FR3159492A1

FR3159492A1 - Robot agricole comportant un dispositif de relevage d’un porte-outil configurable pour tout type de culture

Info

Publication number: FR3159492A1
Application number: FR2401985A
Authority: FR
Inventors: Thibault SAVATTIER; Swann BERA; Camille AUGER; Jimmy GAURY SIROY
Original assignee: Cyclair
Current assignee: Cyclair
Priority date: 2024-02-28
Filing date: 2024-02-28
Publication date: 2025-08-29

Abstract

L’invention concerne un robot agricole comportant un châssis de type enjambeur, équipé d’une pluralité de rangées d’éléments roulants parallèles à un axe principal de déplacement et permettant au robot agricole de se déplacer sur un sol, le châssis présentant au centre une garde au sol supérieure à une hauteur prédéterminée. Le robot agricole comprend également un porte-outil présentant au moins un bras portant au moins un outil, le bras pivotant autour d’un axe en étant relié par un filin à un treuil fixé au châssis, la hauteur de l’outil par rapport au châssis étant réglé grâce audit treuil, le bras étant configuré pour être entièrement relevé au-dessus de la garde au sol dans une position dite haute. Figure pour l’abrégé : figure 1

Description

Robot agricole comportant un dispositif de relevage d’un porte-outil configurable pour tout type de culture

DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION

Le domaine de l’invention est celui des machines agricoles.

Plus précisément, l’invention concerne un robot agricole comportant un dispositif de relevage d’un porte-outil configurable pour tout type de culture.

L’invention trouve notamment des applications pour la préparation et l’entretien d’un champ de culture, tout particulièrement pour des grandes cultures telle que la culture des céréales (blé, orge, maïs…), la culture des oléagineux (tournesol, colza, soja…) ou celle des protéagineux (pois, féveroles…).

ÉTAT DE LA TECHNIQUE

Il est connu de l’art antérieur des techniques de robot agricole présentant des porte-outils notamment adaptés pour effectuer une action à proximité du sol, voire au contact du sol. Il peut s’agir par exemple d’une action de binage ou de désherbage.

Les porte-outils comportent généralement des bras actionnés par des vérins permettant de positionner le bras par rapport au sol afin de permettre l’action d’un outil porté par le bras.

Ces vérins apportent généralement une rigidité mécanique qui peut être utile pour maintenir l’outil en position mais ne laisse pas de liberté naturelle en position de travail permettant de suivre réellement le terrain.

Toutefois, les vérins présentent un débattement limité, nécessitant des montages complexes si l’on cherche à augmenter le débattement.

Par ailleurs, la complexité mécanique va également augmenter dès lors où il est cherché à rendre plusieurs outils d’un porte-outil indépendants les uns des autres.

Il convient à cet effet de souligner qu’un robot agricole cherche généralement à traiter plusieurs rangs de culture de manière simultanée et que chacun de ces rangs présentent des disparités de hauteur propres à un champ de culture.

La complexité mécanique devenant importante pour gérer indépendamment les outils du porte-outil implique que les porte-outils ne sont généralement pas configurés pour être soulevé au-dessus de cinquante centimètres du sol. Dans le cas d’un champ de grande culture, dépassant cette hauteur, les robots agricoles de l’art antérieur ne sont généralement pas mis en œuvre car détériorant les cultures présentes alors qu’il existe encore un besoin d’agir à l’encontre d’adventices poussant dans le champ.

Il existe des techniques de porte-outils permettant d’être levées plus haut, notamment lorsque les porte-outils sont associés à un tracteur et généralement articulé à l’extérieur du châssis du tracteur. D’une part, ces techniques ne sont pas compatibles avec un robot agricole qui dispose d’une puissance mécanique moins importante. D’autre part, le positionnement hors du châssis est incompatible avec un robot agricole qui comporte des systèmes de sécurité lui permettant de se déplacer seul dans l’environnement.

Aucun des systèmes actuels ne permet de répondre simultanément à tous les besoins requis, à savoir de proposer une technique de robot agricole qui présente un porte-outil adapté à tout type de culture et notamment à un champ de grande culture, c’est-à-dire présentant une garde au sol importante.

La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’état de la technique cités ci-dessus.

À cet effet, l’invention vise un robot agricole comportant un châssis de type enjambeur, équipé d’une pluralité de rangées d’éléments roulants parallèles à un axe principal de déplacement et permettant au robot agricole de se déplacer sur un sol, le châssis présentant au centre une garde au sol supérieure à une hauteur prédéterminée, caractérisé en ce que le robot agricole comprend également un porte-outil présentant au moins un bras portant au moins un outil, le bras pivotant autour d’un axe en étant relié par un filin à un treuil fixé au châssis, la hauteur de l’outil par rapport au châssis étant réglé grâce audit treuil, le bras étant configuré pour être entièrement relevé au-dessus de la garde au sol dans une position dite haute.

Ainsi, au moins un outil peut être relevé dans la position haute permettant de sécuriser ce ou ces outil(s) lors d’un déplacement du robot agricole qui peut alors enjamber un obstacle ou une partie de la culture, notamment dans une phase de repositionnement du robot agricole.

En outre, l’utilisation du treuil permet un relevage du ou des outils avec un débattement important facilement pilotable en hauteur. Plusieurs configurations de hauteurs sont ainsi possibles :

position basse de travail avec le ou les outil(s) au moins à proximité du sol ;
position intermédiaire ;
position haute pour le rangement et la sécurité.

Par extension, on entend ici par filin tout type d’éléments aptes à s’enrouler dans le treuil afin de lever le bras du porte-outil, tel qu’un câble, une chaîne, une sangle, etc.

Dans des modes de réalisation particulier de l’invention, le porte-outil comporte une pluralité de bras portant chacun au moins un outil, chaque bras pivotant autour d’un axe en étant relié par un filin à un treuil distinct fixé au châssis, les bras étant configurés pour être entièrement relevés au-dessus de la garde au sol dans la configuration haute.

Il convient de souligner que pour des soucis de clarté de lecture, chaque treuil comprend qu’un seul tambour sur lequel vient s’enrouler un filin. On considérera le cas d’un treuil avec plusieurs tambours comme équivalent à une pluralité de treuils avec un seul tambour, chaque treuil pouvant être actionné de manière synchrone.

Dans des modes de réalisation particulier de l’invention, tous les bras pivotent autour d’un axe commun.

Dans des modes de réalisation particulier de l’invention, le robot agricole comprend un actionneur entraînant tout au moins deux treuils en même temps.

Les bras actionnés par les deux treuils peuvent alors être avantageusement synchronisés.

Dans des modes de réalisation particulier de l’invention, au moins un filin prend appui sur au moins une poulie distincte du treuil.

L’utilisation d’une poulie, par exemple positionnée à l’aplomb d’un bras portant au moins un outil, permet avantageusement de diminuer la force nécessaire au relevage dudit bras.

Dans des modes de réalisation particulier de l’invention, la garde au sol est supérieure à cinquante centimètres.

Dans des modes de réalisation particulier de l’invention, au moins un bras présente un dispositif de suivi du sol.

Un dispositif de suivi du sol peut être de type mécanique tel qu’une roue ou de type électronique tel que par exemple un LIDAR.

Dans des modes de réalisation particulier de l’invention, le porte-outil est présenté par la face inférieure du châssis, en vis-à-vis du sol.

Dans des modes de réalisation particulier de l’invention, le porte-outil est configuré pour se déplacer exclusivement à l’intérieur d’un espace délimité par le châssis.

Ainsi, le porte-outil est protégé à l’intérieur du châssis, conférant ainsi une sécurité supplémentaire pour un individu circulant autour du robot.

Dans des modes de réalisation particulier de l’invention, l’axe de pivot de chaque bras est solidarisé à un support du châssis, le support étant configuré pour translater par rapport au châssis, perpendiculairement à l’axe principal de déplacement du robot agricole, le support étant distinct pour chaque bras ou commun à au moins deux bras.

Ainsi chaque bras peut être translaté à droite ou à gauche par rapport à l’axe principal de déplacement du robot, offrant la possibilité d’ajuster la position latérale du ou des outils par rapport à la position réelle du semis. Il convient de souligner qu’un terrain agricole n’est généralement pas parfaitement plan, en présentant des reliefs aptes à faire tanguer ou rouler le robot agricole par rapport à l’horizontale.

Le support peut être de type trapézoïdal.

Avantageusement, le robot agricole peut comprendre un dispositif de contrôle du parallélisme des bras.

Dans des modes de réalisation particulier de l’invention, le robot agricole comporte un dispositif de détermination de la position d’un rang de culture par rapport au robot agricole et un dispositif d’ajustement de la position d’un bras par rapport audit rang de culture.

Ainsi, le robot agricole peut s’adapter à tout type de terrain en ajustant en temps réel la position d’un bras en hauteur et/ou latéralement par rapport au semis

Dans des modes de réalisation particulier de l’invention, le robot agricole comprend un dispositif de contrôle de l’intégrité d’au moins un filin.

BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES

D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de la présente invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de réalisation particulier des dispositifs et procédés objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels :

FIG. 1est une vue en perspective d’un robot agricole selon l’invention se déplaçant dans un champ de culture ;
FIG. 2est une vue en coupe latérale du robot agricole de laFIG. 1;
FIG. 3est une vue en coupe latérale du robot agricole de laFIG. 1selon un autre mode de réalisation ;
FIG. 4est une vue en coupe du dessus du robot agricole de laFIG. 1;
FIG. 5est une vue en coupe du dessus du robot agricole de laFIG. 1selon un autre mode de réalisation.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L’INVENTION

La présente description est donnée à titre non limitatif, chaque caractéristique d’un mode de réalisation pouvant être combinée à toute autre caractéristique de tout autre mode de réalisation de manière avantageuse.

On note, dès à présent, que les figures ne sont pas à l’échelle.

Exemple d’un mode de réalisation particulier

LaFIG. 1est une vue schématique d’un robot agricole 100 se déplaçant dans un champ 105 de culture. Le robot agricole 100 comportant un châssis 110 de type enjambeur, comprenant une plateforme 111, sensiblement parallèle au champ 105 de culture, reliant deux rangées 112 d’éléments roulants 115 en contact avec le champ 105. Le robot agricole 100 se déplace selon un axe principal 120, parallèle aux deux rangées 112. L’axe principal 120 de déplacement du robot agricole 100 correspond à la direction des rangs 140 de culture du champ 105 lorsque le robot agricole 100 suit les rangs 140 pour les traiter.

A cet effet, le robot agricole 100 comprend avantageusement un dispositif 145 d’acquisition d’un flux de données en temps réel, qui peuvent être des images ou des données d’un scanner tels qu’un LIDAR (acronyme du terme anglais «laser imaging detection and ranging»). Les données acquises par le dispositif 145 sont traitées par un dispositif 146 de détermination de la position et de l’orientation d’au moins un rang 140 de culture par rapport au châssis 110. Le dispositif 146 qui comprend une unité logique, est ici intégrée à l’intérieur du châssis 110, et permet au robot 100 de suivre les rangs 140 de culture.

Le châssis 110 présente avantageusement une garde au sol 130 supérieure à une hauteur prédéterminée, par exemple cinquante centimètres, voire quatre-vingt centimètres, suffisante pour enjamber d’éventuels obstacles et les rangs 140 de culture.

Il convient de souligner que le robot agricole 100 est configuré pour intervenir dans le champ 105 de culture, notamment pour des opérations d’entretien, tels que le désherbage d’adventices 150 présentes à proximité des plantations 141.

A cet effet, le robot agricole 100 présente dans le présent exemple non limitatif de l’invention, un porte-outil 160 se mouvant préférentiellement intégralement à l’intérieur du périmètre du châssis 110 pour des raisons de sécurité.

Le porte-outil 160 comprend une pluralité de bras 165, en l’occurrence ici trois bras 165, chacun des bras 165 portant au moins un outil 166 choisi en fonction du traitement souhaité.

Avantageusement, comme illustré enFIG. 2qui est une vue en coupe du robot agricole 100 selon un axe parallèle à l’axe principal de déplacement 120, chaque bras 165 pivote autour d’un axe 210 qui est dans le présent exemple non limitatif de l’invention commun à tous les bras 165. Chaque bras 165 peut ainsi pivoter entre une première position, dite de rangement, où le bras est sensiblement parallèle à la plateforme 111, permettant de relever les outils 166 au-dessus de la garde au sol 130, et une deuxième position, dite de traitement, où les outils 166 sont en contact avec le champ 105 de culture. Bien entendu, toutes les positions intermédiaires entre la position de rangement et la position de traitement sont possibles.

Le réglage du pivotement de chaque bras 165 est avantageusement effectué selon l’invention par l’intermédiaire d’un treuil 220 qui peut être commun à plusieurs bras 165 ou distinct pour chaque bras 165. Chaque bras 165 est ainsi dans le présent exemple non limitatif de l’invention relié à un treuil 220 distinct par l’intermédiaire d’un filin 225 qui peut être un câble, une chaîne ou tout autre type de filin.

L’intégrité d’un filin 225 peut être avantageusement contrôlé par un dispositif 226 de contrôle mesurant par exemple la résistivité électrique d’un fil électrique courant le long du filin 225. Le contrôle peut également être effectué par l’intermédiaire d’une mesure de la tension au niveau du treuil 220.

Avantageusement, une poulie 230 est positionnée à l’aplomb de chaque bras 165 portant des outils 166, afin de diminuer la force nécessaire au relevage dudit bras 165. Préférentiellement, la poulie 230 est positionnée à l’aplomb du centre de gravité du bras 165 et des outils 166 portés par le bras 165, voire à l’aplomb du centre de gravité des outils 166, uniquement, portés par le bras 165. Une position intermédiaire entre ces deux points peut également être envisagée.

Il convient de souligner que, comme illustrée enFIG. 3, une pluralité de poulies 230 peuvent être utilisées pour démultiplier les efforts sur chaque treuil 220.

Chaque bras 165 peut également comprendre une roue 235 destinée à rouler sur le champ 105 afin de suivre le sol et de guider en hauteur les outils 166 portés par le bras 165 correspondant.

Chaque bras 165 peut avantageusement être solidarisé à un support 240 du châssis 110, configuré pour translater parallèlement au châssis 110 et au champ 105, perpendiculairement à l’axe principal 120 de déplacement du robot 100. Le support 240 pivote ainsi selon un axe 250 sensiblement vertical lorsque le robot 100 se déplace dans le champ 105.

Comme illustré enFIG. 4, qui est une vue du dessus du porte-outil 160 comprenant trois bras 165, le support 240 de chaque bras 165 a une forme parallélépipédique composée d’une barre 410 de support et de deux bras parallèles 420 pivotant chacun autour d’un axe 250.

La translation de chaque support 240 est par exemple effectuée par l’intermédiaire d’un vérin 430 ou tout autre dispositif de déplacement linéaire connu de l’homme du métier.

Les bras 165 sont ici réglés en hauteur par l’intermédiaire d’un unique treuil 220, les filins 225 s’enroulant autour d’une unique barre 430.

Dans une variante de réalisation illustrée enFIG. 5, chaque bras 165 est réglé en hauteur par un treuil 220 distinct. Les trois treuils 220 peuvent être alignés ou désaxés comme sur laFIG. 5. Il convient de souligner que les treuils 220 peuvent être actionnés séparément ou en même temps par un ou plusieurs actionneurs indépendants, chaque treuil 220 pouvant être associé à un actionneur distinct pour plus de souplesse dans l’utilisation.

En réglant la hauteur d’un bras 165 et sa position latérale par rapport au châssis 110, la position des outils 166 porté par le bras 165 peut être avantageusement ajusté par rapport à la position du rang 140 de culture en cours de traitement. Le réglage de la hauteur et de la position latérale est ici effectué par un dispositif 147 d’ajustement illustré enFIG. 1. Le dispositif 147 d’ajustement est à cet effet relié au dispositif 146 de détermination de la position d’un rang 140 de culture par rapport au châssis 110.

Autres avantages et caractéristiques optionnelles

Les filins 225 peuvent être des sangles offrant un avantage significatif par rapport à un câble, notamment dans la mesure où l’enroulement et le déroulement d’une sangle s’effectue sans blocage alors qu’un câble peut avoir tendance à se bloquer dans le treuil par friction. L’utilisation d’une sangle permet ainsi d’avoir un fonctionnement fluide et sans interruption du robot agricole.

De plus, le couple de relevage nécessaire qui est fourni par le treuil peut être réduit, par exemple divisé par deux, grâce à l'utilisation de poulies. Cela signifie que le treuil peut avoir une puissance réduite, ce qui peut prolonger la durée de vie du moteur et réduire la consommation d'énergie du robot agricole.

Le système de poulies et de sangles est également simple à piloter, permettant une précision dans le positionnement des outils en hauteur. Cela peut être particulièrement utile dans les applications agricoles où la précision peut être essentielle pour éviter d'endommager les cultures.

En outre, le système est facile à mettre en place. Il ne nécessite pas une grande précision de réalisation, ce qui peut rendre la fabrication plus économique. Cela peut rendre le robot agricole plus abordable pour les agriculteurs.

Enfin, la position du treuil peut être facilement modifiée, par exemple déplacée vers l'avant ou vers l'arrière du châssis 110 au regard de l’axe principal de déplacement 120. Ainsi, il est possible de respecter un encombrement réduit, même en multipliant le nombre d’actionneurs.

Par ailleurs, il convient de souligner que le moteur du treuil peut être avantageusement contrôlé en position, en déterminant une mesure de position zéro, connu sous le terme anglais de «homing», lorsque les outils 166 sont en position relevée, puis en déroulant un nombre mesurable de tours. Le capteur mesurant la position zéro peut être par exemple un capteur de position ou un encodeur relatif au moteur du treuil.

Le robot agricole 100 comprend généralement un élément de vérification de la position haute du porte-outils 160 ou de l’enroulement du treuil 220. Cet élément peut être un capteur inductif, capacitif, mécanique ou un encodeur absolu rotatif ou linéaire. De plus, le robot agricole 100 peut également comprendre un élément de vérification de la position basse du porte-outils 160 ou du déroulement du treuil 220, qui peut également être un capteur inductif, capacitif, mécanique ou un encodeur absolu rotatif ou linéaire.

Il convient de souligner que les bras 165 du porte-outil 160 du robot agricole 100 sont toujours parallèles aux deux rangées 112 de roues 115 du robot 100, ce qui est essentiel pour la conduite des travaux dans le champ 105.

Le robot agricole peut également comprendre un élément de mesure de la position angulaire de chaque bras 165 indépendamment, ce qui permet de déterminer la hauteur des outil 166 portés par chaque bras 165 par rapport au châssis 110.

De plus, le robot agricole 100 peut comprendre un élément de mesure de la position latérale de chaque barre 410 de support, ce qui permet de déterminer la position de chaque bras 165 en largeur par rapport au châssis 110, soit perpendiculairement à l’axe 120 de déplacement principal du robot 100.

Le robot agricole 100 peut également comprendre un élément de mesure de la position tridimensionnelle de chaque bras 165 indépendamment, ce qui permet de déterminer la position en hauteur et en largeur de chaque bras 165 par rapport au châssis 110. Cet élément de mesure peut notamment être composé d'une caméra et d’un dispositif de détection de cibles connues voire calibrées dans une image acquise par la caméra.

Le robot agricole 100 peut également comprendre un dispositif de vérification de l'intégrité des filins 165, tels que des sangles ou des câbles de levage. Cette vérification peut par exemple être effectuée en surveillant la consommation du moteur lors de la montée et de la descente des outils 166. L’intégrité des filins peut également être assurée par un dispositif de mesure de la résistivité d'un câble électrique intégré à un filin 165.

Claims

Robot agricole (100) comportant un châssis (110) de type enjambeur, équipé d’une pluralité de rangées (112) d’éléments roulants (115) parallèles à un axe principal de déplacement (120) et permettant au robot agricole de se déplacer sur un sol, le châssis présentant au centre une garde au sol (130) supérieure à une hauteur prédéterminée, caractérisé en ce que le robot agricole comprend également un porte-outil (160) présentant au moins un bras (165) portant au moins un outil (166), le bras pivotant autour d’un axe (210) en étant relié par un filin à un treuil (220) fixé au châssis, la hauteur de l’outil par rapport au châssis étant réglé grâce audit treuil, le bras étant configuré pour être entièrement relevé au-dessus de la garde au sol dans une position dite haute.
Robot agricole selon la revendication 1, dans lequel le porte-outil comporte une pluralité de bras portant chacun au moins un outil, chaque bras pivotant autour d’un axe en étant relié par un filin à un treuil distinct fixé au châssis, les bras étant configurés pour être entièrement relevés au-dessus de la garde au sol dans la configuration haute.
Robot agricole selon la revendication 2, dans lequel tous les bras pivotent autour d’un axe commun.
Robot agricole selon l’une quelconque des revendications 2 à 3, comprenant un actionneur entraînant tout au moins deux treuils en même temps.
Robot agricole selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel au moins un filin prend appui sur au moins une poulie distincte du treuil.
Robot agricole selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la garde au sol est supérieure à cinquante centimètres.
Robot agricole selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel au moins un bras présente un dispositif de suivi du sol.
Robot agricole selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le porte-outil est présenté par la face inférieure du châssis, en vis-à-vis du sol.
Robot agricole selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le porte-outil est configuré pour se déplacer exclusivement à l’intérieur d’un espace délimité par le châssis.
Robot agricole selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l’axe de pivot de chaque bras est solidarisé à un support du châssis, le support étant configuré pour translater par rapport au châssis, perpendiculairement à l’axe principal de déplacement du robot agricole, le support étant distinct pour chaque bras ou commun à au moins deux bras.
Robot agricole selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comportant un dispositif de détermination de la position d’un rang de culture par rapport au robot agricole et un dispositif d’ajustement de la position d’un bras par rapport audit rang de culture.
Robot agricole selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, comportant un dispositif (226) de contrôle de l’intégrité d’au moins un filin (225).