Brevet FR2789643A1 — publié le 20000818

La présente invention concerne un système de manutention, appelé chariot motorisé autoguidé, permettant de transporter des charges ou de tracter des wagonnets destinés à alimenter des lignes de production industrielle. Ce système s'inscrit dans un contexte global de réduction des coûts de production et notamment de réduction des coûts de manutention. Afin de réduire ces coûts, les entreprises doivent résoudre certains problèmes techniques, supprimer les stocks avancés sur ligne, éviter l'utilisation de véhicule à fourches ou les déplacements d'opérateurs... Le chariot est caractérisé en ce qu'il comprend, un dispositif de guidage embarqué sur une roue motrice et directrice, et différents dispositifs de détection d'étapes. Le dispositif de guidage est capable de reconnaître et de suivre un parcours préétablis (matérialisé par une bande adhésive réfléchissante collée au sol). Le dispositif de détection distingue des étapes diverses du parcours, telles que lignes droites, carrefours et virages. Le chariot motorisé est autonome et est équipé en outre, d'un système de communication radio lui permettant de détecter la présence d'un autre module de même nature. De plus, le chariot dispose d'un système de programmation de parcours permettant de procéder par apprentissage et de différents dispositifs de sécurité. Le fonctionnement du dispositif de guidage, de détection d'étapes ainsi que le système de programmation de parcours est contrôlé par un cerveau électronique. Certes il existe divers types de véhicules autonomes, capables de suivre un parcours préétablis, tels que véhicule électrique, filoguidé ou encore fauteuil roulant automoteur à guidage automatique. Cependant, le procédé de guidage existant sur chacun de ces véhicules, n'apporte pas forcément la flexibilité et la fiabilité nécessaire à la bonne gestion des flux dans un atelier de production ou tout locaux et lieux de stockage. En effet, matérialiser un parcours par des fils électriques enterrés dans le sol, des lignes de peinture métallisée ou portant des codes barres nécessite certains travaux. De plus, le dispositif de guidage utilisé et réalisé par capteur optique, émetteur récepteur infra rouge ou encore détecteur magnétique non solidaire d'une roue directrice et motrice, ne permet pas d'assurer la précision indispensable au suivi de bandes ou de lignes. La présente invention à pour but de créer un chariot motorisé autoguidé du type précédemment définit. Ce chariot devant avoir pour vocation principale, flexibilité et fiabilité de l'approvisionnement automatique de matériel, depuis la zone de stockage jusque sur les différents postes de la ligne de fabrication, tout en augmentant la productivité et la sécurité. Ces exigences et problèmes techniques sont résolus selon l'invention de manière qu'il puisse ce concevoir de façon simple et avantageuse. Selon une première caractéristique, il est particulièrement avantageux que la réalisation du tracé au sol soit effectuée au moyen de bandes adhésives appelées bandes guides. En effet, un tel procédé est simple de réalisation et peu onéreux. Il permet de procurer une grande flexibilité aux entreprises dans le choix du parcours désiré et de l'adapter selon leur convenance. Une des réalisations avantageuses de l'invention est dans la conception du dispositif de guidage embarqué. Ce dispositif comprend deux cellules photoélectriques ou optiques ou inductives fixées à l'ensemble moteur traction direction, ce qui lui procure une grande précision dans le suivi de la bande guide. Une autre réalisation aussi avantageuse réside en sa capacité à gérer des étapes diverses, telle que changement de direction, arrêt pour chargement, déchargement de matériel, entrée / sortie carrefour ou terminus. Ceci, selon un déroulement de parcours dit en relatif ou en absolu. Pour un déroulement de parcours en relatif, c'est à dire pour un parcours composé d'une succession d'étapes; Le chariot est équipé d'un dispositif de détection d'étapes réalisé par une cellule photoélectrique ou optique ou inductive (dit cellule de détection). Les étapes sont matérialisées par un marquage au sol réalisé en bandes adhésives. Pour un déroulement de parcours en absolu, le chariot est capable de détecter qu'il n'est pas sur le bon parcours et/ou de récupérer correctement son chemin à l'étape suivante. Dans ce cas, le dispositif de détection est un lecteur de puce électronique embarqué sur une roue motrice et directrice, et les étapes sont caractérisées par des puces électroniques collées au sol. Il est en outre avantageux de matérialiser une étape par un marquage au sol. En effet, ce marquage est réalisé par au minimum 2 bandes adhésives parallèles, ceci permet de le distinguer d'une information parasite. Il est également avantageux, afin d'éviter toute collision dans un carrefour, que les chariots soit munis d'un système de communication radio inter chariots, caractérisé par un émetteur récepteur. Lorsqu'un des chariots entre dans un carrefour, l'émetteur signale sa présence au récepteur d'un autre chariot situé dans les environs. Selon un développement avantageux de l'invention, le chariot motorisé autoguidé est équipé d'un système de programmation de parcours permettant de procéder par apprentissage. Ce système est d'une grande simplicité, car il suffit, pour réaliser cette programmation, d'effectuer une série de validations sur un pupitre de programmation. Par ailleurs, en cas de traction de wagonnets, il est particulièrement avantageux qu'il dispose de 2 dispositifs de sécurité arrière. Ces sécurités se déclenchent lorsqu'un obstacle quelqu'un ou quelque chose entrave la bonne circulation des wagonnets, provoquant ainsi l'arrêt du chariot. Le principe de fonctionnement du premier dispositif repose sur un système de capteur et de ressorts. La tension, provoquée par l'arrêt d'un quelconque wagonnet et l'avance du chariot, est transmise à un crochet d'attelage. Si cette tension dépasse une valeur limite prédéfinie sur des ressorts, alors une touche de contact actionne un capteur. Le deuxième dispositif de sécurité arrière est placé sur un timon. Est appelé timon, l'élément qui relie un chariot motorisé à un wagonnet ou un wagonnet à un autre. Ce timon dispose, d'un détecteur magnétique pourvu d'une liaison radio qui communique avec un récepteur situé dans le chariot, et d'une barrière de protection qui pivote autour d'un axe central. Sur cette barrière est fixé un aimant dont la stabilité est assurée par des ressorts solidaires au timon. S'il y a rotation de la barrière de protection, l'aimant échappe à la portée du détecteur magnétique, et ce dernier par liaison radio transmet l'information au récepteur. Le tout permettant d'assurer la sécurité sur l'ensemble du train, en évitant de mettre en danger personnel et biens. Les dessins annexés illustrent l'invention. La figure 1 représente en perspective, un chariot selon l'invention. La figure 2 représente en coupe le dispositif de guidage et la première sécurité arrière. La figure 3 représente le principe de tracé au sol, de déroulement de parcours relatif et absolu, ainsi qu'un exemple de gestion d'étapes sur un carrefour. La figure 4 représente un timon avec son système de sécurité En référence à ces dessins, le chariot comporte: En figure 1, une carrosserie métallique (1) supportant un tableau de commande (2) et un gyrophare (3), un radar (4), une cellule de détection d'étape (10), un joystick (13). En figure 2, un châssis (5) supporté par des roues arrières (6) et par une roue avant motrice et directrice (9) supportant un dispositif de guidage (17) et un lecteur de puce électronique (28), une batterie à courrant continu (7), un pare chocs (8), un crochet d'attelage (23), un système de communication radio (30), un récepteur radio (33). La présente invention est décrite ci-après de manière plus détaillée. Il est représenté schématiquement l'état de la technique ainsi que divers modes de réalisation Selon la figure 2, une roue avant (9) est entraînée en traction par un moteur électrique (19) à courant continu. L'ensemble est entraîné en rotation par un moteur de direction (18), formant ainsi un bloc traction rotation. Devant ou derrière ce bloc sont embarquées deux cellules photoélectriques ou optiques ou inductives de guidage (17), permettant ainsi à ces cellules de pivoter simultanément avec la roue (9) tout en suivant une bande guide (voir Fig.3). L'information recueillie par ces cellules de guidage commandera la navigation du chariot. Selon la figure 3. La détection des étapes, selon un déroulement de parcours en relatif, est obtenue par une cellule photoélectrique ou optique ou inductive (10) fixée sur un châssis (5 Fig.l). Cette cellule de détection permet d'identifier une étape du parcours par l'intermédiaire d'un marquage (27), réalisé par plusieurs bandes adhésives parallèles collées au sol. L'information recueillie par cette cellule est gérée par le cerveau électronique (20 Fig.2). Selon la figure 3. La détection des étapes, selon un déroulement de parcours en absolu, est obtenue par un lecteur de puce électronique embarqué (28) et par des puces électroniques (29) statiques disposées le long du parcours. Ce procédé consiste à stocker un numéro sur les puces ce qui permet de les identifier de manière unique dans un atelier. A ce numéro est associé une action physique (gauche pour changement de direction à gauche, droite pour...). L'information recueillie par ce lecteur de puce est gérée par le cerveau électronique (20 Fig. 2). Cette même information indiquera au chariot qu'il est ou n'est pas sur le bon parcours. Selon la figure 1 et 3. La programmation de parcours par apprentissage s'effectue de la façon suivante: un commutateur (11) de mise sous tension est activé et un commutateur (12) est mis en position apprentissage actif. Le chariot est placé à son point de départ à l'aide d'une manette joystick (13) qui permet de piloter manuellement le chariot. En appuyant sur un bouton départ (15) le chariot suit automatiquement la bande guide, qui décrit un parcours, et s'arrête à chaque étape dés que la cellule de détection (10) aperçoit un marquage (27) ou que le lecteur de puce (28) lit le numéro d'une puce (29). Ceci sur un parcours qui peut être de type fermé (en boucle), cyclique ou encore ouvert (comportant différents points de départ). A l'aide du pupitre de programmation (14) est renseigné le programme par une série de validations correspondant à une action (gauche, droite, tout droit, arrêt gare, entrée / sortie carrefour ou terminus). Le chariot exécute immédiatement cette action et se dirige à l'étape suivante. Si toutefois une étape est dépassée sans avoir été validé, le chariot peut faire marche arrière grâce à son joystick (13) et l'étape revalidée. Une fois cet apprentissage effectué le commutateur (12) est mis en position apprentissage non actif. Le chariot peut alors fonctionner en automatique, dit mode normal, sans opérateur en appuyant sur le bouton départ (15). En mode normal, à chaque passage du chariot sur un marquage (27) ou une puce (29) le chariot recherche en mémoire l'action à réaliser et l'exécute. En outre, en mode normal, il a été prévu de pouvoir insérer des étapes supplémentaires sans pour autant recommencer toute la programmation par apprentissage. Selon la figure 3. La gestion de la circulation dans un carrefour repose sur un système de communication radio installé sur tous les chariots. L'entrée et la sortie d'un carrefour sont matérialisées au sol, soit par un marquage (27), soit par une puce électronique (29). Dés qu'un chariot et son convoi (31) entre dans un carrefour, au moyen de son émetteur récepteur (30 Fig.2) il émet systématiquement un signal radio. Si un chariot et son convoi (32) sont déjà présent dans ce carrefour, alors ce même signal sera reçu par son propre récepteur (30 Fig.2) et informera en retour de sa présence. Le chariot et son convoi (31) devront attendre pour circuler librement la sortie carrefour du chariot et son convoi (32). L'ensemble du dispositif de sécurité comprend: Selon la figure 1. Un bouton d'arrêt d'urgence (16) installé sur le tableau de commande (2). Une alarme signalant la présence du chariot en mouvement. Une détection radar (4) par ultrason se déclenche dés qu'une présence d'obstacle quelconque traverse son champ d'application (environ 70 cm). Ce déclenchement provoque l'arrêt instantané du chariot par coupure de l'alimentation, et la mise en marche s'effectue automatiquement après 5 secondes de temporisation. Selon la figure 2. Un pare chocs (8) monté sur un chassis (5) et pourvu de ressorts (21). Ce pare chocs, lorsqu'il y a rencontre avec un quelconque obstacle, agit sur le capteur (22) par l'intermédiaire de la compression des ressorts (21) et provoque l'arrêt immédiat du chariot. Selon la figure 2. Un premier dispositif de sécurité arrière se déclenche lorsqu'une tension, créée par l'arrêt d'un quelconque wagonnet et l'avance du chariot, est transmise à un crochet d'attelage (23). Si cette tension dépasse une valeur limite prédéfinie sur les ressorts (24), alors le déplacement de la touche (26) actionne un capteur (25), provoquant ainsi l'arrêt du chariot. Selon la figure 4. Un deuxième dispositif de sécurité arrière placé sur un timon (34). Ce timon dispose, d'un détecteur magnétique (35) pourvu d'une liaison radio qui communique avec un récepteur (33 voir Fig.2) situé dans le chariot, et d'une barrière de protection (36) qui pivote autour d'un axe central (37). Sur cette barrière est fixé un aimant (39) dont la stabilité est assurée par des ressorts (38) solidaires au timon. S'il y a rotation de la barrière de protection (36), l'aimant (39) échappe à la portée du détecteur magnétique (35), et ce dernier par liaison radio transmet l'information au récepteur (33), provoquant ainsi l'arrêt du chariot. REVENDICATIONS 1) Chariot motorisé autoguidé, permettant de transporter des charges ou de tracter des wagonnets destinés à alimenter des lignes de production industrielle, comprenant une carrosserie métallique (1) supportant un tableau de commande (2) et un gyrophare (3); un radar (4); une cellule de détection d'étape (10), un joystick (13); ainsi qu'un châssis (5) supporté par des roues arrières (6) et par une roue avant motrice et directrice (9) sur laquelle est embarqué un dispositif de guidage (17) et un lecteur de puce électronique (28); une batterie à courrant continu (7); un pare chocs (8); un crochet d'attelage (23); un système de communication radio (30); un récepteur radio (33), caractérisé en ce qu' une roue avant (9) est entraînée en traction par un moteur électrique (19) à courant continu. L'ensemble est entraîné en rotation par un moteur de direction (18), formant ainsi un bloc traction rotation. Devant ou derrière ce bloc est embarqué le dispositif de guidage constitué de deux cellules photoélectriques ou optiques ou inductives (17), permettant ainsi à ces cellules de pivoter simultanément avec la roue (9) tout en suivant une bande guide (voir Fig.3). L'information recueillie par ces cellules de guidage commandera la navigation du chariot. 2) Chariot motorisé autoguidé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la détection des étapes, selon un déroulement de parcours en relatif, est obtenue par une cellule photoélectrique ou optique ou inductive (10) fixée sur un châssis (5 Fig.1). Cette cellule de détection permet d'identifier une étape du parcours par l'intermédiaire d'un marquage (27). L'information recueillie par cette cellule est gérée par le cerveau électronique (20 Fig.2). 3) Chariot motorisé autoguidé selon la revendication 1 et 2, caractérisé en ce que la détection des étapes, selon un déroulement de parcours en absolu, est obtenue par un lecteur de puce électronique embarqué (28) et par des puces électroniques (29) statiques disposées le long du parcours. Ce procédé consiste à stocker un numéro sur les puces ce qui permet de les identifier de manière unique. A ce numéro est associé une action physique (gauche pour changement de direction à gauche, droite pour...). L'information recueillie par ce lecteur de puce est gérée par le cerveau électronique (20 Fig.2). Cette même information indique au chariot qu'il est ou n'est pas sur le bon parcours. 4) Chariot motorisé autoguidé selon la revendication 1 à 3, caractérisé en ce que la programmation de parcours par apprentissage comporte et s'effectue de la façon suivante: un commutateur de mise sous tension (11) est activé et un commutateur (12) est mis en position apprentissage actif. Le chariot est placé à son point de départ à l'aide d'une manette joystick (13) qui permet de piloter manuellement le chariot. En appuyant sur un bouton départ (15) le chariot suit automatiquement la bande guide, qui décrit un parcours, et s'arrête à chaque étape dés que la cellule de détection (10) aperçoit un marquage (27) ou que le lecteur de puce (28) lit le numéro d'une puce (29). Ceci sur un parcours qui peut être de type fermé (en boucle), cyclique ou encore ouvert (comportant différents points de départ). A l'aide du pupitre de programmation (14) est renseigné le programme par une série de validations correspondant à une action (gauche, droite, tout droit, arrêt gare, entrée / sortie carrefour ou terminus). Le chariot exécute immédiatement cette action et se dirige à l'étape suivante. Si toutefois une étape est dépassée sans avoir été validé, le chariot peut faire marche arrière grâce à son joystick (13) et l'étape revalidée. Une fois cet apprentissage effectué le commutateur (12) est mis en position apprentissage non actif. Le chariot peut alors fonctionner en automatique, dit mode normal, sans opérateur en appuyant sur le bouton départ (15). En mode normal, à chaque passage du chariot sur un marquage (27) ou une puce (29) le chariot recherche en mémoire l'action à réaliser et l'exécute. En outre, en mode normal, il a été prévu de pouvoir insérer des étapes supplémentaires sans pour autant recommencer toute la programmation par apprentissage. ) Chariot motorisé autoguidé selon la revendication 1 à 4, caractérisé en ce que la gestion de la circulation dans un carrefour repose sur un système de communication radio installé sur tous les chariots. L'entrée et la sortie d'un carrefour sont matérialisées au sol, soit par un marquage (27), soit par une puce électronique (29). Dés qu'un chariot et son convoi (31) entre dans un carrefour, au moyen de son émetteur récepteur (30 Fig.2) il émet systématiquement un signal radio. Si un chariot et son convoi (32) sont déjà présent dans ce carrefour, alors ce même signal sera reçu par son propre récepteur (30 Fig.2) et informera en retour de sa présence. Le chariot et son convoi (31) devront attendre pour circuler librement la sortie carrefour du chariot et son convoi (32). 6) Chariot motorisé autoguidé selon la revendication 1 à 5, caractérisé en ce qu' un premier dispositif de sécurité arrière se déclenche lorsqu'une tension, créée par l'arrêt d'un quelconque wagonnet et l'avance du chariot, est transmise à un crochet d'attelage (23). Si cette tension dépasse une valeur limite prédéfinie sur des ressorts (24), alors le déplacement d'une touche (26) actionne un capteur (25), provoquant ainsi l'arrêt du chariot. 7) Chariot motorisé autoguidé selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu' il un deuxième dispositif de sécurité arrière est placé sur un timon (34). Ce timon dispose, d'un détecteur magnétique (35) pourvu d'une liaison radio qui communique avec un récepteur (33 voir Fig.2) situé dans le chariot, et d'une barrière de protection (36) qui pivote autour d'un axe central (37). Sur cette barrière est fixé un aimant (39) dont la stabilité est assurée par des ressorts (38) solidaires au timon. S'il y a rotation de la barrière de protection (36), l'aimant (39) échappe à la portée du détecteur magnétique (35), et ce dernier par liaison radio transmet l'information au récepteur (33), provoquant ainsi l'arrêt du chariot. 8) Chariot motorisé autoguidé selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de tracé au sol (définissant un parcours) est matérialisé au moyen de bandes adhésives appelées bandes guides (voir fig.3). 9) Chariot motorisé autoguidé selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de marquage au sol (27), définissant une étape, est matérialisé par au minimum 2 bandes adhésives parallèles. Ceci permettant de distinguer ce marquage d'une information parasite.