Brevet FR2667277A1 — publié le 19920403

DISPOSITIF ET PROCEDE DE PILOTAGE AUTOMATIOUE A DISTANCE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE L'invention se rapporte au pilotage automatique à distance d'un véhicule automobile qui conserve la possibilité d'être piloté directement par un conducteur installé à son poste de conduite. Plus précisement, elle a pour objet la transformation d'un véhicule automobile à conduite manuelle, en véhicule télécommandé. Cette transformation est réversible. Elle permet à un véhicule de pouvoir être télécommandé dans certaines circonstances, telles que sa circulation dans une zone à haut risque, par exemple à proximité d'un foyer d'incendie. On connaît actuellement de nombreuses applications de la télécommande sur les véhicules automobiles. La publication FR sol6141 décrit notamment un véhicule électrique commandé à distance en vitesse et en direction, et destiné à se déplacer sur des très grandes surfaces, telles qu'un terrain de golf. L'invention faisant l'objet de la publication FR 2345 335 se rapporte à un système de guidage de véhicule combiné, automatique et manuel, qui trouve son application dans le guidage des autobus à quai. Le but de l'invention est d'obtenir un véhicule automobile pouvant d'une part être transformé facilement en véhicule téléopèrable, et d'autre part pouvant retrouver aussi aisément son mode de conduite manuel. Cet objectif est atteint en réduisant au minimum l'interface entre le téléopérateur et le véhicule, de façon à ce que les commandes manuelles de celui-ci puissent retrouver rapidement l'ensemble de leurs caractéristiques fonctionnelles, lorsque le véhicule n'a plus à être télécommandé. Le dispositif de pilotage automatique à distance conforme à l'invention est destiné à équiper un véhicule automobile qui présente une colonne de direction actionnée par un volant, un moteur et un système de freinage actionnés respectivement par une pédale d'accélérateur et par une pédale de frein n est caractérisé en ce qu'il comporte des organes d'asservissement de vitesse et de direction embarqués des organes de gestion et de surveillance embarqués et en ce qu'il permet la transformation d'un véhicule conventionnel en véhicule pilotable automatiquement à distance, en adaptant les organes d'asservissement de vitesse sur les pédales d'accélérateur et de frein, et les organes d'asservissement de direction sur le volant. Selon un mode de réalisation de l'invention, les organes d'asservissement de vitesse et de direction, sont débrayables et amovibles, de façon à rendre le véhicule pilotable manuellement. Selon un mode de réalisation de l'invention, les organes d'asservissement de vitesse comportent une carte électronique d'asservissement de vitesse, un capteur de vitesse, un actionneur et un palonnier de commande des pédales de frein et d'accélérateur. Selon un mode de réalisation de l'invention, les pédales de frein et d'accélérateur sont réunies par la palonnier de commande. Le palonnier pivote sur son support en réponse au déplacement de la tige de l'actionneur hydraulique de vitesse de façon à ce que l'enfoncement de la pédale de frein soit simultané au relachement de la pédale d'accélérateur, et réciproquement. Selon un mode de réalisation de l'invention, les organes d'asservissement de direction sont regroupés dans une platine de commande agrippant les branches du volant. Ces organes d'asservissement comportent une carte électronique d'asservissement de direction, un premier capteur de direction et un ensemble d'actionnement. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'ensemble d'actionnement comporte une première poulie alignée sur l'axe de la colonne de direction, une seconde poulie déportée latéralement, une courroie crantée circulant autour de ces deux poulies, un tendeur de courroie fixé sur la seconde poulie et un vérin dont la tige est en prise sur la courroie crantée de façon à ce que son extension ou son retrait provoque une rotation de la colonne de direction par l'intermédiaire de la courroie crantée de la première poulie et du réducteur. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'ensemble d'actionnement est en moteur ou un motoréducteur agissant directement sur la platine. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de pilotage automatique comporte un second capteur permettant d'informer l'opérateur de la position des roues. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de pilotage automatique comporte un poste de télécommande extérieur en liaison avec une centrale de commande embarquée qui dialogue avec les cartes d'asservissement de vitesse et de direction et avec un automate programmé de gestion et de surveillance. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif automatique de pilotage à distance comporte une boîte à boutons qui dialogue avec les cartes d'asservissement de vitesse et de direction et avec un automate programmé de gestion et de surveillance. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'automate programmé exécute automatiquement, sur ordre de la centrale de commande embarquée ou de la boîte à boutons, une séquence d'opérations de mise en route et de contrôle, le déroulement de cette séquence étant préalable au dialogue de la centrale de commande embarquée ou de la boîte à boutons avec les cartes d'asservissement de vitesse et de direction, responsable du pilotage automatique proprement dit. Selon un mode réalisation de l'invention, les seuls ordres transmis par la centrale de commande embarquée ou la boîte à boutons, à l'automate programmé sont des ordres de mise en service ou hors service du véhicule et de positionnement du levier de vitesse en marche avant ou en marche arrière. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'automate programmé exécute automatiquement les opérations suivantes, suite à un ordre de mise en service: -vérification des conditions initiales -démarrage -mise des organes d'asservissement en position de départ -desserrage du frein à main -débloquage du levier de vitesses -mise sous surveillance du véhicule avec information de la centrale de commande embarquée ou de la boîte à boutons de la fin de la phase de démarrage, et attente d'un ordre d'enclenchement de vitesse. Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier capteur de direction envoie à la carte d'asservissement de direction une information relative à la position angulaire de la colonne de direction, et le deuxième capteur envoie au poste de télécommande extérieur une image de la position des roues, par l'intermédiaire de la centrale de commande embarquée. Selon un mode de réalisation de l'invention, suite à un ordre de mise hors service, l'automate programmé exécute automatiquement les opérations suivantes: -nnmobilisation du véhicule -serrage du frein à main -mise du levier de vitesse en position de parking -mise des organes d'asservissement en position de départ -arrêt du moteur -mise sous surveillance du véhicule avec information de la centrale de commande embarquée ou de la boîte à boutons de la mise hors service du véhicule, et attente d'un nouvel ordre de mise en service. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode particulier de réalisation de l'invention, en liaison avec les dessins annexés sur lesquels: -La figure 1 représente schématiquement le mécanisme d'actionnement des pédales de frein et d'accélérateur, -Les figures 2A et 2B représentent, deux modes de réalisation du mécanisme d'actionnement de la direction -La figure 3 illustre l'architecture des commandes et des asservissements. Le mécanisme d'actionnement représenté schématiquement sur la figure 1 fait apparaître la pédale de frein (1) et la pédale d'accélérateur (2). Ces pédales sont réunies par un palonnier (3) pivotant sur son support (4), sous la commande de l'actionneur (5). Lorsque la tige (6) de l'actionneur est sortie, la pédale de frein (1) est enfoncée et la pédale d'accélérateur (2) est relâchée. Réciproquement le retrait de la tige (6) entraîne le relâchement de la pédale de frein (1) et l'enfoncement de la pédale d'accélérateur (2). Ce mécanisme d'actionnement est réalisé de façon à pouvoir être monté et démonté aisément sur les pédales (1, 2). Le mécanisme d'actionnement de la direction apparaissant sur la figure 2A est regroupé dans une platine non représentée, agrippée sur les branches du volant (7). Ce dispositif comporte une première poulie (8) montée sur l'axe de la colonne de direction et une seconde poulie (10) montée sur un second axe (11) parallèle au précédent. Autour des deux poulies (8, 10), circule une courroie crantée (12) sur laquelle est en prise la tige (13) de vérin (14). Sur la seconde poulie (10), est fixé un tendeur de courroie (29). Un réducteur (15) est également monté sur l'axe (9) de la colonne de direction, entre la première poulie (8) et le volant (7). Lors de la sortie ou du retrait de la tige (13) du vérin (14), le volant (7) est actionné, par l'intermédiaire de la courroie crantée (12) de la première poulie (8) et du réducteur (15). Le dipositif d'actionnement de la direction comporte également un premier capteur de direction (16) associé à la première poulie et un second capteur de direction (17) associé à la seconde poulie (10). Le rôle de ces deux capteurs sera précisé plus loin. De même que le dispositif d'actionnement des pédales de frein et d'accélérateur, le dispositif d'actionnement de la direction peut être monté et démonté sans difficulté. Sur le mode de réalisation de la figure 2B les organes d'actionnement sont constitués par un moteur (30) préferentiellement associé à un réducteur (15), agissant directement sur la platine. Les organes de pilotage, d'asservissement et de commande mis en oeuvre dans l'invention, sont constitués pour l'essentiel par deux types de composants électroniques, à savoir un automate programmé (20) et des cartes d'asservissement de vitesse (21) et de direction (22) qui sont en relation avec un poste de télécommande extérieur (18) et une centrale de commande embarquée (19), ou avec une boîte à boutons (28). A l'exception du poste de télécommande extérieur tous ces organes sont embarqués dans le véhicule. Le téléopèrateur transmet ses consignes de conduite. Ces consignes sont perçues par la centrale de commande embarquée (19) qui dialogue avec l'automate programmé (20) d'une part, et avec les cartes d'asservissement (21, 22) d'autre part. Dans le cas de l'utilisation de la boîte à boutons (28), cette dernière permet de dialoguer directement avec l'automate programmé d'une part, et les cartes d'asservissement de vitesse et de direction (21, 22) d'autre part. Les fonctions principales de l'automate programmé (20) sont d'assurer la surveillance de certains paramètres du véhicule et d'actionner tous les organes du véhicule autres que ses organes de vitesse (pédales de frein (1) et d'accélérateur (2)) et ses organes de direction (volant (7). Les ordres de l'automate programmé (20) sont transmis à l'intérieur du véhicule sous forme de signaux du type tout ou rien. En particulier l'automate programmé (20) exécute sur l'ordre de mise en service de la centrale de commande embarquée (19) ou de la boîte à boutons (28) une séquence d'opérations ou "check liser', préalables à la mise en déplacement effective du véhicule. Ces opérations sont les suivantes: -mise en tension de la centrale hydraulique (23) du véhicule, enfoncement de la pédale de frein (1) et mise à zéro du capteur de lancements du démarreur (24) -déclenchement du préchauffagede moteur Diesel et lancement du démarreur (24). en fin de préchauffage -émission du signal de démarrage ou retour à l'étape de déclenchement du préchauffage. Une fois ces opérations effectuées, l'automate (20) informe la centrale de commande embarquée (19) ou la boîte à boutons (25) de la fin de la phase de démarrage et se met en position de surveillance du véhicule, en attente d'un ordre d'enclenchement de vitesse. Une fois que la vitesse est enclenchée, son rôle actif dans le pilotage est terminé et la conduite proprement dite du véhicule s'effectue grâce au dialogue des cartes d'asservissement de direction et de vitesse avec la centrale de contrôle embarquée (19) ou la boîte à boutons (28) d'une part, et avec les capteurs de vitesse (25) et de direction (17) d'autre part. Durant le déplacement du véhicule, l'automate (20) assure néamoins la surveillance du véhicule et, en cas d'anomalie de celui-ci déclenche un ordre "d'arrêt propre" transmis à la centrale de commande embarquée (19) ou à la boîte à boutons (28). Durant le déplacement du véhicule la centrale de commande embarquée (19) ou la boîte à boutons reçoivent du véhicule des informations de fonctionnement. Ces informations sont les suivantes: -ue défaut de débit de l'alternateur, de tension de la batterie, de défaut de liquide frein, de pression d'huile moteur ou de carburant, ou de pression d'huile dans le circuit hydraulique. -une information de marche du moteur et éventuellement de défaut de régime de celui-ci -une information de position de levier de vitesse (26) en marche avant, en marche arrière, ou au point mort -une information d'arrêt propre du moteur décidé par l'automate (20) suite à un défaut de celui-ci -une information sur la position des roues transmise par le second capteur de direction (17). Lorsqu'un ordre de mise hors de service est transmis par la centrale de commande embarquée (19) ou la boîte à boutons (28) à l'automate programmé (20), celui-ci exécute automatiquement une autre séquence d'opérations: -immobilisation du véhicule, serrage des freins à main (27) et mise du levier de vitesse (26) en position "parking", -mise hors tension du système d'injection (24) et de la centrale hydraulique, -information de la centrale de commande embarquée (19) ou de la boîte à boutons (28) de la mise au repos du véhicule, surveillance de celui-ci, et attente d'un nouvel ordre. Dans le mode de réalisation décrit, les actionneurs de vitesse (5), de direction (14), de levier de vitesse (26), et de levier de frein à main (27) sont des actionneurs hydrauliques commandés respectivement par les distributeurs hydrauliques (33, 34, 35, 36). Comme on l'a vu le nombre d'ordres transmis directement par la centrale de commande embarquée (19) ou la boîte à boutons (28) à l'automate programmé (20) est très réduit ces ordres se limitent à un ordre de mise en service ou hors service et a un ordre de marche avant ou de marche arrière. REVENDICATIONS 1 Dispositif de pilotage automatique à distance de véhicule automobile présentant une colonne de direction actionnée par un volant (7), un moteur et un système de freinage actionnés respectivement par une pédale d'accélérateur (2) et par une pédale de frein (1), caractérisé en ce qu'il comporte des organes d'asservissement de vitesse et de direction embarqués (21, 22) des organes de gestion et des surveillance embarqués (19, 20), et en ce qu'il permet la trans formation d'un véhicule conventionnel en véhicule pilotable automatiquement à distance, en adaptant les organes d'asservissement de vitesse sur les pédales d'accélérateur (2) et de frein, et les organes d'asservissement de direction sur le volant (7) 2 Dispositif de pilotage automatique selon la revendication 1 caractérisé en ce que les organes d'asservissement de vitesse et de direction sont débrayables et amovibles, de façon à rendre le véhicule pilotable manuellement [3] Dispositif de pilotage automatique selon la revendication 1 caractérisé en ce que les organes d'asservissement de vitesse comportent une carte électronique d'asservissement de vitesse (21), un capteur de vitesse (25), un actionneur de vitesse (5),et un palonnier de commande (3) des pédales de frein (1) et d'accélérateur (2) [4] Dispositif de pilotage automatique selon la rendication 3 caractérisé en ce que les pédales de frein (1) et d'accélérateur (2) sont réunies par le palonnier (3) de commande et en ce que celui-ci pivote sur son support (4) en réponse au déplacement de la tige (6) de l'actionneur de vitesse (5), de façon à ce que l'enfoncement de la pédale de frein (1) soit simultané au relâchement de la pédale d'accélérateur (2) et réciproquement. [5] Dispositif de pilotage automatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes d'asservissement de direction sont regroupés dans une platine de commande agrippant les branches du volant (7), et en ce que ces organes d'asservissement comportent une carte électronique d'asservissement de direction (22) un premier capteur de direction (16) et un ensemble d'actionnement [6] Dispositif de pilotage automatique selon la revendication 5 caractérisé en ce que, l'ensemble d'actionnement comporte une première poulie (8) alignée sur l'axe (9) de la colonne de direction, une seconde poulie (10) déportée latéralement, une courroie crantée (12) circulant autour de ces deux poulies, un tendeur de courroie (29) fixé sur la seconde poulie (10) et un vérin (14) dont la tige (13) est en prise sur la courroie crantée (12) de façon à ce que son extension ou son retrait provoque une rotation de la colonne de direction par l'intermédiaire de la courroie crantée (12) de la première poulie (8) et du réducteur (15) [7] Dispositif de pilotage automatique selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'ensemble d'actionnement est un moteur ou un motoréducteur agissant directement sur la platine 8 Dispositif de pilotage automatique selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'il comporte un second capteur (17) permettant d'informer l'opérateur de la position des roues. [9] Dispisitif de pilotage automatique à distance selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un poste de télécommande extérieur (18) en liaison avec une centrale de commande embarquée (19) qui dialogue avec les cartes d'asservissement de vitesse (21) et de direction (22) et avec un automate programmé (20) de gestion et de surveillance. [10] Dispositif de pilotage automatique à distance selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une boîte à boutons (28) qui dialogue avec les cartes d'asservissement de vitesse (21) et de direction (22) et avec un automate programmé (20) de gestion et de surveillance. 11 Procédé de pilotage automatique à distance utilisant un dispositif conforme aux revendications 9 ou 10 caractérisé en ce que l'automate programmé (20) exécute automatiquement sur ordre de la centrale de commande embarquée ou de la boîte à boutons (28) (19), une séquence d'opérations de mise en route et de contrôle, le déroulement de cette séquence étant préalable au dialogue de la centrale de commande embarquée ou de la boîte à boutons 28 (19) avec les cartes d'asservissement de vitesse (21) et de direction (22), responsable du pilotage automatique proprement dit. [12] Procédé de pilotage automatique selon la revendication 11, caractérisé en ce que les seuls ordres transmis par la centrale de commande embarquée (19) ou la boîte à boutons à l'automate programmé (20) sont des ordres de mise en service ou hors service du véhicule et de positionnement du levier de vitesse (26) en marche avant ou en marche arrière, [13 Procédé de pilotage automatique selon la revendication 12 caractérisé en ce que l'automate programmé (20) exécute automatiquement les opérations suivantes, suite.à un ordre de mise en service:: -vérification des conditions initiales -démarrage -mise des organes d'asservissement en position de départ -desserrage du frein à main (27) débloquage du levier de vitesses (26) -mise sous surveillance du véhicule avec information de la centrale de commande embarquée (19) ou de la boîte à boutons (28) de la fin de phase de démarrage, et attente d'un ordre d'enclenchement de vitesse. [14] Procédé de pilotage automatique selon la revendication 11, caractérisé en ce que le premier capteur de direction (16) envoie à la carte d'asservissement de direction (21) une information relative à la position angulaire de la colonne de direction, et en ce que le deuxième capteur (17) envoie au poste de télécommande extérieur (18) une image de la position des roues, par l'intermédiaire de la centrale de commande embarquée (19) [15] Procédé de pilotage automatique selon la revendication 12, caractérisé en ce que suite à un ordre de mise hors service, l'automate programmé (20) exécute automatiquement les opérations suivantes: : -unmobilisation du véhicule -serrage du frein à main (27) -mise du levier de vitesse (26) en position de parking -mise des organes d'asservissement en position de départ -arrêt du moteur -mise sous surveillance de véhicule avec information de la centrale de commande embarquée ou de la boîte à boutons de mise hors service du véhicule et attente d'un nouvel ordre de mise en service.