Brevet FR2723792A1 — publié le 19960223

La présente invention concerne la conduite des tracteurs agricoles et des outils qu'ils portent ou qu'ils entraînent. Le machinisme agricole a connu de nombreuses innovations technologiques dues principalement & lintroduction de l'électronique. Ces innovations consistent à améliorer des fonctions existantes, par exemple la commande électronique du relevage ou les boites de vitesse à passage sous couple, ou à mettre en place de nouvelles fonctions, par exemple l'aide à la conduite économique ou le contrôle du patinage. Ces innovations qui visent une amélioration de la productivité du système tracteur-outils et du confort de la conduite pour le conducteur admettent cependant des limites révélées par les expériences d'utilisation. Tout d'abord, en ce qui concerne l'ergononie de conunication, la logique de commande des systèmes électroniques n'est pas toujours conçue de manière compatible avec les besoins et les compétences de l'agriculteur. Par exemple, pour obtenir une profondeur de travail donnée, qui est un paramètre important pour un agriculteur, ce dernier doit fixer lui-même les valeurs de plusieurs consignes (position, effort, sensibilité) dont il ne maîtrise pas bien la signification. De même, une même vitesse d'avancement peut être obtenue avec plusieurs couples (régime moteur, rapport de transmission), un seul minimisant la consommation de carburant et ce n'est pas nécessairement le couple qui est choisi par le conducteur. Par ailleurs, la plupart des dispositifs électroniques de commande fonctionnent de manière indépendante si bien que la coordination de l'ensemble est confiée au conducteur qui l'assure plus ou moins bien et l'effica- cité de la conduite du système tracteur-outils dépend de l'expérience et de la technicité du conducteur. Enfin, l'efficacité de cette coordination de l'ensemble du tracteur et des systèmes embarqués suppose un suivi de l'évolution des paramètres de fonctionnement des différents éléments. Or, chaque élément possède son propre dispositif d'affichage et ces dispositifs sont répartis un peu partout dans la cabine, ce qui crée une gêne et une fatigue pour le conducteur. On connaît par exemple un dispositif de minimisation de la consommation de carburant qui indique au conducteur le couple régime moteur/rapport de transmission qui est optimal. Ce dispositif, qui peut assurer de tanière automatique le passage des vitesses, ne fournit aucune aide à la configuration initiale et ne tient pas compte des outils portés ou traînés par le tracteur. I1 existe également des dispositifs de commande automatique des rampes de pulvérisation ou de semoirs de précision qui fonctionnent également indépendanent des autres éléments du système tracteur-outils. On connaît enfin un dispositif d'affichage unique pour moissonneuse-batteuse qui fournit en continu les informations concernant la récolte, l'entretien, les réglages ou la maintenance de la machine. Il ne s'agit que d'un dispositif d'information et les décisions concernant la conduite et le fonctionnement sont prises par le conducteur. La présente invention se propose de fournir un dispositif d'aide à la conduite d'un tracteur agricole et de ses outils qui permet de configurer l'ensemble des éléments, tracteur et outils, en fonction de paramètres de travail caractéristiques de l'opération culturale prévue (profondeur, vitesse, débit de pulvérisation,....) et de déterminer un programme de fonctionnement automati que qui prend en compte les variations des différents paramètres de fonctionnement. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'aide à la conduite pour tracteur agricole, comportant un dispositif de transmission à sélecteur de vitesse à passage sous couple, un dispositif électronique de pilotage du moteur agissant sur le système d'injection et associé à un capteur de la température des gaz d'échappement, au moins un capteur de position de la commande de l'accélérateur, au moins un dispositif électronique de commande d'un outil porté ou traîné par le tracteur, ce dispositif de commande d'outil étant associé & au moins un capteur , et des capteurs, tels qu'un capteur de la vitesse de déplacement du tracteur et un capteur de la vitesse de rotation des roues motrices caractérisé en ce qu'il comporte un ordinateur central comportant une base de données statiques et un programme superviseur, l'ordinateur central étant relié directement au dispositif de transmission, au dispositif de pilotage du moteur, aux dispositifs de commande d'outil, & une interface de dialogue homme-machine et aux différents capteurs, le programme superviseur déterminant, en fonction de paramètres de travail fixés par le conducteur, un programme de fonctionnement automatique commandant le dispositif de pilotage du moteur, le dispositif de transmission et les dispositifs de commande d'outil, l'ordinateur central commandant de manière automatique l'ensemble du tracteur et de ses outils en fonction d'un critère de travail, tel qu'un critère économique, agronomique ou temporel, de manière à optimiser la gestion de cet ensemble. De cette manière, on obtient, de façon automatique, un fonctionnement du tracteur et de ses outils dont les conditions sont optimisées. Le programme de fonctionnement automatique est déterminé en tenant compte de tous les paramètres de travail en se basant sur des données de fonctionnement, telles que des cartographies, mémorisées dans la base de données statiques. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'ordinateur central comporte une base de données dynamiques recevant les données fournies par les différents capteurs et le programme de fonctionnement automatique prend en compte les variations des paramètres de fonctionnement. Grâce à cette disposition, le fonctionnement en mode automatique est optimisé par rapport aux variations des paramètres de travail. En particulier, le pilotage du moteur prend en compte les conditions de fonctionnement des outils. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'aide à la conduite comporte un dispositif de mise en commande manuelle activant un mode de commande manuelle dans lequel l'ordinateur central est passif, fournit des informations et détermine le programme de fonctionnement automatique. Cette disposition permet au conducteur de conduire manuellement le tracteur sur l'emplacement de travail et de fixer, de manière interactive, les paramètres de travail. Le programme superviseur détermine alors le programme de fonctionnement automatique sur la base de ces paramètres de travail et de lois de fonctionnement fournies par la base de données statiques. Ceci permet également de passer instantanément au mode manuel en cas d'urgence. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'aide à la conduite comporte un dispositif de mise en veille activant un mode de veille dans lequel le programme de fonctionnement automatique est interrompu et mémorisés Cette disposition permet en particulier de conduire le tracteur sans le fonctionnement des outils pour effectuer un demi-tour en bout de rang ou pour faire face à tout événement imprévu. Avantageusement, cette mise en veille est commande par un bouton poussoir. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le programme de fonctionnement automatique comprend une procédure de limitation du patinage des roues. Avantageusement, l'interface comporte un dispositif sonore d'information. Ceci permet de fournir des informations au conducteur sans qu'il ait besoin de regarder le dispositif d'affichage visuel, en particulier pendant le mode automatique. Par ailleurs,l'interface comporte avantageusement un clavier à touches reconfigurables. Ceci permet d'utiliser une interface d'encombrement réduit comportant un petit nombre de touches. Selon encore une autre caractéristique de l'invention,l'interface fournit un message lorsqu'un événement, tel qu'une variation d'un paramètre de fonctionnement, se produit et, dans le cas de plusieurs événements simultanés, le message indique l'événement qui est pris en compte en premier par le programme de fonctionnement automatique. Ceci permet au conducteur de comprendre les modifications automatiques qui sont appliquées au fonctionnement, comme par exemple un changement de régime du moteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, faite en se référant aux dessins ci-annexés dans lesquels: - La figure 1 est une représentation schématique d'un tracteur comportant un dispositif de commande du relevage et équipé d'un dispositif d'aide à la conduite selon l'invention ; - la figure 2 représente une interface, - les figures 3 et 4 représentent deux pages d'information et de commande de l'interface ; - la figure 5 illustre les différents modes de fonctionnement et le passage d'un mode à un autre - la figure 6 illustre le fonctionnement en mode automatique - les figures 7 et 8 représentent des exemples extraits des bases de données statiques et dynamiques, respectivement ; - la figure 9 représente la phase de mise en vitesse du programme automatique ; et - les figures 10 à 14 sont des exemples d'affichage de l'interface. La figure 1 représente schématiquement un tracteur 1 qui porte un outil porté, sesi-porté ou traîné, tel qu'une charrue (non représentée), fixé sur un dispositif de relevage comportant deux bras 2 actionnées par des vérins 3 commandés par exemple par au moins une valve proportionnelle électrohydraulique 4. La position des bras 2 est repérée à l'aide de capteurs de position 5 reliés à un dispositif électronique 6 de commande du relevage. Des capteurs d'effort 7 disposés par exemple au niveau des bras de relevage 2 mesurent l'effort de traction exercé par le tracteur et sont reliés au dispositif 6 de commande du relevage. Le patinage des roues motrices 8 du tracteur est évalué à l'aide d'un capteur 9 de vitesse de déplacement du tracteur, par exemple à radar, et d'un capteur 10 de vitesse de rotation des roues motrices 8 Le tracteur 1 est équipé d'un dispositif 12 de transmission à passage de vitesses sous couple constitué par un inverseur et un tripleur électro-hydraulique et qui permet de tripler une vitesse de base sans débrayer ni arrêter le tracteur. Le tracteur 1 comporte également un dispositif électronique 13 de pilotage de la pompe d'injection en fonction de paramètres de fonctionnement fournis par un capteur 14 la position de la pédale d'accélérateur 15 et par un capteur 19 de la température des gaz d'échappement ainsi que du régime du moteur qui est fourni par le dispositif 12 de transmission. Ce pilotage est réalisé l'aide d'un servomoteur 16 qui agit sur la pompe d'injection. Conformément à l'invention, le dispositif d'aide à la conduite comprend essentiellement un ordinateur central 17 auquel sont connectés l'unité de calcul 11, le dispositif 6 de commande du relevage, le dispositif 13 de pilotage de l'injection, les capteurs 9, 10, 14 et 19 de paramètres de fonctionnement et le dispositif de transmission 12. Le dispositif d'aide à la conduite selon l'invention comprend également une interface homme-machine 18 et un dispositif sonore 205 d'information constitué par exemple par des hauts-parieurs pour la restitution de messages sonores qui sont reliés à l'ordinateur central 17. Deux boîtiers 21 et 22 disposés respectivement l'avant et à l'arrière du tracteur 1 permettent de relier l'ordinateur central à des outils tels qu'un semoir ou un pulvérisateur et de commander ces outils. Des liaisons numériques non représentées permettent de commander les Olectro-distributeurs et les prises de force situées à l'avant et à l'arrière du tracteur 1. La figure 2 est une yue de détail de l'interface 18. L'interface comporte, à sa partie inférieure, un clavier numérique, une touche 31 d'aide, une touche 32 de commande de la sonorisation des touches, une touche 33 d'arrêt du message en cours, une touche 34 d'activa tion du mode manuel, une touche 35 d'activation du mode automatique, une touche 36 de réglage du contraste de l'cran, une touche 37 de répétition du dernier message sonore et une touche 38 d'accès au menu du mode automatique. Cette interface homme-machine comporte également des touches reconfigurables 39. L'écran d'affichage comprend trois zones,une zone 41 d'en-tête, une zone 42 de retours d'état et une zone 43 de menu disposée en face des touches reconfigurables 39. I1 s'agit d'un écran d'affichage unique sur lequel sont affichées toutes les informations nécessaires à la détermination du programme de fonctionnement automatique et & l'information du conducteur. A cet effet, l'interface 18 est placée dans la cabine à un endroit où l'écran est visible par le conducteur pendant qu'il conduit.Les figures 3 et 4 sont des exemples de pages d'écran affichiées par l'interface 18. La figure 5 illustre de manière schématique les trois modes de fonctionnement du dispositif selon l'invention. Les blocs 51 à 53 symbolisent le mode de commande manuelle, le mode de fonctionnement automatique et le mode de veille, respectivement. La flèche 54 représente l'actionnement de la touche 35 qui entraîne le passage du mode manuel au mode automatique. La flèche 55 représente l'actionnement de la touche 34 qui entraîne le passage inverse. Ces deux commandes peuvent être effectuées à tout moment. Les flèches 56 et 57 représentent l'actionnement du dispositif de commande de l'outil utilisé, le bouton de commande du relevage dans le cas d'un labour. Lorsque l'on arrête l'outil (montée des bras, flèche 56), on passe du mode automatique h,un mode de veille dans lequel le programme de fonctionnement automatique est inhibé et la configuration courante est mise en mémoire,la commande étant manuelle. Ceci correspond, par exemple au demi-tour en bout de rang. Après ce demi-tour, on rabaisse les bras (flèche 57) et on repasse en mode automatique. Le mode automatique comprend trois phases, une phase d'initialisation pendant laquelle le conducteur entre des données de travail qu'un programme superviseur logé dans l'ordinateur central va utiliser pour détermi- ner un programme de fonctionnement automatique, une phase de mise en vitesse du tracteur et de mise en place progressive du programme automatique et une phase de gestion en temps réel en fonction des informations fournies par les capteurs de paramètres de fonctionnement. La figure 6 est un organigramme du fonctionnement du dispositif selon l'invention. Alors que le tracteur est à l'arrêt, une première étape 61 est le choix d'un travail par le conducteur. Lors d'une deuxième étape 62, des menus sont proposés au conducteur pour qu'il fixe les paramètres de travail, par exemple le type de sol, les caractéristiques des outils, et un critère de travail, tel que l'économie de carburant, le temps de travail ou une qualité de travail agronomique (par exemple maintenir une profondeur de labour constant, même si cela conduit à une consommation qui n'est pas optimale). Le conducteur peut choisir un programme prédéfini (réglages mémorisés pour une parcelle donnée). Dans une troisième étape 63, le programme superviseur réalise une configuration initiale en fixant différents seuils ou paramètres de fonctionnement en consultant des tables ou des cartographies d'une base 69 de données statiques. Le programme peut fixer ainsi le régime moteur, le rapport de transmission, le patinage maximal en fonction du type de sol,..etc. L'interface 18 affiche alors ces différents paramè- tres. Le conducteur peut alors (étape 64) modifier la valeur de certains paramètres. La phase de mise en vitesse 66 est décrite en détail à la figure 9. Ensuite le tracteur roule et l'on passe à la phase 67 de gestion en temps réel pendant laquelle les capteurs de paramètres de fonctionnement envoient leurs signaux à une base 71 de données dynamiques (étape 68) et le programme automatique réagit sur les éléments du tracteur 1 (flèche 72). Les figures 7 et 8 donnent des exemples d'informations de la base 69 de données statiques et de la base 71 de données dynamiques pour un travail de labour. La figure 9 décrit en détail la phase de mise en vitesse dans le cas d'un labour, cette phase se terminent par la phase 67 de gestion en temps réel. Les figures 10 à 14 représentent des messages de l'interface pour un travail de labour. La figure 10 correspond à l'étape 61 de la figure 6, la figure 11 à l'étape 62, la figure 12 à l'étape 63, la figure 13 à l'étape 66 et la figure 14 à l'étape 67. On voit que le programme superviseur permet d'obtenir une interface unique entre le conducteur et les différents dispositifs électroniques de commande embarqués. Les messages envoyés au conducteur sont en clair, ctest-à-dire dans le langage de l'agriculture. Tous ces dispositifs de commande sont coordonnés de manière à obtenir un fonctionnement optimal à tous les points de vue, en particulier en ce qui concerne la consommation de carburant.Enfin toutes les informations sont centralisées sur un seul écran. La description ci-dessus n'a été fournie qu'à titre illustratif et nullement limitatif et il est évident que l'on peut y apporter des modifications ou variantes sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. En particulier, l'invention peut s'appliquer à la commande d'autres outils qu'une charrue. L'invention permet de commander de manière optimale des outils combinés tels qu'un appareil de préparation du sol et un semoir pouvant autre disposés respectivement à l'avant et à l'arrière du tracteur. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'aide à la conduite pour tracteur agricole, comportant un dispositif (12) de transmission & sélecteur de vitesse à passage sous couple, un dispositif électronique (13) de pilotage du moteur agissant sur le système d'injection et associé à un capteur (19) de la température des gaz d'échappement, au moins un capteur (14) de position de la commande (15) de l'accélérateur, au moins un dispositif électronique (6) de commande d'un outil porté ou traîné par le tracteur, ce dispositif de commande d'outil (6) étant associé à au moins un capteur (5,7) , et des capteurs, tels qu'un capteur (9) de la vitesse de déplacement du tracteur (1) et un capteur (10) de la vitesse de rotation des roues motrices (8), caractérisé en ce qu'il comporte un ordinateur central (17) comportant une base (69) de données statiques et un programme superviseur, l'ordinateur central (17) étant relié directement au dispositif (12) de transmission, au dispositif (13) de pilotage du moteur, aux dispositifs (6) de commande d'outil, à une interface (18) de dialogue hone-machine et aux différents capteurs (5, 7, 9, 10, 14 et 19), le programme superviseur déterminant, en fonction de paramètres de travail fixés par le conducteur, un programme de fonctionnement automatique commandant le dispositif (13) de pilotage du moteur, le dispositif (12) de transmission et les dispositifs (6) de commande d'outil, l'ordinateur central commandant de manière automatique l'ensemble du tracteur et de ses outils en fonction d'un critère de travail, tel qu'un critère économique, agronomique ou temporel, de manière & optimiser la gestion de cet ensemble. 2. Dispositif d'aide à la conduite selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ordinateur central (17) comporte une base (71) de donnees dynamiques recevant les données fournies par les différents capteurs (5, 7, 9, 10, 14 et 19) et par les différents dispositifs (6, 12 et 13) de commande et de pilotage, et en ce que le programme de fonctionnement automatique prend en compte les variations des psaramètres de fonctionnement. 3. Dispositif d'aide à la conduite selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (34) de mise en commande manuelle activant un mode de commande manuelle dans lequel 1'ordinateur central (17) est passif, fournit des informations. 4. Dispositif d'aide à la conduite selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de mise en veille activant un mode de veille dans lequel le programme de fonctionnement automatique est interronpu et mémorisé. 5. Dispositif d'aide à la conduite selon la revendication 4, caractérisé en ce que la mise en veille est commandée par un bouton poussoir. 6. Dispositif d'aide à la conduite selon la revendication 2, caractérisé en ce le programme de fonctionnement automatique comprend une procédure de limitation du patinage. 7. Dispositif d'aide à la conduite selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'interface (18) comporte un dispositif sonore (20) d'information. 8. Dispositif d'aide à la conduite selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'interface (18) comporte un clavier à touches reconfigurables (39). 9. Dispositif d'aide à la conduite selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'interface (18) fournit un message lorsqu'un événement tel qu'une variation d'un paramètre de fonctionnement se produit et en ce que, dans le cas de plusieurs événements simultanés, le message indiquant l'événement qui est pris en compte par le programme de fonctionnement automatique.