Brevet FR3052084A1 — publié le 20171208

Système pour le contrôle de l'évolution d'engins télécommandés Domaine de l'invention La présente invention concerne un équipement pour l'exploitation d'une pluralité d'engins télécommandés ou programmés tels que des drones ou des robots terrestres ou aériens, à des fins de jeux, d'apprentissage ou d'entrainement. Le marché des pratiques sportives et de loisirs en 10 salle a explosé et continue de croitre avec de nombreux nouveaux concepts de parcs ludiques. Par ailleurs, le marché de la robotique de service et plus particulièrement des drones est confronté à deux problématiques : d'une part, la prise en main demande un 15 apprentissage et un accompagnement, d'autre part le pilotage de drones en extérieur est soumis à une législation stricte limitant les possibilités d'utilisation. Les acteurs du secteur, les écoles et les télépilotes sont en demande de nouveaux usages pour leurs produits et services, leurs 20 formations et d'un lieu d'émulation, de rencontres et d'échanges. L'évolution d'engins télécommandés ou programmés, notamment de drones, dans un espace public, avec des pilotes et/ou des spectateurs proches voire à l'intérieur de l'aire 25 d'évolution des engins dont la masse et la vitesse peuvent occasionner des dommages et/ou des blessures. L'invention trouve une application particulièrement dans le domaine des drones radiocommandés pouvant être utilisés dans des environnements d'intérieur comme par exemple 30 un hall de sport ou un hangar agricole. - 1 - 3052084 On entend par drone au sens du présent brevet un engin volant piloté à distance au moyen d'un dispositif de commande. Certains drones sont dits à voilure tournante, ce qui comprend toutes les formules de modèles réduits 5 d'hélicoptères connus. Le pilotage d'un drone s'effectue à partir d'une radiocommande munie de deux leviers mobiles, où : - pour le premier levier, un premier axe contrôle le tangage du drone (dans un sens pour avancer et dans le sens opposé pour reculer) tandis qu'un second axe contrôle le pivot du drone (inclinaison du levier dans un sens pour le pivot gauche et dans le sens opposé pour le pivot droit) ; - pour le second levier, un premier axe contrôle la puissance des moteurs du drone (dans un sens pour augmenter cette puissance et dans le sens opposé pour la diminuer) tandis qu'un second axe contrôle le roulis (dans un sens pour avancer en crabe sur un côté et dans un autre sens pour avancer en crabe sur le côté opposé). La maitrise de ces commandes est longue et requiert un entraînement important, avec le risque éventuel d'endommager le drone pendant cette phase d'apprentissage. Le pilotage peut aussi être commandé à partir d'une tablette comportant des capteurs gyroscopiques, pour transmettre des informations en fonction de l'orientation et des déplacements de la tablette et des interactions du pilote avec un écran tactique ou des boutons de commande. Une telle solution est décrite dans la demande de brevet W02010061099 décrivant un dispositif de pilotage d'un drone constitué par un boitier muni d'un détecteur d'inclinaisons et d'une dalle tactile affichant une pluralité de zones tactiles. Le drone est pourvu d'un système de stabilisation autonome en vol stationnaire en l'absence de toute commande d'un utilisateur. ce dispositif comprend des moyens, commandés par une zone tactile formant bouton d'activation/désactivation, pour faire -2- 3052084 basculer alternativement le mode de pilotage du drone entre (i) un mode d'activation du système de stabilisation autonome du drone, mode dans lequel les commandes de pilotage transmises au drone résultent de la transformation des signaux 5 émis par les zones tactiles, et (ii) un mode de désactivation du système de stabilisation autonome du drone, mode dans lequel les commandes de pilotage transmises au drone résultent de la transformation des signaux émis par le détecteur d'inclinaisons du boitier. 10 L'évolution de ces engins dans des espaces fermés tels qu'un hangar permet d'améliorer les conditions de vol en évitant les effets du vent, ce qui est favorable à l'apprentissage ou à des applications ludiques entre plusieurs utilisateurs. 15 Il est néanmoins indispensable de sécuriser les déplacements des drones pour limiter les collisions entre eux ou avec l'infrastructure et pour protéger les pilotes et les éventuels spectateurs. Par engins télécommandés ou programmés on entend 20 les drones ou les robots mobiles Etat de la technique On connait par exemple une réalisation de « drone park » à Dunkerque dans un bâtiment en brique réhabilitée de 25 300 mètres carrés des pilotes sur une passerelle font voler des drones La demande de brevet WO 2008/056051 (Parrot) décrit un procédé d'ajustement d'affichage pour un système de jeux vidéo. Le système décrit dans ce document de l'art antérieur 30 comprend un véhicule télécommandé avec un capteur de - 3 - 3052084 l'assiette du véhicule et une entité électronique comprenant une unité d'affichage et servant à télécommander le véhicule sur un circuit. Le procédé comprend les étapes suivantes : - acquisition dynamique, à travers le capteur de 5 l'assiette instantanée du véhicule - estimation dynamique d'au moins un paramètre d'inclinaison du circuit à partir des valeurs de l'assiette instantanée délivrées par le capteur - ajustement de l'affichage de l'entité 10 électronique en fonction des valeurs estimées du (des) paramètre(s) d'inclinaison du circuit. On connait aussi le brevet américain US2009005167 décrivant un système de jeu utilisant un ou plusieurs dispositifs de communications mobiles et un ou plusieurs des 15 drones pouvant être commandés à distance. Le système comprend des logiciels de commande de jeu, de contrôle de jeu et des règles de jeu affectant le fonctionnement des drones à distance contrôlables. Inconvénients de l'art antérieur 20 Les solutions proposées dans l'art antérieur ne sont pas totalement satisfaisantes car elles ne permettent pas d'assurer la sécurité des équipements, notamment des drones, des spectateurs et des pilotes, notamment lorsqu'un grand nombre d'engins évoluent dans le même espace, par exemple dans 25 un hangar. Par ailleurs, chacun des engins étant indépendant, le risque de collision dépend fortement de l'habileté du pilote. -4 3052084 Solution apportée par l'invention La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant une solution permettant d'assurer une sécurité accrue de l'évolution de drones multiples dans un 5 espace notamment clos. A cet effet, l'invention concerne selon son acceptation la plus générale un système pour le contrôle de l'évolution d'engins télécommandés ou programmés dans au moins un espace d'évolution comprenant une pluralité d'engins 10 télécommandés ou programmés associés chacun à un équipement de télécommande, ledit système comportant des moyens de géolocalisation de chacun desdits engins et une mémoire pour l'enregistrement de paramètres de vols ainsi qu'un calculateur pour commander les moteurs de déplacement en fonction d'un 15 traitement prenant en compte d'une part les instructions transmises par l'équipement de télécommande associé et d'autre part les informations enregistrées dans ladite mémoire locale, caractérisé en ce que ledit système comporte une unité centrale munie d'un moyen d'acquisition des données de 20 géolocalisation transmises par lesdits engins télécommandés, une mémoire pour l'enregistrement de lois d'évolution des engins télécommandés dans ledit espace télécommandé et un calculateur pour calculer périodiquement les positions absolues et relatives de chacun desdits engins évoluant dans 25 ledit espace d'évolution et calculer pour chacun desdits engins des paramètres de vol, l'unité centrale comportant des moyens pour transmettre périodiquement à chacun desdits engins les paramètres de vol qui lui sont destinés et pour commander l'enregistrement desdits paramètres de vol dans sa mémoire 30 locale. De préférence, le système comporte des moyens pour séparer deux espaces d'évolution, lesdits moyens étant réalisés en un matériau conducteur électriquement pour -5- 3052084 absorber partiellement les ondes électromagnétiques et limiter la propagation des signaux électromagnétiques d'un espace d'évolution à un autre espace d'évolution. Selon une variante, lesdits moyens pour séparer 5 deux espaces d'évolution sont constitués par un filet métallique. Avantageusement, ladite mémoire comporte un enregistrement de données représentatives des limites géométriques de chacun desdits espaces d'évolution. 10 De préférence, le système comporte en outre des périphériques d'interaction entre un spectateur et ladite unité centrale qui comporte outre des moyens pour la modification des traitements des paramètres de vol en fonction des données numériques transmises par lesdits périphériques 15 d'interaction. Selon une première variante, lesdits moyens de géolocalisation comprennent des circuits de géolocalisation intégrés dans chacun desdits engins et des moyens de transmission périodique des informations fournis par les 20 circuits de géolocalisation à l'unité centrale. Selon une deuxième variante, lesdits moyens de géolocalisation sont constitués par des capteurs fixes de détection des engins installés dans lesdits espaces d'évolution. 25 De préférence, lesdits engins sont équipés de pare- chocs. Selon une variante, le système comporte en outre des sièges motorisés commandés par des signaux fournis par l'unité centrale. -6 3052084 Avantageusement, l'unité centrale comporte en outre un connecteur logiciel pour échanger des informations avec des terminaux distants via un réseau informatique. 5 Description détaillée d'un exemple non limitatif de l'invention La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit concernant un exemple non limitatif de réalisation illustré par les dessins annexés où : 10 - la figure 1 représente une vue schématique de l'invention - la figure 2 représente une vue schématique d'une variante de l'invention. Le système comprend dans l'exemple illustré par la 15 figure 1 deux cages délimités par des filets métalliques (1, 2) supportés par des armatures (10, 20) pour définir des espaces délimités pour l'évolution de drones (11, 21, 22). Une unité centrale (30) comporte un circuit de communication radiofréquence avec les drones (11, 21, 22) et 20 les systèmes de télécommande associés. L'unité centrale contient dans une mémoire non volatile l'enregistrement de données de cartographie numérique des espaces d'évolution et les limites physiques des déplacements autorisés pour chacun des drones. 25 L'unité centrale reçoit par ailleurs en permanence les données de géolocalisation en temps réel de chacun des drones évoluant dans l'un des espaces délimités. -7 3052084 A partir de ces données, le calculateur de l'unité central calcule en temps réel les trajectoires estimées afin de déterminer si un drone s'apprête à sortir de l'espace d'évolution délimité ou s'il existe une ou plusieurs 5 trajectoires de collision. A partir de ces estimations, le calculateur détermine des trajectoires d'évitement et transmet aux drones concernés des paramètres correctifs qui sont enregistrés dans les mémoires locales afin de modifier le comportement de vol résultant des données locales et des 10 données transmises par l'équipement de télécommande. Les drones et les terrains de jeux communiquent en temps réel avec un serveur central. Les données échangées servent à paramétrer l'équipement en fonction du terrain, des règles du jeu, des équipes, etc. mais aussi d'informer les 15 clients et le manager du parc en temps réel de la situation (scores, positions, vitesse, enregistrement vidéo). Des éléments interactifs appelés « soutien du public » (40, 41) sont disposés en bordure des terrains de jeux et permettent aux spectateurs ou à d'autres membres des 20 équipes qui sont en cours de partie d'intervenir sur une composante du jeu en cours de partie. Par exemple : un ventilateur (50), une tourelle laser, un bouton actionnant un élément du décor, l'inversion des commandes, l'extinction de l'éclairage de tout ou partie 25 du terrain de vol (51),... Ces interactions seront limitées dans leurs fréquences d'usages et seront définies avant le début des parties. L'espace d'évolution peut comporter des obstacles 30 et être associé à des lois de comportement et des règles de jeux fixant les paramètres d'évolution, pour des applications telles que : -8 3052084 - Parcours d'obstacles et d'agilité - « Volière » - circuit de vitesse ou d'adresse - Jeux de balle 5 - Jeux d'opposition Les Parcours d'agilité et d'obstacle L'animation est un parcours d'obstacle chronométré testant la rapidité et l'agilité des pilotes. Il se pratique individuellement ou à plusieurs. Il peut être fermé comme dans 10 l'exemple ou ouvert. Il peut se jouer soit manuellement soit par de la programmation amont de robots (challenges écoles). Des filets délimitant le terrain de jeu, des obstacles et un logiciel applicatif exécuté par l'unité centrale (30) permettent d'adapter l'espace d'évolution à 15 cette application. Les dimensions du terrain sont au minimum de 5m*2,5m*3m. Il doit tirer profit au maximum de la hauteur et être composé de différents obstacles (chicanes, pentes, tunnels, cerceaux, etc.) à passer. Le but du jeu est de terminer le parcours 20 d'obstacles le plus rapidement possible et de battre le temps du jour/semaine/mois. La Volière La Volière est une zone d'apprentissage sécurisée permettant l'initiation et le perfectionnement au 25 télépilotage. Elle est spécialement conçue et équipée afin de permettre aux débutants d'aborder les premières manoeuvres (décollage, atterrissage, rotation, virage, plateforme, ...). -9 3052084 Elle sera aménagée et/ou déclinée pour accueillir les robots terrestres. La Volière est un espace modulable aux moyens des filets afin d'accueillir un maximum de pratiquants. 5 Il sera possible de l'aménager pour les challenges et les concours de programmation mais également pour des démonstrations ou des essais pour les professionnels. Les dimensions du terrain sont par exemple de 10m*10m*6m. 10 Les Circuits Il s'agit d'une course sur circuit de drones ou de robots terrestres qui se pilotent à vue ou en vue à la première personne (FPV). Le tracé peut être aussi bien en intérieur qu'en extérieur. Les participants doivent effectuer 15 un nombre de tour définis avant le départ. La course peut se réaliser soit individuellement, soit en équipe mais également avec des drones et des robots programmés (IA ou chalenges écoles). Le matériel comprend un circuit, un écran de 20 contrôle, 3 portes de passage minimum, des drapeaux, des obstacles, 2 à 8 drones/robots et un logiciel applicatif. La longueur du tracé doit être de 80m au minimum en intérieur et de 250m minimum en extérieur. Le circuit doit tenir dans un rectangle par exemple de 180m*100m (30m*20m*6m 25 recommandé en intérieur). Le marquage au sol et sur les bords de la piste doit être clairement visible via la caméra des drones/robots. Chaque virage doit être indiqué par des « drapeaux » de 1m50 -10- 3052084 de haut minimum pour un circuit en intérieur et 2m50 en extérieur. Les circuits seront équipés de portes de passages, d'obstacles, de tunnels, de « soutien du public » et ils 5 seront conçus avec des éléments modulables permettant de proposer de nouveaux tracés régulièrement. Certains obstacles pourront éventuellement être interactifs avec les engins télécommandés ou programmés ou avec l'UC ou avec le public. Le but du jeu est de terminer le circuit le plus 10 rapidement possible et de battre le temps du jour/semaine/mois. Les Jeux de balle Il s'agit d'un jeu de balle se jouant avec des drones coqués ou des robots terrestre sur un terrain intérieur 15 ou extérieur de 8,6m*14m*3m minimum. Les deux équipes s'affrontent pour le contrôle de la balle volante et doivent la pousser dans l'en-but de l'équipe adverse. Le drone/robot est équipée d'une coque « souple » de protection lui permettant de rebondir en cas de chocs. 20 D'un diamètre de 50cm minimum, elle est programmée pour revenir très lentement au centre du terrain. Le drone/robot et les drones coqués seront également utilisés dans les différents terrains. Le matériel comprend 4 poteaux, 2 écrans de 25 contrôle, 5 filets délimitant le terrain de jeu, 2 à 8 drones/robots, 2 en buts, une balle volante et un logiciel applicatif. Pendant 5 minutes, deux équipes de 2 à 4 joueurs s'affrontent pour le contrôle de la balle volante et doivent 30 la pousser dans l'en-but de l'équipe adverse. La partie peut 3052084 se réaliser soit individuellement, soit en équipe mais également avec des drones et des robots programmés (IA ou chalenges écoles). Les Jeux d'opposition 5 Il s'agit d'un jeu de conquête de balises, avec des drones et/ou des robots, sur un terrain intérieur ou extérieur de 10m par 16m minimum avec pour hauteur de 4 à 8 mètres. Le matériel comprend 4 poteaux, 2 écrans de contrôle, 5 filets délimitant le terrain de jeu, 2 à 8 10 drones/robots, 3 à 9 balises, et un logiciel applicatif exécuté par l'unité centrale (30). Un décor peut-être installé tout comme des obstacles sur le terrain. (ex arbre, structure gonflable, de faux buildings,) et les « soutiens du public ». 15 Les balises sont constituées d'une lampe capable d'afficher 3 couleurs : blanc (position neutre), rouge, bleu. La lampe est entourée d'une coque de protection transparente de 20 cm de diamètre résistante aux chocs des drones. Afin d'indiquer l'état du chargement de la balise, un ruban de 20 vingt LED au minimum est collé à l'intérieur de la coque de protection. Dès qu'un drone et/ou un robot se trouve à une distance définie (préconisé un diamètre d'lmètre) celles-ci changent de couleur. Deux équipes de 2 à 8 joueurs s'affrontent pour la 25 possession des balises pendant un temps limité de 2 minutes (minimum) à 4 minutes (préconisé). A la fin du temps imparti, l'équipe qui possède le plus de balises (de sa couleur) gagne la manche. Batailles -12- 3052084 Le champ de bataille est une zone dans laquelle différents jeux d'opposition en équipe ou individuellement se dérouleront dans un labyrinthe avec des drones et/ou des robots en vue à la première personne. La durée d'une manche 5 est préconisée à 5 minutes au maximum. 4 poteaux, 2 à 4 écrans de contrôle, 5 filets délimitant le terrain de jeu, 2 à 10 drones/robots, des lunettes de pilotage, des obstacles, des soutiens du public sur les côtés du terrain, et un logiciel applicatif exécuté 10 par l'unité centrale (30). Les dimensions du terrain sont de 10m par 16m minimum avec pour hauteur de 4 à 8 mètres. Les jeux seront définis par des objectifs et des règles diverses comme de la capture de drapeaux, éliminer les 15 adversaires (laser game) ou en les poussant hors de la zone (sumo), sortir du labyrinthe, effectuer un enchainement d'actions chronométrées, etc... Tous ses jeux verront s'affronter des pilotes individuellement, en équipes ou face à l'IA lors de parties ou de challenges. 20 -13- REVENDICATIONS1) Système pour le contrôle de l'évolution d'engins télécommandés et/ou préprogrammés dans au moins un espace d'évolution comprenant une pluralité d'engins télécommandés et/ou préprogrammés associés chacun à un équipement de télécommande, ledit système comportant des moyens de géolocalisation de chacun desdits engins et une mémoire pour l'enregistrement de paramètres de vols ainsi qu'un calculateur pour commander les moteurs de déplacement en fonction d'un traitement prenant en compte d'une part les instructions transmises par l'équipement de télécommande associé et d'autre part les informations enregistrées dans ladite mémoire locale, caractérisé en ce que ledit système comporte une unité centrale munie d'un moyen d'acquisition des données de géolocalisation transmises par lesdits engins télécommandés, une mémoire pour l'enregistrement de lois d'évolution des engins télécommandés dans ledit espace télécommandé et un calculateur pour calculer périodiquement les positions absolues et relatives de chacun desdits engins évoluant dans ledit espace d'évolution et calculer pour chacun desdits engins des paramètres de vol, l'unité centrale comportant des moyens pour transmettre périodiquement à chacun desdits engins les paramètres de vol qui lui sont destinés et pour commander l'enregistrement desdits paramètres de vol dans sa mémoire locale. 2) Système pour le contrôle de l'évolution d'engins télécommandés et/ou préprogrammés selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour séparer deux espaces d'évolution, lesdits moyens présentant étant réalisé en un matériau conducteur électriquement pour absorber partiellement les ondes électromagnétiques et limiter la propagation des signaux électromagnétiques d'un espace d'évolution à un autre espace d'évolution. -14- 3052084 3) Système pour le contrôle de l'évolution d'engins télécommandés et/ou préprogrammés selon la revendication 2 caractérisé en ce que lesdits moyens pour séparer deux espaces d'évolution sont constitués par un filet 5 métallique. 4) Système pour le contrôle de l'évolution d'engins télécommandés et/ou préprogrammés selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite mémoire comporte un enregistrement de données représentatives des limites 10 géométriques de chacun desdits espaces d'évolution. 5) Système pour le contrôle de l'évolution d'engins télécommandés et/ou préprogrammés selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte en outre des périphériques d'interaction entre un spectateur et ladite 15 unité centrale qui comporte outre des moyens pour la modification des traitements des paramètres de vol en fonction des données numériques transmises par lesdits périphériques d'interaction. 6) Système pour le contrôle de l'évolution 20 d'engins télécommandés et/ou préprogrammés selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits moyens de géolocalisation comprennent des circuits de géolocalisation intégrés dans chacun desdits engins et des moyens de transmission périodique des informations fournis par les 25 circuits de géolocalisation à l'unité centrale. 7) Système pour le contrôle de l'évolution d'engins télécommandés et/ou préprogrammés selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits moyens de géolocalisation sont constitués par des capteurs fixes de 30 détection des engins installés dans lesdits espaces d'évolution. -15- 3052084 8) Système pour le contrôle de l'évolution d'engins télécommandés et/ou préprogrammés selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits engins sont équipés de pare-chocs. 5 9) Système pour le contrôle de l'évolution d'engins télécommandés et/ou préprogrammés selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte en outre des sièges motorisés commandés par des signaux fournis par l'unité centrale. 10 10) Système pour le contrôle de l'évolution d'engins télécommandés et/ou préprogrammés selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'unité centrale comporte en outre un connecteur logiciel pour échanger des informations avec des terminaux distants via un réseau 15 informatique. -16-