Brevet FR3038115A1 — publié le 20161230

EQUIPEMENT DE TELECOMMANDE Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine de la télécommande, notamment d'équipements industriels, et plus particulièrement d'engins tels que des engins de levage et de manutention, notamment les portiques, ponts roulants, grues, charriots élévateurs, transpalettes, gerbeurs, chariots préparateurs de commande, treuils de camions, grues, portique élévateur d'embarcation, entrepôts logistiques automatiques ainsi que les engins mobiles : Bennes, remorques/passerelles de bateau, foreuses de tunnels, pompes/bétonnières embarquées, foreuses, broyeurs, bras de démolition, engins de chantier, véhicules de nettoyage, engins ferroviaires, engins forestiers et agricoles Le contrôle à distance est un mode de commande usuel dans les environnements industriels. Récemment, le développement de technologies abordables de capture de mouvement a ouvert la voie à des solutions de télécommandes pour piloter directement l'appareil avec son corps. Le but est de développer un contrôle intuitif entre l'homme et la machine. Etat de la technique On connait dans l'état de la technique des solutions de contrôle placées au niveau de la main de l'opérateur pour lui permettre ainsi d'agir sur l'appareil à contrôler. On connaît par exemple la demande internationale WO 2013012976 décrivant un gant ergonomique de télécommande destiné à commander un dispositif électronique dans des applications militaires. Dans un mode de réalisation, le gant ergonomique de télécommande comprend au moins un capteur de mouvement et un processeur couplé de façon à communiquer avec - 1 - 3038115 le ou les capteurs de mouvement. En outre, le gant ergonomique de télécommande comprend une liaison de communications servant à le relier au dispositif électronique. La liaison de communications est couplée de façon à communiquer avec le 5 processeur. De plus, le gant ergonomique de télécommande comprend un gant ergonomique incorporant le ou les capteurs de mouvement, le processeur et la liaison de communications. Le processeur est configuré pour envoyer un ou plusieurs signaux de commande au dispositif électronique via la liaison de 10 communications suite à la détection de mouvements des doigts et / ou de gestes de la main par le ou les capteurs de mouvement. La demande internationale WO 2014164168 divulgue un système de commande pour un véhicule de manutention de 15 matériaux, comprenant un dispositif de commande à distance sans fil portatif qui est porté par un opérateur qui interagit avec le véhicule de manutention de matériaux et inclut une zone d'accueil, un dispositif de communication à fixation amovible et une commande de déplacement. La commande de 20 déplacement est connectée de manière communicante avec l'émetteur sans fil, l'actionnement de la commande de déplacement ayant pour effet que l'émetteur sans fil émet une demande de déplacement sous la forme d'un signal de premier type demandant au véhicule de manutention de matériaux de se 25 déplacer sur la surface d'un sol dans une première direction. La demande de brevet EP 2836892 décrit un dispositif électronique basé sur des gestes manuels détectés grâce à la détection de la topographie d'une partie du corps d'un utilisateur. Par exemple, des données de pression 30 indicatives de la position des os et des tissus d'un utilisateur correspondant à un certain mouvement, une certaine position et/ou une certaine pose de la main d'un utilisateur peuvent être détectées. Un accéléromètre peut également être utilisé pour déterminer les gestes effectués par 35 l'utilisateur. -2 3038115 Inconvénients de l'art antérieur Ces solutions ne sont pas totalement satisfaisantes pour une utilisation en environnement industriel. Dans de tels 5 environnements, la sécurité constitue une contrainte majeure. Il est essentiel d'éviter toute commande inopportune résultant par exemple d'un mouvement involontaire de la main équipée d'un gant de télécommande. Par ailleurs, les équipements de télécommande sont 10 soumis à des agressions multiples (chocs, transpiration, poussière, humidité,....) Les gants proposés dans l'état de la technique ne permettent pas de répondre pleinement à ces problèmes car ils nécessitent la disponibilité d'un grand nombre de tailles afin 15 de permettre à chaque opérateur de disposer d'un gant de télécommande adapté à sa morphologie. De plus, les gants sont soumis à des contraintes fortes peu compatibles avec l'intégration d'un composant électronique. 20 Solution apportée par l'invention Afin de répondre à ces inconvénients, l'invention concerne selon son acception la plus générale un équipement de télécommande comportant un circuit électronique comprenant au 25 moins un moyen de détection de la position, de l'orientation et du déplacement de la main et / ou de l'avant-bras, notamment un accéléromètre, des moyens de transmission radiofréquence d'un signal de commande calculé en fonction de la position, de l'orientation et du déplacement mesuré, et un 30 moyen de liaison avec l'avant-bras d'un opérateur, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un contacteur apte à être actionné par l'interaction de deux doigts, ledit contacteur commandant l'activation dudit circuit électronique ainsi que le maintien du signal de commande jusqu'à l'arrêt de l'action 35 sur ledit contacteur, ainsi qu'une surface d'appui associée à -3 3038115 un contacteur commandant un arrêt d'urgence de l'équipement commandé. Cette solution résout le problème de la sécurité de fonctionnement notamment en ce qui concerne les perturbations 5 venant de mouvements involontaires de l'opérateur. Avantageusement, ledit circuit électronique comporte un détecteur de seuil pour générer un signal de commande lorsque le signal mesuré par l'accéléromètre dépasse une valeur seuil, ainsi que le maintien de ce signal de 10 commande jusqu'à l'interruption de l'action sur ledit contacteur. De préférence, l'équipement selon l'invention est constitué par des modules complémentaires comprenant un bracelet, un boîtier contenant le circuit électronique et 15 l'accéléromètre, et un contacteur apte à entourer un doigt. De préférence, ledit accéléromètre détecte les accélérations selon trois axes perpendiculaires. Selon une variante, un gyroscope détecte la position angulaire selon trois axes de rotation. 20 Selon une autre variante, il comporte en outre un magnétomètre détectant l'orientation magnétique. Selon une autre variante, il comporte en outre une centrale inertielle composée d'un accéléromètre trois axes perpendiculaire, d'un gyroscope trois axes de rotation et d'un 25 magnétomètre trois axes. Avantageusement ladite centrale inertielle détecte l'inclinaison, l'orientation et les accélérations selon trois axes perpendiculaires. De préférence, l'équipement comporte en outre un 30 bouton d'arrêt d'urgence. Selon un mode de réalisation avantageux, il comporte en outre un connecteur unique du boitier destiné au raccordement du doigtier et à la recharge. -4 3038115 Selon une variante, il comporte en outre un deuxième contacteur placé sur le circuit électronique et destiné à être commandé par la deuxième main. Selon une autre variante, l'équipement comporte en 5 outre une pluralité de contacteurs pour sélectionner l'équipement commandé ou sélectionner la fonctionnalité de l'équipement commandé. Avantageusement, le contacteur (7) est digital, progressif ou à deux états. 10 Selon une réalisation particulière, l'équipement comporte en outre des moyens pour commander un mode pianotage en fonction de la mémorisation de la dernière direction détectée par l'accéléromètre et des actions répétées sur le 15 contacteur. Selon un autre mode de réalisation particulier, il comporte en outre des moyens pour commander le déplacement à deux vitesses. L'invention concerne aussi un procédé de contrôle 20 d'un matériel selon un protocole décrit ci-après. Description détaillée d'un exemple non limitatif de réalisation 25 La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un exemple non limitatif de réalisation, se référant aux dessins annexés où : - La figure 1 représente une vue schématique d'un équipement selon l'invention 30 - la figure 2 représente une vue d'un équipement selon l'invention porté par un opérateur - la figure 3 représente le graphique temporel des signaux. -5 3038115 L'exemple de réalisation non limitatif de l'invention concerne un équipement de contrôle à distance d'un pont roulant grâce aux déplacements de la main. L'équipement comprend un boitier (1) qui est, dans 5 l'exemple décrit, adaptable par une liaison mécanique réversible à un bracelet (2). Ce boîtier (1) renferme le circuit électronique comportant un microcontrôleur, un accéléromètre, une batterie et un circuit de pilotage de la recharge de la batterie. Il 10 présente à sa partie supérieure une surface (4) associée à un contacteur permettant à l'utilisateur de commander une fonction d'arrêt d'urgence de l'équipement commandé. Le boîtier (1) présente également sur l'une de ses faces latérales une prise (5) remplissant une double 15 fonction : - en dehors des périodes d'utilisation, elle permet le branchement d'un connecteur pour la recharge de la batterie intégrée dans le boîtier (1) - pendant l'utilisation, elle permet le branchement 20 d'un câble (6) reliant les circuits du boîtier (1) à un contacteur digital (7). Ce bracelet porte dans l'exemple décrit à titre non limitatif un deuxième boîtier (3) comportant un circuit électronique de transmission à distance selon un protocole tel 25 que Bluetooth ou Xbee ainsi qu'un interrupteur général. Alternativement à cet interrupteur général de mise en veille, le circuit électronique peut comporter des moyens de gestion automatique de la mise en veille ou d'activation par une temporisation modifiant la période de détection des mouvements 30 rendant ledit interrupteur optionnel. Pendant l'utilisation, la fréquence d'acquisition des signaux délivrés par l'accéléromètre est élevée, par exemple 50 fois par secondes. En cas d'absence de signaux détectés pendant une période prédéterminée, par exemple plusieurs minutes, cette fréquence 35 d'acquisition est réduite à une acquisition pendant une -6 3038115 période de quelques secondes toutes les dix minutes par exemple. La détection d'un mouvement pendant ces périodes d'acquisition fait sortir le circuit du mode veille pour basculer en mode actif. 5 Ce bracelet équipé des circuits électroniques est relié à un micro contacteur présentant la forme d'une bague ou d'un doigtier placé sur la phalange intermédiaire du majeur ou de l'index et permet d'autoriser la captation du mouvement suivant son état. 10 Ce micro-contacteur est commandé par la pression d'un autre doigt, normalement le pouce, contre la bague entourant un autre doigt. Le fonctionnement de l'équipement est le suivant. Lorsque le bracelet est mise en place, les 15 mouvements de l'avant-bras de l'opérateur déclenchent le passage en mode actif. Tant que le contacteur équipant la bague (7) n'est pas activé, les signaux générés par l'accéléromètre ne sont pas pris en compte et le circuit de transmission à distance ne 20 transmet pas de signaux de commande au récepteur équipant le matériel, par exemple le portique contrôlé. Le circuit électronique peut néanmoins produire des trames de services transmises au matériel contrôlé, contenant par exemple des informations sur l'état du circuit 25 électronique, l'identifiant du circuit enregistré dans une mémoire, l'état de charge de la batterie ou encore la puissance du signal émis. Lorsque l'opérateur actionne le micro-contacteur prévu sur le doigtier (7), le circuit électronique analyse les 30 signaux transmis par l'accéléromètre pour déterminer la direction de déplacement de l'équipement. Lorsqu'il s'agit d'un accéléromètre à trois axes, le traitement consiste à déterminer la direction la plus probable (vertical, latéral, longitudinal) et son sens (haut/bas ; droite/gauche ; 35 avant/arrière). Le circuit électronique transmet par -7 3038115 l'intermédiaire du circuit radio-fréquence cette information au récepteur équipant le matériel contrôlé, pendant la durée pendant laquelle l'opérateur maintient le micro-contacteur en mode actif. Dès que l'action sur le micro-contrôleur est 5 interrompue, l'équipement transmet un signal d'arrêt du déplacement en cours. Pendant cette séquence, la direction et le sens de déplacement reste celui détecté au moment de l'activation du micro-contrôleur. Si l'opérateur bouge ensuite son bras dans 10 d'autres directions, cela n'a pas d'effet sur la nature du déplacement du matériel commandé après un délai prédéterminé. Selon une variante de cette séquence afin de permettre une combinaison de déplacement (par exemple droite et bas), l'opérateur effectuera une combinaison de mouvements 15 pendant ce délai prédéterminé. Selon une variante de réalisation, une action répétée sur le micro-contrôleur, pendant une période de temps limité, par exemple deux pressions espacées de moins d'une seconde prolongée par un maintien de la pression, provoque le 20 basculement d'un premier mode de déplacement à un second mode de déplacement (par exemple rapide/lent) ou des déplacements incrémentaux par saccade, mais toujours dans la direction et le sens initial, détecté lors de la première action sur le micro-contrôleur. 25 Selon une autre variante, l'équipement comprend également un gyroscope fournissant un signal variant en fonction de la rotation selon un ou plusieurs axes, pour commander des déplacements en rotation ou pour commander l'arrêt d'un déplacement. 30 Selon une autre variante l'équipement comprend également un capteur de type centrale inertielle, permettant de déterminer une accélération et un déplacement du bras de l'opérateur non pas dans le référentiel de l'opérateur, mais dans un référentiel absolu. Cette variante permet de commander 35 le déplacement de manière intuitive quelle que soit la - 8 - 3038115 position relative de l'opérateur par rapport au matériel commandé. La figure 3 représente une vue simplifiée des différents signaux traités par l'équipement. 5 Le graphe supérieur représente des exemples de signaux d'accélération détectés par deux voies d'un accéléromètre, par exemple : - un axe détectant les déplacements de l'avant-bras selon une direction verticale « haut/bas », et délivrant un 10 signal Av (10) illustré par la ligne continue, et - un axe détectant les déplacements de l'avant-bras selon une direction horizontale « gauche/droite », et délivrant un signal Agd (11) illustré par la ligne pointillée. Le graphe suivant correspond à l'état du micro-15 contacteur, avec un niveau 0 correspond à l'absence d'action sur le micro-contacteur, et un niveau 1 correspondant à l'état où l'opérateur appuie sur le micro-contacteur. La courbe (12) représente un exemple d'une succession d'actions sur ce micro-contacteur. 20 Les deux derniers graphes représentent l'état de la commande de déplacement du matériel télécommandé, avec un niveau 0 correspondant à l'arrêt et des niveaux « +1 » ou « 1) correspondant au sens du déplacement, et éventuellement, pour chaque sens de déplacement, un niveau « déplacement 25 lent » et un niveau « déplacement rapide », pour deux direction de déplacement, - levage-dépose correspondant à la courbe (13) - déplacement latéral d'un chariot correspondant à la courbe (14). 30 Pour les signaux délivrés par l'accéléromètre trois-axes, on prend en compte le dépassement d'une valeur-seuil correspondant aux courbes (15, 16). Ces courbes sont préférentiellement constantes. Elles peuvent aussi être variables, par exemple en fonction de données historiques pour 35 permettre un ajustement en fonction de la typologie des -9- 3038115 mouvements de l'opérateur, pendant une étape d'apprentissage, ou en fonction de données venant du matériel commandé, pour adapter la sensibilité de la détection des mouvements de l'avant-bras à la nature des opérations à contrôler. 5 Tant que l'état du micro-contacteur est « 0 », comme dans la séquence illustrée par la référence (20), les signaux (10, 11) de l'accéléromètre ne sont pas pris en compte, même lorsqu'ils dépassent la valeur seuil (15). Lorsque l'état du micro-contacteur est « 1 », rien 10 ne se passe jusqu'au moment où l'un des signaux (10, 11) des accéléromètres dépasse la valeur-seuil (15). Lorsque, conjointement, l'état du micro-contacteur est « 1 », et un dépassement de seuil est détecté sur l'un des signaux (10), l'équipement transmet un signal (13) de 15 déplacement correspondant à l'accéléromètre dont le dépassement de la valeur seuil a été détecté. Dans cet exemple, la séquence référencée (21) illustre une situation où le signal Ava dépassé transitoirement la valeur-seuil, ce qui active le déplacement « levage-dépose » du matériel. Ce 20 déplacement est maintenu ensuite, même si le signal Av retombe à une valeur inférieure à la valeur-seuil, tant que l'état du micro-contrôleur ne passe pas à un état « 0 » pendant une durée supérieure à une durée prédéterminée Tif., par exemple une seconde. 25 Des micro-interruptions durant moins d'une seconde n'interrompent pas l'émission d'un signal de contrôle, mais peuvent commander le basculement dans un autre mode de fonctionnement, par exemple : - deux micro-interruptions séparées d'une durée 30 inférieure à Tfin provoque le basculement de l'état de déplacement, du mode lent au mode rapide, dans la même direction et le même sens que celui qui était actif avant ces micro-interruptions, -10- 3038115 - une micro-interruption séparée d'une durée inférieure à Tfin provoque le passage en mode de déplacement saccadé. La séquence référencée (22) illustre la situation 5 où l'opérateur a brièvement interrompu l'action sur le micro-contacteur, avec une répétition, alors que le signal de contrôle commandait le déplacement dans le sens « levage ». Ce déplacement se poursuit alors, mais à une vitesse accélérée. La séquence (23) illustre une séquence où 10 l'opérateur a interrompu l'action sur le micro-contacteur pendant une durée supérieure à Tfin. Le déplacement du matériel contrôlé s'interrompt à la fin du délai Tfin suivant l'arrêt de l'action sur le micro-contacteur. Ensuite, lorsque l'opérateur appuie à nouveau sur 15 le micro-contacteur, l'équipement reprend la détection du dépassement de la valeur seuil (15) par l'un des signaux (10, 11) de l'accéléromètre, pour commander un nouveau déplacement du matériel contrôlé. Dans l'exemple décrit et référencé par la séquence 20 (24), le premier signal détecté dépassant la valeur seuil est le signal (11), ce qui va activer le déplacement latéral d'un chariot selon une commande représentée par la courbe (14). Lorsque l'opérateur relâche brièvement, pendant une durée inférieure à Tfin, l'action sur le micro-contacteur, comme 25 illustré par la séquence (25), il enclenche le mode « saccades ». Dans ce mode, chaque fois que l'un des signaux (10, 11) délivré par l'un quelconque des axes de l'accéléromètre dépasse la valeur seuil (15, 16), l'équipement commande le déplacement selon la direction et le sens 30 correspondant, pendant une impulsion brève, et ce temps que l'action sur le micro-contacteur est maintenue. Ce mode permet à l'opérateur d'ajuster finement la position du matériel commandé, par des petites secousses de l'avant-bras selon l'un quelconque des axes. Optionnellement, 35 ce mode commande en outre une variation des valeurs-seuils 3038115 (15, 16) afin d'améliorer la sensibilité de l'équipement dans cette étape de réglage fin. Selon une variante, lorsque l'opérateur relâche brièvement l'action sur le micro-contacteur, en effectuant une 5 rotation de la main pendant une durée inférieure à Tfin, il enclenche le mode « pianotage/ saccades ». Dans ce mode, chaque micro interruptions pendant une durée inférieur à Tfin va permettre de commander le déplacement selon la dernière direction et le dernier sens correspondant, et ce temps que 10 l'action sur le micro-interrupteur est maintenue. Ce mode permet à l'opérateur d'ajuster finement la position du matériel commandé, par les micros interruptions. -12- REVENDICATIONS1 - Equipement de télécommande comportant un circuit électronique comprenant des moyens de détection de la position, de l'orientation et du déplacement de la main et/ou de l'avant-bras tel qu'un accéléromètre, des moyens de transmission radiofréquence d'un signal de commande calculé en fonction de la position, de l'orientation et du déplacement mesuré, et un moyen de liaison avec l'avant-bras d'un opérateur, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un contacteur (7) apte à être actionné par l'interaction de deux doigts, ledit contacteur (7) commandant l'activation dudit circuit électronique ainsi que le maintien du signal de commande jusqu'à l'arrêt de l'action sur ledit contacteur, ainsi qu'une surface d'appui associée à un contacteur commandant un arrêt d'urgence de l'équipement commandé. 2 - Equipement de télécommande selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit circuit électronique comporte un détecteur de seuil pour générer un signal de commande lorsque le signal mesuré par ledit moyen de détection dépasse une valeur seuil, ainsi que le maintien de ce signal de commande jusqu'à l'interruption de l'action sur ledit contacteur (7). 3 - Equipement de télécommande selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il est constitué par des modules complémentaires comprenant un bracelet (2), un boîtier (1) contenant le circuit électronique et le moyen de détection, et un contacteur (7) apte à entourer un doigt. 4 - Equipement de télécommande selon l'une 30 quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un accéléromètre détectant les accélérations selon trois axes perpendiculaires 5 - Equipement de télécommande selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce -13- 3038115 qu'il comporte un gyroscope détectant les rotations suivant trois directions. 6 - Equipement de télécommande selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce 5 qu'il comporte en outre un magnétomètre détectant l'orientation magnétique. 7 - Equipement de télécommande selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre une centrale inertiel composée d'un 10 accéléromètre trois axes perpendiculaire, d'un gyroscope trois axes de rotation et d'un magnétomètre trois axes. 8 - Equipement de télécommande selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite centrale inertiel détecte l'inclinaison, 15 l'orientation et les accélérations selon trois axes perpendiculaires. 9 - Equipement de télécommande selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre un bouton d'arrêt d'urgence. 20 10 - Equipement de télécommande selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre un connecteur unique du boitier destiné au raccordement du doigtier et à la recharge. 11 - Equipement de télécommande selon l'une 25 quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre un deuxième contacteur placé sur le circuit électrique et destiné à être commandé par la deuxième main. 12 - Equipement de télécommande selon l'une 30 quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre une pluralité de contacteurs pour sélectionner l'équipement commandé ou l'une des fonctionnalités de l'équipement commandé. -14- 3038115 13 - Equipement de télécommande selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un contacteur (7) digital, progressif ou à deux états. 5 14 - Equipement de télécommande selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens pour commander un mode pianotage en fonction de la mémorisation de la dernière 10 direction détectée par l'accéléromètre et / ou centrale inertielle, et des actions répétées sur le contacteur (7). 15 - Equipement de télécommande selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens pour commander le 15 déplacement à deux vitesses. -15-