Brevet FR3053600A1 — publié le 20180112

DISPOSITIF DE PREHENSION POUR DRONE ET DRONE COMPRENANT UN TEL DISPOSITIF DE PREHENSION La présente invention concerne le domaine des drones, en particulier le domaine des drones à voilure tournante. Dans la suite, un « drone » désigne un aéronef sans pilote à bord. Un drone est autonome ou piloté à distance. Il est possible de munir un drone d'équipements pour réaliser des tâches particulières. Il est notamment possible d'équiper un drone d'une caméra pour prendre des vidéos. Il est aussi possible d'équiper un drone d'une pince de préhension pour saisir des objets à l'aide du drone. Il est souhaitable de concevoir des équipements de drone de telle sorte que ces équipements ne perturbent pas le vol du drone, en particulier lorsque le drone est de faibles dimensions. Un des buts de l'invention est de proposer un dispositif de préhension qui permette de saisir facilement des objets à l'aide d'un drone équipé du dispositif de préhension, sans perturber le vol du drone. A cet effet, l'invention propose un dispositif de préhension configuré pour équiper un drone comprenant une voilure tournante pour générer une force de sustentation verticale, le dispositif de préhension comprenant une pince de préhension possédant deux mors mobiles horizontalement l'un par rapport à l'autre, entre une configuration ouverte, dans laquelle les mors sont écartés, et une configuration fermée, dans laquelle les mors sont rapprochés. Le dispositif de préhension peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivante, prise isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - au moins un des mors est rotatif autour d'un axe de rotation de mors sensiblement vertical ; - chaque mors est rotatif autour d'un axe de rotation de mors sensiblement vertical ; - chaque mors est rotatif autour d'un axe de rotation de mors respectif, distinct de celui de l'autre mors ; - la pince de préhension comprend un moteur d'actionnement pour actionner au moins un des mors ; - au moins un des mors comprend une denture engrenant avec une vis sans fin couplée au moteur d'actionnement pour l'actionnement du mors par le moteur d'actionnement ; 3053600 2 - il comprend une unité électronique de commande pour commander la pince de préhension, l'unité électronique de commande étant déportée par rapport à la pince de préhension ; - la pince de préhension comprend un support, chaque mors étant monté sur le 5 support ; - le support est configuré pour être fixé de manière amovible sur un corps de drone, notamment par encliquetage et/ou vissage. L'invention concerne également un drone à voilure tournante comprenant un dispositif de préhension tel que défini ci-dessus. 10 L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la Figure 1 est une vue en perspective d'un drone équipé d'un dispositif de préhension; 15 - la Figure 2 est une vue en perspective du dispositif de préhension seul. Le drone 2 de la Figure 1 est équipé d'un dispositif de préhension 4 configuré pour saisir des objets. Comme matérialisé sur la Figure 1, le drone 2 possède un repère orthogonal de référence formé par les axes d'inertie du drone, comprenant l'axe de roulis X, l'axe de 20 tangage Y et l'axe de lacet Z. L'assiette du drone 2 est l'angle formé entre le plan horizontal et l'axe longitudinal X. L'inclinaison du drone est l'angle entre le plan horizontal et l'axe transversal Y. Lorsque l'assiette et l'inclinaison du drone 2 sont sensiblement nulles, l'axe de roulis X et l'axe de tangage Y sont situés dans le plan horizontal, et l'axe de lacet Z est 25 vertical. Dans la suite de la description, les termes « vertical » et « horizontal », s'entendent par référence au drone 2 orienté avec une assiette nulle et une inclinaison nulle. Le drone 2 comprend un corps de drone 6 et une voilure tournante 8 pour générer 30 une force de sustentation verticale. Le drone 2 est ici configuré de manière que la voilure tournante 8 assure également la propulsion du drone 2. Le drone 2 est configuré pour réaliser un vol stationnaire. En vol stationnaire, l'assiette et l'inclinaison du drone 2 sont sensiblement nulles. Les termes « vertical » et « horizontal » peuvent donc aussi s'entendre par référence à l'orientation du drone 2 en 35 vol stationnaire. 3053600 3 De préférence, le drone 2 posé sur une surface d'atterrissage plane et horizontale présente une assiette et une inclinaison nulles. Dans ce cas, les termes « vertical » et « horizontal » peuvent donc s'entendre par référence à l'orientation du drone 2 posé sur une surface d'atterrissage plane et horizontale. 5 Le drone 2 comprend au moins un rotor 10 formant la voilure tournante 8. Dans l'exemple illustré, le drone 2 comprend quatre rotors 10. Le drone 2 est dit « quadrirotor ». De manière générale, le drone 2 comprend un rotor ou une pluralité de rotor. De préférence, le drone 2 comprend une pluralité de rotors. Le drone 2 est alors dit « multirotor ». 10 De préférence, et comme dans l'exemple illustré, l'axe de rotation R de chaque rotor 10 du drone 2 est sensiblement vertical. Le corps de drone 6 comprend une partie centrale 14 et des bras de support 16 rayonnant à partir de la partie centrale 14. Chaque rotor 10 est porté par un bras de support 16 respectif. 15 Le drone 2 comprend un moteur d'entraînement 18 respectif associé à chaque rotor 10 et formant avec ce rotor 10 un bloc moteur 20 unitaire. Chaque bloc moteur 20 est porté par un bras de support 16 respectif. Chaque bras de support 16 est muni d'un pied d'appui 22 par lequel le drone 2 prend appui lorsqu'il est posé sur une surface d'atterrissage. En variante, le drone 2 20 possède des pieds d'appui séparés des bras de support 16. Le dispositif de préhension 4 comprend une pince de préhension 24 configurée pour saisir des objets. La pince de préhension 24 est fixée sur le corps de drone 6. La pince de préhension 24 est ici fixée à l'avant du corps de drone 6, plus particulièrement à l'avant de 25 la partie centrale 18 du corps de drone 6. Comme cela est mieux visible sur la Figure 2, la pince de préhension 24 comprend un support 26 et deux mors 28 portés par le support 26. Les mors 28 sont mobiles horizontalement l'un par rapport à l'autre entre une configuration ouverte (Figures 1 et 2), dans laquelle les mors 28 sont écartés, et une 30 configuration fermée (non représentée), dans laquelle les mors 28 sont rapprochés. La configuration rapprochée permet de saisir un objet entre les mors 28, et la configuration écartée permet de relâcher un objet saisi entre les mors 28. Au moins un mors 28 est mobile par rapport au support 26 pour permettre le mouvement des mors 28 l'un par rapport à l'autre. L'autre mors 28 peut être immobile ou 35 mobile par rapport au support 26. De préférence, les deux mors 28 sont mobiles par rapport au support 26. 3053600 4 Chaque mors 28 mobile par rapport au support 26 se déplace par rapport au support 26 au moins avec une composante horizontale, de manière que les mors 28 soient mobiles horizontalement l'un par rapport à l'autre entre la configuration ouverte et la configuration fermée. Un mors 28 mobile par rapport au support 26 peut 5 éventuellement se déplacer en outre avec une composante verticale par rapport au support 26, de préférence faible par rapport à la composante verticale. Dans un mode de réalisation, les mors 28 sont mobiles l'un par rapport à l'autre dans un plan de déplacement P horizontal. La pince de préhension 24 est alors configurée de façon que les mors 28 se déplacent dans le plan de déplacement P 10 horizontal en translation et/ou en rotation l'un par rapport à l'autre. Dans un mode de réalisation, les mors 28 sont mobiles en rotation l'un par rapport à l'autre dans le plan de déplacement horizontal P. L'écartement et le rapprochement des mors 28 sont effectués par une rotation des mors 26 l'un par rapport à l'autre. Il est possible qu'un seul mors 28 soit mobile en rotation par rapport au support 26, l'autre étant 15 immobile en rotation par rapport au support 26, ou que le deux mors 28 soient mobiles en rotation par rapport au support 26, autour d'un même axe de rotation de mors commun ou autour d'axe de rotation de mors respectif distincts. Le ou chaque axe de rotation de mors M est sensiblement vertical et perpendiculaire au plan de déplacement P horizontal. En variante, les mors 28 sont mobiles en translation l'un par rapport à l'autre dans 20 le plan de déplacement horizontal P. L'écartement et le rapprochement des mors 28 est effectué par translation horizontale des mors 26 l'un par rapport à l'autre. Dans ce cas, il est possible qu'un seul mors 28 soit mobile en translation par rapport au support 26, l'autre étant immobile en translation par rapport au support 26, ou que le deux mors 28 soient mobiles en translation par rapport au support 26. 25 Dans l'exemple illustré, chaque mors 28 est mobile en rotation par rapport au support 26, chaque mors 28 étant mobile en rotation par rapport au support 26 autour d'un axe de rotation de mors M respectif, distinct de celui de l'autre mors 28. Les axes de rotation de mors M sont parallèles entre eux et verticaux. Ils présentent entre eux un entraxe non nul. 30 Chaque mors 28 possède une première extrémité 28A liée au support 26 et une deuxième extrémité 28B libre. Chaque mors 28 est allongé et s'étend horizontalement en porte-à-faux à partir de sa première extrémité 28A liée au support 26. En option, comme illustré sur la Figure 2, chaque mors 28 est courbé entre sa première extrémité 28A et sa deuxième extrémité 28B. Ainsi, en configuration fermée, les 35 deux mors 28 s'écartent progressivement l'un de l'autre puis se rapprochent 3053600 5 progressivement l'un de l'autre de leurs premières extrémités 28A vers leurs deuxièmes extrémités 28B. Les mors 28 courbés permettent de saisir des objets de différentes tailles. De préférence, chaque mors 28 est muni à sa deuxième extrémité 28B d'une mâchoire 30 prévue pour venir en contact avec celle de l'autre mors 28 lorsque les deux 5 mors 28 sont en configuration fermée. Chaque mâchoire 30 présente ici une hauteur, prise verticalement, plus grande que celle de la partie intermédiaire du mors 28 située entre la mâchoire 30 et la première extrémité 28A du mors 28. Chaque mors 28 peut être muni d'une garniture 32 sur sa face tournée vers l'autre 10 mors 28. De préférence, la garniture 32 est compressible. La garniture 32 permet de saisir de manière fiable des objets dont la forme de correspond pas exactement à celle des mors 28. La pince de préhension 24 comprend un moteur d'actionnement 34 pour actionner les mors 28 entre la configuration ouverte et la configuration fermée. 15 Pour l'entraînement des mors 28 par le moteur d'actionnement 34, chaque mors 28 est par exemple muni d'une denture 36 engrenant avec une vis sans fin 38 couplée au moteur d'actionnement 34. Dans l'exemple illustré, chaque mors 28 possède une denture 36 disposée à sa première extrémité 28A et engrenant avec une vis sans fin 38 s'étendant horizontalement 20 entre les premières extrémités 28A des deux mors 28, en engrenant avec la denture 36 de chaque mors 28. L'axe d'extension de la vis sans fin 38 est parallèle à l'axe de roulis X du drone 2. En fonctionnement, le moteur d'actionnement 34 entraîne la vis sans fin 38 en rotation, qui entraîne chaque mors 28 en rotation autour de son axe de rotation de mors M 25 par l'intermédiaire de la denture 36 du mors 28. De préférence, la vis sans fin 38 forme avec chaque denture 36 un système irréversible. Ceci permet de maintenir les mors 28 dans une configuration déterminée, sans apport d'énergie et de manière fiable. La denture 36 de chaque mors 28 s'étend ici en arc de cercle centré sur l'axe de 30 rotation de mors M du mors 28. La denture 36 de chaque mors 28 s'étend ici sur environ un quart de cercle. Chaque mors 28 peut pivoter par rapport au support 26, autour de son axe de rotation de mors M, sur une amplitude angulaire d'environ 90°. Le support 26 comprend un logement de moteur 40 pour recevoir le moteur d'actionnement 34 et deux éléments de montage 42 sur lesquels les premières extrémités 35 28A des mors 28 sont montées sur le support 26. 3053600 6 Le dispositif de préhension 4 est configuré comme un accessoire amovible du drone 2. La pince de préhension 24 est configurée pour être fixée de manière amovible sur le corps de drone 6. Plus particulièrement, le support 26 est configuré pour être fixé de manière amovible sur le corps de drone 6. 5 Le support 26 comprend au moins une attache 44 pour fixer le support 26 sur le corps du drone 6 de manière amovible. Chaque attache 44 est par exemple prévue pour s'encliqueter sur le corps de drone 6 et/ou pour être vissée sur le corps de drone 6. Dans l'exemple illustré, le support 26 comprend deux attaches 44, chaque attache 44 étant configurée pour s'encliqueter sur un bras de support 16 du corps de drone 6. 10 Chaque attache 44 comprend deux crochets 46 configurés pour s'encliqueter sur un bras de support 16 inséré entre les deux crochets 46. Chaque attache 44 possède en outre un orifice de fixation 48 pour le passage d'une vis pour la fixation de l'attache 44 sur le corps du drone 6. Le logement de moteur 40, les éléments de montage 42 et les attaches 44 sont 15 reliés entre eux par des éléments de liaison 46 allongés. La pince de préhension présente un plan vertical médian PM. Les deux mors 28 sont disposés symétriquement par rapport à un plan vertical médian PM. Le support 26 dans son ensemble est sensiblement symétrique par rapport au plan vertical médian PM. Dans l'exemple illustré, le logement 40 est situé dans le plan 20 vertical médian PM, les deux éléments d'articulation 42 sont disposés symétriquement de part et d'autre du plan vertical médian PM, et les deux attaches 44 sont disposées symétriquement de part et d'autre du plan vertical médian PM. Comme illustré sur la Figure 1, la pince de préhension 24 est configurée pour être montée sur le drone 2 de telle sorte que, en vue de dessus, les deux mors 28 sont situés 25 entre deux rotors 10. Ceci permet de saisir l'objet en s'approchant relativement près de l'objet, sans que l'objet ne perturbe les flux d'air générés par les rotors 10. Les deux mors 28 sont ici situés dans le secteur angulaire délimité entre deux bras de support 16 portant chacun un rotor 10 respectif. Le support 26 est configuré pour se fixer sur les deux bras de support 16, les deux mors 28 étant situés dans le secteur 30 angulaire délimité entre deux bras de support 16. Le dispositif de préhension 4 comprend une unité électronique de commande 50 pour commander la pince de préhension 24. L'unité de commande 50 est déportée par rapport à la pince de préhension 24. L'unité de commande 50 est séparée et espacée de la pince de préhension 24. Elle n'est pas fixée sur le support 26. L'unité de commande 50 35 déportée par rapport à la pince de préhension 24 permet de mieux répartir le poids du dispositif de préhension 4. 3053600 7 L'unité de commande 50 est reliée à la pince de préhension 24 par un câble de communication et/ou d'alimentation flexible. Dans l'exemple illustré, l'unité de de commande 50 est reliée au moteur d'actionnement 34. L'unité de commande 50 est configurée pour commander l'alimentation du moteur d'actionnement 34 pour commander 5 le déplacement des mors 28. Comme visible sur la Figure 1, la pince de préhension 24 et l'unité de commande 50 sont fixées sur le corps de drone 6 à distance l'une de l'autre. La pince de préhension 24 est fixée à l'avant du corps de drone 6, afin de pouvoir saisir des objets situé devant le drone 2. L'unité de commande 50 est fixé sur le dessus du corps de drone 6, 10 sensiblement au milieu du corps de drone 6. Avantageusement, l'unité de commande 50 est connectée au drone 2 de manière que le drone 2 puisse commander la pince de préhension 24 par l'intermédiaire de l'unité de commande 50. En option, l'unité de commande 50 est configurée pour être mise à jour par le 15 drone 2 lorsque l'unité de commande 50 est connectée au drone 2. L'unité de commande 50 comprend par exemple un processeur, une mémoire et un programme d'ordinateur stocké dans la mémoire et comprenant des instructions exécutables par le processeur pour commander la pince de préhension 24. Une mise à jour de l'unité de commande 50 est effectuée par une mise à jour du programme 20 d'ordinateur. En option ou en variante, l'unité de commande 50 comprend un circuit logique programmable. Une mise à jour de l'unité de commande 50 comprend une reprogrammation du circuit logique programmable. La pince de préhension 24 comprenant deux mors 28 mobiles horizontalement 25 pour se rapprocher et s'écarter permet de saisir un objet de manière plus naturelle pour un pilote pilotant le drone à distance. En outre, dans le cas d'un drone à voilure tournante multirotor, la pince de préhension 24 permet de limiter les perturbations des rotors 10 dues à la pince de préhension 24 elle-même et à un objet saisi par la pince de préhension. 30 Dans l'exemple illustré, la pince de préhension 24 est ici un accessoire configurée pour être fixée de manière amovible sur le corps de drone 6. En variante, la pince de préhension 24 est montée à demeure sur le corps de drone 6. Le support 26 de la pince de préhension 24 est par exemple intégré dans le corps de drone 6. 35 Dans l'exemple illustré, la pince de préhension 24 est configurée pour être montée à l'avant du corps de drone 6. En variante, la pince de préhension 24 est configurée pour 3053600 8 être montée sur le corps de drone 6 dans une ou plusieurs positions choisies parmi : l'avant du corps de drone 6, à l'arrière du corps de drone 6, sur la droite du corps de drone 6, sur la gauche du corps de drone 6, le dessus du corps de drone 6 et le dessous du corps de drone 6. 5 Dans l'exemple illustré, la pince de préhension 24 est configurée pour être fixée sur le corps de drone 6 avec une orientation fixe, dans laquelle les deux mors se déplacent horizontalement. En option, la pince de préhension 24 est configurée pour être fixée sur le corps de drone 6 selon au moins deux configurations différentes, comprenant une première configuration dans laquelle la pince de préhension 24 est orientée de sorte 10 que les mors se déplacent suivant un plan horizontale, et une deuxième configuration dans laquelle la pince de préhension 24 est orientée de sorte que les mors se déplacent suivant un plan oblique ou perpendiculaire au plan horizontal, par un exemple plan vertical. Dans l'exemple illustré, la pince de préhension 24 comprend exactement deux 15 mors sensiblement coplanaires. En variante, la pince de préhension 24 comprend plus de deux mors mobiles horizontalement. Dans un mode de réalisation particulier, la pince de préhension comprend plusieurs paires de mors, par exemple deux paires de mors, les mors de chaque paire de mors étant mobiles horizontalement l'un par rapport à l'autre, entre la positon ouverte et la position fermée, les deux paires de mors étant situées 20 respectivement à des niveau différents. REVENDICATIONS1.- Dispositif de préhension configuré pour équiper un drone (2) comprenant une voilure tournante pour générer une force de sustentation verticale, le dispositif de préhension comprenant une pince de préhension (24) possédant deux mors (28) mobiles horizontalement l'un par rapport à l'autre, entre une configuration ouverte, dans laquelle les mors (28) sont écartés, et une configuration fermée, dans laquelle les mors (28) sont rapprochés. 2.- Dispositif de préhension selon la revendication 1, dans lequel au moins un des mors (28) est rotatif autour d'un axe de rotation de mors (M) sensiblement vertical. 3.- Dispositif de préhension selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque mors (28) est rotatif autour d'un axe de rotation de mors (M) sensiblement vertical. 4.- Dispositif de préhension selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque mors (28) est rotatif autour d'un axe de rotation de mors (M) respectif, distinct de celui de l'autre mors (28). 5.- Dispositif de préhension selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pince de préhension (24) comprend un moteur d'actionnement pour actionner au moins un des mors (28). 6.- Dispositif de préhension selon la revendication 5, dans lequel au moins un des mors (28) comprend une denture (36) engrenant avec une vis sans fin (38) couplée au moteur d'actionnement (34) pour l'actionnement du mors (28) par le moteur d'actionnement (34). 7.- Dispositif de préhension selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une unité électronique de commande (50) pour commander la pince de préhension (24), l'unité électronique de commande (50) étant déportée par rapport à la pince de préhension (24). 8.- Dispositif de préhension selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pince de préhension (24) comprend un support (28), chaque mors étant monté sur le support (28). 9.- Dispositif de préhension selon la revendication 8, dans lequel le support est configuré pour être fixé de manière amovible sur un corps de drone (6), notamment par encliquetage et/ou vissage. 10.- Drone (2) à voilure tournante comprenant un dispositif de préhension (6) selon l'une quelconque des revendications précédentes.