Brevet FR2738548A1 — publié le 19970314

PROCEDE DE PROTECTION D'UN VEHICULE PLANETAIRE La présente invention concerne de manière générale un véhicule planétaire apte à évoluer de manière au moins partiellement autonome sur le sol d'une planète, telle que la Lune ou Mars. Un tel véhicule, fonctionnant en véritable robot, est apte par exemple à se déplacer, contourner des obstacles, réaliser des opérations exploratrices, scientifiques ou autres sur le sol de la planète considérée. Son fonctionnement sur une longue période est assuré grâce à de l'énergie d'origine solaire qu'il accumule. Plus précisément, l'invention vise à fournir un procédé de protection d'un tel véhicule lorsque l'environnement extérieur dans lequel il évolue devient hostile, pouvant conduire à une détérioration matérielle irréversible de certains éléments du véhicule. A titre d'exemple, la nuit lunaire d'une durée d'environ quatorze jours se traduit par une température particulièrement basse qui provoque des défaillances notamment des circuits électroniques et de la batterie dans le véhicule, entraînant alors un arrêt fonctionnel définitif du véhicule et souvent sa perte sachant qu'il ne peut être récupéré par l'homme pour une éventuelle réparation. Selon un autre exemple, la planète Mars est l'objet périodiquement de tempêtes de poussière qui peuvent anéantir le véhicule. Un tel véhicule, par exemple destiné à une mission lunaire, a un coût de revient très élevé et il apparaît donc tout à fait judicieux d'assurer sa protection au cours de chaque période pendant laquelle l'environnement extérieur est hostile et compromet sa survie de sorte que le véhicule puisse poursuivre la mission en cours postérieurement à une telle période. En ce qui concerne la protection d'un véhicule lors de la nuit lunaire, la technique antérieure fournit deux solutions. La première de ces solutions connues consiste à utiliser une pluralité d'éléments chauffants alimentés par la batterie du véhicule et disposés à proximité des dispositifs et circuits les plus vulnérables. Dès lors qu'une période de nuit lunaire débute, les éléments chauffants sont alimentés. Pour assurer une bonne protection des équipements sensibles sans nécessiter une énergie considérable, il est nécessaire de fournir une protection thermique efficace de ces derniers, c'est à dire les isoler de l'environnement extérieur par des matériaux très isolants. Cette solution va à l'encontre d'un autre objectif qui guide la réalisation d'un tel véhicule, à savoir une évacuation de chaleur optimale des circuits électriques lors des phases opérationnelles du véhicule.Ainsi donc, il n'est pas souhaitable en pratique de recourir à de tels matériaux isolants, et cette première solution nécessite alors pour sa mise en oeuvre des batteries occupant un volume très élevé, apparaissant incompatible avec la nature du véhicule destiné à les transporter. Une seconde solution prévoit l'utilisation d'un générateur thermique, dit radio-isotopique, consistant typiquement en une masse de plutonium qui se désagrège en générant une énergie calorifique par réaction nucléaire. Cette solution, outre ses inconvénients de prix très élevé et de mise en oeuvre délicate, est à rejeter en raison de son caractère nucléaire polluant. L'invention vise donc à remédier aux inconvénients de la technique antérieure en fournissant un procédé viable de protection d'un véhicule planétaire contre un environnement extérieur devenu hostile. A cette fin, un procédé de protection contre un environnement extérieur devenu hostile d'un véhicule planétaire apte à évoluer de manière au moins partiellement autonome par accumulation d'énergie d'origine solaire, est caractérisé selon l'invention en ce qu'il comprend l'étape de - mise à l'abri et mise à découvert du véhicule par lui-même par rapport audit environnement extérieur respectivement en réponse à des premier et second événements délimitant une première période pendant laquelle ledit environnement extérieur est hostile, de sorte que le véhicule est isolé de l'environnement extérieur pendant une seconde période incluse dans ladite première période. De préférence, est prévue une mise en veille au moins partielle durant ladite seconde période de moyens embarqués dans le véhicule. Le procédé peut comprendre, en outre, postérieurement audit premier événement, l'étape de - positionnement de moyens capteurs d'énergie solaire, de préférence selon une orientation dirigée vers un point prévu d'apparition du soleil. Selon l'invention, le premier événement est un événement choisi parmi le groupe des événements consistant en: - une mesure, par des moyens de mesure dans ledit véhicule, d'une température inférieure à une température seuil prédéterminée, - une réception, par des moyens de réception dans ledit véhicule, d'une information de commande de mise à l'abri, et - une expiration de temporisation. Parallèlement, le second événement est un événement choisi parmi le groupe des événements consistant en: - une mesure, par des moyens de mesure dans ledit véhicule, d'une température supérieure à une température seuil prédéterminée, - une réception, par des moyens de réception dans ledit véhicule, d'une information de commande de mise à découvert, et - une expiration de temporisation. Avantageusement, des moyens de chauffage associés au véhicule sont activés durant la seconde période. Selon une première variante de l'invention, les étapes de mise à l'abri et mise à découvert du véhicule par lui même consistent respectivement en un déploiement d'un élément de couverture autour du véhicule et en un ploiement de cet élément de couverture. Selon une seconde variante, les étapes de mise à l'abri et mise à découvert du véhicule par lui-même consistent respectivement en un déplacement du véhicule pour rejoindre un abri prévu à cet effet et un déplacement du véhicule pour sortir dudit abri. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, en référence aux dessins annexés correspondants, dans lesquels - les figures 1A, 1B, 1C et 1D montrent des états successifs d'un véhicule planétaire se mettant lui-même à l'abri par déploiement d'un élément de couverture destiné à le recouvrir; - la figure 2 est un algorithme selon l'invention pour la protection d'un véhicule planétaire; - la figure 3 est un diagramme temporel illustrant une chronologie d'étapes de mise à l'abri et mise à découvert du véhicule par lui-même relativement à des événements qui sont fonction de l'environnement extérieur du véhicule; et - la figure 4 est un schéma fonctionnel synoptique d'un véhicule planétaire pour expliquer la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. En référence à la figure 1A, un véhicule planétaire robotisé pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comprend typiquement un corps principal 1 s'appuyant en trois points en articulation sur des axes respectifs aux deux extrémités de chacun desquels sont montées respectivement deux roues lla et lld, llb et île, et lic et llf. A titre non limitatif, le corps principal est par exemple destiné au transport des unités de stockage d'énergie sous la forme de batteries, des circuits électroniques, des panneaux solaires et des unités mécaniques de motion du véhicule. En outre, sur ce corps principal sont typiquement montés un bras mécanique articulé 10 et une caméra stéréovision 12.Le bras 10 assure des opérations de préhension, manipulation, etc.. et la caméra stéréovision fournit deux images à une unité de traitement d'image (non représentée), laquelle est apte à produire une représentation en relief de l'environnement extérieur à des fins de localisation d'objets, détection d'obstacle, etc... Selon l'une des variantes du procédé de protection du véhicule qui sera détaillée ultérieurement, l'engin est équipé d'un élément de couverture 2, sous la forme d'un parachute, fixé au véhicule au moyen de baguettes télescopiques 20 articulées en un point sensiblement central du véhicule. La figure 2 montre un algorithme de mise en oeuvre du procédé de protection du véhicule selon l'invention. Cet algorithme est implanté dans des moyens de traitement du véhicule. Le véhicule est supposé initialement se déplacer dans un environnement non hostile. Les opérations nécessaires à sa protection sont déclenchées en réponse à un événement donné, noté A. Pour cela, selon l'étape 13, sont prévus des moyens dans le véhicule pour détecter un tel événement. A titre d'exemple, pour protéger le véhicule contre le froid de la nuit lunaire, ces moyens peuvent consister en des moyens de mesure de température. L'événement A consiste alors en une mesure, par ces moyens de mesure, d'une température inférieure à une température seuil prédéterminée. Selon une autre variante, l'événement A peut consister en une réception, par des moyens de réception dans le véhicule, d'une information de commande de mise à l'abri. Cette information est par exemple transmise par voie radioélectrique depuis une station éloignée pour une commande à distance du véhicule. Selon encore une autre variante résultant du caractère périodique de l'apparition des nuits lunaires, le véhicule peut inclure des moyens de mesure temporelle pour déclencher sa mise à l'abri à l'expiration d'une temporisation donnée coïncidant avec le début de la nuit lunaire. Dès lors que cet événement A se produit, le véhicule se met à l'abri selon l'étape 14. Plusieurs variantes peuvent être envisagées pour assurer la protection par mise à l'abri du véhicule. Une première variante utilise un déploiement par le véhicule autour de lui-même, selon les figures 1B à 1D, de l'élément de couverture 2. Pour cela, comme montré dans la figure 1B, les baguettes télescopiques 20 sont déployées et ouvertes suivant un "faisceau conique" s'étendant à partir du point d'articulation des baguettes, sensiblement central au véhicule. L'élément de couverture 2, ainsi ouvert, est ensuite étendu autour du véhicule pour le recouvrir intégralement comme illustré dans la figure 1D. Pour cette opération de recouvrement du véhicule par l'élément de couverture 20, il peut être utilisé avantageusement le bras manipulateur 10 dont la pince d'extrémité saisit l'élément de couverture en un point pour le rabattre de l'arrière vers l'avant du véhicule.En résultat final, le véhicule se retrouve totalement isolé par l'élément de couverture 2, typiquement en matériau Mylar, qui vient s'appuyer sur le sol autour du véhicule. Selon une autre variante, la mise à l'abri du véhicule par lui-même consiste en un déplacement du véhicule pour rejoindre un abri prévu à cet effet. A cette fin, le véhicule mémorise la position d'un "garage abri" dans lequel il vient se protéger dès lors que sa mise à l'abri est rendue nécessaire par un environnement extérieur devenu hostile. Sachant que le véhicule, dès lors qu'il est sous protection dans un abri, ne peut recevoir d'énergie solaire destinée à garantir son évolution ultérieure sur la planète considérée, il apparaît particulièrement avantageux de prévoir, lors de sa mise à l'abri, le positionnement de moyens capteurs d'énergie solaire qui sont accessibles au soleil alors même que le véhicule est sous abri. Le véhicule peut en effet durant sa période d'isolation sous abri être sujet à un affaiblissement critique de l'énergie emmagasinée. Il en résulte alors une impossibilité pour le véhicule de s'extraire ultérieurement de l'abri et, par voie de conséquence, une immobilisation définitive du véhicule ét donc sa perte.Selon l'invention, pour remédier à cet inconvénient, il est prévu que le véhicule positionne, suite à l'événement A, des moyens capteurs d'énergie solaire qui sont de préférence orientés vers un point prévu d'apparition du soleil lorsque l'environnement extérieur ne sera plus hostile. Comme montré dans la figure 1D, il peut être envisagé pour cela que l'élément de couverture 2 comporte une fenêtre en matériau transparent sur la face intérieure de laquelle, lors de sa mise à l'abri, le véhicule plaque des moyens capteurs d'énergie solaire 6, sous la forme d'un panneau solaire. Ce panneau solaire 6 est porté par le corps principal 1 du véhicule et est actionné pour être plaqué sur la fenêtre transparente.Dans la variante relative à la mise à l'abri du véhicule par déplacement vers un abri prévu à cet effet, il peut être prévu, le dépôt par le véhicule, à l'extérieur de l'abri, préalablement à son entrée dans le garage abri, de moyens capteurs d'énergie solaire convenablement isolés et reliés au véhicule à travers un fil de liaison. Selon l'étape 15 de la figure 2, dès lors que le véhicule est à l'abri, et, éventuellement, que des moyens capteurs d'énergie solaire qui sont accessibles au soleil ont été positionnés, le véhicule se met, au moins partiellement, en veille. Pour expliquer cette mise en veille du véhicule, il est maintenant fait référence à la figure 4.Dans ce schéma fonctionnel synoptique, les moyens embarqués dans le véhicule comprennent : (1) - un noyau 30 réalisant les fonctions de base et intelligentes du véhicule, (2) - une interface de traitement radioélectrique 31 recevant à travers une antenne 7 des informations de commande INFO, telles qu'information de commande de mise à l'abri émises par exemple par une station planétaire distante, (3) - une interface de commande mécanique 32 destinée à assurer le déplacement et l'évolution du véhicule par exemple par actionnement des ses roues 11 et de son bras manipulateur 10, (4) - une interface de traitement d'image 33 destinée à recevoir et traiter les deux images en stéréovision fournies par la caméra 12, (5) - une interface capteur de température 34 reliée à un capteur de température 3 et utilisée dans la variante selon laquelle événement déclenchant la mise à l'abri du véhicule est une mesure d'une température inférieure à une température seuil prédéterminée, et enfin (6) - une interface de contrôle électrique reliée à un panneau solaire capteur d'énergie solaire 6, une batterie 5 et un élément de chauffage 4. I1 est à noter que, selon une variante avantageuse de l'invention, cet élément de chauffage sera activé pour toute la durée pendant laquelle le véhicule est à l'abri, et cela afin de garantir un niveau de température minimal sous l'abri lorsque l'environnement extérieur hostile résulte d'une température extérieure particulièrement basse, par exemple durant la nuit lunaire.Dans le schéma de la figure 4, le noyau 30, sous la forme d'un automate, assure le contrôle de chacune des interfaces afin de garantir un bon fonctionnement du véhicule et permettre son évolution sur le sol planétaire. La mise en veille au moins partielle du véhicule consiste en une désactivation sélective de certaines interfaces ou certains sous-ensembles d'interface. Ainsi, à titre d'exemple, dans la variante selon laquelle l'événement déclenchant la mise à l'abri du véhicule est une mesure d'une température inférieure à une température seuil prédéterminée, il sera choisi de maintenir activés l'interface capteur de température 34 et le sous ensemble d'interface de contrôle électrique 35 associé à la batterie 5, les interfaces 31, 32 et 33 notamment étant alors désactivées pour toute la période durant laquelle le véhicule est à l'abri. En variante, le noyau désactive et active sélectivement à des instants prédéterminés, durant la période pour laquelle le véhicule est à l'abri, certaines interfaces respectivement rendues inutiles ou utiles pour la mise en oeuvre d'une fonction donnée. Comme montré à l'étape 16 de la figure 2, à l'expiration de la période critique durant laquelle l'environnement extérieur est hostile au véhicule, un événement B vient "réveiller" le véhicule pour l'informer que l'environnement extérieur est à nouveau viable pour le véhicule. Cet événement B peut consister en: - une mesure, par les moyens de mesure 3 et 34 dans le véhicule, d'une température supérieure à la température seuil prédéterminée, ou - une réception, par les moyens de réception 7 et 31, d'une information INFO de commande de mise à découvert émise par exemple en provenance d'une station planétaire distante, ou encore - une expiration de temporisation qui est déclenchée dans le véhicule.Cette dernière variante apparaît tout à fait applicable à la réalisation relative à la protection d'un véhicule pendant la nuit lunaire étant entendu que cette nuit lunaire a une durée connue et fixe sensiblement égale à 14 jours. Pour cela, le véhicule déclenche une temporisation de 14 jours en réponse à l'événement signalant l'existence d'un environnement extérieur hostile. L'événement B résulte alors de l'expiration de cette temporisation. Selon l'étape 17, dès lors que cet événement B se produit, celles des interfaces ou sous-ensembles d'interface qui ont été mises en veille après la mise à l'abri du véhicule sont réveillés ou réactivés. Puis le véhicule est mis à découvert selon l'étape 18. Selon la première variante énoncée dans la description, cette mise à découvert du véhicule résulte d'un ploiement de l'élément de couverture 2. Le véhicule positionne l'élément de couverture 2 dans sa position repliée suivant le sens de lecture des figures 1D, puis 1C, puis 1B et enfin 1A. Dans la seconde variante, cette mise à découvert du véhicule consiste en un déplacement du véhicule pour sortir du "garage abri" dans lequel il s'est logé initialement. La figure 3 est un diagramme temporel destiné à rappeler les états successifs du véhicule en fonction des événement A et événement B délimitant ensemble une période durant laquelle l'environnement extérieur est hostile. Postérieurement à l'événement A signalant le début d'une période durant laquelle l'environnement extérieur est hostile, le véhicule est à découvert. En réponse à cet événement A, le véhicule se met à l'abri. Cette mise à l'abri, consistant par exemple en un déploiement de l'élément de couverture 2, requiert une durée notée C. A l'expiration de cette durée c, coïncidant avec l'instant to, le véhicule est à l'abri et met en veille au moins partielle ses moyens embarqués, et cela jusqu'à la détection de l'événement B informant le véhicule que l'environnement extérieur est devenu viable. En réponse à cet événement B, le véhicule réactive les moyens préalablement mis en veille et se met à découvert. Cette mise à découvert, consistant par exemple en un ploiement de l'élément de couverture 2, requiert une durée D expirant à l'instant tl. La zone hachurée, s'étendant à partir de l'instant tO jusqu'à l'instant associé à l'événement B représente la durée, dite seconde période, pendant laquelle, d'une part, certains moyens au moins dans le véhicule sont en veille et, d'autre part, le véhicule est à l'abri. REVENDICATIONS 1 - Procédé de protection contre un environnement extérieur devenu hostile, d'un véhicule planétaire apte à évoluer de manière au moins partiellement autonome par accumulation d'énergie d'origine solaire, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape de - mise à l'abri et mise à découvert du véhicule par lui-même par rapport audit environnement extérieur respectivement en réponse à des premier et second événements (A, B) délimitant une première période pendant laquelle ledit environnement extérieur est hostile, de sorte que le véhicule est isolé de l'environnement extérieur pendant une seconde période incluse dans ladite première période. 2 - Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé par une mise en veille au moins partielle durant ladite seconde période de moyens (31, 32, 33, 34, 35) embarqués dans le véhicule. 3 - Procédé conforme à la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, postérieurement audit premier événement, l'étape de - positionnement de moyens capteurs d'énergie solaire (6), de préférence selon une orientation dirigée vers un point prévu d'apparition du soleil. 4 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit premier événement (A) est un événement choisi parmi le groupe des événements consistant en: - une mesure, par des moyens de mesure (3, 34) dans ledit véhicule, d'une température inférieure à une température seuil prédéterminée, - une réception, par des moyens de réception (7, 31) dans ledit véhicule, d'une information de commande de mise à l'abri (INFO), et - une expiration de temporisation. 5 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit second événement (B) est un événement choisi parmi le groupe des événements consistant en: - une mesure, par des moyens de mesure (3, 34) dans ledit véhicule, d'une température supérieure à une température seuil prédéterminée, - une réception, par des moyens de réception (7, 31) dans ledit véhicule, d'une information de commande de mise à découvert (INFO), et - une expiration de temporisation. 6 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par l'activation de moyens de chauffage (4) associés audit véhicule durant ladite seconde période. 7 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites étapes de mise à l'abri et mise à découvert du véhicule par lui-même consistent respectivement en un déploiement d'un élément de couverture (2) autour du véhicule et en un ploiement dudit élément de couverture (2). 8 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdites étapes de mise à l'abri et mise à découvert du véhicule par luimême consistent respectivement en un déplacement du véhicule pour rejoindre un abri prévu à cet effet et un déplacement du véhicule pour sortir dudit abri.