Brevet FR3154571A1 — publié le 20250502

L’invention concerne un robot taille-haie travaillant automatiquement sur l’enveloppe d’une haie. L’enveloppe est délimitée par un câble porteur tendu entre deux structures de guidage installées en regard l’une de l’autre, c’est-à-dire fixées à chaque extrémité de la haie. Equipé de moteurs électriques, le dispositif comprend deux chariots mis en mouvement sur lesdites structures de guidage. Entre ces chariots, un câble porteur tendu met en mouvement un outil de coupe qui vient tailler l’enveloppe de la haie via un mouvement de cisaillement créé par une variation de tension du câble porteur. L’invention est pilotée électroniquement pour assurer l’automatisation du travail. Le dispositif permet de démonter puis remonter un même robot sur plusieurs haies, pour peu que ces haies soient respectivement équipées de leur propre structure de guidage en regard. L’invention est alimentée par courant électrique secteur ou batterie et / ou panneau solaire. ROBOT TAILLE-HAIE L’invention concerne le domaine de la motoculture de plaisance ou professionnelle et a pour objet la taille automatique des haies ou de tout volume à croissance organique pouvant être l’objet d’un travail d’entretien régulier. Il s’agit d’un robot taille-haie travaillant automatiquement sur une enveloppe définie par un câble porteur tendu entre deux structures de guidage installées en regard l’une de l’autre, c’est-à-dire fixées à chaque extrémité de la haie. Le robot est équipé de moteurs électriques. Etat de la technique antérieure La taille des haies est fatigante et dangereuse, en particulier pour les coupes en hauteur. L’utilisation d’escabeaux, d’échelles et autres échafaudages de jardin accentue le caractère dangereux de ce travail. Pour des haies en bordure de champ ou de route, il existe des tailles-haies articulés par systèmes hydrauliques montés sur tracteurs agricoles. Ces procédés ne conviennent cependant pas aux haies de jardin, à la fois plus petites, moins accessibles à de gros véhicules et nécessitant une taille de précision. L’état de l’art de la taille des haies consiste donc largement en une taille manuelle à l’aide d’outils portatifs électriques ou thermiques. La qualité esthétique de la surface végétale est proportionnelle à la fréquence de la taille, c’est-à-dire à la régularité de la coupe des pousses. Le caractère manuel implique une limitation de la fréquence d’intervention. Le caractère manuel de la taille implique également un manque de précision. L’espacement de la taille engendre des déchets végétaux plus volumineux lors de l’intervention. Au vu du volume il n’est pas possible de laisser ces déchets sur place, et à leur tour ils engendrent un travail d’évacuation. Bien qu’aucun dispositif d’automatisation de la taille ne soit disponible sur le marché, il existe cependant plusieurs inventions brevetées de robots taille haie. L’état de l’art des systèmes taille-haies automatiques consiste en des éléments mobiles se déplaçant parallèlement à la haie sur un rail de guidage ou un portique. Le déplacement effectué de manière répétitive et automatique empêche la croissance de la haie au-delà du volume défini par la trajectoire de l’élément mobile. Un rail au sommet de la haie ou sur le sol guide un portique mobile qui épouse le profil de la haie et dont les arêtes sont tranchantes ou munies d’un élément abrasif et dont le simple contact mécanique empêche la croissance végétale, sans pour autant couper les pousses dépassant les limites dudit volume (document WO02096186 - 05/12/2002 - SOLAR & ROBOTICS SA - BE) Un rail est posé au sol sur des fondations le long de la haie et permet de diminuer l’effort manuel et d’améliorer la précision ; cependant l’intervention manuelle est toujours nécessaire pour pousser le taille-haie sur son rail (document FR2680444 - 26/02/1993 MADEC GUY - FR) Un rail guide un ou deux ou trois bras de cisaillement qui peuvent entourer partiellement ou entièrement la haie ; chacun des bras pouvant se déplacer linéairement et s’adapter ainsi à différentes dimensions de haies ; ce système ressemble à trois taille-haies assemblés sur un portique (document DE3024806 A1 - 1982-01-28 MAYER KARL DE) Un rail ou une chaussée le long de la haie permet de déplacer un chariot à la main ou à l'aide d'un moteur sur toutes les surfaces à couper à l'aide de dispositifs de réglage ; le taille-haie étant fixé à un mât réglable monté sur le chariot (document DE2848372 A1 - 1980-05-22 MANGOLD JUERGEN) Cependant ces machines sont toutes guidées par des rails ou des chaussées, ce qui présente l’inconvénient d’une installation couteuse, en particulier sur des terrains non plans. Ces inventions n’ont pas franchi l’étape de la commercialisation en raison de leur complexité d’installation ou de production. La présente invention concerne un ensemble automatique constitué de : deux structures de guidage (1) installées en regard l’une de l’autre, c’est-à-dire fixées à chaque extrémité de la haie ; deux chariots (2 et 3) circulant eux-mêmes d’un bout à l’autre de ces deux structures de guidage ; un câble porteur (7) tendu entre les deux chariots (2 et 3) (mouvement « x » le long de la haie) ; un élément de travail mobile dit bloc cisaille (4) se déplaçant le long du câble porteur (7). Le mouvement du bloc cisaille déplacé par le câble porteur sur l’enveloppe de la haie peut se décomposer en deux directions : un déplacement selon un axe « x » le long de la haie : mouvement « x » le long du câble porteur (7); un déplacement selon un axe « y », lequel axe est replié sur lui-même autant que nécessaire pour épouser le profil de la haie : mouvement « y » le long des structures de guidage (1). Les deux structures de guidage (1) doivent être installées en regard l’une de l’autre à chaque extrémité de la haie. Ces structures en regard épousent le profil de la haie. Les haies ayant communément un profil rectangulaire, lesdites structures sont ci-après dénommé « arceau » (1) . Les deux arceaux (1) doivent être installés sur les mêmes principes et de la même manière qu’un piquet d’extrémité doit être installé en début ou en fin de clôture. En particulier, l’arceau (1) doit : Avoir un profil en « T » offrant un guide ou rail (1.2) de roulement continu d’une extrémité à l’autre, pour permettre la bonne circulation des roues « y » (2.2 et 3.2) des chariots (2 et 3). Ces roues « y » (2.2 et 3.2) sont des roues à gorge, guidées par le rail (1.2) et entrainées par un moteur électrique « y » (2.1 ou 3.1). Les transitions entre deux sections rectilignes de l’arceau (1) excluent les angles vifs au profit des transitions par sections incurvées (1.1). Ces sections incurvées (1.1) peuvent être d’un rayon de courbure aussi petit que le permettent la circulation des roues « y » (2.2 et 3.2) ; Etre assez solide pour résister à la force de tension du câble (7), en étant fondé dans le sol soit à l’aide de ciment soit directement dans la terre. Des jambes de force (6) complètent utilement la capacité à résister à la tension. Le dimensionnement des fondations et des jambes de force (6) sont fonction à la fois de la hauteur des arceaux (1) et de la tension du câble (7), en conséquence de la force générée par un bras de levier. Ces principes généraux d’installation des piquets sont connus et appliqués par exemple par les entreprises installant des clôtures de jardin. Afin de s’adapter à différents hauteurs et largeurs de haies, les structures de guidage (1) en regard peuvent être constitués de : piquets rectilignes en T standards, habituellement destinés à l’installation de clôture de jardin ; à titre d’exemple le piquet T30 (30mm x 30 mm), largement distribué dans les magasins de bricolage et jardinage ; kit modulaire comprenant des sections cintrées (1.1) de longueur et de courbure variées, permettant le raccord sur lesdits piquets rectilignes ; ce kit permet de former les parties incurvées des arceaux (1). Le raccord sur les piquets rectilignes est assuré par des boulons fixant une partie femelle (1.3) sur une partie mâle au niveau de la base du T, étant entendu que les deux ailes du T doivent rester libres et continues pour permettre le libre passage des chariots (2 et 3) sur le rail (1.2). Ainsi les structures de guidage (1) en regard peuvent s’adapter non seulement à des haies rectangulaires de hauteur et largeur différente, mais aussi à une quasi-infinité de profils de haies pour autant qu’ils soient reproductibles par ledit kit modulaire. Chaque arceau (1) est muni d’un chariot motorisé (2 ou 3) entrainé par une seule roue « y » (2.2 ou 3.2). Chaque chariot (2 ou 3) comprend également une paire de roues latérales à gorge (2.4 ou 3.4). Cela constitue un ensemble de 4 roues latérales (2.4 ou 3.4) qui permet de mettre en tension un câble porteur (7) fermé sur lui-même pour former une unique boucle. Ce câble porteur (7) mis en tension applique une force de traction que les deux chariots (2 et 3) transmettent chacun à leur roue « x » (2.4 ou 3.4), lesquelles roues assurent ainsi l’adhésion de leur chariot (2 et 3) à l’arceau (1). Les deux chariots (2 et 3) se déplacent ainsi d’un bout à l’autre de leur arceau (1) respectif (mouvement « y ») à l’aide de leur roue « y » (2.2 ou 3.2) mise en rotation par leur moteur (2.1 ou 3.1). Les chariots (2 ou 3) sont asymétriques avec un chariot maître (2) d’une part et un chariot asservi (3) d’autre part. Le chariot maître (2) est muni d’un moteur (2.1) de déplacement en « y » sur l’arceau (1) ainsi que d’un second moteur « x » (2.3) d’actionnement du bloc cisaille (4). Il est également muni de capteurs de fin de course (inversion du mouvement « y »). Lorsque ces capteurs entrent en contact avec l’un des deux témoins de fin de course positionnés à l’endroit adéquat sur l’arceau (1) du chariot maître (2), le chariot maître (2) change de direction « y », c’est-à-dire qu’il repart vers l’autre extrémité de l’arceau (1). Le chariot asservi (3) est par contre muni d’un seul moteur « y » (3.1), lequel moteur « y » (3.1) est commandé par le chariot maître (2) en ce qu’il change de sens de course - mouvement « y » le long de l’arceau (1) - en même temps que le moteur « y » (2.1) du chariot maître (2). Le chariot asservi (3) n’a ni capteurs de fin de course, ni moteur « x » d’actionnement du bloc cisaille (4). Le déplacement synchrone des deux chariots (2 et 3) en regard l’un de l’autre étant essentiel au bon fonctionnement du système, l’asservissement du chariot asservi (3) au chariot maître (2) en fait un système isostatique et synchrone. Le câble porteur (7) reste ainsi toujours horizontal, pour peu que les deux chariots (2 et 3) aient bien été installés au même niveau horizontal l’un par rapport à l’autre. Le chariot maître (2) est muni d’un second moteur « x » (2.3) assurant à la fois le déplacement du bloc cisaille (4) le long de la haie (mouvement « x ») et le mouvement d’oscillation de ladite cisaille (4). Ce double mouvement est obtenu par les deux plateaux de la roue double excentrique (2.8). Le plateau supérieur de la roue double excentrique (2.8) soumet le cadre oscillant (2.5) à une oscillation selon l’axe « x » (mouvement de va et vient). Ce plateau supérieur est excentré et est en contact avec une forme ovoïde à l’intérieur du cadre oscillant (2.5). La courbure de cette forme ovoïde permet de répartir l’effort de traction exercé par le moteur « x » (2.3), tandis que le diamètre et le degré d’excentricité de la roue double excentrique (2.8) permettent de régler l’amplitude de l’oscillation. Le cadre oscillant (2.5) étant d’une part contraint dans un mouvement de glissière (mouvement « x ») – par exemple via des coulisseaux (2.6) appliqués par exemple le long du corps moteur « x » (2.3) – et d’autre part mis en tension par le câble porteur (7), la rotation du plateau supérieur de la roue double excentrique (2.8) produit une oscillation selon l’axe « x ». Les deux roues latérales « x » (2.4) de mise en tension du câble porteur (7) étant fixées sur ce cadre oscillant (2.5), son oscillation entraîne le même mouvement des roues latérales « x » (2.4) qui font ainsi varier la tension du câble porteur (7) entre une tension min (Tmin en kg ou N) et une tension max (Tmax en kg ou N). Le plateau inférieur de la roue double excentrique (2.8) est constitué d’une roue à gorge et peut pour sa part entrer en contact - donc en prise - avec le câble porteur (7) pour le faire défiler selon deux modes distincts, permettant deux modes de déplacement distincts du bloc cisaille (4). Option d’installation 1 : prise de contact via des contre-roues. Lorsque le chariot maître (2) arrive en bout de course « y », le plateau inférieur de la roue double excentrique (2.8) entre en contact avec une paire de contre-roues « x » (5) fixée au piquet, qui force le câble porteur (7) à entrer en contact avec le plateau inférieur de la roue double excentrique (2.8). Auquel cas le mouvement « x » du bloc cisaille (4) n’est déclenché que ponctuellement seulement en bout de course « y ». La longueur de ce déplacement « x » est réglable en jouant sur la durée de rotation du moteur « x » (2.3) après l’arrêt du moteur « y » (2.1) en bout de course « y ». Option d’installation 2 : prise de contact en direct à chaque rotation. Lorsque le cadre oscillant (2.5) est en position basse ou détendue (Tmin), le plateau inférieur de la roue double excentrique (2.8) a été positionné de telle manière qu’il entre en contact avec le câble porteur (7) lors de chaque rotation ; auquel cas le mouvement « x » est déclenché alternativement avec le mouvement de cisaillement, soit un mouvement x concomitant du mouvement « y ». La longueur de ce déplacement « x » est réglable en jouant sur la longueur de la gorge de la roue double excentrique (2.8) mise en contact avec le câble porteur (7). Le câble porteur (7) étant installé en boucle fermée, son entraînement ponctuel par le plateau inférieur de la roue double excentrique (2.8) a pour effet de le faire défiler sur les quatre roues latérales (2.4) et de faire avancer le bloc cisaille (4) sur l’axe « x ». Assurant un simple rôle de renvoi du câble porteur (7) - mouvement « x » - le chariot asservi (3) n’est quant à lui muni que de deux roues latérales (3.4) fixées sur un cadre porteur fixe non oscillant (3.5). Le bloc cisaille (4) est constituée de deux lames standard de taille-haie, une lame (4.1) et une contre-lame (4.2), dont chacune est fixée à l’une des extrémités de la boucle du câble porteur (7) : La lame (4.1) est fixée d’un côté à la première extrémité du câble porteur (7), et de l’autre côté à un ressort (4.3) de constante R. Cette double fixation assure alignement et stabilité du bloc cisaille (4) ; La contre-lame (4.2) est portée par la lame (4.1) et est solidarisée à une baguette rigide de renvoi (4.4) qui lui transmet le mouvement de l’autre extrémité du câble porteur (7) ; Lors d’une variation de tension du câble porteur (7) et grâce à la tension du ressort (4.3), les deux extrémités du câble porteur (7) se déplacent donc relativement l’une par rapport à l’autre de Delta (mm) = R (N/mm) * (Tmax – Tmin) (N). Cette longueur Delta correspond exactement à l’allongement du ressort (4.3) entre Tmin et Tmax. La cisaille est ainsi soumise à un déplacement relatif de la lame (4.1) et de la contre-lame (4.2) l’une par rapport à l’autre, autrement dit un mouvement de cisaillement. Deux tiges d’alignement (4.5) complètent le bloc cisaille (4) pour assurer son alignement dans le plan dessiné par la boucle du câble porteur (7). Le côté opposé du câble porteur (7) passe par les extrémités de ces deux tiges (4.5). Le câble porteur (7) y glisse librement sans gêner le mouvement du bloc cisaille (4), qui suit ainsi la même orientation dans l’espace que celle de la boucle du câble porteur (7). Cet asservissement garantit que la cisaille (4) est toujours bien parallèle à la surface de la haie. Le ressort (4.3) peut être un ressort soit en tension soit en compression. Le ressort en compression ou ressort dynamométrique est équipé de barres de tirage (draw-bars) et est mieux protégé contre une tension abusivement élevée. Son utilisation est donc recommandée en ce qui concerne la robustesse du dispositif. L’ensemble est commandé par une carte électronique avec les fonctions suivantes : Déclenchement et arrêt automatique à jour et heure fixe ; Inversion des sens de rotation des moteurs en fonction des instructions reçues via les capteurs de fin de course. Arrêt de l’ensemble sur un point « y » ou position de base à l’aide du contacteur de base ; cela permet de ne pas immobiliser l’ensemble avec le câble porteur (7) à hauteur d’homme lorsqu’un passage est aménagé dans la haie ; Retour en position de base lorsqu’un capteur d’humidité détecte une humidité empêchant le bon fonctionnement de la cisaille sur les végétaux ; Bouton d’arrêt d’urgence Le réglage de cette fonction électronique ainsi que l’ajout éventuel de capteurs supplémentaires permet de programmer un mode de taille « aléatoire » ou bien un mode de taille « intelligente ». En mode aléatoire, le bloc cisaille (4) travaille aléatoirement sur l’ensemble de la surface, et distribution statistique sur une durée de travail déterminée assure un travail uniforme. En mode intelligent, l’ensemble pilote le bloc cisaille (4) pour travailler uniformément chaque partie de l’enveloppe de la haie, ceci en fonction de la surface paramétrée à couvrir. L’alimentation électrique de l’ensemble peut être assurée : Par une source secteur 220 V alimentant un transformateur basse tension ; Par une batterie à recharger périodiquement sur secteur 220 V ; Par une batterie rechargée en continu par un panneau solaire de puissance adaptée au besoin de la batterie et à l’ensoleillement de la région ; Le risque d’électrocution de l’ensemble est nul, car il fonctionne en très basse tension. Le risque de coupure par le bloc cisaille (4) est mitigé par : la tension Tmin du câble porteur (7) doit être suffisante pour maintenir le bloc cisaille (4) bien alignée entre les deux chariots (2 et 3) même par temps venteux ; cependant la force de cisaillement n’a pas besoin d’être élevée, car le cisaillement de par son caractère continu s’exerce sur des jeunes feuilles et autres nouvelles croissances végétales. La force de cisaillement est fonction de la différence de tension Tmax – Tmin. Cette différence de tension peut être réglée en adaptant le couple de l’amplitude de l’oscillation « x » du cadre oscillant (2.5) et de la constante de raideur du ressort (4.3). Cette constante doit être suffisamment élevée pour mettre en tension le câble porteur (7), mais elle peut diminuer au-delà de Tmin. Dans le cas d’un ressort (4.3) en compression, cette diminution au-delà d’une tension seuil est réalisable via la mise en pré-compression d’un ressort (4.3) de faible constante, lequel ressort ne commence à être comprimé par un second ressort plus raide que lorsque celui-ci a atteint sa compression maximale juste lorsqu’il a été soumis à Tmin. Il est recommandable d’empêcher tout contact avec le bloc cisaille (4) à l’aide d’une coque de sécurité protégeant le côté extérieur du bloc cisaille (4). L’ensemble est étanche pour pouvoir rester en poste par tout temps, incluant les temps de pluie. Le montage et démontage de l’ensemble est facilité par : Une pince de maintien des chariots (2 et 3) sur l’arceau (1), qui maintient les chariots (2 et 3) en position pendant les phases de montage et démontage, c’est-à-dire lorsque la tension du câble porteur (7) n’est pas en mesure de maintenir les chariots (2 et 3) en position sur l’arceau (1) ; Un tendeur / détendeur du câble porteur : muni d’un cliquet, ce tendeur permet de régler aisément la tension du câble porteur (7) pour atteindre la tension nominale de travail. Le montage et le démontage faciles permettent de réutiliser les chariots (2 et 3) et le bloc cisaille (4) sur plusieurs haies préalablement munies d’arceaux (1) fixes. Il suffit de les démonter depuis une première haie suffisamment taillée pour les monter sur une seconde haie nécessitant un travail de taille. Une option alternative de réutilisation consiste à ne démonter que les seuls chariots (2 et 3), à l’exclusion du câble porteur (7) et de son bloc cisaille (4). Ceci permet de dédier un câble porteur (7) spécifiquement dimensionné pour une haie donnée, qui a vocation à rester à poste pendant toute la saison de pousse. Le choix entre ces deux options peut être arbitré en privilégiant soit par la facilité de la réutilisation, soit l’optimisation économique (achat minimum de pièces). L’invention met ainsi à la disposition des professionnels (sociétés d’entretiens, services techniques des collectivités…) ou des particuliers un outil propre à permettre l’entretien des volumes végétaux à tailler régulièrement, notamment les haies. La portée de la présente invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit ci-dessus et considéré à titre d’exemple, mais s’étend au contraire aux modifications à la portée de l’homme de l’art. Liste des figures FIG. 1 Vue en perspective de l’ensemble, côté chariot maître (2) FIG. 2 Vue en perspective de l’ensemble, côté chariot asservi (3) FIG. 3 Vue de face du chariot maître (2) et du bloc cisaille (4) FIG. 4 Vue en perspective du chariot maître (2) et du bloc cisaille (4) FIG. 5 Plan d’ensemble FIG. 6 Plan du chariot maître (2) FIG. 7 Plan du chariot maître (2) – Vue explosée FIG. 8 Plan du chariot asservi (3) FIG. 9 Plan du bloc cisaille (4) FIG. 10 Contre Roue « x » (5) [Fig 11] Structure de guidage (1) – Raccord incurvé Dispositif pour l’entretien d’une haie ou de tout volume à croissance organique, caractérisé en ce qu’il comprend deux structures de guidage (1) en regard reproduisant le profil de la haie et fixées à chacune de ses extrémités, ainsi qu’un câble porteur (7) tendu entre deux chariots (2 et 3) mis en mouvement sur lesdites structures de guidage (1) à l’aide de moteurs, lequel câble porteur (7) permet le mouvement d’un outil de travail (4) sur la surface du volume. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mouvement de l’outil de travail (4) est généré par une variation de tension du câble porteur (4). Dispositif selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l’outil de travail (4) est une cisaille dont la lame (4.1) et la contre-lame (4.2) sont mises en mouvement par tension ou compression d’un ressort (4.3) se déformant sous l’effet de la variation de tension du câble porteur (7). Dispositif selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’un ou plusieurs chariots (2 ou 3) génèrent un effet de variation de tension et un effet de déplacement de l’outil de travail (4), au moyen d’une roue double excentrique (2.8) ou tout autre moyen. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les structures de guidage (1) en regard placées aux extrémités de la haie sont modulables pour s’adapter à tous types de profil à entretenir ; entre autres des profils d’arceau (1) ou tout profil formé par une série de sections rectilignes et de sections incurvées (1.1). Dispositif selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le montage et démontage des chariots (2 et 3) est facilité par une pince de maintien et un tendeur du câble porteur (7) pour que lesdits chariots (2 et 3) puissent être déplacé sur différentes structure de guidage (1) en regard et ainsi être utilisables pour l’entretien de plusieurs haies en parallèle. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il est automatisable au moyen de circuit électronique, pour assurer un travail régulier. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que son alimentation électrique est assurée soit par le secteur 220 V, soit par batterie rechargeable, soit par batterie plus panneau solaire.