Brevet FR3087349A1 — publié le 20200424

Description Titre de l'invention : Dispositif apportant une fonctionnalité addi- tionnelle à un drone [0001] La présente invention concerne un dispositif qui apporte une fonctionnalité addi- tionnelle à un drone. [0002] Il est généralement souhaité que les drones (aéronefs sans pilote) soient équipés d'une source d'alimentation électrique embarquée, c'est-à-dire une batterie, pour une liberté de mouvement plus grande. Cependant, les capacités techniques de ces drones sont parfois limitées pour des raisons de poids, espace disponible, etc. [0003] En outre, dans certains pays, l'utilisation de drones est régie par une réglementation imposant aux utilisateurs (des professionnelles et/ou des particuliers) certaines contraintes - des formations des télépilotes, des normes pour les équipements, des règles à respecter, etc. En France, l'utilisation est cadrée par la Direction Générale de l'Aviation Civile ou DGAC. Les télépilotes doivent être enregistrés et formés d'utiliser des drones qui répondent à certaines exigences et dans certains scenarios de vol. Par exemple, le scénario SI s'applique quand le drone est en vue du télépilote, en dehors de zone peuplée, à moins de 200 mètres horizontales et 150 mètres verticales (altitude). Le scénario S2 s'applique quand le drone est en dehors du vue du télépilote, hors zone peuplée, à moins de 1000 mètres horizontales et 50 mètres verticales (altitude). [0004] Néanmoins, la réglementation et les capacités des drones évoluent avec le temps, selon les pratiques, les études, les protocoles de communication, etc. Par exemple, la réglementation française exige que le drone soit équipé de certains éléments de sécurité, notamment un coupe-circuit contrôlé indépendamment de l'électronique du drone dans certains scenarios de vol, notamment le scenario S2. En dehors des exigences de sécurité données par la réglementation, un utilisateur pourrait souhaiter ajouter une fonctionnalité additionnelle au drone. [0005] Cependant, les drones peuvent être fabriqués dans des pays qui ne comportent pas unc telle exigence ou une telle demande de la part des utilisateurs, et donc les fabricants ne proposent pas la fonctionnalité exigée par la réglementation et/ou souhaitée par les utilisateurs sur les drones. [0006] Dans ce cas, il est nécessaire qu'un importateur/revendeur modifie le drone original afin de répondre aux exigences réglementaires locales de sécurité et/ou demandes du marché local. Pour les pays dans lesquels l'utilisation est encadrée, il peut être nécessaire de faire certifié/homologué le drone tel que modifié. Ensuite, le revendeur s'occupe d'ajouter les différents éléments au drone et délivre ainsi au client un ensemble complet de drone certifié/homologué. I [0007] Néanmoins, la plupart des droncs actuellement sur le marché sont assez compact. Il est ainsi difficile à intégrer une fonctionnalité à l'intérieur de ces droncs, et implique souvent la modification des pièces d'origine, notamment le circuit imprimé de contrôle, ce qui peut poser des problèmes de défaillance et de perte de garantie constructeur. [0008] Il serait donc souhaitable de pouvoir modifier le drone d'origine le moins possible. [0009] C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention. [0010] Des modes de réalisation de l'invention concernent un dispositif intercalaire configuré à être inséré dans un logement d'un drone, le logement apte à recevoir une batterie, le drone étant alimenté par la batterie. Le dispositif comprend: - un logement apte à recevoir la batterie ; - une source d'alimentation électrique ; et - au moins un module configuré pour apporter au moins une fonctionnalité additionnelle au drone. [0011] Selon un mode de réalisation, le module permet de couper l'alimentation électrique du drone par la batterie. [0012] Selon un mode de réalisation, le module qui permet de de couper l'alimentation électrique du drone est un transistor, recevant sur sa grille un signal de control, et couplé sur sa source et drain à la batterie et au drone. [0013] Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend en outre : - un premier connecteur électrique configuré pour être connecté à la batterie ; - un second connecteur électrique configuré pour être connecté au drone ; - un premier moyen de fixation configuré pour fixer la batterie dans le logement du dispositif ; et - un second moyen de fixation configuré pour fixer le dispositif dans le logement du drone. [0014] Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend en outre un récepteur/ transmetteur radio configuré pour recevoir une commande de la part d'une télécommande. [0015] Selon un mode de réalisation, la source d'alimentation est un régulateur de tension configuré pour être couplé à la batterie du drone. [0016] Selon un mode de réalisation, la source d'alimentation est une batterie interne, indé- pendante de la batterie du drone. [0017] Selon un mode de réalisation, le module est un des éléments suivants : - un accéléromètre/gyromètre ; - une source lumineuse ; - un servomoteur ; - une source sonore ; 3 - un système mondial de positionnement ; et - un module de communication sans contact. [0018] Des modes de réalisation de l'invention concernent également un système comprenant un drone téléopéré et comprenant un logement pour recevoir une batterie et un dispositif intercalaire selon un mode de réalisation de l'invention, inséré ou apte à être inséré dans le logement du drone. [0019] Selon un mode de réalisation, le système comprend en outre une télécommande configuré pour envoyer des commandes au dispositif intercalaire. [0020] Des modes de réalisation de l'invention concernent également un procédé d'utilisation d'un système selon un mode de réalisation de l'invention, comprenant les étapes de : - insertion du dispositif intercalaire dans le logement du drone ; - insertion de la batterie dans le logement du dispositif ; et - opération du drone équipé par le dispositif intercalaire. [0021] L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un dispositif intercalaire pour un drone, donné uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : [0022] - la figure 1 est une vue éclatée d'un système comprenant un dispositif intercalaire selon un mode de réalisation ; [0023] - la figure 2 est une vue assemblée du système de la figure 1 ; [0024] - la figure 3 est un schéma fonctionnel du système des figures 1 et 2 ; [0025] - la figure 4 est un schéma fonctionnel d'un dispositif intercalaire selon un premier mode de réalisation ; [0026] - la figure 5 est un schéma fonctionnel d'un dispositif intercalaire selon un deuxième mode de réalisation ; [0027] - la figure 6 est un schéma fonctionnel d'un dispositif intercalaire selon un troisième mode de réalisation ; [0028] - la figure 7 est un schéma fonctionnel d'un dispositif intercalaire selon un quatrième mode de réalisation ; [0029] - la figure 8 est un schéma fonctionnel d'un dispositif télécommande configuré pour coopérer avec le dispositif intercalaire selon un mode de réalisation ; [0030] - la figure 9 est une vue éclatée d'un dispositif intercalaire selon un mode de réa- lisation ; [0031] - la figure 10 est une vue assemblée du dispositif intercalaire de la figure 9 ; [0032] - la figure 11 est une vue assemblée d'un dispositif intercalaire selon un autre mode de réalisation ; [0033] - la figure 12 est une vue d'un système équipé du dispositif intercalaire de la figure 4 11 ; et [0034] - la figure 13 est une vue d'un système selon un autre mode de réalisation. [0035] D'une manière générale, l'invention concerne un « dispositif intercalaire » interposé/ intercalé/inséré entre la batterie d'un dronc et les électroniques du drone, et qui apporte une fonctionnalité additionnelle. Ce dispositif intercalaire a le mérite de rendre complètement non intrusive l'intégration d'une fonctionnalité additionnelle, contrairement à d'autres choix d'intégration à l'intérieur du dronc (ce qui nécessite un démontage du dronc et le démontage de certains câbles), avec un faible temps de main d'oeuvre, et en générale sans outil spécifique. Enfin, le dispositif intercalaire devrait permettre à l'utilisateur de conserver la garantie constructeur, puisqu'aucune opération n'a été réalisée sur le dronc en lui-même. [0036] La figure 1 est une vue éclatée d'un système SYS1 comprenant un dispositif in- tercalaire selon un mode de réalisation. Le système SYS1 comprend alors un drone 1, une batterie 2, et un dispositif intercalaire 3. La batterie 2 est considérée ici comme ne faisant pas partie du dronc 1 lui-même, car elle est amovible et peut être remplacée facilement. [0037] Lc dronc 1 comprend un logement 4-1 configure à recevoir la batterie 2 mais aussi apte à recevoir le dispositif intercalaire 3. De même, le dispositif intercalaire 3 comprend un logement 4-2 configuré à recevoir la batterie 2. La batterie 2 peut alors être logée/reçue/insérée dans le logement 4-1 du drone si le dispositif intercalaire n'est pas présent, et dans le logement 4-2 du dispositif intercalaire 3 si le dispositif intercalaire est présent. [0038] Le logement 4-1 comprend un connecteur mâle 5-1 et la batterie 2 comprend un connecteur femelle 6-1 (non montré ici). Le dispositif intercalaire 3 comprend un connecteur male 5-2 et un connecteur femelle 6-2 (non montré ici). Le connecteur femelle 6-1 de la batterie est configuré pour se connecter à la fois au connecteur male 5-2 du dispositif intercalaire quand il est présent et au connecteur male 5-1 du logement quand le dispositif intercalaire n'est pas présent. De même, le connecteur femelle 6-2 du dispositif intercalaire est configuré pour se connecter au connecteur male 5-1 du logement quand le dispositif intercalaire est présent. [0039] En outre, le logement 4-1 comprend des rainures 7-1 (non montrées ici). sur ses faces intérieures et la batterie 2 comprend des ergots 8-1 sur ses faces extérieures. Le dispositif intercalaire 3 comprend des rainures 7-2 sur ses faces intérieures du logement 4-2 et des ergots 8-2 sur ses faces extérieures. Les ergots 8-1 de la batterie sont configurés pour s'insérer à la fois dans les rainures 7-2 du dispositif intercalaire quand il est présent et dans les rainures 7-1 du logement quand le dispositif intercalaire n'est pas présent. De même, les ergots 8-2 du dispositif intercalaire sont configurés pour s'insérer dans les rainures 7-1 du logement quand le dispositif intercalaire est présent. [0040] En conséquence, le dispositif intercalaire 3 vient en lieu et place de la batterie 2, en réutilisant les ergots/rainures de fixation latéraux et les connecteurs males/femelles. La batterie 2 amovible du dronc 1 vient donc à son tour se fixer sur ce support et maintenu solidaire. [0041] Dans un mode de réalisation, le système SYS1 comprend en outre un dispositif télé- commande (ou tout simplement « télécommande ») configure pour communiquer avec le dispositif intercalaire 3, et donc distinct d'un dispositif télécommande pour le dronc 1. [0042] La figure 2 est une vue assemblée du système de la figure 1. La batterie 2 est donc insérée dans le dispositif intercalaire 3, qui est lui-même inséré dans le logement 4-1 du drone 1. [0043] La figure 3 est un schéma fonctionnel du système des figures 1 et 2 (sans la télé- commande 9 optionnelle, qui de préférence n'interagit pas avec les électroniques du dronc lui-même), le système SYSI comprenant le dronc 1, la batterie 2, et le dispositif intercalaire 3 intercalé entre les deux. [0044] Le dronc 1 comprend en générale un contrôleur 10, un récepteur/transmetteur radio 11 pour recevoir des commandes et envoyer des informations d'une télécommande du dronc distincte et tenue par l'utilisateur, un module « GPS » 12 (« Global Positioning System » en anglais ou « Système mondial de positionnement » en français), une caméra 13, des contrôleurs moteurs 14-1, 14-2, 14-3, 14-4, et des moteurs 15-1, 15-2, 15-3, 15-4. [0045] Le dispositif intercalaire 3 va maintenant être décrit en plus de détail. [0046] La figure 4 est un schéma fonctionnel d'un dispositif intercalaire 3A selon un premier mode de réalisation. [0047] Le dispositif intercalaire 3A comprend les connecteurs 5-2, 6-2 décrits pré- cédemment, un microcontrôleur 30, un récepteur/transmetteur radio 31 pour recevoir des commandes de la télécommande 9 et envoyer des informations à la télécommande 9, une source d'alimentation 32, et un module « fonctionnalité additionnelle » 41 qui apporte une fonctionnalité additionnelle. Dans ce mode de réalisation, le module 41 est un moyen de couper l'alimentation par la batterie 2 du drone 1. [0048] Plus spécifiquement, la batterie 2 est en générale à 12 V ou plus, tandis que le dispositif intercalaire 3A doit fonctionner à une tension plus basse. La source d'énergie 32 est ici un régulateur de tension couplé électriquement à la batterie 2, et limite l'énergie fournie par la batterie, par exemple à 5 V ou moins. Ces valeurs 12 V et 5 V sont données ici à titre d'exemple seulement, et peuvent évoluer en fonction de la technologie. [0049] Le module 41 est ici un transistor du type MOSFET, qui reçoit sur sa grille (gate G) 6 un signal de control du microcontrôleur 30, et il est couplé sur sa source S et drain D à la batterie 2 et au dronc 1. La tension est fournie par la batterie 2 au dronc 1 quand le canal est passant, et la tension est coupée quand le canal est fermé par le signal de contrôle. [0050] Lc module 41 pourrait être un rclai électromécanique, ou tout autre moyen connu pour couper/interrompre un lien entre deux éléments, même par éjection de la batterie 2. [0051] Si par exemple le dispositif intercalaire 3A reçoit, par le récepteur/transmetteur radio 31, une commande de couper l'alimentation de la batterie 2, il envoie un signal au module 41, qui coupe l'alimentation du dronc 1. [0052] La figure 5 est un schéma fonctionnel d'un dispositif intercalaire 3B selon un deuxième mode de réalisation. [0053] Lc dispositif intercalaire 3B comprend, en plus des éléments 5-2, 6-2, 30, 31 et 41 décrits précédemment et donc non décrits ici, une source d'alimentation 33. La source d'alimentation 33 est une source interne et indépendante, par exemple une batterie, de préférence une qui peut être rechargée sur secteur par une prise électrique via un port de rechargement présent sur le dispositif. Tout autre accumulateur est également possible, par exemple un condensateur. [0054] Un régulateur de tension peut être présent entre la source d'alimentation 33 et le mi- crocontrôleur 30, mais le dispositif intercalaire n'est plus alimenté par la batterie 2. En outre, dans ce mode de réalisation, le dispositif intercalaire 3B peut être équipé d'un interrupteur ON/OFF pour allumer et éteindre la source d'alimentation 33. [0055] La figure 6 est un schéma fonctionnel d'un dispositif intercalaire 3C selon un troisième mode de réalisation. [0056] Le dispositif intercalaire 3C comprend, en plus des éléments 5-2, 6-2, 30, 31, et 33 décrits précédemment et donc non décrits ici, quatre modules « fonctionnalité additionnelle » 42, 43, 44, 45, ici un accéléromètre/gyromètre 42, une source lumineuse 43, un servomoteur 44, et une source sonore 45. Il est à noter que chacun de ces modules 42, 43, 44, 45 est indépendant l'un les autres, et donc tout combinaison de ces modules est possible. [0057] L'accéléromètre/gyromètre 42 permet de fournir des données concernant le vol du drone 1, par exemple si le drone 1 ne comporte pas d'accéléromètre/gyromètre, s'il ne fonctionne pas, ou pour une double vérification. La source lumineuse 43, par exemple un LED (« light emitting diode » en anglais ou « diode électroluminescente » DEL en français) permet de donner des renseignements concernant l'état du dispositif intercalaire 3C, par exemple en charge, allumé, non disponible, signalement en vol ou en cas de chute, etc. [0058] Le servomoteur 44 permet de déclencher certains actions, par exemple de lâcher un 7 parachute, si le drone 1 en est équipé. La source sonore 45, par exemple un « buzzer » permet l'émission d'un signal sonore ou alarme, par exemple si le dispositif intercalaire 3C n'est plus en contact avec la télécommande 9 (et donc incapable de couper le circuit si nécessaire), ou si le drone se trouve en chute libre, afin d'avertir des éventuelles personnes au sol. [0059] 11 est à noter qu'ici, les connecteurs 5-2, 6-2 du dispositif permettent seulement la connexion entre les connecteurs 5-1 du drone et 6-1 de la batterie, et ne fournissent pas des connections aux autres éléments du dispositif. Cependant, les connecteurs 5-2, 6-2 ne sont pas considérés comme essentiels dans le cadre de l'invention, car on pourrait imaginer des connecteurs 5-1, 6-1 qui ont des dimensions suffisants pour se connecter à travers le dispositif et/ou un dispositif avec une épaisseur réduite qui permet une connexion directe. [0060] La figure 7 est un schéma fonctionnel d'un dispositif intercalaire 3D selon un quatrième mode de réalisation. [0061] Lc dispositif intercalaire 3D comprend, en plus des éléments 5-2, 6-2, 30 et 33 décrits précédemment et donc non décrits ici, deux modules « fonctionnalité additionnelle » 46, 47, ici un module GPS 46 et un module de communication sans contact 47. Le module GPS 46 permet d'envoyer des informations concernant la localisation du dispositif intercalaire et/ou du drone, si par exemple le drone 1 ne comporte pas de module GPS, si le module GPS du drone ne fonctionne plus, ou pour double-vérification de données. Une telle fonctionnalité pourrait être imposée par des contraintes réglementaires, avec enregistrement des informations de vol du type « boite noire ». En outre, le module GPS 46 du dispositif intercalaire pourrait être utilisé pour retrouver le drone 1 après une chute. [0062] Le module de communication sans contact 47, par exemple par WiFi, permet la com- munication d'un numéro d'immatriculation du drone 1 et toutes les autres données qui seraient susceptibles d'être collectées par le dispositif intercalaire à savoir la position GPS, le statut du système, les donnes du gyroscope, la cause du défaillance, etc. Des autorités pourraient alors localiser le drone et relever à distance son numéro d'immatriculation. [0063] La figure 8 est un schéma fonctionnel du dispositif télécommande 9 configuré pour coopérer avec le dispositif intercalaire 3 selon un mode de réalisation. [0064] La télécommande 9 comprend un microcontrôleur 90, un récepteur/transmetteur radio 91 pour envoyer des commandes au dispositif intercalaire et recevoir des informations du dispositif intercalaire, une source d'alimentation 92 (par exemple une batterie rechargeable), des boutons de déclenchement 93A, 93B de la fonction coupe-circuit, des boutons 94, 95, 96, 97, une source lumineuse 98, et une source sonore 99. [0065] Les boutons de déclenchement 93A, 93B doivent être appuyés ensemble pour dé- 8 clencher la fonction coupe-circuit, par mesure de sécurité. En effet, s'il n'y avait qu'un seul bouton de déclenchement, il y aura plus de risque que l'utilisateur déclenche la fonction coupe-circuit par hasard, avec la conséquence de chute libre du drone, dangereuse et couteuse. L'exigence d'un appui simultané de plusieurs boutons apporte plus de sécurité, mais n'est pas obligatoire dans le cadre de l'invention. [0066] Les boutons 94, 95, 96, 97 correspondent respectivement aux modules accé- léromètre/gyromètre 42, la source lumineuse 43, le servomoteur 44 et la source sonore 45 du dispositif intercalaire dans sa configuration montrée à la figure 6. Il est alors possible de déclencher l'action associé sur le dispositif intercalaire en appuyant sur le bouton 94 à 97 correspondant sur la télécommande 9, mais d'autres configurations et assignations sont possibles. [0067] La source lumineuse 98, par exemple un LED, peut montrer par exemple que la com- munication avec le dispositif intercalaire est établie et avertir d'un dysfonctionnement éventuel. Enfin, la source sonore 99, par exemple un buzzer, pourrait aussi avertir l'utilisateur d'un problème. [0068] Dans un mode de réalisation, le principe de fonctionnement du système selon la configuration de la figure 4 est le suivant: - L'utilisateur insère le dispositif intercalaire 3A en lieu et place de la batterie 2, puis insère la batterie 2 sur le dispositif intercalaire. (Ou, au contraire, insère la batterie 2 sur le dispositif intercalaire 3A puis insère l'ensemble dans le logement 4-1 du dronc.) Le drone 1 répond donc à l'obligation réglementaire de posséder un coupe-circuit et peut donc être téléopéré par son pilote, si d'autres conditions (assurance, formation, etc.) sont remplies. - A tout instant, en cas de nécessité (cas d'un drone devenu incontrôlable à la suite d'un bug logiciel ou brouillage), le pilote peut couper l'alimentation du drone via l'action sur la télécommande (accrochée à la télécommande du drone ou positionnée autour du cou par exemple). [0069] La figure 9 est un vue éclaté d'un dispositif intercalaire 300 selon un mode de réa- lisation. [0070] Le dispositif intercalaire 300 comprend un boitier supérieur 301, un rnicrocontrôleur 302, une source sonore 303, une source lumineuse 304, un moyen coupe-circuit 305, un connecteur male 306, un circuit imprimé supérieur 307, un circuit imprimé inférieur 308, un connecteur femelle 309 et un boitier inférieur 310. [0071] Le boitier supérieur 301 comprend des rainures 311 sur ses faces intérieures pour recevoir des ergots d'une batterie, et un trou 312 pour laisser passer le connecteur mâle 306. Le boitier inférieur 310 comprend des ergots 313 sur ses faces extérieures pour être reçus dans des rainures d'un logement d'un drone, et un trou 314 pour laisser passer le connecteur femelle 309. Les éléments sont assemblés de façon connue. 9 [0072] La figure 10 est une vue assemblée du dispositif intercalaire 300 de la figure 8. [0073] La figure 11 est une vue assemblée d'un dispositif intercalaire 300' selon un autre mode de réalisation. On peut voir le boiticr supérieur 301 avec les rainures 311, le connecteur male 306 et le boiticr infericur 310 avec un ergot 313. [0074] Lc dispositif intercalaire 300' comprend en plus des éléments 301, 306, 310, 311 et 313, un capot 315 situé sur un coté du dispositif, principalement pour des misons esthétiques, comme il sera vu à la figure 12, en comparaison à la figure 2. [0075] La figure 12 est une vue d'un système SYS2 équipé du dispositif intercalaire 300' de la figure 10. Le système SYS2 comprend le dronc 1, la batterie 2, le dispositif intercalaire 300' et la télécommande 9. Le dispositif intercalaire 300' est équipé du capot 315, qui fournit une pente progressive entre la face supérieure du dronc 1 et la batterie 2. [0076] 11 est évident que la mise en oeuvre d' l'invention n'est pas limité à un modèle de dronc mais peut être étendu à d'autres drones dès lors que la conception du dronc et remplacement de la batterie le permet. [0077] La figure 13 est une vue d'un système SYS3 selon un autre mode de réalisation. [0078] Le système SYS3 comprend un dronc 1', une batterie 2', un dispositif intercalaire 3' configure pour être inséré entre le dronc 1' et la batterie 2', et la télécommande 9. [0079] Naturellement, pour satisfaire des besoins spécifiques, une personne compétente dans le domaine de l'invention pourra appliquer des modifications dans la description précédente. La présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites, d'autres variantes et combinaisons de caractéristiques sont possibles. [0080] Par exemple, les connecteurs males/femelles peuvent être transposés ainsi que les rainures/ergots, les éléments du schéma fonctionnel peuvent être combinés autrement, etc. [0081] Le système de fixation rainures/ergots n'est pas obligatoire non plus, et pourrait être remplacé ou complémenté par toute autre système de fixation, par exemple des systèmes de fixations mécaniques par crochets et boucles, un verrouillage, un ruban adhésif double-face, etc. [0082] En outre, bien qu'il a été décrite, dans la cadre de la fonction coupe-circuit, qu'une commande de couper l'alimentation du drone 1 sera reçue par le récepteur/transmetteur radio 31, on peut envisager d'autres moyens de recevoir une telle commande, par exemple par analyse d'un signal venant du drone 1 lui-même (envoi régulier des interrogations au microcontrôleur 10 du drone, et si le drone ne répond pas, l'alimentation est coupé), des données du gyromètre 42 ou du GPS 46, selon la régulation en vigueur. De même, le dispositif intercalaire pourrait surveiller la tension de la batterie 2, et si la tension descende en-dessous d'un seuil prédéterminé, avertir le pilote dans un premier temps et/ou couper l'alimentation. En conséquence, le récepteur/transmetteur radio 31 n'est pas considéré ici comme essentiel. [0083] La présente invention a été décrite et illustrée dans la présente description détaillée en référence aux figures jointes. Toutefois, la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation présentées. D'autres variantes et modes de réalisation peuvent être déduits et mis en oeuvre par la personne compétente dans le domaine de l'invention à la lecture de la présente description et des figures annexées. 11