Brevet FR3027284A1 — publié le 20160422

DOMAINE TECHNIQUE Le domaine de l'invention est le domaine de l'épandage aérien utilisé par exemple en agriculture. Notamment, l'invention concerne un dispositif d'épandage apte à être comporté par un véhicule aérien ainsi qu'un procédé de pilotage d'un véhicule aérien comportant un dispositif d'épandage. ÉTAT DE LA TECHNIQUE L'épandage est couramment utilisé en agriculture, par exemple pour traiter la pyrale du maïs, en dispersant des billes de trichogrammes, une bille étant constituée par une enveloppe biodégradable contenant plusieurs milliers de trichogrammes (micro-guêpes) à différents stade de maturité. Actuellement différents moyens existent pour épandre des billes. L'épandage à la main est un premier moyen pour épandre des billes. Ce premier moyen est très peu utilisé car il est long et fastidieux à mettre en place. L'épandage à la main prend typiquement une heure dans des conditions normales de mise en oeuvre, pour traiter environ 4 ha de culture. Un deuxième moyen utilisé pour épandre des billes est l'utilisation d'un enjambeur qui est un outil agricole. Ce deuxième moyen présente des inconvénients. En effet, bien que le traitement par enjambeur soit plus rapide que l'épandage à la main, ce moyen est encore relativement lent car il permet en une heure d'utilisation, dans des conditions normales d'utilisation, de traiter seulement environ 10 ha. Un enjambeur est, de plus, un appareil couteux à acquérir. L'utilisation d'un enjambeur est limitée sur un terrain gras. Par ailleurs, lorsque le terrain comporte un système d'irrigation du sol, il faut préalablement démonter le système d'irrigation avant l'utilisation d'un enjambeur. Un enjambeur est également très long à déplacer sur une route de par sa vitesse très limitée qui est d'environ 30 km/h au maximum. Enfin, un enjambeur est un véhicule très polluant. Un troisième moyen existant pour épandre des billes consiste en un épandage aérien par le biais d'un hélicoptère. Ce moyen permet un épandage à vitesse très rapide puisqu'il permet de traiter 100 ha en une heure, cependant, il présente des inconvénients. Tout d'abord, l'emploi d'un hélicoptère pour épandre des billes est un moyen très onéreux. De plus, l'épandage par hélicoptère ne permet pas une précision dans le largage des billes, ni une utilisation à proximité d'habitations. Cet épandage par hélicoptère présente également des risques liés au vol à basse altitude dudit hélicoptère. Enfin, afin de diminuer les coûts liés à un épandage de billes par un hélicoptère, une tendance naturelle est de concentrer l'utilisation de ce moyen en très peu de temps. L'emploi massif de l'épandage par hélicoptère provoque une dégradation de la qualité des billes, cette dégradation étant notamment liée à la chaleur générée par le stockage des billes dans des réservoirs de l'hélicoptère pendant une journée d'épandage. EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention a pour objectif de remédier à tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur, notamment ceux exposés ci-avant, en proposant une solution qui permette un épandage plus rapide, une meilleure précision dans les largages des billes, et une solution abordable. A cet effet, et selon un premier aspect, il est proposé par la présente invention, un dispositif d'épandage comportant : une cuve apte à transporter des billes, un dispositif de largage comportant des moyens d'expulsion de bille, et apte à permettre une ouverture et une fermeture de ladite cuve, - un dispositif de contrôle apte à actionner ledit dispositif mécanique. Ledit dispositif d'épandage est porté par un véhicule aérien. On entend par bille, un élément solide, de petites dimensions, et de forme globalement sphérique. De préférence, ledit dispositif de largage comporte des servomoteurs qui permettent d'actionner ledit moyen de propulsion. Ledit dispositif de contrôle permet d'automatiser ledit épandage en commandant le dispositif de largage. Cette automatisation procure l'avantage de commander à distance ledit dispositif d'épandage. Le dispositif d'épandage peut donc être utilisé sans la nécessité d'une présence d'un utilisateur à bord dudit véhicule aérien. Dans des modes particuliers de réalisation de l'invention, ledit 5 dispositif d'épandage peut comporter en outre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, ledit dispositif de contrôle comporte des moyens de calculs aptes à déterminer des instants 10 d'éjection d'une bille dudit dispositif d'épandage selon des paramètres préalablement choisis. Lesdits paramètres préalablement choisis comportent par exemple au moins un point de passage dudit véhicule aérien, un angle et une vitesse du vent, une vitesse et une altitude dudit véhicule aérien, une géolocalisation dudit véhicule aérien, une vitesse et un angle d'éjection de bille. 15 De telles dispositions permettent de calculer en fonction d'au moins un point de passage dudit véhicule aérien, un instant d'éjection d'une bille afin que ladite bille respecte un plan d'épandage préalablement déterminé. Ledit plan d'épandage permet de déterminer le trajet et donc les points de passage dudit véhicule aérien au dessus du terrain à traiter. Les moyens de calculs 20 permettent en fonction des conditions météorologiques, et surtout du vent, en fonction du drone, c'est-à-dire de la vitesse, de l'altitude et de la géolocalisation dudit véhicule aérien, et en fonction de ladite vitesse et dudit angle d'éjection des billes. Ledit angle d'éjection peut-être modifié selon que le moyen de propulsion comporte une éjection simple d'une bille, ou une double éjection 25 simultanée de billes. Dans des modes particuliers de réalisation de l'invention, ledit dispositif d'épandage comporte un moyen de largage par gravité. Dans des d'autres modes particuliers de réalisation de l'invention, ledit 30 dispositif d'épandage comporte un moyen de largage par éjection électrique. De telles dispositions permettent de disposer de différents moyens de propulsions permettant une ou deux éjections simultanées. Dans un autre exemple de réalisation de l'invention, ledit moyen de propulsion permet d'éjecter trois particules simultanément. Ledit moyen de propulsion à double éjection permet donc d'éjecter deux fois plus de billes que ledit moyen à simple éjection, ce qui permet d'épandre une zone deux fois plus vite. Selon un deuxième aspect, l'invention propose un procédé de pilotage d'un véhicule aérien comportant un dispositif d'épandage. Ledit procédé de pilotage comporte des étapes : de détermination d'un plan d'épandage, de détermination d'un angle et d'une vitesse du vent, de détermination d'une altitude et d'une vitesse dudit véhicule aérien. Lesdites étapes permettent de calculer au moins un point de passage dudit véhicule aérien. De telles dispositions permettent à partir d'un plan d'épandage préalablement déterminé, des conditions météorologiques et en particulier du vent, et des conditions de vol dudit véhicule aérien, de déterminer des points de passage dudit véhicule aérien afin de respecter un tracé dudit plan d'épandage. Selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, ladite détermination dudit plan d'épandage dudit procédé de pilotage est établie selon des étapes : - de configuration d'une zone à épandre, - d'une détermination de caractéristiques spécifiques au type de bille à épandre, - d'une détermination d'une vitesse et d'un angle du vent. De telles dispositions permettent d'établir un plan d'épandage pour ensuite convertir ces données géographiques en points de passage de vol dudit véhicule aérien. Par exemple, une caractéristique spécifique au type de bille à épandre peut-être une distance séparant deux billes sur ladite zone à épandre, ladite distance peut-être nécessaire au bon fonctionnement desdites billes. Selon un troisième aspect, l'invention propose un procédé de calculs d'un instant d'éjection d'une bille d'un dispositif d'épandage. Ledit procédé de calculs comporte des étapes : - de détermination d'au moins un point de passage dudit véhicule aérien suivant un plan d'épandage, - de détermination d'une vitesse et d'un angle du vent, - de détermination d'une vitesse et d'une altitude dudit véhicule aérien, - de géolocalisation dudit véhicule aérien, - de détermination d'une vitesse et d'un angle d'éjection de ladite bille. De telles dispositions permettent en fonction d'un plan d'épandage donc d'au moins un point de passage d'un véhicule aérien, de calculer des instants d'éjection c'est-à-dire les moments d'éjection des billes pour qu'elles atterrissent dans des points d'impacts sur la zone à épandre prévus dans ledit plan d'épandage. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, ladite détermination d'au moins un point de passage dudit véhicule aérien dudit procédé de calculs est mise en oeuvre selon le procédé de pilotage dudit véhicule aérien. Selon un quatrième aspect, l'invention concerne un véhicule aérien comportant un dispositif d'épandage. Ledit véhicule aérien est apte à mettre en oeuvre le procédé de pilotage et le procédé de calculs d'un instant d'éjection d'une bille. Selon un cinquième aspect de l'invention, l'invention concerne un drone comportant un dispositif d'épandage, apte à mettre en oeuvre le procédé de pilotage et le procédé de calculs d'un instant d'éjection d'une bille. PRÉSENTATION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple nullement limitatif, et faite en se référant aux figures 1 à 2 qui représentent : - Figure 1 : un exemple d'un dispositif d'épandage par gravité selon l'invention, - Figure 2: un exemple d'un dispositif d'épandage par double éjection électrique selon l'invention. Dans ces figures, des références identiques d'une figure à une autre désignent des éléments identiques ou analogues. Pour des raisons de clarté, les éléments représentés ne sont pas à l'échelle, sauf mention contraire. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE MODES DE RÉALISATION DE L'INVENTION Un exemple de réalisation de l'invention est à présent décrit de manière détaillée dans une application non limitative au cas d'un dispositif d'épandage de billes de trichogrammes pour lutter contre les pyrales du maïs. Dans la suite de la description, un drone comporte le dispositif d'épandage, mais cet exemple n'est nullement limitatif de l'invention et tout véhicule aérien peut comporter le dispositif d'épandage. On entend par drone, un véhicule volant, commandé à distance ou 20 autonome. Dans l'exemple décrit ci-après, le drone se classe dans la catégorie E des drones, c'est-à-dire que le drone présente un poids inférieur à 25 kg. Dans un exemple de réalisation de l'invention, le drone présente une envergure d'environ 1,60 m et comporte une charge utile d'environ 8 kg. 25 On entend par charge utile, tous les appareils embarqués à bord du véhicule aérien, ici du drone, permettant d'accomplir une mission du drone et pouvant servir au vol autonome du drone. Pour faciliter la compréhension de la description, on utilisera à titre non limitatif les termes inférieur et supérieur, en référence à la gravité terrestre. 30 Le drone comporte dans un exemple de réalisation de l'invention, un autopilote. On entend par autopilote, un système de pilote automatique qui permet de maintenir un véhicule sur une trajectoire et avec une vitesse préétablies. Un autopilote comporte par exemple un système de décollage, de plan de vol et d'atterrissage qui permet une totale automatisation de ces phases de vol. Le drone comporte de préférence un système de géolocalisation comme un GPS (Global Positioning System). Le système de géolocalisation 5 permet avantageusement de connaître une position du drone par rapport à un référentiel. Dans un autre exemple de réalisation de l'invention, le système de géolocalisation employé est un système de GPS différentiel permettant d'obtenir une précision de l'ordre du mètre. Dans un autre exemple de réalisation de l'invention, le système de géolocalisation du drone utilisé est un 10 système de cinématique en temps réel qui permet d'obtenir une précision de l'ordre du centimètre. La précision du système de géolocalisation permet non seulement de garantir un épandage de précision mais également de sécuriser les phases de décollage et d'atterrissage du drone. Le drone comporte préférentiellement des capteurs qui permettent de 15 mesurer l'altitude du drone. De préférence, les capteurs mesurent l'altitude en temps réel du drone afin d'augmenter la précision de la mesure de l'altitude du drone. Dans un exemple de réalisation de l'invention, les capteurs utilisés sont des capteurs de type LIDAR. De préférence, le drone vole à altitude constante par rapport à une zone à épandre afin de faciliter l'épandage. Dans un 20 exemple, le drone présente une altitude par rapport à la zone à épandre de l'ordre de 5 à 10 mètres. Dans un exemple préféré de réalisation de l'invention, le drone comporte un système d'asservissement permettant de maintenir une altitude choisie pendant une durée d'un vol du drone. Le drone comporte de préférence un système qui permet d'éviter des 25 collisions avec des objets sur une trajectoire du drone comme par exemple un poteau ou une rampe d'irrigation. Dans un exemple de réalisation de l'invention, le système utilisé est un système SLAM (Simultaneous Localization And Mapping). Le drone comporte dans un exemple de réalisation de l'invention, un 30 système de mesure de la vitesse du vent. Dans un exemple de réalisation de l'invention, le système de mesure de la vitesse du vent effectue des mesures environ toutes les 0,5 secondes. Dans un mode de réalisation préféré, le système de mesure de la vitesse du vent utilisé est un tube de pitot. Le drone comporte de manière préférentielle, un système de télémétrie permettant une communication avec d'autres éléments. Le drone comporte, afin de permettre un épandage dans une zone à épandre, un dispositif d'épandage. Dans un exemple de réalisation préféré de l'invention, le dispositif d'épandage est fixé en partie inférieure du drone. Le dispositif d'épandage, objet de l'invention, comporte une cuve 10. On entend par cuve 10, un contenant apte à transporter des billes. On entend par bille, un élément solide, de petites dimensions, et de forme globalement quelconque. Une bille présente dans le présent exemple de réalisation, une forme approximativement sphérique. Dans l'exemple de lutte contre la pyrale du maïs, les billes éjectées sont ici des billes de trichogrammes. Dans l'exemple préféré de réalisation d'un dispositif d'épandage illustré en figure 1, la cuve 10 présente une forme d'entonnoir. On entend par entonnoir une pièce qui présente une partie supérieure plus large qu'une partie inférieure selon la gravité terrestre. La cuve 10 est ici de forme sensiblement hémisphérique. Le dispositif d'épandage comporte un dispositif de largage 11 situé de préférence en partie inférieure de la cuve 10. Le dispositif de largage 11 est apte à permettre une ouverture et une fermeture de la cuve 10. Le dispositif de largage 11 comporte un moyen d'expulsion permettant de larguer au moins une bille. De préférence, le moyen d'expulsion est un moyen de propulsion électrique commandé par des servomoteurs. La figure 1 illustre un exemple de moyen d'expulsion par gravité comprenant dans cet exemple une unique ouverture pour larguer une bille. Ce moyen d'expulsion par gravité utilise comme principe la gravité terrestre pour larguer des billes. Ce système permet de larguer de préférence une bille à la fois. Le moyen d'expulsion illustré en figure 2 comporte deux conduits 12 qui permettent une double éjection de billes, c'est-à-dire que ce moyen d'expulsion permet de larguer simultanément deux billes. Dans un exemple de réalisation de l'invention, un moyen d'expulsion à double éjection utilisé est un moyen de propulsion pneumatique. Dans un autre exemple de réalisation de l'invention, un moyen de double éjection utilisé est un moyen d'expulsion à ressorts. Dans toute la description, les termes « larguer » et « éjecter » sont équivalents. Dans un exemple préféré de réalisation de l'invention, afin d'aider à la descente des billes, le dispositif de largage 11 comporte un mécanisme à vis sans fin, commandé par un moteur, non détaillé sur les figures. Le dispositif d'épandage comporte un dispositif de contrôle (non représenté sur les figures) apte à actionner le dispositif de largage 11. Dans un exemple de réalisation de l'invention, le dispositif de contrôle comporte une carte électronique qui permet de commander les servomoteurs et la vis sans fin afin de déclencher l'éjection des billes. Dans un exemple de réalisation de l'invention, la carte électronique est pilotée par un logiciel embarqué. Dans un autre exemple de réalisation de l'invention, la carte électronique est directement commandée par l'autopilote du drone. De préférence, le dispositif de contrôle comporte des moyens de calculs aptes à déterminer des instants d'éjection d'une bille du dispositif d'épandage selon des caractéristiques prédéterminées comme au moins un point de passage du drone, un angle et une vitesse du vent, une vitesse et une altitude du drone, une géolocalisation du drone, et une vitesse et un angle d'éjection d'une bille. Afin de définir un plan d'épandage et un plan de vol du drone selon des préconisations des fournisseurs de billes de trichogrammes, le dispositif objet de l'invention communique avec une station sol. La station sol comporte un dispositif informatique pour l'épandage et pour gérer l'autopilote. La station sol comporte un dispositif permettant de définir la direction et l'angle du vent. Dans un exemple de réalisation de l'invention, la station sol comporte un anémomètre. De préférence, le dispositif apte à définir la direction et l'angle du vent est relié au dispositif informatique. La station sol comporte un système de télémétrie permettant une communication avec le drone. La station sol comporte également de préférence, un programme de gestion de l'autopilote. Le programme permet d'implémenter une vitesse du drone et une altitude de vol du drone. La station sol comporte un programme d'ordinateur permettant de déterminer un plan d'épandage selon une zone à épandre c'est-à-dire selon une configuration géométrique de la zone à épandre. La détermination du plan d'épandage s'effectue également selon un type de bille à épandre. En effet l'épandage de billes de trichogrammes comporte des caractéristiques distinctes par rapport à un épandage d'un autre type de bille. De plus, la détermination d'un plan d'épandage peut-être effectuée avec la détermination d'une vitesse et d'un angle du vent. Une fois le plan d'épandage déterminé, la station sol comporte un autre programme d'ordinateur permettant de traduire les coordonnées spatiales du plan d'épandage en un plan de vol du drone. Ce programme d'ordinateur prend en compte la vitesse et l'altitude du drone, ainsi qu'un angle et une vitesse du vent, en plus du plan d'épandage déterminé pour calculer au moins un point de passage du drone. Ces points de passage du drone sont ensuite transmis au dispositif informatique de gestion de l'autopilote du drone. L'invention concerne également un procédé de calculs d'un instant d'éjection d'une bille d'un dispositif d'épandage. Ce procédé permet de déterminer le moment où une bille doit être éjectée pour atterrir au point d'impact prévu dans un plan d'épandage. Le procédé comporte une étape de détermination d'au moins un point de passage du drone suivant un plan d'épandage. Le procédé comporte une étape de détermination d'une vitesse et d'un angle du vent. Le procédé de calculs comporte également une étape de détermination d'une vitesse, d'une altitude et d'une géolocalisation du drone. Le procédé comporte une étape de détermination d'une vitesse et d'un angle d'éjection de la bille. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, la vitesse du drone, la vitesse du vent, la géolocalisation et l'altitude du drone sont de préférence transmises en temps réel par un autopilote du drone vers une carte électronique d'un système d'épandage, afin de calculer en temps réel un instant d'éjection d'une bille. L'invention concerne également un procédé de pilotage d'un véhicule aérien, comme un drone, comportant un dispositif d'épandage. Le procédé de pilotage comporte une étape de détermination d'un plan d'épandage. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, la détermination d'un plan d'épandage comporte des étapes de configuration d'une zone à épandre, d'une détermination de caractéristiques spécifiques au type de bille à épandre, et d'une détermination d'une vitesse et d'un angle du vent. Une caractéristique spécifique d'un type de bille à épandre peut-être par exemple l'espacement nécessaire entre deux points d'impacts de bille dans la zone à épandre. Le procédé de pilotage comporte une étape de détermination d'un angle et d'une vitesse du vent et de détermination d'une altitude et d'une vitesse du drone. Le procédé de pilotage permet de calculer au moins un point de 10 passage du drone selon un plan d'épandage. La description ci-avant illustre clairement que par ses différentes caractéristiques et leurs avantages, la présente invention atteint les objectifs qu'elle s'était fixés. En particulier, le dispositif objet de l'invention est plus 15 précis dans l'éjection de billes et également rapide car il permet d'épandre en une heure environ 50 ha par un dispositif d'épandage par gravité et environ 100 ha pour un dispositif d'épandage à double éjection. REVENDICATIONS1. Dispositif d'épandage caractérisé en ce qu'il comporte : une cuve (10) apte à transporter des billes, un dispositif de largage (11) comportant des moyens d'expulsion de bille, et apte à permettre une ouverture et une fermeture de ladite cuve 10, un dispositif de contrôle apte à actionner ledit dispositif de largage, ledit dispositif d'épandage étant porté par un véhicule aérien. 2. Dispositif d'épandage selon la revendication 1, dans lequel ledit 10 dispositif de contrôle comporte des moyens de calcul aptes à déterminer des instants d'expulsion d'une bille dudit dispositif d'épandage selon des paramètres prédéterminés. 3. Dispositif d'épandage selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un moyen d'expulsion par gravité. 15 4. Dispositif d'épandage selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, comportant un moyen d'expulsion par éjection électrique. 5. Procédé de pilotage d'un véhicule aérien comportant un dispositif d'épandage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit procédé de pilotage comporte des étapes : 20 - de détermination d'un plan d'épandage, - de détermination d'un angle et d'une vitesse du vent, - de détermination d'une altitude et d'une vitesse dudit véhicule aérien, lesdites étapes permettent de calculer au moins un point de passage 25 dudit véhicule aérien. 6. Procédé de pilotage selon la revendication 5, dans lequel ladite détermination dudit plan d'épandage est établie selon des étapes : - de configuration d'une zone à épandre, - d'une détermination de caractéristiques spécifiques au type de 30 bille à épandre, - d'une détermination d'une vitesse et d'un angle du vent. 7. Procédé de calculs d'un instant d'éjection d'une bille d'un dispositif d'épandage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit procédé de calculs comporte des étapes : de détermination d'au moins un point de passage dudit véhicule aérien suivant un plan d'épandage, de détermination d'une vitesse et d'un angle du vent, de détermination d'une vitesse et d'une altitude dudit véhicule aérien, de géolocalisation dudit véhicule aérien, de détermination d'une vitesse et d'un angle d'éjection de ladite bille. 8. Procédé de calculs selon la revendication 7, dans lequel ladite détermination d'au moins un point de passage dudit véhicule aérien est mise en oeuvre selon le procédé de pilotage dudit véhicule aérien selon l'une 15 quelconque des revendications 5 ou 6. 9. Véhicule aérien caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'épandage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, ledit véhicule aérien est apte à mettre en oeuvre le procédé de pilotage selon l'une des revendications quelconque 5 ou 6, et ledit véhicule aérien est apte à mettre en 20 oeuvre le procédé de calculs d'un instant d'éjection d'une bille selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8. 10. Drone selon la revendication 9 caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'épandage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, ledit drone est apte à mettre en oeuvre le procédé de pilotage selon l'une 25 quelconque des revendications 5 ou 6, et ledit drone est apte à mettre en oeuvre le procédé de calculs d'un instant d'éjection d'une bille selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8.