Brevet FR3002825A1 — publié le 20140912

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un dispositif de véhi- cule d'un appareil autonome au moins pour travailler une surface notamment pour une tondeuse à gazon autonome comportant au moins une unité de capteur pour détecter le comportement réfléchissant de la surface à travailler. Etat de la technique On connaît déjà un tel dispositif de véhicule pour un ap- pareil autonome servant à travailler une surface notamment pour une tondeuse à gazon autonome équipée d'une unité de capteur pour détec- ter le comportement aux réflexions de la surface à travailler. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet un dispositif de véhi- cule pour un appareil autonome du type défini ci-dessus caractérisé en ce que l'unité de capteur comporte au moins une surface de référence et détecte simultanément le comportement réfléchissant de la surface à travailler et celui de la surface de référence. Ainsi, selon l'invention et en d'autres termes, l'unité de capteur comporte au moins une surface de référence permettant de dé- tecter en même temps le comportement réflexion de la surface à travail- ler et de la surface de référence. L'expression « appareil autonome » désigne un appareil permettant de travailler au moins en partie de façon indépendante. L'appareil autonome permet notamment de commencer automatique- ment le travail, de le terminer automatiquement et/ou de sélectionner automatiquement au moins un paramètre. Le paramètre est notamment un paramètre de trajectoire et/ou de points d'inversion de mouvement. L'appareil autonome permet notamment de parcourir une surface à travailler et de traiter cette surface. L'appareil autonome permet par exemple de balayer la surface, de l'aspirer et/ou de la nettoyer. L'appareil autonome permet notamment de tondre le gazon constituant la surface de travail et/ou l'herbe occupant la surface à travailler. Différents appareils autonomes techniquement intéressants sont envisageables, tels que par exemple une balayeuse autonome, un aspirateur autonome ou une machine autonome de nettoyage de piscine. En va- riante on peut également envisager d'autres appareils autonomes techniquement intéressants et en particulier l'appareil autonome est une tondeuse à gazon, autonome. L'expression « surface à travailler » désigne notamment une surface qui définit une plage de travail. L'expression « unité de capteur » désigne notamment une unité ayant un module émetteur et au moins un module récepteur. L'expression « module émetteur » désigne notamment une unité permettant de générer et/ou d'émettre un rayonnement électro- magnétique. L'expression « module récepteur » désigne notamment une unité permettant de recevoir le rayonnement électromagnétique émis par le module émetteur par la surface notamment la surface à travailler et/ou la surface réfléchissante. En particulier, le dispositif de vé- hicule comporte au moins une unité d'exploitation pour exploiter le comportement de réflexion à détecter. L'expression « unité d'exploitation » désigne notamment une unité comportant au moins une électronique d'exploitation. En particulier, l'unité d'exploitation permet d'exploiter le rayonnement élec- tromagnétique reçu par le module récepteur. L'expression « électronique d'exploitation » désigne notamment une unité équipée d'un processeur et d'une mémoire ainsi que d'un programme de fonctionnement enregistré dans la mémoire. L'expression selon laquelle l'unité d'exploitation « exploite » au moins le comportement réfléchissant détecté » signifie en particulier que l'unité d'exploitation sert à utiliser le comportement réfléchissant détecté au moins pour comparer et/ou calculer une grandeur caractéristique. L'expression « surface de référence » désigne notamment une surface ayant des paramètres connus. La surface de référence per- met notamment d'effectuer une comparaison notamment avec l'unité d'exploitation. La valeur de comparaison est un comportement réfléchissant. Par exemple la surface réfléchissante peut avoir un comportant réfléchissant connu et la valeur de comparaison est alors le comportement réfléchissant connu. En particulier, la surface de réfé- rence permet de détecter et notamment de mesurer en particulier un comportement réfléchissant inconnu et la valeur de comparaison est le comportement réfléchissant détecté, notamment non connu. L'expression « comportement réfléchissant d'une surface » désigne notamment le degré de réflexion dépendant de la longueur d'onde de la surface vis-à-vis du rayonnement électromagnétique inci- dent, notamment de la longueur d'onde du rayonnement électromagnétique. En particulier, les différentes surfaces ont chacune un comportement réfléchissant caractéristique de la surface. A titre d'exemple, les différentes surfaces peuvent être de l'eau, du gazon, de la pierre calcaire, du pavé, la forêt d'automne, le désert et/ou de la neige fraîche ; l'eau, le gazon, la pierre calcaire, le pavé, la forêt d'automne, le désert de sable et/ou la neige fraîche ont chacune un comportement réfléchissant caractéristique différent de celui d'une autre surface. En particulier, l'unité d'exploitation permet de distinguer les différentes surfaces par leurs différents comportements réfléchis- sants. L'expression « degré de réflexion » désigne notamment le rapport entre l'intensité énergétique réfléchie et l'intensité énergique incidente d'un rayonnement électromagnétique. L'expression « prévu pour » signifie que le moyen notam- ment programmé spécialement, conçu spécialement et/ou équipé spécialement. Le fait qu'un objet assure une certaine fonction signifie notamment que l'objet exécute cette fonction dans au moins un état d'application et/ou de fonctionnement. La réalisation selon l'invention du dispositif de véhicule permet de reconnaître avantageusement la surface à travailler à l'aide de ses limites physiques par le comportement réfléchissant, de façon robuste, économique et fiable. Cela permet de garantir avantageusement le traitement complet de la surface à travailler. De plus et de façon avantageuse par comparaison avec la solution actuelle selon laquelle on délimite la surface à travailler par un fil de détection, on élimine ce fil et on réduit ainsi le coût d'installation par le client. Suivant une autre caractéristique, le dispositif de véhi- cule comporte au moins un châssis équipé de la surface de référence. Les surfaces de référence et le châssis sont notamment deux compo- sants réalisés séparément et qui sont reliés notamment à l'état monté. En variante de la surface réfléchissante réalisée séparément de la réalisation du châssis, on peut également envisager que le châssis lui-même constitue au moins en partie une surface de référence. En variante, du montage de la surface de référence sur le châssis on peut envisager d'autres dispositifs techniquement intéressants pour la surface de référence ; par exemple la surface de référence peut être prévue sur ou dans l'unité de capteur. L'expression « châssis » désigne notamment un châssis et/ou une carrosserie notamment de l'appareil autonome. Le châssis comporte au moins des parties portantes de l'appareil autonome. Le châssis réalise au moins la liaison entre les composants fonctionnels tels que par exemple une unité de travail telle qu'un couteau et/ou une faucille et un élément d'entraînement par exemple des roues. L'expression selon laquelle la surface de référence est « installée » sur le châssis, signifie notamment que la surface de référence est fixée directement et/ou indirectement sur le châssis. En particulier, l'unité de capteur est installée sur le châssis dans au moins un état de fonctionnement. L'expression selon laquelle l'unité de capteur est « mon- té » sur le châssis dans au moins un état de fonctionnement signifie notamment que l'unité de capteur est fixée notamment directement et/ou indirectement sur le châssis dans au moins un état de fonctionnement directement ou indirectement sur le châssis dans au moins un état de fonctionnement. Cela permet de détecter de manière sure et précise le comportement réfléchissant de la surface de référence dans la plage de visibilité de l'unité de capteur. De plus, il est proposé que l'unité d'exploitation analyse au moins la lumière ambiante à l'aide de la surface de référence. L'expression selon laquelle l'unité d'exploitation « ana- lyse » au moins la surface ambiante à l'aide de la surface de référence signifie notamment que l'unité d'exploitation exploite au moins un spectre de la lumière ambiante quant à ses caractéristiques spectrales. L'expression « spectre » de la lumière ambiante désigne notamment la composition caractéristique en particulier dépendant de la longueur d'ondes de la lumière ambiante. En particulier le spectre de la lumière ambiante donne la fréquence relative des longueurs d'onde et/ou des plages de longueur d'onde contenues dans la lumière ambiante respective. L'expression « fréquence spectrale » désigne notamment une fraction d'au moins une longueur d'ondes et/ou d'une plage de longueur d'onde dans le spectre de la lumière ambiante qui diffère de la lumière blanche ou de la lumière diurne et dans des conditions caractéristiques. Par exemple on pourra avoir une fréquence spectrale pour la lumière du soir et/ou dans le taillis. Cela permet d'analyser de façon précise la surface à travailler quelque soit la nature de la lumière ambiante. De plus, on évite avantageusement l'éclairage de la surface à travailler pour permettre une analyse spectrale indépendante de la lumière ambiante, ce qui se traduit par un coût réduit, une moindre com- plexité et une moindre consommation de puissance par l'unité de capteur. Il est en outre proposé que l'unité d'exploitation déter- mine au moins une limite de la surface à travailler en fonction du comportement réfléchissant. Notamment, l'unité d'exploitation détermine la limite de la surface à travailler selon le comportement réfléchissant me- surée par exemple de la surface à travailler et/ou d'une surface voisine de la surface à travailler telle qu'une terrasse comparée au comportement réfléchissant prévisible de la surface à travailler. En particulier l'unité d'exploitation détermine la limite de la surface à travailler en cal- culant au moins une grandeur caractéristique de vitalité de la surface à travailler. L'expression « limite de la surface à travailler » signifie no- tamment qu'il s'agit d'une limite latérale de la surface à travailler. L'expression « grandeur de vitalité de la surface à travailler » désigne notamment une grandeur caractéristique qui permet au moins de dis- tinguer entre une surface à travailler vivante notamment un gazon et une surface à travailler inerte notamment un sol en béton, un chemin, un rocher et/ou des pierres. Cela permet de déterminer de façon précise la limite de la surface à travailler ce qui est avantageux. Suivant une autre caractéristique, l'unité de capteur comporte au moins une autre surface de référence ayant un comportement réfléchissant connu différent de celui de la surface de référence. En particulier, cette autre surface de référence est montée sur le châs- sis ce qui permet avantageusement d'analyser avec une grande préci- sion la lumière ambiante permettant ainsi une détermination précise avantageuse de la limite de la surface à travailler. Le dispositif de véhicule selon l'invention n'est pas limité à l'application et à la forme de réalisation décrite ci-dessus. En particu- lier, le dispositif de véhicule selon l'invention peut recevoir ou comporter un nombre de composants d'éléments et d'unités différents de ceux décrits ci-dessus pour assurer sa fonction. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de façon plus détaillée à l'aide d'un dispositif de véhicule pour un appareil autonome représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre très schématiquement un appareil autonome avec un dispositif de véhicule selon une vue de côté schématique très simplifiée, - la figure 2 est une image de la surface à travailler, détectée par une unité de capteur du dispositif de véhicule et/ou de l'image obtenue, et - la figure 3 est un diagramme du comportement réfléchissant de la végétation notamment d'un gazon représentant le degré de réflexion en fonction de la longueur d'ondes d'un rayonnement électromagné- tique. Description d'un mode de réalisation La figure 1 montre un appareil autonome 12 selon l'invention sous la forme d'une tondeuse à gazon autonome équipée d'un dispositif de véhicule 10 selon l'invention. L'appareil autonome 12 est destiné à travailler une surface 14 sous la forme d'une surface de gazon. L'appareil autonome 12 reconnaît et travaille de façon autonome la surface 14 à l'aide du dispositif de véhicule 10. Le dispositif de véhicule 10 de l'appareil autonome 12 comporte un châssis 16 et 4 roues 28 installés sur le châssis 16. Seules deux roues des quatre roues 28 sont représentées et elles ne portent qu'une référence. Le dispositif de véhicule 10 comporte une unité de capteur 18 qui dans l'état de fonctionnement est installée sur le châssis 16 et détecte le comportement réfléchissant de la surface à travailler 14. Dans le présent exemple de réalisation, l'unité de capteur 18 comporte un élément de capteur 34 réalisé sous la forme d'une caméra. En variante on peut envisager d'autres réalisations techniquement intéressantes de l'élément de capteur 34. Le châssis 16 notamment l'appareil autonome 12 se déplace dans la direction de mouvement 30 qui est pratiquement parallèle à la surface à travailler 14. La direction de visée de l'unité de capteur 18 est pratiquement dirigée dans la direction de déplacement 30 du châssis 16. La direction de visée fait avec la direction de déplacement 30, dans un plan pratiquement perpendiculaire à la zone couverte par le châssis de la surface à travailler 14, un angle compris dans une plage prati- quement de 50° plus-moins 20°. En variante, on peut envisager d'autres directions de visée techniquement intéressantes pour l'unité de capteur 18. L'unité de capteur 18 détecte le rayonnement électromagnétique de la zone d'observation 32 situé dans la direction de visée. La zone d'observation 32 couverte par l'unité de capteur 18 comporte une plage avant du châssis 16 selon la direction de déplacement 30 ainsi qu'une plage partielle de la surface à travailler 14 qui se trouve devant le châssis 16 selon la direction de mouvement 30 (voir figure 2). L'unité de capteur 18 a une surface de référence 20 dont le comportement réfléchissant est connu. De plus, l'unité de capteur 18 a deux autres surfaces de référence 26 ayant chacune un comporte- ment réfléchissant connu différent de celui de la surface de référence 20. En variante on peut envisager d'autres nombre de surfaces de référence 20, 26 techniquement intéressantes. Ces autres surfaces de référence 26 ainsi que la surface de référence 20 sont prévues sur le châssis 16. Les autres surfaces de référence 26 ainsi que la surface ré- fléchissante 20 se trouvent dans la zone d'observation 32 de l'unité de capteur 18. L'unité de capteur 18 détecte simultanément le compor- tement réfléchissant de la surface à travailler 14 et celui des surfaces de référence respectives 20, 26. Pour exploiter le comportement réfléchis- sant, détecté, le dispositif de véhicule 10 comporte une unité d'exploitation 22. Dans le présent exemple de réalisation, l'unité d'exploitation 22 se trouve dans la région de l'unité de capteur 18. En variante, l'unité d'exploitation 22 peut être installée sur le châssis 16. L'unité d'exploitation 22 permet un traitement indépendant de la sur- face à travailler 14 selon le comportement réfléchissant. De plus, l'unité d'exploitation 22 commande un moteur entraînant les roues 28 en fonction du comportement réfléchissant pour déplacer ainsi le châssis 16 dans la direction de mouvement 30. Selon un procédé de gestion d'un dispositif de véhicule 10 selon l'invention, l'unité d'exploitation 22 analyse la lumière ambiante à l'aide des surfaces réfléchissante 20, 26. L'unité d'exploitation 22 filtre la lumière ambiante par son analyse en fonction des surfaces de référence 20, 26 l'influence de la lumière ambiante sur le comporte- ment réfléchissant de la surface à travailler 14. La figure 3 montre un diagramme du comportement réfléchissant de la végétation, notamment du gazon ; dans ce diagramme, le degré de réflexion est représenté en fonction de la longueur d'onde du rayonnement électromagnétique. La plage des longueurs d'ondes 36 symbolise la lumière bleue. Le compor- tement réfléchissant de la végétation présente un maximum local de réflexion dans la plage des longueurs d'ondes 38 correspondant à la lumière verte et qui est pratiquement de 550 nm. Pour détecter cette réflexion maximum, l'unité de capteur 18 peut comporter une matrice de Bayer. De plus, le comportement réfléchissant de la végétation a une forte augmentation de la réflexion à partir d'une longueur d'ondes qui correspond pratiquement à 700 nm. Cela correspond au passage entre une plage de longueur d'ondes 40 pour la lumière rouge et une plage de longueur d'ondes 42 proche du rayonnement infrarouge. Pour détecter cette montée de la réflexion, l'unité de capteur 18 peut avoir par exemple une sensibilité spectrale dans la plage transitoire entre les plages de longueur d'ondes 40, 42 pour la lumière rouge et le proche infrarouge. En fonction du comportement réfléchissant, l'unité d'exploitation 22 a une limite de surface de travail 24 pour la surface à travailler 14. Pour déterminer la limite 24 de la surface à travailler 14, l'unité d'exploitation 22 par de l'hypothèse que la lumière ambiante est constante dans la plage d'observation 32. Dans la suite, l'unité d'exploitation 22 calcule pour un pixel donné x qui symbolise un certain point de la surface à travailler 14 et pour la longueur d'ondes respective p, un degré de réflexion px(p). Le degré de réflexion Px(p) est le rapport entre la puissance lumineuse réfléchie par le pixel x et la puissance lumineuse incidente arrivant sur la surface à travailler 14. Pour déterminer la limite 24 de la surface à travailler 14, l'unité d'exploitation 22 compare le comportement réfléchissant mesuré de la surface active 14 au comportement réfléchissant mesuré de la surface active 14 au com- portement réfléchissant prévisible de la surface à travailler 14. Pour déterminer la limite 24 de la surface à travailler l'unité d'exploitation 22 calcule une grandeur de vitalité de la surface à travailler 14. Pour cela, l'unité d'exploitation 22 utilise les différents de- grés de réflexion Px(p) de la longueur d'ondes respective p. Par exemple à partir du degré de réflexion Px(rouge) d'une longueur d'ondes P(rot) de la lumière rouge et du degré de réflexion px(NIR) d'une longueur d'ondes pNIR du proche infrarouge permet de calculer un indice de différence de végétation, normalisé (NDVI). Cet indice NDVI de chaque pixel x est donné par la formule suivante : NDVI x= (px(NIR) - px(rot)) / (px(NIR) + Px(rot)). La grandeur de vitalité est réalisée comme NDVI. A l'aide de l'indice NDVI du pixel x respectif on peut tirer des conclusions quant à la probabilité de l'existence de végétation. De plus, à l'aide des informations NDVI on peut tirer des conclusions con- cernant la vitalité de la végétation. La vitalité d'une plante est en corré- lation avec l'augmentation du degré réfléchissant dans la plage qui entoure la plage de longueur d'ondes 40, 42 de la lumière rouge et du proche infrarouge. D'autres matériaux de revêtement de surface tels que des sols bétonnés, des chemins, des rochers et/ou des pierres non pas une différence aussi forte du degré de réflexion. Ce fait est utilisé par l'appareil autonome 12 pour reconnaître la limite 24 de la surface de travail 14 par une reconnaissance spectrale. En variante ou en plus, on peut envisager l'utilisation d'autres indices tels que par exemple l'indice de rapport simple SRI. On peut également à la place de la plage de transition des plages de lon- gueurs d'ondes 40, 42, utiliser des différences de réflexion des plages de longueur d'ondes 36, 38, des plages de longueur d'ondes 38, 40 et/ou le maximum total de référence dans le domaine des longueurs d'ondes 38 pour essentiellement 550 nm. Par les calculs, l'unité d'exploitation 22 forme l'image de la surface de travail 14 dans la plage d'observation 32 selon la figure 2.10 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 10 Dispositif de véhicule 12 Appareil autonome 14 Surface à travailler 16 Châssis 18 Unité de capteur 20 Surface de référence 22 Unité d'exploitation 26 Autre surface de référence 28 Roue 30 Direction de mouvement 32 Zone d'observation 34 Elément de capteur 36 Plage de longueur d'onde 40 Plage de longueur d'onde de l'infrarouge 42 Plage de longueur d'onde du proche infrarouge20