Brevet FR3069524A1 — publié le 20190201

Drone d'intervention pour travaux DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001]La présente invention concerne un drone d'intervention sur un objet cible, comportant une pluralité de pales agencées sur une cellule, au moins un moteur pour l'entrainement des pales, au moins une batterie et des moyens de contrôle de vol. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0002]Les drones sont des aérodynes commandés à distance, sans pilote à bord. Leur usage est extrêmement vaste, ils sont principalement utilisés pour récolter des informations et réaliser certaines actions. [0003]Une très grande majorité des drones présents sur le marché sont utilisés à des fins de loisirs, pour des fonctions de surveillance et/ou pour filmer des zones ou scènes survolées. [0004]De manière générale, les drones sont mono tâche. Ils peuvent se déplacer rapidement et récupérer des informations d'une grande précision. Les interventions impliquant une présence physique sont très limitées. [0005] D'autres exemples de solutions sont présentés ci-après. [0006]Le document FR 3037429 décrit un système d'inspection automatique d'une surface d'un objet de type aéronef, véhicule de transport, bâtiment ou ouvrage d'art, ladite surface étant susceptible de présenter un défaut. Le système comprend une flotte avec au moins un robot volant, chaque robot volant comprenant un module d'acquisition d'images d'au moins une portion de la surface à inspecter, et un module de traitement des images acquises adapté pour fournir une information représentative de l'état de chaque portion de surface inspectée, dite résultat du traitement. Vol-drone-fr 2 [0007]Le document FR 3038109 décrit un procédé de localisation d'impacts sur une surface externe d'un corps, comportant les étapes de : modélisation du corps dans une première base de données d'une unité de commande afin d'obtenir un modèle virtuel, une modélisation dans une seconde base de données de l'unité de 5 commande représentant une portion de la surface externe du corps, une sélection d'une zone d'inspection via une interface homme machine de l'unité de commande, un transfert des coordonnées de chaque point de la première et de la seconde base de données du repère virtuel vers un repère géographique, une détermination des coordonnées dans le repère géographique de la position initiale d'un drone 10 volant étant équipé d'un télémètre, un calcul d'un plan de vol du drone de sorte à scanner la zone d'inspection sélectionnée, une création d'un maillage 3D et une détection des impacts. [0008]Ces deux types de drones servent uniquement à repérer et/ou filmer des 15 objets afin de récolter des informations et les transmettre à l'opérateur. [0009]Le document WO 2016165793 décrit un drone de nettoyage. Le procédé est mis en oeuvre par un ordinateur de gestion du vol d'un drone. Le drone comprend un dispositif de traitement physique. Le procédé comprend les étapes répétées au 20 cours du temps consistant à mesurer la distance entre le drone et un objet présent dans l'environnement du drone, à ajuster la distance entre le drone et l'objet en fonction de paramètres internes prédéfinis et à effectuer un traitement physique sur l'objet depuis le drone. Le drone peut récolter des informations et effectuer une action adaptée sur l'objet. Cependant, cette action est très limitée car le drone ne 25 peut pas se poser sur l'objet. [0010]Le document FR 3036381 décrit un drone de type multicoptère comprenant un châssis sensiblement plan sur lequel sont arrangés une unité centrale connectée à au moins un capteur d'inclinaison générant un signal relatif à 30 l'inclinaison de l'assiette du drone par rapport à un plan horizontal, une batterie et au moins trois groupes propulsifs adaptés à propulser le drone et pilotés par l'unité centrale. Le drone comprend en outre un bras articulé arrangé sur une poutre fixée au châssis. Le drone est utilisable pour des opérations de réparation d'un fuselage Vol-drone-fr 3 d'aéronef via son bras articulé opérable pendant que le drone est maintenu en vol stationnaire. La réparation ne peut être que simpliste car le drone l'effectue en vol stationnaire, sans se poser. 5 [0011]Pour palier ces différents inconvénients, l'invention prévoit différents moyens techniques. EXPOSE DE L'INVENTION 10 [0012]Tout d'abord, un premier objectif de l'invention consiste à prévoir un drone multitâches adapté pour diverses interventions. [0013]Un autre objectif de l'invention consiste à prévoir un drone simple 15 d'utilisation. [0014]Encore un autre objectif de l'invention consiste à prévoir un drone capable d'effectuer des tâches d'intervention importantes sur une objet ou un corps, sans risque de l'abîmer ou de la détériorer. 20 [0015]Pour ce faire, l'invention prévoit un drone d'intervention sur un objet cible comportant une pluralité de pales agencées sur une cellule, au moins un moteur pour l'entrainement des pales, au moins une batterie, des moyens de contrôle de vol. Le drone comprend par ailleurs : une pluralité d'éléments de protection adaptés 25 pour éviter tout contact entre les pales et un objet cible sur lequel une intervention est prévue, au moins un système d'arrimage du drone sur l'objet cible, au moins un système d'intervention sur l'objet cible. [0016]Cette architecture permet une intervention rapide, efficace et complète pour 30 effectuer une tâche simple ou complexe, à des endroits difficiles d'accès sur un objet cible, sans risque d'endommager ce dernier. L'objet cible peut consister en un dirigeable ou chapiteau par exemple pour obturer un trou à l'aide d'une rustine. Il peut consister en une pale d'éolienne pour combler une fissure par exemple à Vol-drone-fr 4 l'aide d'une résine à injecter. Mais aussi, il peut consister en un fuselage d'aéronef ou véhicule spatial pour effectuer par exemple un nettoyage ou une inspection localisée. Les moyens d'arrimage permettent de se poser et de se fixer à l'objet cible. Il est ainsi possible d'exercer un effort important sur l'objet cible si nécessaire. 5 L'arrimage permet par ailleurs de stopper la rotation des pales du drone et d'économiser l'énergie pendant l'intervention. Le système d'intervention permet d'effectuer un travail de nature physique sur l'objet cible qui ne serait pas possible si le drone n'était pas arrimé à cet objet. Le drone peut se fixer sur une surface quelle que soit sa position : sous l'objet cible, sur l'objet cible ou sur le côté de 10 l'objet cible si la surface est verticale ou inclinée, afin d'effectuer un certain nombre d'interventions qui nécessitent un positionnement précis et suffisamment stable pour pouvoir appliquer une force. [0017]Selon un mode de réalisation avantageux, le système d'arrimage est à 15 succion. Ce système à succion peut être par exemple une ventouse, avantageusement complétée par une pompe à vide. C'est un système simple qui permet un arrimage quasi universel sur tout type de support, avec une force de maintien importante. 20 [0018]Selon un autre mode de réalisation avantageux, le système d'arrimage est magnétique. Ce système peut être par exemple un électroaimant. Il s'agit d'un moyen simple et puissant et facile à contrôler à distance pour s'arrimer avec force et grande précision. 25 [0019]En variante, le système d'arrimage est mécanique. Ce système peut par exemple prévoir des crochets ou des griffes. Ces dispositifs permettent au drone d'effectuer des actions dans la durée, tout en économisant les batteries. Certaines interventions peuvent impliquer un temps assez long, comme par exemple exercer une pression pendant le temps de séchage de la colle d'une rustine. Le présent 30 dispositif est alors spécialement avantageux. [0020]Selon un mode de réalisation avantageux, le système de protection comprend des roues et/ou des pattes. Vol-drone-fr 5 [0021]Ce système est simple et procure une protection universelle quel que soit l'objet cible ou son profil. Il peut également servir de train d'atterrissage sur le sol pour le drone. 5 [0022]Selon un autre mode de réalisation avantageux, le système de protection comprend des carénages de pales. Ce dispositif protège de façon individuelle chaque pale. Ceci permet au drone de se rapprocher au maximum de l'objet cible sans risque qu'une pale puisse détériorer la surface avoisinante. 10 [0023]De manière avantageuse, le système d'intervention est adapté pour au moins une tâche parmi les suivantes : nettoyage, inspection locale et/ou réparation de l'objet cible. [0024]Selon les besoins, un seul drone peut être équipé pour effectuer les tâches 15 les plus variées, de manière successive ou simultanément. Le système d'intervention peut comprendre par exemple un cube rotatif dont chacune des faces effectue une fonction distincte, comme par exemple une face pourvue d'une caméra par exemple pour visualiser un dommage tel qu'une perforation requérant une intervention, une face nettoyante par exemple par friction ou pulsion d'air, une 20 face adaptée pour la mise en place d'un élément de réparation (par exemple un rustine ou un gel obturant). Cette même face, ou une autre face peut être adaptée pour chauffer la zone réparée. En fin de réparation, la caméra peut éventuellement être utilisée à nouveau pour effectuer un contrôle d'aspect. 25 [0025]Egalement de manière avantageuse, le système d'intervention comprend un support mobile entre une position rétractée et une position avancée ou déployée dans laquelle le support est rapproché de l'objet cible. [0026]La position rétractée est adaptée pour les phases de vol, les changements 30 d'outils tandis que la position avancée ou déployée est adaptée pour effectuer une intervention. Dans une variante de l'invention, le système d'intervention se replie ou se rétracte pour rester dans la zone protégée par les moyens de protection. Vol-drone-fr 6 [0027]Selon un mode de réalisation avantageux, le support comprend un applicateur d'un matériau ou un corps servant à mettre en oeuvre une réparation. Le matériau peut être du type colle ou résine ou peinture ou autre. Le corps peut être une rustine servant à obturer une zone endommagée. 5 [0028]Dans le cas où l'objet cible est un dirigeable présentant une surface considérable, le drone permet d'effectuer une ou plusieurs réparations, peu importe la localisation sur cette surface. 10 DESCRIPTION DES FIGURES [0001]Tous les détails de réalisation sont donnés dans la description qui suit, complétée par les figures 1a à 4b présentées uniquement à des fins d'exemples non limitatifs, et dans lesquelles : 15 les figures 1 a, 1 b, 2a et 2b présentent un premier exemple de réalisation d'un drone d'intervention avec la tête d'intervention en position d'intervention aux figures la et lb et en position rétractée aux figures 2a et 2b; les figures 3a et 3b présentent un deuxième exemple de réalisation d'un drone d'intervention avec la tête d'intervention en position d'intervention; 20 - les figures 4a et 4b présentent un troisième exemple de réalisation d'un drone d'intervention avec la tête d'intervention en position rétractée à la figure 4a et en position d'intervention à la figure 4b. 25 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION [0029]Les figures la à 2b illustrent un premier exemple de drone d'intervention 1 sur un objet cible 10 sur lequel une intervention est prévue. De façon classique, le drone comporte une pluralité de pales 2 (ou hélices) agencées sur un fuselage ou cellule 3. Les pales sont entraînées soit chacune par un moteur dédié, ou par un 30 moteur central complété par un système de transmission, par exemple par courroie ou par arbre. Au moins une batterie permet d'alimenter le ou les moteurs. Vol-drone-fr 7 [0030]Une pluralité d'éléments de protection 4 sont adaptés pour éviter tout contact entre les pales 2 et l'objet cible 10. Dans l'exemple illustré, les éléments de protection comprennent deux grandes roues 7 agencées de part et d'autre du drone, montées sur un axe unique perpendiculaire à l'axe des rotors. Ces roues 5 servent également de train d'atterrissage pour le drone au sol, tout en permettant son déplacement en roulant. Le grand diamètre des roues permet de faire en sorte que la cellule du drone et plus particulièrement les pales ne puissent pas entrer en contact avec un objet voisin, que ce soit le sol ou l'objet cible 10 qui se trouve ainsi protégé de toute altération par le drone ou par ses pales. 10 [0031]Le drone comprend également un système d'arrimage 5 muni de deux bras 8, agencées en pyramide. La pointe de la pyramide se situe vers le centre du fuselage et les pieds se trouvent vers l'avant du drone, de façon à pouvoir entrer en contact avec un objet cible situé devant le drone. Les bras 8 sont avantageusement 15 repliables. Les figures illustrent un exemple avec les pattes déployées. Lorsque les pattes sont repliées, elles sont alors contenues à l'intérieur d'un volume inférieur à celui défini par les éléments de protection. [0032]Dans l'exemple illustré, le système d'arrimage comprend des ventouses 6 20 agencées à l'extrémité de chacun des bras 8. Les ventouses 6 sont reliées à une ou plusieurs pompes à vide (non montrées). En variante, le système d'arrimage peut être magnétique, par exemple avec des électro-aimants contrôlables à distance, ou mécanique, par exemple avec des crochets. L'objet cible comporte alors soit des zones pourvues de matériaux compatibles avec les électro-aimants 25 ou des anneaux d'arrimage, adaptés pour les crochets. [0033]Le drone comprend par ailleurs au moins un système d'intervention 20 sur l'objet cible 10. Dans ce premier exemple de mise en oeuvre, le système d'intervention 20 prévoit une pluralité de tubes allongés 21 alignés sensiblement 30 parallèlement à l'axe des pales. Les tubes sont réunis par un plateau 22 prévu à une des extrémités des tubes. A l'extrémité opposée des tubes, ceux-ci portent une tête d'intervention 24. Dans l'exemple des figures la à 2b, la tête d'intervention 24 prend la forme d'une plaque circonférentielle et plane. Un tel agencement peut par Vol-drone-fr 8 exemple servir pour appliquer une rustine, portée par la plaque, contre une zone perforée de l'objet cible. Dans un tel cas, l'objet cible est par exemple un chapiteau ou une surface perforée d'un dirigeable. 5 [0034] Un actionneur 23 permet de déplacer le système d'intervention 20 entre une position rétractée, éloignée de l'objet cible, et une position d'intervention, où la tête d'intervention est rapprochée de l'objet cible. Aux figures la et 1 b, la tête d'intervention est en position avancée (ou position d'intervention) contre l'objet cible. Aux figures 2a et 2b la tête d'intervention est en position rétractée (ou éloignée de 10 l'objet cible). On observe sur ces figures les tubes allongés 21 qui sont mobiles axialement grâce aux vérins 23 afin de permettre le déplacement de la tête d'intervention entre ses deux positions extrêmes. En variante, le moyen de déplacement du système d'intervention est magnétique. 15 [0035]Dans l'exemple de réalisation des figures 3a et 3b, le système d'intervention 20 prend la forme d'un bras articulé dont une extrémité est fixée sur la cellule du drone, l'autre extrémité étant prévue pour disposer la tête d'intervention 24. L'actionneur 23 agencé en position médiane du bras articulé permet de positionner la tête d'intervention contre l'objet cible lorsqu'une intervention doit être effectuée. 20 Des bras 8 et ventouses 6 procurent un moyen d'appui contre l'objet cible. [0036]Les figures 4a et 4b illustrent un troisième exemple de réalisation. Le drone à six rotors, de type « Y6 » (avec six moteurs placés en opposition) de cet exemple comprend une tête d'intervention 24 mobile entre une position rétractée (figure 4a) 25 et une position d'intervention (figure 4b). Deux tiges allongées 21 sensiblement parallèles permettent de faire glisser la tête d'intervention entre ces deux positions. Un système de translation, comme par exemple un servomoteur 23 assure la mobilité entre les deux positions extrêmes. Des ventouses 6, portées par des bras 8, procurent un moyen d'appui contre l'objet cible. 30 [0037] Dans tous les exemples de réalisation présentés, des éléments de protection 4 en forme de pattes et/ou de cages circonférentielles entourant les pales évitent tout dommage à l'objet cible lors des phases d'approche et d'intervention. Vol-drone-fr 9 Numéros de référence employés sur les figures 1. Drone d'intervention 2. Pales (ou hélices) 5 3. Cellule 4. Elements de protection (pattes ou cage circonférentielle) 5. Système d'arrimage 6. Ventouses 7 Grandes roues 10 8. Bras 10. Objet cible 20. Système d'intervention 21. Tubes allongés 15 22. Plateau d'extrémité 23. Actionneur (par exemple servomoteur, ou vérin) 24. Tête d'intervention REVENDICATIONS1. Drone d'intervention (1) sur un objet cible (10) comportant une pluralité de pales (2) agencées sur une cellule (3), au moins un moteur pour l'entrainement des pales, au moins une batterie, des moyens de contrôle de vol, caractérisé en ce que le drone comprend par ailleurs : - une pluralité d'éléments de protection (4) adaptés pour éviter tout contact entre les pales et un objet cible (10) sur lequel une intervention est prévue ; - au moins un système d'arrimage (5) du drone sur l'objet cible (10) ; - au moins un système d'intervention (20) sur l'objet cible (10). 2. Drone d'intervention (1) selon la revendication 1, dans lequel le système d'intervention (20) comprend une tête d'intervention (24) mobile entre une position rétractée et une position avancée dans laquelle ladite tête d'intervention est sensiblement rapprochée de l'objet cible (10). 3. Drone d'intervention (1) selon la revendication 2, dans lequel la tête d'intervention (24) comprend un applicateur d'un matériau ou d'un corps servant à mettre en oeuvre une réparation. 4. Drone d'intervention (1) selon la revendication 3, dans lequel le corps est une rustine servant à obturer une zone endommagée. 5. Drone d'intervention (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le système d'arrimage (5) est à succion. 6. Drone d'intervention (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le système d'arrimage (5) est magnétique. 7. Drone d'intervention (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le système d'arrimage (5) est mécanique. Vol-drone-fr 11 8. Drone d'intervention (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système de protection (4) comprend des roues et/ou des pattes. 9. Drone d'intervention (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, 5 dans lequel le système de protection (4) comprend par ailleurs des carénages de pales. 10. Drone d'intervention (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système d'intervention (20) est adapté pour au moins une tâche 10 parmi les suivantes : nettoyage, inspection locale et/ou réparation de l'objet cible (10). Vol-drone-fr