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ROBOT DE NETTOYAGE DE PISCINE AUTONOME
Domaine de l'invention
La présente invention concerne un robot de nettoyage de piscine
autonome.
Arrière plan technologique
Pour le nettoyage des piscines et autres bassins, il existe des
robots hydrauliques qui fonctionnent avec l'énergie du groupe de
filtration de la piscine. Ces robots sont raccordés par un tuyau
flottant de 8 à 12 m soit au refoulement soit à l'aspiration de la pompe
de la filtration.
Ces robots ne fonctionnement correctement que si l'installation de
filtration est d'une puissance suffisante. Ils réduisent les
performances de la filtration d'origine et la manipulation puis le
rangement des tuyaux est peu pratique.
Pour éviter ces inconvénients il est apparu des robots électriques
indépendants de la filtration et alimentés par un câble électrique
flottant. L'avantage principal de ce type de robot, livré avec un
transformateur basse tension de sécurité, est leur facilité
d'installation puisqu'ils se raccordent sur une prise électrique
standard. Ces robots autonomes présentent l'avantage de fonctionner
immédiatement et sans réglages ce qui constitue un argument de vente
certain.
Un robot de ce type, mais alimenté par câble, est décrit par les
fig.5A et 5B du document FR 2 896 005. Selon cette conception, un organe
de blocage de la rotation de la tourelle sur laquelle se branche le
câble, fixé à l'avant de la tourelle rotative est activé par le
déplacement du robot.
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Un des principaux aléas rencontrés sur les robots
électriques en général est l'emmêlement du câble, phénomène
qui peut toutefois être limité par une programmation des
trajectoires du robot ce qui requiert toutefois des moteurs
de traction avec une électronique de commande sophistiquée
et/ou par un raccord tournant reliant le câble électrique au
robot ou à l'alimentation électrique du robot.
Les inconvénients de ce type de robot sont la
manipulation du câble flottant généralement de 8 à 18 m selon
la taille de la piscine et l'appréhension de certains usagers
vis à vis de l'usage de l'électricité dans l'eau.
Pour remédier à ces inconvénients se développent des
robots sans fils fonctionnant sur batterie.
Ces robots sont soit alimentés par une batterie
flottante comme connu du document EP 1 122 382 Al, ou par des
batteries embarquées rechargeables hors d'eau comme connu par
exemple du document EP 1 689 957 Al ou rechargeables dans
l'eau par induction tel que décrit dans le document EP 2 669
450 Al.
Ces robots sont souvent des adaptations de modèles
électriques à câble et leur coût est supérieur à celui des
modèles de base dont ils sont issus.
En outre, les robots électriques sont en effet peu
adaptés à un fonctionnement sur batterie du fait que certains
utilisent un système électronique de guidage programmable ou
programmé avec un gyroscope, des capteurs d'inclinaison, des
détecteurs de parois et plusieurs moteurs: un moteur pompe
pour l'aspiration et un ou deux moteurs de traction. Cette
multiplication des équipements est consommatrice d'énergie et
implique des batteries de forte capacité.
D'autres robots de conception plus simple utilisent un
seul moteur avec une propulsion par jet d'eau dont le sens
est inversé par une minuterie comme par exemple connu des
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documents EP2 484 847 Al ou EP 1 022 411 Al. Dans ce cas le
robot qui a un déplacement aléatoire peut rester immobile
contre une paroi en attente de l'inversion de sens pendant
une durée non négligeable de son cycle. Ce fonctionnement est
donc consommateur d'énergie ce qui implique là encore une
batterie de forte capacité.
Pour pallier à ce problème, le système prévu dans le
document FR 2 896 005 Al prévoyant un robot électrique à
câble pour lequel le déplacement du robot n'est pas en mesure
de provoquer le blocage de la tourelle de façon systématique
car ce déplacement ne se produit qu'après le blocage de cette
dernière ce qui fait que le jet de propulsion peut parfois
tourner en permanence et dans ce cas le robot ne se déplace
pas.
Un autre principe connu du document précité FR 2 896 005
Al propose un robot alimenté par un câble flottant propulsé
par un jet rotatif dont l'inversion de sens se produit quand
une cloche basculante libère une butée.
Cette conception conduit à un appareil volumineux
puisque le jet rotatif est entièrement englobé dans cette
cloche.
Ce type d'appareil présente une forte résistance
hydrodynamique au déplacement qui impliquerait une pompe
puissante et donc une batterie de forte capacité.
L'invention se propose de remédier à ces différents
inconvénients en proposant un robot alimenté par une
batterie, de conception simple avec un seul moteur et sans
électronique embarquée, avec une faible résistance
hydrodynamique et pourvu d'un système favorisant une
inversion du sens de déplacement instantanée.
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Brève description
Il est proposé un robot de nettoyage de piscine comportant selon un
premier aspect un groupe motopropulseur/pompe électro-hydraulique à jet
d'eau, et un corps de récupération de déchets selon lequel ledit robot
comporte une batterie d'alimentation dudit groupe, le groupe et la
batterie étant contenus dans une tourelle rotative et étanche,
extérieure au corps du robot, ladite tourelle étant montée sur le corps
du robot par une liaison rotative.
Le groupe comporte préférablement un moteur électrique et une
turbine, couplée au moteur électrique par des moyens de couplage,
d'aspiration d'eau entrant dans le corps par une bouche sous le robot et
passant au travers d'un filtre et de refoulement de cet eau par une
tuyère d'éjection débouchant de la tourelle.
La tourelle comporte avantageusement un bouchon étanche d'accès à
la batterie.
Selon un mode de réalisation avantageux, la tuyère est positionnée
pour refouler l'eau aspirée dans une direction sensiblement parallèle au
fond de la piscine pour propulser le robot au moyen de la tuyère.
La tourelle est avantageusement montée sur le corps du robot par
une liaison rotative qui comporte une collerette annulaire sur le corps
autour d'un trou de réception d'une embase annulaire de la tourelle.
Selon un mode de réalisation particulier, la liaison rotative
comporte des ergots de clipsage de la tourelle sur le corps.
La turbine d'aspiration est préférablement de type turbine
centrifuge et comporte une entrée à l'interface entre la tourelle et le
corps.
Selon un mode de réalisation particulier, l'entrée de la turbine à
l'interface corps/tourelle est munie d'un profil en cornet.
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CA0298768020179
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Selon un mode de réalisation particulièrement
avantageux, le moteur est un moteur de puissance inférieure
ou égale à 50 W.
Selon un second aspect de l'invention, l'invention
5 prévoit un robot comportant un dispositif d'inversion de sens
automatique comportant une palette solidaire de la tourelle
comportant une première butée et des secondes butées.
La palette est avantageusement articulée sur un axe,
porteuse de ladite première butée, qui joue le rôle de butée
escamotable et comporte, d'un côté opposé à la première butée
par rapport à l'axe, une partie élargie qui va permettre à la
palette de tourner autour de l'axe, pour faire redescendre la
palette sous l'action de la poussée hydrodynamique causée par
la rotation de la tourelle puis le déplacement du robot qui
s'applique sur la palette.
La remontée de la palette est obtenue soit, du fait de
sa flottabilité robot arrêté, soit tourelle en rotation par
l'effort exercé entre les butées sous l'effet du couple
rotatif de la tourelle.
L'axe de réception de la palette est préférablement fixé
en partie inférieure de la tourelle de sorte que, lorsque la
palette s'incline vers l'horizontale du fait d'un déplacement
rotatif de la tourelle ou d'un déplacement du robot, la
première butée vienne en butée contre l'une des secondes
butées et de sorte que la première butée échappe les secondes
butées lorsque la palette est en position verticale robot et
tourelle à l'arrêt.
Selon un mode de réalisation particulier, les secondes
butées sont mobiles, un décalage de l'une ou des deux butées
selon un angle sur le corps du robot par rapport à l'axe de
déplacement défini par les roues permettant de plus ou moins
désaxer le flux d'eau sortant de la tuyère par rapport à
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l'axe de déplacement défini par l'orientation des roues et
d'incurver plus ou moins la trajectoire du robot.
La tuyère est avantageusement excentrée sur la tourelle
de sorte que la force de poussée s'exerce selon un axe
faisant un angle avec un axe principal du robot défini par
l'orientation des roues du robot.
Selon un mode de réalisation particulier, le robot
comporte un corps circulaire au milieu duquel la tourelle est
centrée.
Le robot peut notamment comporter trois roues pointant
dans des directions parallèles.
Alternativement, le robot peut comporter deux roues et
un rouleau.
Pour éviter de bloquer le robot sur une rupture de pente
du fond du bassin, le fond du robot peut comporter au moins
un relief positionné dans l'axe du déplacement du robot sous
le robot.
La roue ou le rouleau avant peuvent aussi être montés
sur un essieu pivotant.
Selon un mode de réalisation particulier, le robot peut
comporter un panneau solaire flottant de recharge de la
batterie relié au groupe motopropulseur par un câble
électrique de longueur légèrement supérieure à la profondeur
de la piscine.
Brève description des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
seront apparents à la lecture de la description qui suit d'un
exemple non limitatif de réalisation de l'invention en
référence aux dessins qui représentent:
en figure 1: une vue de côté coupe d'un robot selon un
premier aspect de l'invention;
en figure 2: une vue de dessus du robot de la figure
1;
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en figure 3: une vue en perspective d'une tourelle de
robot selon l'invention;
en figure 4: la tourelle de la figure 3 en vue de
dessous;
en figure 5: une vue en perspective de dessus d'un
corps de robot selon un mode de réalisation particulier;
aux figures 6A, 6B: des vues de dessus de déplacement
d'un robot selon l'invention;
aux figures 7A, 7B: des vues de côté d'une tourelle
selon un mode de réalisation dd l'invention selon deux phases
de fonctionnement;
en figure 8: une vue de dessous d'une variante de
robot de l'invention;
en figure 9: une vue de côté d'un mode de réalisation
de robot de l'invention sur un fond de piscine à rupture de
pente.
Description détaillée de modes de réalisation de
l'invention
Selon la figure 1, un premier aspect du robot 1 de la
présente invention est de comporter un groupe
motopropulseur/pompe 31, 34, 35 électro-hydraulique à jet
d'eau et sa batterie 32 d'alimentation contenus dans une
tourelle 3 rotative et étanche, extérieure au corps 2 du
robot qui contient pour sa part le dispositif de collecte des
débris sous forme d'un filtre 21 au dessus d'un bac pourvu
d'une ouverture d'entrée d'eau 24 sous le robot.
Le groupe comporte un moteur électrique 31, des pignons
de réduction 34 et une turbine 35 dont la fonction est
d'aspirer l'eau qui entre par la bouche 24 et passe au
travers du filtre 21 et de la refouler par une tuyère
d'éjection 36 débouchant de la tourelle 3.
Cette conception a pour avantage de ne pas réduire le
volume utile de collecte des débris dans le corps principal
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du robot par la présence d'une batterie ou d'un moteur et de
localiser les liaisons électriques entre la batterie et le
groupe uniquement dans la tourelle ce qui évite d'utiliser
des raccords électriques tournants.
Pour accéder à la batterie et la changer par exemple, la
tourelle comporte un bouchon étanche 33 vissé ou clipsé.
Le groupe motopropulseur/pompe collecte donc les débris
par l'intermédiaire du filtre 21 dans le corps principal et
refoule l'eau aspirée dans une direction sensiblement
parallèle au fond de la piscine pour propulser le robot au
travers de la tuyère 36.
La tourelle 3 est montée sur le corps 2 du robot par une
liaison rotative ici réalisée par une collerette annulaire 25
sur le corps 2 autour d'un trou de réception d'une embase
annulaire 37 de la tourelle. Comme représenté en figure 3,
cette liaison rotative peut simplement comporter des ergots
de clipsage 38 s'encliquetant sous la collerette annulaire 25
ce qui permet un échange standard de la tourelle par
l'utilisateur sans nécessiter de déconnexion d'un raccord
électrique source fréquente de problèmes d'étanchéité.
Selon la figure 4, sous la tourelle, à l'interface entre
la tourelle et le corps se trouve une entrée 39 de la turbine
d'aspiration 35 de type turbine centrifuge et l'invention
permet d'avoir un circuit hydraulique court entre la turbine
et la tuyère propulsive 36 en sortie de turbine. L'entrée 39
est ici munie d'un profil en cornet 39a favorisant
l'aspiration
La tourelle comporte un accès facile à la batterie par
le bouchon 33 ce qui permet sa recharge et son remplacement
par l'utilisateur soit pour augmenter l'autonomie avec
l'utilisation d'une batterie supplémentaire soit pour changer
une batterie en fin de vie.
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Cette optimisation de la conception permet de réaliser
des robots économes en énergie avec un moteur de puissance
limitée de 50 W contre 150 à 200 W pour les robots
électriques connus, une batterie de capacité limitée et d'un
coût réduit par rapport aux robots à batterie connus à ce
jour ce qui occasionne une réduction du poids du dispositif
motopropulseur/pompe à 2 Kg contre 6 à 10 kg pour les robots
traditionnels.
Selon la figure 2, le robot comporte un corps circulaire
au milieu duquel la tourelle 3 est centrée. Le robot comporte
trois roues pointant dans des directions parallèles une roue
avant 22 selon le sens de déplacement matérialisé en figure 2
et deux roues arrières 23. Les roues sont ici positionnées à
120 sur le corps.
La tuyère 36 est légèrement désaxée par rapport à une
droite passant par la roue avant 22 et le centre de la
tourelle 3 pour donner au robot une composante de poussée
latérale qui sera explicitée plus loin. De même l'axe de
sortie de la tuyère est excentré par rapport à l'axe de
rotation de la tourelle.
Selon un second aspect de l'invention le robot est muni
d'un dispositif d'inversion de sens automatique comportant
une palette 5 solidaire de la tourelle et des plots 41, 42
sur le corps du robot comme représenté notamment en figure 2.
Le dispositif d'inversion est conçu pour être léger,
offrir peu de résistance à l'avancement du robot et être de
faible inertie. Ce dispositif est conçu pour libérer la
rotation de la tourelle puis la bloquer dans une direction
opposée dès l'arrêt du déplacement du robot pour éviter tout
blocage de ce dernier contre une paroi.
Pour ce faire, le dispositif est conçu pour que le
blocage de la rotation de la tourelle soit mis en oeuvre par
la rotation de la tourelle elle même et non par le
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déplacement du robot ce qui conduit à un système auto
bloquant très fiable.
Selon les figures 7A, 7B notamment, le dispositif de
blocage comporte une palette latérale 5 articulée sur un axe
5 53 et porteuse d'une première butée 52 qui joue le rôle de
butée escamotable.
D'un côté opposé à la première butée 52 par rapport à
l'axe 53, la palette comporte une partie élargie 50 et
éventuellement incurvée qui va permettre à la palette de
10 tourner autour de l'axe 53, soit, du fait de sa flottabilité
faire remonter la partie élargie 50 de la palette à l'arrêt
du robot, soit robot en mouvement, redescendre sous l'action
de la poussée hydrodynamique causée par le déplacement du
robot qui s'applique sur la palette. La partie élargie se
comporte comme un levier déplaçant la première butée 52
autour de l'axe 53.
L'axe de réception de la palette est fixé en partie
inférieure de la tourelle de sorte que, lorsque la palette
s'incline vers l'horizontale du fait d'un déplacement rotatif
de la tourelle ou d'un déplacement du robot, la première
butée 52 vienne en butée contre l'une d'une paire de secondes
butées 41, 42 représentées vues de dessus aux figures 2, 5 et
6B et de côté aux figures 7A, 7B.
Par contre la première butée et l'axe sont positionnés
de sorte que la première butée échappe les secondes butées
lorsque la palette est en position verticale robot et
tourelle à l'arrêt.
Comme représenté en figure 6A, la tourelle munie du
groupe moto-propulseur/pompe est soumise à une force en
rotation par le couple permanent créé par le refoulement
excentré de la tuyère 36.
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En face d'un obstacle tel que le mur M, la palette
remonte, la première butée échappe une seconde butée et la
tourelle se met à tourner.
En l'absence d'obstacle selon la figure 6E, le désaxage
et le décentrage de la tourelle avec le dispositif en butée
crée une trajectoire courbe pour le robot, la force de
poussée s'exerçant selon un axe D1 faisant un angle oc avec
l'axe principal D défini par l'orientation des roues du
robot. Il en est de même lorsque le robot se déplace en
marche arrière lorsque la tourelle a tourné de 1800 et que la
première butée est en contact avec la seconde seconde butée.
Comme vu plus haut, quand le robot se déplace la palette
est poussée depuis la position de la figure 7E par le flux
d'eau causé par le déplacement vers une position horizontale
représentée à la figure 7A pour laquelle la première butée 52
est retenue une des secondes butées 41, 42 portée par le
corps du robot et positionnée sur un axe perpendiculaire à
l'axe du déplacement par rapport au centre de la tourelle ce
qui bloque la rotation de la tourelle.
Quand le robot est à l'arrêt, l'absence de flux d'eau
permet à la palette de densité inférieure à la densité de
l'eau de remonter vers la position verticale de la figure 7E
ce qui libère les butées et permet une libre rotation de la
tourelle porteuse du groupe motopropulseur/pompe.
Dès le début de cette rotation, et avant que le
déplacement ne reprenne, la poussée hydrodynamique créée par
la rotation de la tourelle 3 agit sur la palette 5 qui
bascule vers la position horizontale ce qui positionne la
première butée 52 dans une position d'interférence avec la
seconde butée 41, 42 solidaire du corps du robot le contact
entre les deux butées provocant l'arrêt de la rotation. Dans
cette position, le refoulement du groupe est alors
sensiblement dans l'axe des roues et le robot se déplace dans
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une première direction. L'effet de levier sur la palette 5
provoqué par la rotation est alors remplacé instantanément
par celui lié au déplacement qui maintient le blocage des
butées.
Quand le robot rencontre un obstacle, une paroi ou autre
la poussée hydrodynamique disparait et le couple de rotation
de la tourelle crée, par l'intermédiaire du contact entre la
première butée 52 et de l'une des secondes butées 41, 42, un
effet de levier F dû à la distance d entre l'axe 53 et le
bout de la butée 52 qui fait basculer la palette vers l'avant
comme représenté par la flèche en figure 7A ce qui libère la
première butée 52 de la seconde butée 41 permettant la
reprise du mouvement de rotation et le basculement de la
palette vers l'arrière et pré-positionne la première butée
pour rencontrer la seconde seconde butée 42 diamétralement
opposée.
La rotation du groupe s'arrête au contact de la seconde
butée , le refoulement se trouve alors dans l'axe des roues
et le robot se déplace alors dans une direction sensiblement
opposée à la première (marche avant/marche arrière).
Dans le cas où le robot comporte trois roues dont les
axes sont fixes et parallèles le changement de trajectoire du
robot est assuré par ripage du robot lors de la rotation de
la tourelle, robot au contact d'une paroi selon l'exemple de
décalage de la figure 6A. En effet, au cours de la rotation
de la tourelle, le jet de propulsion passe par une position
perpendiculaire à l'axe des roues ce qui provoque le ripage
d'au moins une roue du robot.
Par ailleurs selon l'exemple de la figure 5 où les
secondes butées 41, 42 sont mobiles, par exemple sur un
plateau annulaire tournant, et dépassent au travers de
rainures 43, un décalage de l'une ou des deux butées selon un
angle 13 sur le corps du robot par rapport à l'axe de
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déplacement défini par les roues permet de plus ou moins
désaxer le flux d'eau sortant de la tuyère par rapport à
l'axe de déplacement défini par l'orientation des roues et
d'incurver plus ou moins la trajectoire du robot pour
l'adapter à des piscines de forme particulières et éviter des
parcours répétitifs.
Au lieu de rainures il est possible de réaliser
plusieurs points de positionnement des secondes butées comme
des logements pour ces butées à la surface supérieure du
corps 2.
Le désaxage de la tuyère par rapport à la direction des
roues permet aussi de réduire la vitesse de déplacement à
puissance d'aspiration équivalente pour une plus grande
efficacité du robot.
Selon un mode de réalisation particulier de la figure 8
vue de dessous du robot, la roue avant du robot peut être
remplacée par un rouleau 22a offrant une plus grande surface
de contact avec le fond du bassin pour limiter le glissement
latéral du robot au cours de la rotation de la tourelle.
Sur cette figure sont représentés des balais 61 de part
et d'autre de la bouche 24 d'aspiration des déchets.
Des reliefs 60, 60' réalisés selon l'exemple par des
nervures sur le fond du corps 2 forment une sorte de patins
glisseurs positionnés dans l'axe du déplacement pour
permettent de limiter, comme représenté en figure 9 la
surface de contact entre la partie inférieure du robot et le
fond de la piscine au niveau d'une arrête de changement de
pente et supprimer le risque de blocage sur cette arrête.
Selon des réalisations complémentaires ou alternatives,
la roue ou le rouleau avant peuvent être montés sur un essieu
pivotant, des déflecteurs latéraux peuvent être fixés sur le
corps principal du robot pour offrir une résistance au
déplacement latéral du robot et réduire le ripage, la
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recharge de la batterie peut s'effectuer par un panneau
solaire flottant relié au groupe motopropulseur par un câble
électrique de longueur légèrement supérieure à la profondeur
de la piscine. Une régulation de charge de la batterie
faisant démarrer le robot dès que la charge est optimale.
Pour éliminer les risques liés à un défaut d'étanchéité
le moteur peut entrainer la turbine par couplage magnétique
au lieu d'un train de pignons.
L'invention n'est pas limitée à l'exemple représenté et
notamment le dispositif d'inversion de sens automatique à
palette 5 et butées peut s'appliquer à d'autres types de
robots comme les robots hydrauliques.
