Brevet FR2926051A1 — publié le 20090710

La présente invention concerne un dispositif modulaire de pilotage, en particulier pour un chariot automoteur. Il existe dans l'industrie des chariots automoteurs à pilotage automatique, affectés par exemple au transport de marchandises ou d'outillages. Ces chariots peuvent tracter des remorques, comporter des plateformes de stockage, des outils de travail ou des moyens de manutention pour, de manière autonome et en fonction de consignes programmées, déplacer de manière automatique des charges ou effectuer différentes opérations. Le chariot automoteur à pilotage automatique comporte une motorisation, et un dispositif de pilotage comprenant des moyens de repérage par rapport à différents repères extérieurs pour situer des positions dans l'espace, des informations sur les parcours à effectuer, ainsi que des dispositifs complémentaires pour assurer par exemple la programmation de parcours ou la sécurité. Ces chariots forment des ensembles complets où toutes les fonctions sont intégrées lors de la conception, notamment le dispositif de pilotage automatique, pour fournir un produit dédié à cet usage. Un inconvénient principal de ces chariots automoteurs à pilotage automatique est que les deux parties, chariot automoteur et dispositif de pilotage automatique, étant conçues ensemble, sont fortement dépendantes l'une de l'autre. Ces parties sont dédiées pour cet usage précis, ce qui impose un développement spécifique de l'ensemble. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et de proposer un dispositif de pilotage simple et modulaire qui puisse facilement s'adapter sur différents types de chariots. Elle propose à cet effet un dispositif de pilotage automatique, pour un chariot automoteur comportant une motorisation ainsi qu'un poste de conduite en mode manuel par un conducteur, caractérisé en ce que le dispositif de pilotage comprend des moyens de repérage par rapport à des repères extérieurs, des moyens de commande de la motorisation du chariot automoteur pour piloter des déplacements programmés, et des moyens de communication pour programmer ces déplacements, ce dispositif de pilotage automatique constituant un ensemble qui vient s'ajouter sur le chariot automoteur, pour pouvoir passer d'un mode de conduite manuel à un mode de conduite automatique. Un avantage essentiel du dispositif de pilotage selon l'invention, est qu'il permet de développer chaque partie, chariot automoteur et dispositif de pilotage automatique, indépendamment l'une de l'autre, et aussi de pouvoir les utiliser séparément pour des usages différents. Le dispositif de pilotage automatique peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, les moyens de 15 repérage permettent un repérage par rapport à des repères extérieurs se trouvant au sol. Ces repères au sol peuvent comporter un marquage sensiblement continu, comprenant par exemple des bandes longitudinales, de préférence de différentes luminosités. 20 Avantageusement, les moyens de repérage comprennent dans ce cas une caméra de lecture enregistrant en permanence l'image du sol au niveau des bandes longitudinales, pour calculer une déviation de trajectoire par rapport à ces bandes, afin d'agir sur les moyens de commande de la motorisation du chariot. 25 En option, le dispositif de pilotage automatique peut comporter un capteur électromagnétique placé près du sol, qui lit des étiquettes électroniques situées au niveau du sol. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les moyens de 30 repérage par rapport à des repères extérieurs comportent une caméra de vision de l'environnement, qui peut notamment être disposée horizontalement et comprendre un grand angle de vision, ou être disposée verticalement et lire les images renvoyées par un miroir sensiblement sphérique placé en hauteur. Selon une variante, le dispositif de pilotage automatique comporte un moyen de réception radio recevant des informations provenant d'un émetteur radio extérieur, pour commander la marche du chariot automoteur, pour recevoir des modifications de programmation du parcours, ou des indications de repérage utilisées par les moyens de repérage. Avantageusement, le dispositif de pilotage automatique comporte des moyens de détection de proximité utilisant un rayonnement Laser. En variante, le dispositif de pilotage automatique comporte des moyens de détection d'obstacles comprenant un bouclier avant déformable ou mobile, et un capteur de déplacement situé derrière ce bouclier. Avantageusement, l'ensemble constituant le dispositif de pilotage automatique, est placé à l'avant du chariot automoteur. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective présentant un dispositif de pilotage suivant l'invention, sans capot de protection ; - la figure 2 est une vue de dessous en perspective du dispositif de pilotage suivant l'invention, avec un capot de protection ; Les figures 1 et 2 représentent un dispositif de pilotage automatique 1, monté à l'avant d'un chariot automoteur 2 reposant sur une roue avant 4 motrice et directrice. Cette roue avant 4 est montée sur une tourelle comportant un axe de rotation verticale piloté par un moteur de direction, et un moteur de traction pour entraîner le chariot automoteur 2. Au moins deux autres roues supportent l'arrière de ce chariot automoteur 2 pour lui assurer une stabilité. Le chariot automoteur 2 comporte de plus un poste de pilotage en mode manuel, recevant un conducteur embarqué sur le chariot, ou éventuellement debout sur le côté en le suivant pendant les manoeuvres. Ce poste de pilotage non représenté comporte des moyens pour commander l'avance et la direction du chariot, ainsi que d'autres moyens comme des éléments de sécurité, par exemple des arrêts d'urgence. Le dispositif de pilotage automatique 1 comporte un boîtier 22 comprenant différents dispositifs électriques, comme un automate programmable contenant des consignes programmées à l'avance, ou des moyens pour établir des connexions comme des relais. Le dispositif de pilotage automatique 1 comporte des moyens de commande de la motorisation du chariot automoteur 2, qui en mode de fonctionnement automatique se substituent à des fonctions du poste de pilotage manuel, pour envoyer en particulier des ordres à la motorisation du chariot automoteur et piloter l'avance ainsi que la direction de ce chariot. Le dispositif de pilotage automatique 1 comporte de plus des moyens de repérage par rapport à des repères extérieurs, comprenant une caméra de lecture 10 qui enregistre la lumière réfléchie par un parcours tracé au sol. Ce parcours tracé au sol comporte une bande sombre centrale 12 encadrée par deux bandes claires latérales 14, il forme une piste continue qui sera suivie par la caméra de vision 10 pour déterminer des écarts de trajectoires par rapport à la bande centrale 12, et donner par les moyens de commande de la motorisation, à la direction du chariot automoteur 2 des ordres pour revenir dans l'axe de ce parcours. La caméra de vision 10 du parcours fonctionne de la manière suivante. La caméra de vision 10 enregistre en permanence l'image du sol sur une certaine largeur recouvrant les deux bandes latérales 14, et envoie cette image à un processeur qui suit le positionnement transversal de la bande centrale 12 par rapport à l'image lue, pour détecter une déviation. En variante, on pourrait avoir une seule bande claire latérale d'un côté de la bande sombre. Les bandes de repérage au sol peuvent aussi réfléchir une onde spécifique, ou bien être réalisées à partir d'une peinture comprenant un marqueur radioactif, la caméra de lecture étant sensible à ce marqueur. Un avantage de la caméra de vision par rapport à d'autres systèmes comme des capteurs optiques disposés près du sol, est que par son champ de lecture, elle donne une vision complète du parcours tracé au sol sur une certaine distance longitudinale, ce qui permet de garder un suivi de la trace même en cas de défauts du marquage au sol, provenant par exemple d'une usure ou de souillures qui la font disparaître localement. Le parcours formant une piste continue peut comporter des aiguillages, le dispositif de pilotage 1 comprenant alors des critères de choix de direction mis en mémoire. Le parcours peut comporter aussi d'autres informations complémentaires, sur le repérage ou l'environnement du chariot, comme des points de ralentissement avant un virage, ou des points d'arrêt à des postes de travail. Ces informations complémentaires peuvent être stockées dans des étiquettes électroniques liées au sol, contenant une antenne miniature, suivant la technologie RFID (Radio Frequency Identification). Cette technologie permet de réaliser facilement des mises à jour des informations contenues. De plus l'échange d'informations s'effectuant sans contact, ce système est fiable. Le dispositif de pilotage automatique 1 comporte dans ce cas un capteur électromagnétique RFID 32 placé près du sol, à côté de la caméra de lecture 10, pour lire les étiquettes électroniques, et obtenir des informations complémentaires de positionnement, notamment des informations pour activer une zone de détection spécifique qui sera utilisée par un capteur de détection d'obstacles, ou pour activer des ordres de ralentissement, d'accélération ou de gestion de circulation. Par exemple, il peut exister dans un atelier deux zones, une zone de 30 production avec des opérateurs et une zone de logistique sans opérateur. Une étiquette RFID est mise à l'entrée de chaque zone. Lorsque le chariot entre dans la zone de production, à la lecture de l'étiquette RFID sa vitesse est réduite pour protéger les personnes pouvant s'y trouver. De plus dans le cas d'un chariot automoteur équipé d'un capteur de détection d'obstacles dont la portée est paramétrable, sa zone de détection peut être élargie suivant des paramètres prévus d'avance. Lorsque le chariot entre dans la zone de logistique, à la lecture de l'étiquette RFID sa vitesse est augmentée, et sa zone de détection est adaptée à l'environnement. Les moyens de communication pour programmer des déplacements, permettent d'entrer dans une mémoire du dispositif de pilotage automatique 1, des informations concernant les déplacements à effectuer. Ces moyens de communication comportent dans la partie supérieure du dispositif de pilotage automatique 1, un pupitre de commande 16 comprenant des moyens de commande 18 comme un commutateur à clé pour la mise sous tension, un bouton poussoir d'arrêt d'urgence, ou un bouton de réarmement. Le pupitre de commande 16 comporte aussi des voyants de signalisation lumineuse. Le pupitre de commande 16 comporte de plus un écran tactile 20 tourné vers l'avant du chariot automoteur 2, qui permet de rentrer des programmes de circulation, de démarrer ces programmes, ou d'effectuer d'autres opérations liées par exemple à la gestion de défauts ou à la maintenance. Un capot de protection 24 représenté figure 2, recouvre le dispositif de pilotage automatique, il possède en partie basse une fente horizontale 28 qui revient sur les côtés latéraux du chariot. Un capteur de détection d'obstacles à nappe Laser 30 protégé par le bouclier indéformable 26, et disposé à hauteur de la fente horizontale 28, est inséré dans une boucle électrique de sécurité comprenant des moyens d'autocontrôle. Le capteur à nappe Laser 30 envoie un rayonnement laser formant une nappe sensiblement horizontale sortant de la fente horizontale 28, et s'étalant sur le devant et les côtés du chariot, et effectue une mesure de proximité des obstacles pour assurer la sécurité. Cette détection peut provoquer suivant les critères programmés, un arrêt immédiat du chariot automoteur 2. Une intervention d'un opérateur est dans ce cas nécessaire pour redémarrer le chariot automoteur. Ce principe de détection a pour avantage d'utiliser des moyens ne nécessitant pas de contact physique, et donc sans usure ni risque d'endommagement. De plus, on peut facilement régler des distances d'alerte par rapport à ces obstacles. En variante on peut utiliser pour la détection de proximité un bouclier avant déformable placé dans une partie basse du chariot automoteur, comportant des retours sur les côtés latéraux de ce chariot. Un capteur de détection d'obstacles situé juste derrière ce bouclier déformable, et détectant un déplacement, est disposé dans une boucle électrique de sécurité comprenant des moyens d'autocontrôle. Une collision avec un obstacle lors d'une marche avant du chariot automoteur, même avec un certain angle permis par les retours latéraux du bouclier déformable, provoque un recul de ce bouclier ainsi qu'une détection par le capteur de détection d'obstacles, ce qui arrête immédiatement le chariot. Pour la sécurité et la détection d'obstacles, d'autres types de capteurs peuvent être utilisés, comme des radars de proximité. Le dispositif de pilotage 1 suivant l'invention, est prévu comme un ensemble modulaire regroupant toutes les fonctions du pilotage automatique. Cet ensemble vient s'implanter à l'avant d'un chariot automoteur 2 comportant déjà toutes les fonctions nécessaires pour un pilotage manuel, cette installation à l'avant facilitant l'intégration des détections de proximité avec un obstacle, lors de la marche avant. On prévoit une fois cet ensemble de pilotage automatique installé, une commande manoeuvrée par l'opérateur, pour indiquer si il reste en pilotage manuel ou passe en pilotage automatique du chariot. En complément, le chariot automoteur peut disposer de capteurs qui détectent la présence d'un conducteur, pour passer systématiquement en pilotage automatique lorsque ce conducteur quitte le chariot. On réalise ainsi un dispositif de pilotage automatique qui peut être livré sous forme de kit, pour équiper suivant la demande des clients certains chariots automoteurs d'un même modèle. On se réserve alors la possibilité d'une adaptation d'un ensemble modulaire regroupant à l'avant toutes les fonctions nécessaires à l'automatisation, y compris celles pour la sécurité. Ce principe permet de produire en grande série d'une part des chariots automoteurs manuels pouvant être automatisés, et d'autre part des ensembles de pilotage automatique qui peuvent être utilisés pour différentes applications, ce qui facilite la réduction des coûts de chaque partie. En variante et dans le cadre de l'invention, le dispositif de pilotage automatique peut comprendre d'autres moyens de repérage par rapport à des repères extérieurs, comportant par exemple une vision omnidirectionnelle par un miroir sensiblement sphérique placé en hauteur, renvoyant vers le bas à une caméra placé verticalement, une image de l'environnement du chariot suivant un angle de 360°. On peut aussi utiliser une caméra de type grand angle disposée horizontalement, qui acquiert une image de l'environnement suivant un angle 20 suffisamment large. L'image enregistrée par la caméra peut être ensuite analysée par un processeur pour retrouver des repères connus dans l'atelier, et définir à partir de ces repères le trajet à prendre. Ce moyen de repérage a pour avantage de ne nécessiter aucun dispositif au sol. 25 Le repérage peut se faire aussi au moyen d'aimants placés dans le sol et détectés par des capteurs. Ce repérage peut se faire aussi par tous autres systèmes, comprenant par exemple un positionnement par GPS. En complément, des informations peuvent être échangées par radio avec le dispositif de pilotage 1 contenant un récepteur radio recevant des 30 informations provenant d'un émetteur radio extérieur, par exemple pour commander la marche du chariot automoteur en le guidant en temps réel à partir de l'extérieur, réalisant ainsi une commande à distance, pour recevoir des modifications de programmation du parcours, ou des indications de repérage utilisées par les moyens de repérage. Des échanges d'informations par radio ont l'avantage de pouvoir faire 5 évoluer en permanence et à distance, la programmation en fonction des besoins de l'atelier. REVENDICATIONS 1 ù Dispositif de pilotage automatique pour un chariot automoteur (2) comportant une motorisation ainsi qu'un poste de conduite en mode manuel par un conducteur, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de repérage (10) par rapport à des repères extérieurs, des moyens de commande (16) de la motorisation du chariot automoteur pour piloter des déplacements programmés, et des moyens de communication (20) pour programmer ces déplacements, ce dispositif de pilotage automatique constituant un ensemble (1) qui vient s'ajouter sur le chariot automoteur, pour pouvoir passer d'un mode de conduite manuel à un mode de conduite automatique. 2 ù Dispositif de pilotage automatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de repérage (10) permettent un repérage par rapport à des repères extérieurs se trouvant au sol. 3 ù Dispositif de pilotage automatique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les repères au sol comportent un marquage sensiblement continu, comprenant des bandes longitudinales (12, 14) de différentes luminosités. 4 ù Dispositif de pilotage automatique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de repérage (10) comprennent une caméra de lecture enregistrant en permanence l'image du sol au niveau des bandes longitudinales (12, 14), pour calculer une déviation de trajectoire par rapport à ces bandes, afin d'agir sur les moyens de commande de la motorisation du chariot. 5 ù Dispositif de pilotage automatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur électromagnétique (32) placé près du sol, qui lit des étiquettes électroniques situées au niveau du sol. 6 ù Dispositif de pilotage automatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de repérage(10) par rapport à des repères extérieurs comportent une caméra de vision de l'environnement, qui peut être disposée horizontalement et comprendre un grand angle de vision, ou être disposée verticalement et lire les images renvoyées par un miroir sensiblement sphérique placé en hauteur. 7 ù Dispositif de pilotage automatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de réception radio recevant des informations provenant d'un émetteur radio extérieur, pour commander la marche du chariot automoteur, pour recevoir des modifications de programmation du parcours, ou des indications de repérage utilisées par les moyens de repérage. 8 ù Dispositif de pilotage automatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détection de proximité utilisant un rayonnement Laser. 9 ù Dispositif de pilotage automatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détection d'obstacles comprenant un bouclier avant déformable ou mobile, et un capteur de déplacement situé derrière ce bouclier. 10 ù Dispositif de pilotage automatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il constitue un ensemble (1) placé à l'avant d'un chariot automoteur (2).