Brevet FR3112080A1 — publié le 20220107

La présente invention a pour objet un robot mobile de désinfection comprenant un chariot porteur (1) équipé d’un système de propulsion (5) n’assurant son déplacement qu’en ligne droite suivant un axe XX avec une alimentation électrique pendant son déplacement assurée par un câble (5) apte à être branché sur toute prise de courant, d’au moins une source de rayonnement UVC (2), et d’un équipement informatique (10) de programmation et de commande au moins de déplacement et le chariot (1) porte au moins un ensemble de plusieurs sources UVC (2) disposées longitudinalement, suivant son axe de déplacement XX’, sur un de ses cotés (7,7’) latéraux et formant une surface de rayonnement UVC apte à maximiser le flux de lumière ultraviolette perpendiculairement à cet axe XX’. Figure pour l'abrégé : Figure unique 1 ROBOT MOBILE DE DESINFECTION PAR SOURCES UVC Domaine technique de l’invention La présente invention concerne un nouveau robot mobile de désinfection de surfaces d’objets et/ou de murs, situés dans un espace clos ou local, par sources UVC (c’est-à-dire par rayonnement ultra-violet C compris entre 100 et 280nm dont la fréquence 250nm est la plus utilisée à ce jour pour détruire les micro-organismes). La désinfection des surfaces dans les locaux recevant du public devient en effet, suite surtout à la période de crise sanitaire de fin 2019 début 2020 due à la pandémie générée par le coronavirus COVID 19, une priorité et cette démarche concerne plus particulièrement les hôpitaux, les cliniques, les cabinets dentaires, les EHPAD, les transports en commun (bus, métro, bateaux, avions, etc). Aujourd’hui, cette désinfection se fait souvent par le passage manuel d’une solution désinfectante germicide et virucide et pour parfaire cette opération, une exposition à une source d’UVC est souvent ajoutée. Arrière-plan technique Pour détruire un germe, qu’il soit une bactérie ou un virus, une certaine dose de rayonnement UVC est en effet nécessaire : pour une bactérie, une dose de l’ordre de 12 mJ/cm² suffit, pour un virus à ARN, cette dose est plus près de 40 mJ/cm², et pour les virus à ADN la dose est de 300 mJ/cm² ou plus. La dose est une fonction simple du temps d’exposition et de la puissance d’UVC reçue en un point donné, sachant que cette puissance reçue diminue comme le carré de la distance à la source (considérée en première approximation comme un point de diamètre nul) : Dose (en mJ/cm²) = Flux (en W/cm²) X temps d’exposition (en s) Ainsi il y a une contrainte forte d’imposer un temps d’exposition minimal, pas spécialement pour protéger les humains qui ne doivent pas en effet être exposés au rayonnement UVC (tous les rayonnements ultraviolets sont du reste nocifs pour l’homme car ils peuvent endommager la peau), mais surtout pour libérer les locaux traités le plus rapidement possible (chambres d’hôpital ou avions en particulier). L’appareil idéal pour cela doit ainsi fournir un flux maximal pour atteindre en un minimum de temps la dose prévue sur toute surface horizontale (sol, tables, assise de chaises, lits) ou verticale (murs, armoires) d’un volume clos. Pour répondre à cet objectif, les solutions connues sont d’une part d’augmenter le flux émis (soit le nombre de sources telles que des tubes mais la limite est en général atteinte avec une vingtaine) et/ou d’autre part de se rapprocher de la zone à traiter pour minimiser la distance entre source et cible : pour cela il a été ainsi développé des robots mobiles qui se rapprochent des murs ou du mobilier dans la mesure du possible en se déplaçant lentement. Ainsi plusieurs industriels proposent à ce jour sur le marché des appareils à éclairage UVC qui sont placés dans le volume à désinfecter et qui sont: • soit des appareils qui restent fixes et qui sont capables de fournir un flux fort, mais qui laissent des zones d’ombre et ne peuvent pas fournir la dose adéquate partout puisque, restant fixes, les surfaces éloignées sont moins éclairées et donc moins bien désinfectées ; ils sont certes peu onéreux ; • soit des appareils robots qui se déplacent selon un algorithme comparable à celui des aspirateurs robots ; ces appareils se composent tous d’une base montée sur roulettes motorisées et d’une dizaine ou plus de tubes UVC disposés au-dessus, le plus souvent verticalement, selon une implantation circulaire pour rayonner de façon égale dans toutes les directions; ces robots mobiles donnent un résultat satisfaisant mais sont pénalisés par la présence de batteries (qui grèvent le poids total du robot et son coût), et par un algorithme de déplacement difficile à développer et qui grève aussi le coût de revient. Pour illustrer ce type de robot on peut citer par exemple le brevet coréen KR101724481B1 déposé le 13 novembre 2015 et qui enseigne un robot mobile de désinfection comprenant un chariot porteur équipé d’un système de propulsion permettant au robot de se déplacer dans toutes les directions, d’une seule lampe UV unidirectionnelle (grâce à un réflecteur qui concentre le faisceau) montée sur un mat qui tourne, monte et descend pour diriger le faisceau UV et le faire balayer un espace donné, d’un équipement informatique de programmation et de commande du déplacement du faisceau UV et du robot, et d’un dispositif à ultrasons de détection et d’estimation de distance. Un tel robot permet certes de bien cibler et traiter toutes les surfaces, grâce à sa lampe directionnelle et sa capacité de la porter et diriger précisément, mais justement du fait de ce traitement finalement point par point il nécessite beaucoup du temps pour désinfecter toute un local; de plus un tel robot, comme tous ceux de sa catégorie, est lourd, délicat à manipuler, avec un coût d’exploitation également important. Les problèmes posés et résolus par la présente invention sont alors de fournir d’une part la dose de rayonnement UVC nécessaire pour une bonne désinfection en (presque) tous les points des surfaces à traiter en un minimum de temps (soit au plus de l’ordre de ce que réalisent les robots mobiles actuels) et d’autre part des solutions techniques permettant de proposer un coût raisonnable à l’achat et à l’usage pour l’utilisateur (de l’ordre de celui des appareils fixes) L’invention propose pour cela un robot mobile de désinfection comprenant, comme les robots connus actuels, un chariot porteur équipé d’un système de propulsion, d’au moins une source de rayonnement UVC, et d’un équipement informatique de programmation et de commande au moins de déplacement et dont, suivant l’invention : - le système de propulsion n’assure son déplacement que suivant un axe XX’ avec possibilité de contournement d’obstacles pouvant se trouver sur cet axe, soit en quasi ligne droite (on emploie le terme quasi pour signifier que la trajectoire de déplacement est suivant une ligne droite mais que le robot peut s’écarter de cette ligne droite le temps de contourner un obstacle éventuel à la suite duquel il reprend son déplacement en ligne droite suivant l’axe XX), et en considérant que les volumes clos dans lesquels les appareils opèrent relèvent dans l’ensemble d’une géométrie simple: il s’agit de pièces rectangulaires dotées d’au moins une zone de circulation ou couloir selon sa plus grande longueur et pourvue de mobilier disposé d’un ou des deux côtés de ce couloir (ou si ce n’est pas le cas il est toujours possible d’en faire un en déplaçant les meubles si nécessaire). Ceci est par construction le cas des couloirs de circulation eux-mêmes dans les bâtiments mais également dans les avions et dans tout moyen de transport public, et même dans les autres locaux tels que ceux des hôpitaux, des cliniques, des cabinets dentaires ou des EHPAD, - son alimentation électrique pendant son déplacement est assurée uniquement par un câble apte à être branché sur toute prise de courant , ce qui va à l’encontre des approches actuelles des robots qui sont considérés comme devant être autonomes, et qui est rendu possible ici par le déplacement rectiligne du robot suivant une seule direction et évite ainsi d’avoir à transporter des batteries sur le chariot et - le chariot porte au moins un ensemble de plusieurs sources UVC disposées longitudinalement, suivant son axe de déplacement, et formant une surface de rayonnement UVC apte à maximiser le flux de lumière ultraviolette perpendiculairement à cet axe de déplacement suivant au moins un de ses cotés latéraux. Cette disposition de sources UVC permet de rayonner fortement sur tout un coté au moins du robot qui, avançant suivant un seul axe de direction, balayera en une seule passe toutes les surfaces situées sur ce même coté par rapport au chariot et à une vitesse calculée pour rayonner sur les surfaces les plus éloignées pendant un temps donné pour leur assurer de recevoir la dose de rayonnement UVC voulue telle que définie précédemment. Selon d’autres caractéristiques de l’invention le chariot est de forme allongé suivant son axe de déplacement, ses deux cotés latéraux étant ainsi plus grands que les côtés avant et arrière : ces petits cotés permettent de disposer d’un robot étroit, de faible surface frontale et qui peut ainsi se déplacer facilement dans des couloirs également étroits, tels que ceux des bus ou des avions. De préférence le chariot porte au moins deux ensembles de plusieurs sources de rayonnement UVC disposés chacun longitudinalement sur chacun de ses cotés latéraux et formant chacun une surface de rayonnement UVC apte à maximiser le flux de lumière ultraviolette perpendiculairement à l’axe de déplacement et rayonnant sur les deux côtés du chariot ce qui permet de traiter en une seule passe et en même temps toutes les surfaces situées sur les deux cotés par rapport au chariot, et donc tout le local considéré quand le robot a effectué son déplacement sur toute la longueur du couloir considéré. Les différentes caractéristiques et solutions techniques ci-dessus permettent ainsi de réaliser un robot mobile de désinfection efficace par sources UVC apportant la dose voulue de rayonnement UVC, dans un espace clos, sur les surfaces d’objets et/ou de murs de cet espace et qui soit de fabrication assez simple et donc d’un coût raisonnable comme les appareils fixes actuels. Ainsi les problèmes posés précédemment, soit essentiellement d’une part la dose de rayonnement UVC nécessaire pour une bonne désinfection en (presque) tous les points des surfaces à traiter en un minimum de temps et d’autre part des solutions techniques (en particulier l’alimentation électrique uniquement sur câble et non par batteries embarquées) permettant de proposer un coût raisonnable à l’achat et à l’usage pour l’utilisateur, sont bien résolus par la présente invention dont les avantages évoqués ci-dessus et les solutions apportées en prouvent l’intérêt, suivant des caractéristiques spécifiques, telles que décrites plus en détail ci-après suivant le mode de réalisation présenté. La description et la figure unique ci-jointe en donnent en effet un exemple de réalisation mais d’autres modes de réalisation sont possibles dans le cadre de la portée de la présente invention. Brève descriptions des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera au dessin annexé dans lequel : – la figure unique est une vue en perspective de trois quart avant d’un exemple de robot suivant l’invention. Description détaillée de l'invention Pour la description de l'invention et la compréhension des revendications, on adoptera à titre non limitatif et sans référence limitative à la gravité terrestre les orientations verticale, longitudinale et transversale selon le repère V, L, T indiqué sur la figure unique dont les axes longitudinal L et transversal T s’étendent dans un plan horizontal. Par convention, l’axe longitudinal L est orienté de l’arrière du robot vers l’avant et selon la direction de déplacement XX’ de celui-ci. Dans la description qui va suivre, des éléments identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence. E xemple de réalisation La figure unique illustre ainsi un robot mobile de désinfection de surfaces d’objets et/ou de murs situés dans tout espace ou local clos, comprenant, d’une manière connue comme dans le brevet coréen cité précédemment, un chariot porteur 1 équipé d’un système de propulsion 5, d’au moins une source de rayonnement UVC 2, et d’un équipement informatique 10 de programmation et de commande au moins de déplacement. Selon la présente invention le système de propulsion 5 n’assure le déplacement du chariot que suivant un axe XX’ parallèle à l’orientation L, avec possibilité de contournement d’obstacles pouvant se trouver sur cet axe, soit en quasi ligne droite comme explicité précédemment, et le chariot 1 porte au moins un ensemble de plusieurs sources UVC 2 disposées longitudinalement suivant cet axe XX’, et formant une surface de rayonnement UVC apte à maximiser le flux de lumière ultraviolette perpendiculairement à cet axe XX’ suivant au moins un de ses cotés 7,7’ latéraux, soit au moins suivant un côté latéral (gauche ou droit par rapport au sens de déplacement du chariot 1) tourné vers l’orientation T ou dans le sens opposé à celle-ci, mais cet ensemble de plusieurs sources UVC 2 pourrait aussi rayonner suivant les deux côtés du chariot 1 à la fois. L’alimentation électrique du robot pendant son déplacement est assuré par un câble 6 apte à être branché sur toute prise de courant, ce qui est possible car le chariot 1, se déplaçant en ligne droite suivant un seul axe XX’, peut tirer ou dérouler un tel câble 6 sans risque qu’il se bloque dans un obstacle. Comme représenté sur la figure, le chariot 1 est de préférence de forme allongé suivant l’axe XX’ de déplacement soit selon l’orientation L : ses deux cotés latéraux 7,7’considérés selon cette même orientation L (et tournés l’un vers l’orientation T et l’autre dans le sens opposé) sont ainsi plus grands que les côtés avant 8 et arrière 8’ du chariot 1 selon l’orientation T (et tournés l’un vers l’orientation L et l’autre dans le sens opposé à celle-ci). Pour une efficacité maximum le chariot 1 porte même au moins deux ensembles de plusieurs sources de rayonnement UVC 2 1 ,2 1 ’ disposés chacun longitudinalement sur chacun de ses cotés 7,7’ latéraux et formant chacun une surface de rayonnement UVC apte à maximiser le flux de lumière ultraviolette perpendiculairement à l’axe XX’ et rayonnant alors sur les deux côtés latéraux du chariot 2. Suivant le mode de réalisation représenté sur la figure, les sources de rayonnement UVC 2 sont des tubes, mais ce pourrait être aussi des diodes, disposés verticalement et longitudinalement sur les deux côtés 7,7’ latéraux du chariot 1 et les deux ensembles 2 1 ,2 1 ’ de sources de rayonnement UVC disposés longitudinalement sur ses cotés 7,7’ latéraux sont complétés par au moins deux sources UVC verticales 2 2 ,2 2 ’ disposées chacune sur un petit côté 8,8’, à l’avant et à l’arrière du chariot 1. De plus ces sources verticales UVC 2 1 ,2 1 ’,2 2 ,2 2 ’ sont disposées suivant une forme rectangulaire aux angles arrondis avec une source verticale UVC 2 3 dans chacun de ses angles. Pour désinfecter plus efficacement la surface horizontale du mobilier présent dans l’espace clos à désinfecter, tels que des tables ou des lits, le robot comporte une deuxième série ou étage de sources UVC 9 verticales, portées par un colonne verticale 4 télescopique permettant de faire monter cette deuxième série de sources UVC 9 près du plafond de l’espace clos ou local à désinfecter: ces sources UVC 9 sont disposés, quand ladite colonne télescopique 4 est rétractée, en quinconce entre les sources verticales UVC 2 1 ,2 1 ’,2 2 ,2 2 ’,2 3 définies précédemment et qui constituent une première série de sources verticales UVC. Comme tout robot actuel, celui suivant l’invention comporte : - d’une part des capteurs de proximité pour détecter les obstacles pouvant se trouver sur sa trajectoire de déplacement XX’, et permettant de commander, par l’équipement informatique 10 de programmation et de commande, au système de propulsion 5 de décaler le chariot 1 d’un côté ou de l’autre de ces obstacles pour les contourner et de reprendre ensuite sa trajectoire de déplacement XX’ d’avant l’obstacle, - d’autre part un dispositif 3 de détection d’objets et de parois, et d’estimation de distance par rapport à ceux-ci, tel qu’un LIDAR (acronyme « light detection and ranging » soit « détection et estimation de la distance par la lumière d’un laser »), qui, placé de préférence au sommet de la colonne télescopique 4, mesure par rapport au robot 1 les dimensions et distances de l’espace clos, ainsi que des objets qui s’y trouvent, à désinfecter ; ainsi l’équipement informatique 10 de programmation et de commande, auquel le dispositif 3 de détection d’objets et de parois, et d’estimation de distances entre le chariot 1 et ceux-ci, est relié et envoie ces informations, détermine les temps d’exposition et en conséquence la vitesse de déplacement du robot en fonction de la dose à délivrer en tout point pour que chacune des surfaces exposées de cet espace clos reçoive une dose d’UVC nécessaire et suffisante pour être désinfecter efficacement. Pour assurer ce déplacement le système de propulsion 5 du chariot porteur 1 peut être constitué, comme représenté sur la figure, d’au moins deux roues motrices 5 complétées par au moins une autre roue de stabilisation 5’ mais ce système de propulsion 5 pourrait aussi être constitué de plus de roues ou d’au moins deux chenilles. Ainsi un tel robot suivant l’invention : - pouvant identifier, dans l’espace clos où il est placé, suivant l’orientation L, par un opérateur dans l’axe du couloir de cet espace, le dit couloir (et le mobilier et objets qui s’y trouvent) où il va pouvoir se déplacer, et - se déplaçant uniquement en ligne droite XX’ le long de ce couloir avec uniquement un câble d’alimentation électrique extérieure relié à toute prise de courant la mieux placée et située dans le couloir, combine en fait les avantages des robots mobiles quant à leur efficacité et ceux des appareils fixes quant à leur coût. En effet, ce robot, rayonnant un flux maximal de rayonnement UVC perpendiculairement à son axe de déplacement XX’, fournit la dose nécessaire pour une désinfection efficace, grâce à sa vitesse de déplacement déterminée pour cela, sur ses deux côtés latéraux7,7’ dans un minimum de temps : en effet l’algorithme, enregistré dans l’équipement informatique de programmation et de commande 10, adapte la vitesse du robot en tout point du déplacement, et donc la dose d’UVC reçue par les surfaces, au processus de déplacement initialement défini. Et le rayonnement UVC vers l’avant 8 et vers l’arrière 8’ du chariot 1 est aussi fourni en dose suffisante puisque le robot s’approchera des deux extrémités du couloir à un moment donné de son déplacement et pourra y stationner pour délivrer la dose calculée par l’algorithme présent en 10. Par exemple, au choix de l’opérateur, le déplacement du robot pourra préférentiellement débuter contre une extrémité du couloir pour s’achever à son autre extrémité ou pourra débuter en n’importe quelle localisation du couloir pour attendre une extrémité avant de repartir en marche arrière pour rejoindre l’autre extrémité. Dans ce dernier cas, le chariot porteur 1 devra être pourvu d’un système de récupération automatique du câble d’alimentation électrique quand sa tension devient nulle, au moyen par exemple d’un ressort spiral permettant l’enroulement du câble dans le chariot porteur, pour que ce câble qui restera ainsi toujours tendu entre la prise électrique et le robot n’entrave pas la progression du robot en marche arrière. Ainsi le chariot 1 du robot peut se déplacer non seulement en avant mais aussi en arrière, et de préférence dans un seul sens, et ses ensembles de sources UVC, fournissant un flux global non isotrope, sont disposés sur le chariot 1 suivant une implantation (par exemple rectangulaire) qui maximalise son émission perpendiculairement au sens d’avancement XX’. Ainsi la combinaison du déplacement du robot selon un seul axe XX’ avec son alimentation électrique par câble, ce qui le rend peu couteux à réaliser, et d’une intensité privilégiée du flux UVC perpendiculairement à cet axe répond bien aux problèmes posés. Robot mobile de désinfection comprenant un chariot porteur (1) équipé d’un système de propulsion (5), d’au moins une source de rayonnement UVC (2), et d’un équipement informatique (10) de programmation et de commande au moins de déplacement caractérisé en ce que : - son système de propulsion (5) n’assure son déplacement que suivant un axe XX’ avec possibilité de contournement d’obstacles pouvant se trouver sur cet axe, - son alimentation électrique pendant son déplacement est assurée par un câble (5) apte à être branché sur toute prise de courant et, - le chariot (1) porte au moins un ensemble de plusieurs sources UVC (2) disposées longitudinalement, suivant son axe de déplacement XX’, et formant une surface de rayonnement UVC apte à maximiser le flux de lumière ultraviolette perpendiculairement à cet axe XX’ suivant au moins un de ses cotés (7,7’) latéraux. Robot mobile suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le chariot (1) est de forme allongé suivant l’axe XX’ de déplacement, ses deux cotés latéraux (7,7’) étant ainsi plus grands que les côtés avant (8) et arrière (8’). Robot mobile l’une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que le chariot (1) porte au moins deux ensembles (2 1 ,2 1 ’) de plusieurs sources de rayonnement UVC disposés chacun longitudinalement sur chacun de ses cotés (7,7’) latéraux et formant chacun une surface de rayonnement UVC apte à maximiser le flux de lumière ultraviolette perpendiculairement à l’axe XX’ et éclairant des deux côtés du chariot (1). Robot mobile suivant l’une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les sources de rayonnement UVC (2) sont des tubes ou des diodes disposés verticalement et longitudinalement sur les deux côtés (7,7’) latéraux du chariot (1) et les deux ensembles (2 1 ,2 1 ’) de sources de rayonnement UVC disposés longitudinalement sur ses cotés (7,7’) latéraux sont complétés par au moins deux sources UVC verticales (2 2 ,2 2 ’) disposées chacune sur un petit côté (8,8’), à l’avant et à l’arrière du chariot (1). Robot mobile suivant la revendication 4 caractérisé en ce que les sources verticales UVC (2) sont disposées suivant une forme rectangulaire aux angles arrondis avec une source verticale (2 3 ) dans chacun de ses angles. Robot mobile suivant l’une quelconque des revendications 4 ou 5 caractérisé en ce qu’il comporte une deuxième série de sources UVC (9) verticales, portées par un colonne verticale (4) télescopique et disposés, quand ladite colonne télescopique (4) est rétractée, en quinconce entre les sources verticales UVC (2) disposées suivant l’une quelconque des quatrième et cinquième revendications et constituant une première série de sources verticales UVC. Robot mobile suivant l’une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu’il comporte un dispositif (3) de détection d’objets et de parois et d’estimation de distance par rapport à ceux-ci. Robot mobile suivant la revendication 7 caractérisé en ce que l’équipement informatique (10) de programmation et de commande, auquel le dispositif (3) de détection d’objets et de parois, et de mesures de distances entre le chariot (1) et ceux-ci, est relié et envoie ces informations, détermine les temps d’exposition et en conséquence la vitesse de déplacement du robot en fonction de la dose à délivrer en tout point. Robot mobile suivant l’une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que le système de propulsion (5) est constitué d’au moins deux roues motrices. Robot mobile suivant l’une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que le système de propulsion (5) est constitué d’au moins deux chenilles.