Brevet FR3103975A1 — publié le 20210604

BOITIER POUR LA ROBOTISATION D’UN ENGIN DE MANUTENTION L’invention concerne un boîtier pour la robotisation d’un engin de manutention équipé au moins une carte électronique comportant une gestion sécurisée des lignes d’alimentation électrique. - Ladite carte comporte au moins deux lignes électriques de sécurité commandées, avec, pour chacune, A)une entrée (1) destinée à être raccordée à la source d’alimentation électrique dudit engin, B)une première sortie destinée à être raccordée à l’alimentation de puissance commune des actionneurs et/ou contrôleur de l’engin, C)une deuxième sortie destinée à être raccordée à l’alimentation d’au moins un moyen de sécurité de l’engin - Ladite carte comporte, pour chacune desdites lignes de sécurité (10, 20), au moins une dérivation destinée à être raccordée aux bornes du bouton d’arrêt d’urgence (2, 3) de type fermé au repos, pour commander l’interruption de ladite ligne de sécurité en cas d’ouverture dudit bouton d’arrêt d’urgence (2, 3) - Ladite carte comporte, pour chacune desdites lignes de sécurité (10, 20), au moins deux relais de sécurité (4, 5), commandés par des signaux externes de sécurité redondants délivrés par un moyen de détection d’obstacles (OSSD1 et OSSD2) assurant l’ouverture simultanée desdites lignes de sécurité (10, 20) en cas de disparition d’au moins un signal provenant d’un moyen extérieur de sécurité. (Figure 1) BOITIER POUR LA ROBOTISATION D’UN ENGIN DE MANUTENTION Domaine de l’invention La présente invention concerne le domaine de la robotisation d’équipements industriels, notamment des engins motorisés de manutention tels que des palettiseurs, des chariots automoteurs, engins de manutention automobiles équipés d’une fourche frontale permettant de soulever et de déplacer des palettes, des conteneurs ou des caisses, conçus initialement pour une conduite manuelle. De tels engins doivent respecter des règles de sécurité très contraignantes, prévoyant notamment la présence de dispositifs d'arrêt d'urgence permettant d'arrêter un système ou une machine en cas d'urgence en appuyant sur un bouton ou en actionnant un câble afin d'éviter tout dommage matériel et corporel. A titre d’exemple, les normes européennes s'appliquent à tous les chariots et leurs systèmes sans conducteur conçus de manière à pouvoir se déplacer automatiquement dans des lieux où la sécurité de fonctionnement ne dépend pas d'un opérateur. Un tel équipement comprend le système de commande, qui peut faire partie intégrante du chariot et/ou en être séparé, les moyens de guidage et le système de charge des batteries. Etat de la technique On connaît dans l’état de la technique le brevet américain US6784800 décrivant un système de sécurité de véhicule à utiliser avec un véhicule industriel comprenant : a) des moyens de détection pour détecter au moins une personne dans une zone particulière comprenant une première zone proche d'une partie latérale du véhicule industriel et dans lequel lesdits moyens de capteur comprennent un capteur monté sur le véhicule; b) des moyens de réception associés auxdits moyens de détection pour produire une réponse à une détection d'un objet dans ladite première zone à proximité du véhicule industriel, ladite réponse consistant à empêcher le véhicule industriel de se déplacer lorsque le mouvement du véhicule est réduit; - des moyens de détection supplémentaires pour détecter au moins une personne dans une seconde zone adjacente et espacée des parties latérales dudit véhicule industriel; - et des moyens de réception supplémentaires pour amorcer un signal d'avertissement en réponse auxdits moyens de détection supplémentaires. La demande de brevet internationale WO201628758 décrit un autre système connu comprenant un module de communication et un module de sortie. Le module de communication comprend une interface qui communique avec des éléments électroniques d'un véhicule de manutention et une interface avec un système d'informations, et un dispositif de commande connecté à l'interface de véhicule et à l'interface de système d'informations. Un premier dispositif de sortie est orienté dans une première direction détectable par un opérateur du véhicule de manutention lorsque l'opérateur se trouve à l'intérieur d'un compartiment de commande du véhicule de manutention de matériaux. Un second dispositif de sortie est orienté dans une seconde direction détectable à l'extérieur du véhicule de manutention de matériaux. Solution apportée par l’invention L’invention concerne selon son acception la plus générale un boîtier pour la robotisation d’un engin de manutention équipé au moins d’une carte électronique comportant une gestion sécurisée des lignes d’alimentation électrique caractérisé en ce que ladite carte comportant au moins deux lignes électriques de sécurité commandées, avec, pour chacune, une entrée « 24V » destinée à être raccordée à la source d’alimentation électrique dudit engin, une première sortie destinée à être raccordée à l’alimentation de puissance commune des actionneurs et/ou contrôleur de l’engin, une deuxième sortie destinée à être raccordée à l’alimentation d’au moins un moyen de sécurité de l’engin ; ladite carte comportant, pour chacune desdites lignes de sécurité, au moins une dérivation destinée à être raccordée aux bornes du bouton d’arrêt d’urgence de type fermé au repos, pour commander l’interruption de ladite ligne de sécurité en cas d’ouverture dudit bouton d’arrêt d’urgence ; ladite carte comportant, pour chacune desdites lignes de sécurité, au moins deux relais de sécurité, commandés par des signaux externes de sécurité redondants délivrés par un moyen de détection d’obstacles (OSSD1 et OSSD2) assurant l’ouverture simultanée desdites lignes de sécurité en cas de disparition d’au moins un signal provenant d’un moyen extérieur de sécurité. Avantageusement, ledit boîtier comporte une ligne additionnelle de vérification du fonctionnement desdits relais de sécurité, dont la continuité est commandée par la fermeture desdits relais de sécurité. Selon une variante, le boîtier comporte en outre un sélecteur formé de deux relais, les sorties du premier relai étant reliées aux entrées du second relai, le premier relai recevant en entrée : d’une part le signal provenant d’un capteur de présence d’un conducteur, d’autre part au moins un signal provenant d’un moyen de conduite autonome, le deuxième relai délivrant en sortie un signal autorisant l’activation des moyens de déplacement de l’engin, lesdits relais étant commandés par respectivement un premier et un second signal redondants provenant d’un moyen de conduite autonome. Avantageusement, l’entrée dudit premier relai reçoit les deux lignes d’alimentation, ainsi qu’une ligne de diagnostic également reliée à l’alimentation principale, ledit relai comportant deux contacts de type « ouvert au repos » pour les lignes d’alimentation et un contact de type « fermé au repos » pour la ligne de diagnostic. De préférence, la première sortie du deuxième relai commande un troisième relai, ledit troisième relai comportant un premier contact ouvert au repos, recevant en entrée le courant de puissance en aval des boutons principaux d’arrêt d’urgence et délivrant en sortie un signal commutant d’une part la commande de l’alimentation de puissance de l’électronique de contrôle des moyens de motorisation et d’autre part la commande de mise à la masse du système de freinage. Selon un mode de réalisation préféré, ledit troisième relai comporte un deuxième contact fermé au repos, recevant en entrée l’alimentation de puissance et délivrant en sortie un signal de diagnostic traité par un quatrième relai, et en ce que la deuxième sortie du relai commande le fonctionnement dudit quatrième relai. Avantageusement, ledit relai reçoit en entrée, outre le signal de diagnostic précité, une tension d’alimentation sur contact ouvert au repos dont la sortie commande le relai principal de puissance alimentant de l’électronique de contrôle des moyens de motorisation. Selon un mode de réalisation préféré, le boitier comporte en outre un relai présentant quatre entrées : - une entrée recevant le signal de conduite automatique, reliée à un contacteur normalement fermé - une entrée recevant le signal du capteur de présence physique du cariste, reliée à un contacteur normalement ouvert - deux entrées reliées aux lignes d’alimentation en aval des boutons d’arrêt d’urgence, reliées chacune à un contacteur normalement ouvert, les quatre sorties de ce relai étant reliées aux entrées d’un relai, avec des contacts respectivement normalement fermé pour le premier et normalement ouverts pour les autres, comme pour le relai, les deux relais étant commandés simultanément, par deux signaux respectivement délivrés par le calculateur de conduite automatique. Description détaillée d'un exemple non limitatif de l'invention La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un exemple non limitatif de l'invention qui suit, se référant au dessin annexé où : la figure 1 représente le schéma de principe d’un circuit selon l’invention. Contexte de l’invention L’invention concerne dans l’exemple non limitatif un engin de manutention conçu nativement pour une conduite par un opérateur, qui est modifié pour permettre une conduite autonome par adjonction d’un équipement informatisé de conduite autonome, le mode de conduite manuel restant disponible. L’invention concerne la gestion de la sécurité d’un tel engin en toutes circonstances. Cela implique bien sur de désactiver les moyens de sécurité natifs, prévoyant par exemple un capteur de présence d’un opérateur, lorsque l’engin est utilisé en mode autonome. Mais une telle désactivation ne doit pas abaisser le niveau de sécurité. En particulier, il est important que la mode de sécurité soit actif y compris en cas de défaillance de l’équipement informatisé de conduite autonome. Schéma de principe La figure 1 représente le schéma de principe d’un exemple de carte électronique pour la mise en œuvre de l’invention. La carte comporte une entrée électrique (1) de puissance raccordée à l’alimentation principale, par exemple à la batterie de l’engin, en sortie de clé de contact de l’engin. Cette entrée (1) est ensuite divisée en deux lignes d’alimentation (10, 20) pouvant chacune être interrompue par un bouton d’arrêt d’urgence (2, 3). Ces boutons d’arrêt (2, 3) sont par exemple placés de part et d’autre de l’engin, pour permettre à un intervenant humain de commander l’arrêt en cas de défaillance observée. La carte comprend des entrées pour la liaison avec deux boutons d’arrêt d’urgence (2, 3) sur la ligne d’alimentation. Au repos, les boutons d’arrêt d’urgence (2, 3) assurent la fermeture des deux ligne d’alimentation (10, 20). Lorsqu’on active au moins l’une des boutons (2, 3) les deux lignes (10, 20) sont interrompues. Le calculateur du moyen de conduite autonome reste par contre alimenté car il est alimenté directement, sans passer par les fonctions de sécurité. La carte selon l’invention comprend par ailleurs deux relais (4, 5). L’entrée du premier relai (4) reçoit les deux lignes d’alimentation (10, 20), ainsi qu’une ligne de diagnostic (6) également reliée à l’alimentation principale. Il comporte deux contacts (11, 21) de type « ouvert au repos » pour les lignes d’alimentation (10, 20) et un contact (12) de type « fermé au repos » pour la ligne de diagnostic (6). Les sorties du premier relai (4) sont reliées aux entrées du second relai (5), qui est également de type « ouvert au repos » pour les deux premières lignes et de type « fermé au repos » pour la ligne de diagnostic. Le premier relai (4) est commandé par un signal de sécurité OSSD1 provenant d’un capteur de présence d’obstacle, par exemple un détecteur laser délivrant un signal lorsqu’il détecte une personne ou un obstacle. Le détecteur envoie un signal au repos, et interrompt le signal en cas de détection d’obstacle. Ainsi, une défaillance électrique sera assimilée à une situation de risque commandant la mise en sécurité. Le signal peut également provenir d’un détecteur de survitesse, ou de manière plus générale de tout système de détection d’un fonctionnement anormal. Le deuxième relai (5) est commandé par un second signal de sécurité OSSD2 provenant du même capteur de présence d’obstacle. Le détecteur envoie un signal au repos, et interrompt le signal en cas de détection d’obstacle. Ainsi, une défaillance électrique sera assimilée à une situation de risque commandant la mise en sécurité. La redondance des signaux de sécurité OSSD1 et OSSD2 permet d’éviter des disfonctionnement en cas de défaillance électrique ou mécanique d’un des relais (4, 5). La première sortie (7) du deuxième relai (5) commande un troisième relai (30). Ce troisième relai comporte un premier contact ouvert au repos, recevant en entrée le courant de puissance (31) en aval des boutons principaux d’arrêt d’urgence (32 à 34) et délivrant en sortie (35) un signal commutant d’une part la commande de l’alimentation de puissance de l’électronique de contrôle des moyens de motorisation (100) et d’autre part la commande (101) de mise à la masse du système de freinage (200). En cas de mise à la masse, le système de freinage (200) est inactif. Le système de freinage (200) reçoit aussi un signal de commande positive correspondant à la sortie (41) du quatrième relai (40). Il comporte un deuxième contact fermé au repos, recevant en entrée (36) l’alimentation de puissance et délivrant en sortie (37) un signal de diagnostic. Ce signal de diagnostic (37) est traité par un quatrième relai (40). La deuxième sortie (8) du relai (5) commande le fonctionnement du quatrième relai (40). Ce relai reçoit en entrée, outre le signal de diagnostic (37) précité, une tension d’alimentation (38) sur contact ouvert au repos dont la sortie commande le relai principal de puissance (50) alimentant de l’électronique de contrôle des moyens de motorisation (100). Cette première partie de la description correspond aux moyens de fonctionnement et de sécurité en mode automatique. Ces moyens commandent et garantissent : a) l’interruption de l’alimentation des moyens de motorisation, et b)l’actionnement du système de freinage d’urgence dans le cas de détection d’un obstacle par les capteurs, ou dans le cas de l’actionnement manuel d’un bouton d’urgence. La carte comprend en outre des moyens permettant le fonctionnement en toute sécurité de l’engin aussi bien : a) en mode de conduite par un opérateur humain, où on détecte la présence d’un cariste et où on ne prend pas en compte les signaux provenant des capteurs d’obstacles que b) en mode de conduite automatique où on ne prend pas en compte la présence d’un opérateur humain mais où on doit impérativement prendre en compte les signaux provenant des capteurs d’obstacles. La carte étant destinée à équiper un engin conçu originellement pour une conduite par un opérateur humain, il est nécessaire de simuler un signal (61) palliant l’absence du signal du capteur de présence physique (62) du cariste. Ce signal (61) palliant l’absence de signal de présence (62) est délivré par le calculateur de conduite automatique. Un premier relai (60) présente quatre entrées : - une entrée recevant le signal de conduite automatique (61), reliée à un contacteur normalement fermé - une entrée recevant le signal du capteur de présence physique (62) du cariste, reliée à un contacteur normalement ouvert - deux entrées reliées aux lignes d’alimentation (10, 20) en aval des boutons d’arrêt d’urgence (1, 2), reliées chacune à un contacteur normalement ouvert. Les quatre sorties de ce relai (60) sont reliées aux entrées d’un relai (70), avec des contacts respectivement normalement fermé pour le premier et normalement ouverts pour les autres, comme pour le relai (60). Les deux relais (60, 70) sont commandés simultanément, par deux signaux respectivement (63, 73) délivrés par le calculateur de conduite automatique. Ces signaux sont normalement identiques. Les deux premières sorties (71, 72) sont réunies et délivrent un signal commandant un relai (80). Ce relai (80) reçoit en entrée un signal d’alimentation (81) et délivre, lorsqu’il est activé, un signal (82) : - transmettant à l’électronique de contrôle des moyens de motorisation (100) un signal de présence cariste, et - pilotant un relai (90) commandant l’interruption de la commande (101) de mise à la masse du freinage d’urgence (200). Les deux autres sorties (75, 74) du relai (70) sont reliées aux sorties respectivement (7, 8) du deuxième relai (5). Lorsque les relais (60) et (70) sont au repos l’un et l’autre, les moyens de détection d’obstacle sont pris en compte, et sont en mesure d’interrompre l’alimentation de la motorisation et d’imposer l’activation du freinage d’urgence. Par ailleurs, la présence du cariste est signalée par le signal (61). Lorsque les relais (60) et (70) sont activés l’un et l’autre, le système de détection d’obstacle est « court-circuité » et les informations provenant des capteurs d’obstacles n’influent plus le fonctionnement de la motorisation et du freinage d’urgence. Par ailleurs, la présence physique du cariste est prise en compte par le capteur de présence (62). Cette situation permet de retrouver un fonctionnement originel, en mode manuel. Lorsque les relais (60) et (70) sont dans des états différents, les moyens de détection d’obstacle sont pris en compte, et sont en mesure d’interrompre l’alimentation de la motorisation et d’imposer l’activation du freinage d’urgence. Par ailleurs, la sortie (82) est dans un état correspondant à l’absence de cariste physique, et ce même si le capteur (62) fournit un signal de présence de cariste. Cette dernière situation de relais (60, 70) dans un état opposé correspond à une situation anormale, et impose un fonctionnement de sécurité maximal d’immobilisation. – Boîtier pour la robotisation d’un engin de manutention équipé au moins une carte électronique comportant une gestion sécurisée des lignes d’alimentation électrique caractérisé en ce que - ladite carte comportant au moins deux lignes électriques de sécurité commandées, avec, pour chacune, A)une entrée (1) destinée à être raccordée à la source d’alimentation électrique dudit engin, B)une première sortie destinée à être raccordée à l’alimentation de puissance commune des actionneurs et/ou contrôleur de l’engin, C)une deuxième sortie destinée à être raccordée à l’alimentation d’au moins un moyen de sécurité de l’engin - ladite carte comportant, pour chacune desdites lignes de sécurité (10, 20), au moins une dérivation destinée à être raccordée aux bornes du bouton d’arrêt d’urgence (2, 3) de type fermé au repos, pour commander l’interruption de ladite ligne de sécurité en cas d’ouverture dudit bouton d’arrêt d’urgence (2, 3) - ladite carte comportant, pour chacune desdites lignes de sécurité (10, 20), au moins deux relais de sécurité (4, 5), commandés par des signaux externes de sécurité redondants délivrés par un moyen de détection d’obstacles (OSSD1 et OSSD2) assurant l’ouverture simultanée desdites lignes de sécurité (10, 20) en cas de disparition d’au moins un signal provenant d’un moyen extérieur de sécurité. – Boîtier pour la robotisation d’un engin de manutention selon la revendication 1 caractérisé en ce qu’il comporte une ligne additionnelle (6) de vérification du fonctionnement desdits relais de sécurité (4, 5), dont la continuité est commandée par la fermeture desdits relais de sécurité (4, 5). – Boîtier pour la robotisation d’un engin de manutention selon la revendication 1 caractérisé en ce qu’il comporte en outre un sélecteur formé de deux relais (60, 70), les sorties du premier relai (60) étant reliées aux entrées du second relai (70), le premier relai (60) recevant en entrée : - d’une part le signal provenant d’un capteur de présence d’un conducteur, - d’autre part au moins un signal provenant d’un moyen de conduite autonome, - le deuxième relai (70) délivrant en sortie un signal autorisant l’activation des moyens de déplacement de l’engin, - lesdits relais (60, 70) étant commandés par respectivement un premier et un second signal redondants provenant d’un moyen de conduite autonome. – Boîtier pour la robotisation d’un engin de manutention selon la revendication 1 caractérisé en ce que l’entrée dudit premier relai (4) reçoit les deux lignes d’alimentation (10, 20), ainsi qu’une ligne de diagnostic (6) également reliée à l’alimentation principale, ledit relai (4) comportant deux contacts (11, 21) de type « ouvert au repos » pour les lignes d’alimentation (10, 20) et un contact (12) de type « fermé au repos » pour la ligne de diagnostic (6). – Boîtier pour la robotisation d’un engin de manutention selon la revendication précédente caractérisé en ce que la première sortie (7) du deuxième relai (5) commande un troisième relai (30), ledit troisième relai (30) comportant un premier contact ouvert au repos, recevant en entrée le courant de puissance (31) en aval des boutons principaux d’arrêt d’urgence (32 à 34) et délivrant en sortie (35)un signal commutant d’une part la commande de l’alimentation de puissance de l’électronique de contrôle des moyens de motorisation (100) et d’autre part la commande (101) de mise à la masse du système de freinage (200). – Boîtier pour la robotisation d’un engin de manutention selon la revendication précédente caractérisé en ce que ledit troisième relai (30) comporte un deuxième contact fermé au repos, recevant en entrée (36) l’alimentation de puissance et délivrant en sortie (37) un signal de diagnostic traité par un quatrième relai (40), et en ce que la deuxième sortie (8) du relai (5) commande le fonctionnement dudit quatrième relai (40). – Boîtier pour la robotisation d’un engin de manutention selon la revendication précédente caractérisé en ce que ledit relai (30) reçoit en entrée, outre le signal de diagnostic (37) précité, une tension d’alimentation (38) sur contact ouvert au repos dont la sortie commande le relai principal de puissance (50) alimentant de l’électronique de contrôle des moyens de motorisation (100). – Boîtier pour la robotisation d’un engin de manutention selon la revendication 1 caractérisé en ce qu’il comporte en outre un relai (60) présentant quatre entrées : - une entrée recevant le signal de conduite automatique (61), reliée à un contacteur normalement fermé - une entrée recevant le signal du capteur de présence physique (62) du cariste, reliée à un contacteur normalement ouvert - deux entrée reliées aux lignes d’alimentation (10, 20) en aval des boutons d’arrêt d’urgence (1, 2), reliées chacune à un contacteur normalement ouvert, les quatre sorties de ce relai (60) étant reliées aux entrées d’un relai (70), avec des contacts respectivement normalement fermé pour le premier et normalement ouverts pour les autres, comme pour le relai (60), les deux relais (60, 70) étant commandés simultanément, par deux signaux respectivement (63, 73) délivrés par le calculateur de conduite automatique.