Brevet FR3042884A1 — publié le 20170428

L'invention concerne les engins volants motorisés tels que les drones, notamment les drones à voilure tournante de type quadricoptère. L'AR.Drone 2.0 ou le Bebop Drone de Parrot SA, Paris, France sont des exemples typiques de tels quadricoptères. Ils sont équipés d'une série de capteurs (accéléromètres, gyromètres 3 axes, altimètre) et peuvent comprendre au moins une caméra. Ces drones sont pourvus de plusieurs rotors entrainés par des moteurs respectifs aptes à être commandés de manière différenciée afin de piloter le drone en attitude et en vitesse. Ces drones peuvent comprendre une caméra vidéo frontale captant une image de la scène vers laquelle est dirigé le drone. La caméra vidéo frontale est utilisable pour un pilotage "en mode immersir du drone, c'est-à-dire où l'opérateur se sert de l'image de la caméra de la même façon que s'il se trouvait lui-même à bord du drone. Elle peut également servir à capter des séquences d'images d'une scène vers la- quelle se dirige le drone, l'opérateur se servant du drone de la même fa- çon que d'une caméra qui, au lieu d'être tenue à la main, serait portée par le drone. Les images recueillies peuvent être enregistrées, mises en ligne sur des sites web, envoyées à d'autres internautes, partagées sur des réseaux sociaux, etc. Les WO 2010/061099 A2, EP 2 364 757 Al et EP 2 450 862 Al (Parrot) décrivent le principe de pilotage d'un drone par l'intermédiaire d'un téléphone ou tablette multimédia à écran tactile et accéléromètres intégrés, par exemple un smartphone de type iPhone ou une tablette de type iPad (marques déposées). Dans la suite de la description, on utilisera de façon générale le terme de "tablette" pour désigner cet appareil, mais ce terme ne doit pas être entendu dans son acception étroite ; bien au contraire, elle englobe également les dispositifs fonctionnellement équivalents, notamment tous les dispositifs portables munis au moins d'un écran de visualisation et de moyens d'échange de données sans fil, tels que smartphone, baladeur multimédia non muni de fonctions de téléphonie, console de jeu, etc. La tablette incorpore les divers organes de contrôle nécessaires à la détection des commandes de pilotage et à l'échange bidirectionnel de données via une liaison radio de type réseau local sans fil Wi-Fi (IEEE 802.11) ou Bluetooth directement établie avec le drone. Son écran tactile 3042884 2 affiche l'image captée par la caméra frontale du drone, avec en superposition un certain nombre de symboles permettant le contrôle du vol et l'activation de commandes par simple contact du doigt de l'opérateur sur cet écran tactile. 5 La liaison radio sans fil bidirectionnelle comprend une liaison montante (de la tablette vers le drone) et une liaison descendante (du drone vers la tablette) pour transmettre des trames de données contenant : - (de la tablette vers le drone) les commandes de pilotage, ci-après simplement désignées "commandes", envoyées à intervalles réguliers et 10 de façon systématique ; - (du drone vers la tablette) le flux vidéo issu de la caméra ; et - (du drone vers la tablette) en tant que de besoin, des données de vol établies par le drone ou des indicateurs d'état tels que : niveau des batteries, phase de vol (décollage, stabilisation automatique, posé au sol, 15 etc.), altitude, défaut détecté, etc. Pour permettre une telle communication, le drone comprend un moyen de communication relié à une antenne de sorte à permettre une communication avec le dispositif de pilotage. L'antenne est par exemple une antenne Wi-Fi. 20 Toutefois, pour que l'antenne permettant une communication entre le drone et le dispositif de commande soit efficace et que les performances soient maximisées, il est nécessaire que l'antenne soit disposée de manière quasiment verticale, éloignée des éléments métalliques présents dans le corps du drone et de la batterie. 25 Pour ce faire, il est connu de positionner l'antenne au niveau de l'un des pieds de support du drone et de la fixer au moyen d'un adhésif. Ce moyen de fixation de l'antenne présente des inconvénients. Notamment, en cas de choc sur les pattes du drone, l'antenne peut se détacher aisément voire être endommagée et il n'est pas prévu que cette antenne 30 puisse être remplacée facilement. Le but de l'invention est de remédier à ces divers inconvénients, en proposant un drone dans lequel l'antenne est installée de manière à être robuste mécaniquement aux chocs. En outre, cette intégration est légère de sorte à maintenir, voire améliorer l'autonomie du drone. De plus, elle per- 35 met un remplacement aisé de l'antenne en cas de panne. 3042884 3 A cet effet, l'invention propose un drone à voilure tournante comprenant un corps de drone comprenant une carte électronique contrôlant le pilotage du drone, des moyens de communication sans fil et une pluralité de bras de liaison, lesdits moyens de communication sans fil étant connectés 5 à une antenne de communication, une pluralité de blocs propulseurs mon- tés à l'extrémité de bras de liaison respectifs, et au moins un support du corps de drone apte à maintenir le corps de drone à distance du sol. De façon caractéristique, le support du corps de drone comprend un logement d'antenne muni de moyens de maintien de l'antenne de commu- 10 nication. Selon diverses caractéristiques subsidiaires : - les moyens de maintien sont des moyens de liaison glissière dans lesquels l'antenne est glissée par translation. - le support du corps de drone est fixé sur le bras de liaison et est 15 dans une direction tournée vers le sol. - le support du corps de drone est fixé à l'extrémité du bras de liaison en dessous du bloc propulseur. - l'antenne est glissée dans le support du corps de drone sensiblement perpendiculairement au corps du drone. 20 - le logement d'antenne comprend un détrompeur d'une forme don- née, l'antenne ayant un détrompeur de forme complémentaire. - le détrompeur est positionné dans le logement d'antenne à l'opposé du bloc propulseur. - le support du corps de drone comprend des moyens de connexion 25 apte à connecter l'antenne, l'antenne étant munie de moyens de con- nexion complémentaires. - le support du corps de drone est amovible permettant l'insertion de l'antenne dans ledit logement d'antenne. 30 0 On va maintenant décrire un exemple de mise en oeuvre de la présente invention, en référence aux dessins annexés où les mêmes références désignent d'une figure à l'autre des éléments identiques ou fonctionnelle- 35 ment semblables. 3042 884 4 La Figure 1 est une vue d'ensemble montrant le drone et l'appareil de télécommande associé permettant son pilotage à distance. La Figure 2 est une vue en perspective éclatée d'un drone montrant, dissociés, les différents éléments internes de celui-ci. 5 La Figure 3 est une vue partielle, agrandie, de la région du drone mon- trant le support du corps de drone intégrant une antenne conformément à l'invention. La Figure 4 est une vue éclatée de l'extrémité du bras de liaison et du support du corps de drone selon l'invention. 10 0 On va maintenant décrire un exemple de réalisation et de mise en oeuvre de l'invention. 15 Sur la Figure 1, la référence 10 désigne de façon générale un drone, qui est par exemple un quadricoptère tel que le modèle Bebop Drone de Parrot SA, Paris, France. Ce drone comporte quatre rotors coplanaires 12 dont les moteurs sont pilotés indépendamment par un système intégré de navigation et de contrôle d'attitude. Il est pourvu d'une caméra 14 à visée 20 frontale permettant d'obtenir une image de la scène vers laquelle est orienté le drone. Le drone comporte également une caméra à visée verticale (non représentée) pointant vers le bas, apte à capter des images successives du terrain survolé et utilisée notamment pour évaluer la vitesse du drone par 25 rapport au sol. Des capteurs inertiels (accéléromètres et gyromètres) permettent de mesurer avec une certaine précision les vitesses angulaires et les angles d'attitude du drone, c'est-à-dire les angles d'Euler (tangage 9, roulis 6, et lacet (p) décrivant l'inclinaison du drone par rapport à un plan horizontal d'un repère terrestre fixe. Un télémètre à ultrasons dis- 30 posé sous le drone fournit par ailleurs une mesure de l'altitude par rapport au sol. Le drone 10 est piloté par un appareil de télécommande distant 16 pourvu d'un écran tactile 18 affichant l'image embarquée par la caméra frontale 14, avec en superposition un certain nombre de symboles permettant l'ac- 35 tivation de commandes de pilotage par simple contact du doigt 20 d'un uti- 3042 884 5 lisateur sur l'écran tactile 18. L'appareil 16 est pourvu de moyens de liaison radio avec le drone, par exemple de type réseau local Wi-Fi (IEEE 802.11), pour l'échange bidirectionnel de données du drone 10 vers l'appareil 16, notamment pour la transmission de l'image captée par la 5 caméra 14, et de l'appareil 16 vers le drone 10 pour l'envoi de com- mandes de pilotage. Sur la Figure 2, on a représenté le drone 10, avec un corps de drone 10 comprenant en partie inférieure un châssis 32 solidaire de quatre bras de liaison 34 rayonnant à partir du châssis. Chaque bras est équipé à son ex- 10 trémité distale d'un bloc propulseur 36 comprenant un moteur entrainant en rotation une hélice 12. En partie inférieure, le bloc propulseur 36 est prolongé par un support du corps de drone 38 formant un pied sur lequel pourra reposer au sol le drone à l'arrêt. Selon un autre mode de réalisation, le ou les supports du corps de drone 15 38 sont fixés au châssis 32 du corps de drone 10. Selon encore un autre mode de réalisation, le ou les supports du corps de drone 38 sont fixés sur les bras de liaison 34. Le corps de drone comprend une platine 40 destinée à recevoir la carte électronique 42 portant la quasi-totalité des composants électroniques du 20 drone, y compris la centrale inertielle de celui-ci et à recevoir des moyens de communication sans fil. La platine 40 se présente sous forme d'un élément monobloc en matériau métallique léger et fait fonction de refroidisseur pour évacuer les calories excédentaires de certains composants fortement générateurs de chaleur tels que le processeur principal, la puce 25 radio, les MOSFETs de commutation des moteurs, etc. Conformément à l'invention, au moins un support du corps de drone 38 comprend un logement d'antenne 44, l'antenne 46 étant reliée aux moyens de communication sans fil de la carte électronique 42, notamment via un câble de connexion. En outre, le logement d'antenne 44 est muni 30 de moyens de maintien de l'antenne de communication de manière à maintenir fermement l'antenne sur le support du corps de drone 38. La Figure 3 est une vue agrandie d'un bloc propulseur 36 et du support du corps de drone 38, ces derniers étant montés à l'extrémité d'un bras de liaison 34. Il est montré un support du corps de drone 38 intégrant dans 35 son logement d'antenne 44, une antenne de communication 46, ce sous- 3042 884 6 ensemble étant fixé au bras de liaison 34 sous le bloc propulseur 36. L'antenne de communication 46 comprend une encoche 48 positionnée sous le bloc propulseur 36 afin de permettre le passage du câble 50 du moteur du bloc propulseur 36. De la sorte l'encombrement lié à 5 l'intégration dans le support du corps de drone 38 est optimisé. Tel qu'illustré sur la figure 3, les moyens de maintien de l'antenne de communication sont des moyens de liaison glissière 52 dans lesquels l'antenne 46 est glissée par translation. Une liaison glissière assure un unique axe de liberté, à savoir le mouve- 10 ment de translation dans la direction de la liaison glissière. Selon le mode de réalisation illustré en Figure 3 et en Figure 4, les moyens de liaison glissière 48 sont composés de zones butoirs 53 permettant de réaliser la glissière. Selon l'exemple illustré, quatre zones butoirs 53 sont représentées, toutefois, les moyens de liaison glissière 46 15 peuvent être réalisés au moyen d'au moins deux zones butoirs 53. Toutefois, d'autres moyens de maintien peuvent être utilisés afin de bloquer fermement l'antenne dans le logement d'antenne 44. Le support du corps de drone 38 est fixé sur le bras de liaison et est dans une direction tournée vers le sol de manière sensiblement verticale. 20 Selon un mode de réalisation particulier, le support du corps de drone 38 est positionné sensiblement perpendiculairement au bras de liaison 34. Selon un autre mode de réalisation particulier, le support du corps de drone 38 est positionné selon un angle de 60° à 90° par rapport à la direction du bras de liaison 34. 25 L'antenne de communication 46 est glissée dans le support du corps de drone 38 sensiblement perpendiculairement au corps du drone. En effet, afin d'optimiser le rayonnement de l'antenne formé de lobes, il est avantageux de positionner l'antenne de communication sensiblement perpendiculairement, notamment de manière à former un angle de 70 à 90° par 30 rapport au bras de liaison 34. Le logement d'antenne 44 comprend un détrompeur 54 d'une forme donnée, l'antenne ayant un détrompeur de forme complémentaire 56. Le dé-trompeur est un élément, par exemple une excroissance, permettant d'éviter les erreurs d'assemblage lors du montage. 3042 884 7 Tel qu'illustré en figures 3 et 4, le détrompeur est positionné dans le logement d'antenne 44 à l'opposé du bloc propulseur 36. La Figure 4 est une vue éclatée d'un bras de liaison 34, d'un support du corps de drone 38 et d'une antenne 46 de sorte à illustrer le procédé 5 d'assemblage de l'antenne 46 sur le drone. En particulier, afin de permettre le remplacement de l'antenne de communication 46, le support du corps de drone 38 est un élément amovible comprenant le logement d'antenne 44 et les moyens de liaison glissière 52. Le support du corps de drone 38 amovible permet de faire glisser 10 l'antenne de communication 46 dans le logement d'antenne 44 puis un assemblage du support du corps de drone contenant l'antenne sur le bras de liaison 34 tel qu'illustré. Une fois assemblé, le bras de liaison vient fermer le logement d'antenne de sorte à fixer fermement l'antenne de communication 46 dans le logement 44 du support du corps de drone. 15 Le support du corps de drone 38 comprend des moyens de connexion apte à connecter l'antenne et l'antenne est munie de moyens de connexion complémentaires. Ces moyens de connexion permettent un changement aisé de l'antenne en cas de panne de celle-ci. 20 De manière alternative, le câble de connexion des moyens de communi- cation sans fil est soudé sur l'antenne 46. Selon l'invention, l'antenne étant intégrée dans la structure rigide du support du corps de drone, cette dernière protège l'antenne en cas de choc. REVENDICATIONS1. Drone à voilure tournante (10) comprenant - un corps de drone comprenant une carte électronique contrôlant le pilotage du drone, des moyens de communication sans fil et une pluralité de bras de liaison, - lesdits moyens de communication sans fil étant connectés à une antenne de communication (46), - une pluralité de blocs propulseurs (36) montés à l'extrémité de bras de liaison (34) respectifs, - au moins un support du corps de drone (38) apte à maintenir le corps de drone à distance du sol, caractérisé en ce que le support du corps de drone (38) comprend un logement d'antenne (44) muni de moyens de maintien de l'antenne de communication. 2. Drone selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de maintien sont des moyens de liaison glissière dans lesquels l'antenne est glissée par translation. 3. Drone selon l'une quelconque des revendications précédentes, caracté- risé en ce que le support du corps de drone est fixé sur le bras de liaison et est dans une direction tournée vers le sol. 4. Drone selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support du corps de drone est fixé à l'extrémité du bras de liaison en dessous du bloc propulseur. 5. Drone selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'antenne est glissée dans le support du corps de drone sensiblement perpendiculairement au corps du drone. 6. Drone selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le logement d'antenne comprend un détrompeur d'une forme donnée, l'antenne ayant un détrompeur de forme complémentaire. 3042884 9 7. Drone selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dé-trompeur est positionné dans le logement d'antenne à l'opposé du bloc propulseur. 8. Drone selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support du corps de drone comprend des moyens de connexion apte à connecter l'antenne, l'antenne étant munie de moyens de connexion complémentaires. 9. Drone selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support du corps de drone est amovible permettant l'insertion de l'antenne dans ledit logement d'antenne.