Brevet FR3063070A1 — publié le 20180824

Système de déploiement comprenant une plateforme mobile et un ensemble d'observation comportant un treuil La présente invention concerne un système de déploiement comprenant une plateforme mobile et un ensemble d'observation comportant un treuil. Le système de déploiement selon l'invention est notamment utilisable dans le domaine spatial. Dans ce cas, la plateforme est par exemple un astromobile connu également sous le terme anglais « rover » et permettant d'exploiter un corps céleste éloigné de la Terre en se déplaçant sur la surface de ce corps. Selon un autre exemple de réalisation de l'invention, la plateforme présente un satellite lancé dans l'espace. Dans les deux cas, l'engin d'observation permet d'observer la plateforme et ses environs pour par exemple guider le déplacement de la plateforme ou encore pour effectuer un contrôle visuel de la plateforme. Il existe déjà dans l'état de la technique des systèmes de déploiement analogues. Ainsi, par exemple, il est connu l'utilisation d'engins volants propres à être déployés depuis une plateforme pour observer les environs de cette plateforme. De manière générale, un tel engin volant est pourvu de moyens de propulsion pilotables par exemple depuis la plateforme de manière automatique ou depuis d'un centre terrestre de manière manuelle. Dans le cas d'un astromobile, un tel engin volant est notamment un drone dont les moyens de propulsion sont composés d'une pluralité d'hélices et d'un moteur alimenté par une batterie. On conçoit alors que pour accomplir efficacement sa mission, un tel engin d'observation doit disposer d'une autonomie suffisante pour alimenter les moyens de propulsion. Ceci oblige alors d'embarquer dans un tel drone une batterie adaptée ce qui rend l'engin d'observation plus lourd et sa construction plus complexe. De plus, comme au moins initialement, l'engin d'observation est logé dans la plateforme, ceci alourdi la plateforme et rend sa structure plus complexe. La présente invention a pour but de proposer un système de déploiement permettant de pallier ces inconvénients. À cet effet, l'invention a pour objet un système de déploiement comprenant une plateforme mobile et un ensemble d'observation comportant un engin d'observation présentant un état passif dans lequel il est logé dans la plateforme ou un état déployé dans lequel il est déployé depuis la plateforme, l'engin d'observation comportant un 3063070 2 module de propulsion lui permettant de se déplacer dans un milieu environnant lorsqu'il est dans l'état déployé ; un câble de déploiement reliant la plateforme et l'engin d'observation lorsque l'engin d'observation est dans l'état déployé ; un module de traction comportant une unité de pilotage et un treuil apte à exercer une force de traction sur le 5 câble de déploiement. L'unité de pilotage est apte à piloter le fonctionnement du treuil pour délimiter le déplacement de l'engin d'observation lorsqu'il est dans l'état déployé. Suivant d'autres aspects avantageux de l'invention, le système de déploiement comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : 10 - le module de traction est intégré dans la plateforme ; - il comporte en outre une pluralité de capteurs permettant de déterminer la position de l'engin d'observation par rapport à la plateforme lorsque l'engin d'observation est déployé ; - l'engin d'observation comporte en outre une caméra d'observation des environs 15 de la plateforme ; - le câble de déploiement est apte à transmettre de l'énergie électrique depuis la plateforme pour alimenter l'engin d'observation ; - le câble de déploiement est apte à transmettre des données numériques et/ou des signaux analogiques entre la plateforme et l'engin d'observation ; 20 - l'engin d'observation est un engin volant, notamment un drone ; - la plateforme est un satellite ou un astromobile ; - il comporte en outre un autre ensemble d'observation analogue audit ensemble d'observation ; et - au moins certains des ensembles d'observation partagent un même module de 25 traction. Ces caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique de côté d'un système de déploiement selon 30 un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique de côté d'un système de déploiement selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 3 est une vue schématique de dessus d'un système de déploiement selon un troisième mode de réalisation de l'invention. 3063070 3 En référence à la figure 1, le système de déploiement 10 comprend une plateforme mobile 12 et un ensemble d'observation 13 de cette plateforme 12 et/ou de ses environs lors du déplacement de la plateforme 12. Ce système de déploiement 10 est notamment utilisable dans le domaine spatial 5 et permet par exemple d'exploiter des corps célestes comme par exemple une planète telle que Mars. Ainsi, dans l'exemple décrit, la plateforme 12 est un astromobile apte à se déplacer sur la surface d'un tel corps céleste. Toutefois, dans le cas général, il doit être compris que le système de déploiement 10 10 est utilisable dans tout autre domaine nécessitant l'intervention d'un dispositif autonome ou pilotable à distance. Ainsi, selon d'autres exemples de réalisation, la plateforme 12 est un satellite ou un sous-marin ou encore un aéronef. La plateforme 12 comporte un module d'alimentation électrique 22, un module de mise en mouvement 24, un module de communication 26, un premier module de mesure 15 28 et un calculateur embarqué 29. Le module d'alimentation électrique 22 comprend par exemple une batterie et un panneau solaire apte à générer de l'énergie électrique et à la stocker dans la batterie. Ce module 22 permet notamment d'alimenter l'ensemble des composants électriques de la plateforme 12. 20 Le module de mise en mouvement 24 comprend notamment une pluralité de roues et des moyens de motorisation de ces roues. Ce module 24 permet à la plateforme 12 de se déplacer par exemple sur la surface du corps céleste ou dans tout autre milieu environnant. Le module de communication 26 comprend notamment une antenne apte à 25 communiquer par exemple avec un centre de contrôle distant. Le premier module de mesure 28 comprend une pluralité de dispositifs de mesure aptes à fournir notamment au calculateur 29 des mesures d'au moins certains paramètres physiques relatifs aux environs et/ou au déplacement de la plateforme 12. Le premier module de mesure 28 comprend notamment un dispositif de mesure de 30 distance jusqu'un objet cible se trouvant dans les environs de la plateforme 12. Ce dispositif comprend un laser apte à émettre un flux lumineux vers l'objet cible et un capteur d'un flux lumineux réfléchi par cet objet. Le calculateur 29 est apte à piloter le fonctionnement des modules 22 à 28 selon par exemple une mission d'exploitation prédéterminée. Le calculateur 29 est apte en outre 35 à traiter les mesures fournies par le premier module de mesure 28 pour par exemple les transmettre au centre de contrôle distant. 3063070 4 Pour ce faire, le calculateur 29 comprend notamment un processeur et une mémoire apte à stocker une pluralité de logiciels exécutables par le processeur. L'ensemble d'observation 13 comporte un engin d'observation 31, un câble de déploiement 33 reliant la plateforme 12 et l'engin d'observation 31, et un module de 5 traction 35. L'engin d'observation 31 est par exemple un drone apte à se déplacer dans le milieu environnant aux environs de la plateforme 12 et à transmettre des données relatives à ces environs à la plateforme 12. Dans l'exemple décrit, le milieu environnant est une atmosphère du corps céleste 10 exploité. Selon d'autres exemples de réalisation, le milieu environnant est l'atmosphère terrestre, l'eau des océans ou encore un milieu spatial. L'engin d'observation 31 présente un état passif (non-illustré) dans lequel il est logé dans un logement 38 prévu à cet effet dans la plateforme 12, ou un état déployé (illustré sur la figure 1) dans lequel il est déployé depuis la plateforme 12. 15 La communication entre ces états est par exemple commandée par le calculateur 29. L'engin d'observation 31 comporte un module de propulsion 40, un deuxième module de mesure 42 et un module d'observation 44. Ces modules sont inactifs lorsque l'engin d'observation 31 est dans l'état passif et sont actifs lorsque l'engin d'observation 20 31 est dans l'état déployé. Le module de propulsion 40 permet à l'engin d'observation de se déplacer dans le milieu environnant et comporte dans l'exemple décrit, un moteur et une hélice de types adaptés. En particulier, le moteur est apte à faire tourner l'hélice avec une vitesse de rotation constante lorsque l'engin d'observation 31 est déployé. 25 Le deuxième module de mesure 42 est par exemple analogue au premier module de mesure 28 de la plateforme 12. Ainsi, le deuxième module de mesure 42 comprend une pluralité de dispositifs de mesure aptes à fournir au moins certains paramètres physiques relatifs aux environs de la plateforme 12 et/ou de l'engin d'observation 31. En particulier, le deuxième module de mesure 42 comporte une plaque 30 réfléchissante apte à réfléchir le flux lumineux émis par le laser du premier module de mesure 28. Le module d'observation 44 comprend notamment une caméra d'observation apte à fournir des images des environs de l'engin d'observation 31 et/ou de la plateforme 12 pour par exemple guider la plateforme 12 lors de son déplacement. 35 Le câble de déploiement 33 est relié électriquement au module d'alimentation électrique 22 et permet de transmettre de l'énergie électrique issue de ce module 22 3063070 5 jusqu'à l'engin d'observation 31 pour alimenter l'ensemble des composants électriques de l'engin d'observation 31. Le câble de déploiement 33 permet de transmettre en outre des données numériques et/ou des signaux analogiques entre la plateforme 12 et l'engin d'observation 5 31. En particulier, le câble 33 permet de transmettre des données numériques et/ou des signaux analogiques entre le calculateur 29 d'un côté et le deuxième module de mesure 42 et le module d'observation 44 de l'autre. Le module de traction 35 permet d'exercer une force de traction sur le câble de déploiement 33 lorsque l'engin d'observation 31 est dans l'état déployé. 10 À cet effet, le module de traction 35 comporte un treuil 50 et une unité de pilotage 52 du treuil 50. Le treuil 50 comporte notamment un tambour apte à enrouler le câble de déploiement 33, des moyens de blocage de rotation du tambour et des moyens de motorisation du tambour dont le fonctionnement est piloté par l'unité de pilotage 52. 15 Ainsi, le treuil 50 permet de faire varier la longueur du tronçon déroulé du câble 33, c'est-à-dire, du tronçon du câble 33 compris entre la plateforme 12 et l'engin d'observation 31 lorsque l'engin d'observation 31 est dans l'état déployé. La longueur maximale de ce tronçon est par exemple inférieure à 20 m, de préférence inférieure à 10 m et avantageusement égale à 5 m. 20 Dans l'exemple décrit, le module de traction 35 est intégré dans la plateforme 12 et est alimenté par le module d'alimentation électrique 22 de cette plateforme 12. Selon un autre exemple de réalisation, le module de traction 35 est intégré dans l'engin d'observation 31 ou présente un module indépendant de l'engin d'observation 31 et de la plateforme 12. 25 Selon l'exemple décrit, l'unité de pilotage 52 permet de piloter l'alimentation des moyens de motorisation du treuil 50 par le module d'alimentation électrique 22. L'unité de pilotage 52 permet en outre d'activer et de désactiver le fonctionnement des moyens de blocage en fonction par exemple de la longueur du tronçon déroulé du câble 33. 30 L'unité de pilotage 52 présente par exemple un logiciel stocké dans le calculateur 29 et exécutable par celui-ci. Le fonctionnement du système de déploiement 10 sera désormais expliqué. Initialement, le système de déploiement 10 est mis sur la surface du corps céleste par un engin spatial de type adapté. L'engin d'observation 31 est alors dans l'état passif. 3063070 6 Puis, la mission du système de déploiement 10 est activée par exemple à partir d'une commande correspondante reçue par le module de communication 26 et issue du centre de contrôle distant. Puis, le calculateur 29 active le fonctionnement notamment du module de mise en 5 mouvement 24 pour faire déplacer la plateforme 12 sur la surface du corps céleste. Lorsqu'il est nécessaire d'observer par exemple les environs de la plateforme 12, le calculateur 29 détermine une distance d'éloignement souhaitée de l'engin d'observation 31 de la plateforme 12 et met l'engin d'observation 31 dans l'état déployé en activant ainsi le fonctionnement du module de propulsion 40. Le calculateur 29 donne par ailleurs une 10 commande correspondante à l'unité de pilotage 52. Dans un premier temps, l'unité de pilotage 52 désactive le fonctionnement des moyens de blocage du treuil 50 de sorte que le tambour puisse tourner librement. Propulsé par le module de propulsion 40, l'engin d'observation 31 décolle de la plateforme 12 en entrainant le déroulement du câble 33. 15 Lorsque la distance d'éloignement souhaitée de l'engin d'observation 31 de la plateforme 12 est atteinte, l'unité de pilotage 52 active le fonctionnement des moyens de blocage du tambour. La distance d'éloignement est par exemple déterminée par l'interaction des capteurs du premier module de mesure 28 et du deuxième module de mesure 42, ou 20 encore par le nombre de tours effectués par le tambour depuis le début de déploiement. Après le blocage, le câble 33 est tendu. Autrement dit, dans ce cas, une force de traction exercée par le câble 33 sur l'engin d'observation 31 est sensiblement égale à la force de propulsion exercée par le module de propulsion 40 sur l'engin d'observation 31. La distance d'éloignement est alors maintenue sensiblement constante. 25 Lorsque le déploiement de l'engin d'observation 31 n'est plus nécessaire, le calculateur 29 donne une commande correspondante à l'unité de pilotage 52. L'unité de pilotage 52 active alors le fonctionnement des moyens de motorisation et ceux-ci font tourner le tambour pour enrouler le câble de déploiement 33. Dans ce cas, la force de traction exercée par le câble 33 sur l'engin d'observation 30 31 est supérieure à la force de propulsion exercée par le module de propulsion 40. Cette force de traction fait alors revenir l'engin d'observation 31 dans le logement 38. Finalement, le calculateur 29 met l'engin d'observation 31 dans l'état passif et désactive notamment le fonctionnement du module de propulsion 40. 35 On conçoit alors que la présente invention présente un certain nombre d'avantages. 3063070 7 En particulier, le système de déploiement selon l'invention permet de rendre la structure de l'engin d'observation particulièrement simple. En effet, l'engin d'observation est alimenté à partir de la plateforme. Ainsi, aucune source d'énergie embarquée dans l'engin d'observation n'est nécessaire. Ceci diminue 5 alors le poids et les dimensions de l'engin d'observation et rend en conséquence les exigences sur le module de propulsion plus faibles. Le système de déploiement selon l'invention permet en outre de délimiter le déplacement de l'engin d'observation en diminuant ainsi le risque de le perdre. Finalement, le temps de fonctionnement de l'engin d'observation dans l'état 10 déployé dépend uniquement du module d'alimentation électrique de la plateforme. L'engin d'observation peut donc être dans l'état déployé sensiblement durant tout le cycle de vie du système de déploiement. Un système de déploiement 110 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention est illustré sur la figure 2. 15 Ce système de déploiement 110 est sensiblement analogue au système de déploiement 10 décrit précédemment en référence à la figure 1. En particulier, le système de déploiement 110 comprend une plateforme 112 sensiblement analogue à la plateforme 12. Cette plateforme 112 comprend les mêmes composants que la plateforme 12 qui ne seront pas décrits par la suite. 20 À la différence du système de déploiement 10 de la figure 1, le système de déploiement 110 de la figure 2 comprend deux ensembles d'observation 113A et 1138, chaque ensemble d'observation 113A, 113B étant sensiblement analogue à l'ensemble d'observation 13 décrit précédemment. Chaque ensemble d'observation 113A, 1138 comprend notamment un module de 25 traction 135A, 135B intégré dans la plateforme 112. Chacun de ces modules de traction 135A, 135B est notamment apte à appliquer une force de traction sur un câble de déploiement 133A, 1338 associé, de manière indépendante. Un système de déploiement 210 selon un troisième mode de réalisation est illustré sur la figure 3 (vue de dessus). 30 Le système de déploiement 210 est sensiblement analogue aux systèmes de déploiement 10, 110 décrits précédemment en référence aux figures 1 et 2. Contrairement à ces systèmes 10, 110, le système de déploiement 210 comporte quatre ensembles d'observation 213A à 213D. Chacun de ces ensembles 213A à 213D est analogue à l'ensemble d'observation 13 décrit précédemment. 3063070 8 En particulier, ces ensembles d'observation 213A à 213D comportent des modules de traction 235A, 235B dont chaque module 235A, 235B est sensiblement analogue au module de traction 35 décrit précédemment. À la différence au premier et au deuxième modes de réalisation, au moins certains 5 des ensembles d'observation 213A à 213D du système de déploiement 210 selon le troisième mode de réalisation de l'invention partagent au moins un module de traction 235A, 235B. Ainsi, dans l'exemple illustré sur la figure 3, les ensembles d'observation 213A, 213C partagent le module de traction 235A, et les ensembles d'observation 213B, 213D 10 partagent le module de traction 235B. En particulier, les ensembles d'observation 213A, 213C ou 213B, 213D partageant le même module de traction 235A, 235B, partagent un même treuil et éventuellement un même tambour qui est apte à enrouler les câbles de déploiement correspondants en même temps ou indépendamment en fonction de la configuration du treuil. 15 On conçoit alors que les systèmes de déploiement 110 et 210 permettent de multiplier le nombre d'ensembles d'observation en fonction par exemple de la mission confiée à la plateforme correspondante. Bien entendu, d'autres configurations, nombres d'ensembles d'observation, leur disposition et configuration des composants internes sont possibles. 20 Ainsi, il est possible d'avoir une configuration dans laquelle un deuxième engin d'observation est déployé à partir d'un premier engin qui est déployé depuis la plateforme à l'aide d'un premier câble de déploiement analogue au câble de déploiement 33 décrit précédemment. Chacun de ces engins est analogue à l'engin d'observation 31 décrit 25 précédemment. Les deux engins sont reliés par un deuxième câble de déploiement. Dans ce cas, l'un de deux engins d'observation comporte en outre un module de traction analogue au module de traction 35 décrit précédemment et permettant d'exercer une force de traction sur le deuxième câble de déploiement. Un tel module de traction comporte notamment un treuil pour régler la longueur du tronçon déroulé du deuxième 30 câble de déploiement. REVENDICATIONS1.- Système de déploiement (10 ; 110 ; 210) comprenant une plateforme mobile (12 ; 112) et un ensemble d'observation (13 ; 113A, 1138 ; 213A,...,213D) comportant : - un engin d'observation (31) présentant un état passif dans lequel il est logé dans la plateforme (12 ; 112) ou un état déployé dans lequel il est déployé depuis la plateforme (12 ; 112), l'engin d'observation (31) comportant un module de propulsion (40) lui permettant de se déplacer dans un milieu environnant lorsqu'il est dans l'état déployé ; - un câble de déploiement (33 ; 133A, 133B) reliant la plateforme (12 ; 112) et l'engin d'observation (31) lorsque l'engin d'observation (31) est dans l'état déployé ; - un module de traction (35 ; 135A, 1358 ; 235A, 235B) comportant une unité de pilotage (52) et un treuil (50) apte à exercer une force de traction sur le câble de déploiement (33 ; 133A, 133B) ; l'unité de pilotage (52) étant apte à piloter le fonctionnement du treuil (50) pour délimiter le déplacement de l'engin d'observation (31) lorsqu'il est dans l'état déployé. 2.- Système (10 ; 110 ; 210) selon la revendication 1, dans lequel le module de traction (35 ; 135A, 1358 ; 235A, 235B) est intégré dans la plateforme (12 ; 112). 3.- Système (10 ; 110 ; 210) selon la revendication 1 ou 2, comportant en outre une pluralité de capteurs (28, 42) permettant de déterminer la position de l'engin d'observation (31) par rapport à la plateforme (12 ; 112) lorsque l'engin d'observation (31) est déployé. 4.- Système (10 ; 110 ; 210) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'engin d'observation (31) comporte en outre une caméra d'observation (44) des environs de la plateforme (12 ; 112). 5.- Système (10 ; 110 ; 210) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le câble de déploiement (33 ; 133A, 133B) est apte à transmettre de l'énergie électrique depuis la plateforme (12 ; 112) pour alimenter l'engin d'observation (31). 6.- Système (10 ; 110 ; 210) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le câble (33 ; 133A, 133B) de déploiement est apte à 3063070 10 transmettre des données numériques et/ou des signaux analogiques entre la plateforme (12 ; 112) et l'engin d'observation (31). 7.- Système (10 ; 110 ; 210) selon l'une quelconque des revendications 5 précédentes, dans lequel l'engin d'observation (31) est un engin volant, notamment un drone. 8.- Système (10 ; 110 ; 210) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la plateforme (12 ; 112) est un satellite ou un astromobile. 10 9.- Système (110 ; 210) selon l'une quelconque des revendications précédentes comportant en outre au moins un autre ensemble d'observation (13 ; 113A, 113B ; 213A,...,213D) analogue audit ensemble d'observation (13 ; 113A, 113B ; 213A,...,213D). 15 10.- Système (210) selon la revendication 9, dans lequel au moins certains des ensembles d'observation (213A,...,213D) partagent un même module de traction (235A, 235B).