d'exécuteur le braquage des roues a l'aide des boutons poussoirs 25 du boitier selecteur 11, le selecteur 24 etant sur position manuelle. On peut également noter qu'il est possible de prevoir un repliage du ou des palpeurs en position de transport ; le debit d'huile excedentaire du reglage de vitesse peut également être reutilise pour une autre fonction comme le relevage d'outils par exemple. Le systeme de guidage automatique selon l'invention permet un déplacement précis et régulier du véhicule grâce au système de compensation réalisé par la liaison du longeron 3 avec la direction du véhicule, ceci par l'intermédiaire de la bielle 14 et du levier réglable 15. Cette disposition structurelle s'accorde avantageusement avec la possibilité de régler la vitesse de réaction du circuit hydraulique en fonction de la vitesse d'avancement de l'engin. La dépose de l'ensemble peut etre également réalisée de façon tres simple du fait de l'utilisation de raccords hydrauliques rapides et prise de jonction multi-broche. La fixation du bati 1 a l'avant du véhicule ou de l'essieu 7, est réalisée de façon amovible pour libérer le véhicule en cas d'autres usages. Bien entendu l'invention ne se limite pas aux détails des modes de réalisation qui n'ont été décrits qu'a titre d'exemple mais elle couvre également les réalisations qui n'en differeraient que par des détails, des variantes d'exécution ou l'utilisation de moyens équivalents. C'est ainsi par exemple que les systemes de détection a palpeurs peuvent être remplaces par une roue guidée dans un sillon. Le fonctionnement est alors identique au second mode de réalisation précédemment décrit, les contacteurs étant commandés par le changement de trajectoire de la roue. Cette roue est maintenue au sol par un systeme a ressort pouvant etre fixé sur le longeron mobile 3. Les signes de référence insérés apres les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernieres et n'en limitent aucunement la portée. - REVENDICATIONS 1.- Dispositif de guidage automatique sur rangs pour vehicule automoteur, comprenant - au moins un palpeur, - des moyens de commande de la direction asservis aux ordres du palpeur, caracterise en ce qu'il comporte des moyens de déplacement du palpeur par rapport-au véhicule, dans le meme sens que ce dernier, de manière sensiblement proportionnelle au braquage de la direction 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un palpeur (2, 29) mobile, dispose lateralement par rapport au vehicule, associe a un contacteur (22, 31). 3.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caracterise en ce qu'il comporte un longeron (3) support du palpeur (2, 29), lequel longeron (3) est monté coulissant dans le sens transversal par rapport a la direction d'avancement du vehicule, sur un bati (1) solidaire dudit vehicule. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caracterisé en ce que les moyens de déplacement du palpeur (2, 29) sont interposés entre le longeron support (3) et les moyens de commande de la direction. 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de déplacement du palpeur (2, 29) consistent en une bielle de compensation (14) solidaire, a l'une de ses extrémites, du longeron (3) support dudit palpeur et, à l'autre de ses extremités, d'un levier (15) asservi aux moyens de commande de la direction. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérise en ce que le levier (15) est associe à des moyens permettant son réglage en longueur. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les moyens de commande de la direction consistent en un verin double effet (4) asservi à un palpeur lateral (2) par l'intermediaire d'un contacteur (22) à double contact et d'un électro-distributeur (5) commandant le braquage de la direction lors de la détection d'un obstacle par le palpeur (2) et ensuite le contrebraquage de ladite direction après esquivement dudit obstacle ; le contrebraquage est limité par un contacteur de fin de course (26) solidaire du bâti (1) et commandé par une butée (27) disposée sur le longeron (3) support du palpeur (2). 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les moyens de commande de la direction consistent en un vérin double effet (4) asservi à deux palpeurs latéraux (29) disposés de chaque coté du véhicule par l'intermédiaire d'un électro-distributeur (5) commandant le braquage de la direction lors de la détection d'un obstacle par l'un des palpeurs (29) et le contrebraquage lors de la détection d'un obstacle par l'autre palpeur. 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un système (6) de régulation de la vitesse de réaction des moyens de commande de la direction. 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte un boitier de commande (23) permettant un contrôle à distance du guidage du véhicule. 11.- Procédé pour la mise en oeuvre du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il consiste - à détecter la présence d'un obstacle par l'intermédiaire d'un palpeur (2, 29), - à commander la direction du véhicule pour s'encarter de l'obstacle, - à déplacer le palpeur (2, 29) par rapport au véhicule et dans le même sens que ce dernier. 12.- Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il consiste ensuite à commander la direction en sens inverse et à ramener le palpeur (2) jusqu'à une fin de course, à sa position d'origine.