FR3144598A1 - Method for gyropodic balancing of a gyropodic system, and gyropodic system implementing such a method - Google Patents
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Abstract
TITRE : Procédé de mise en équilibre gyropodique d'un système gyropodique, et système gyropodique mettant en œuvre un tel procédé La présente invention concerne procédé de mise en équilibre gyropodique d'un système gyropodique (1), depuis une position d’équilibre passif, comprenant une étape de détection d’une action de l’utilisateur (2) sur la poignée (13) du dispositif, et une étape d’application d’un couple à l’ ensemble de roulement (11) du dispositif, tendant à l’entrainer dans la direction du centre de gravité (100) du système gyropodique (1), jusqu’à l’obtention de la position d’équilibre gyropodique. Selon l’invention, ce procédé comprend une pluralité d’étapes de mesure de l’évolution de l’inclinaison du système gyropodique (1), au cours de l’application du couple à l’ensemble de roulement (11), l’application du couple étant interrompue si l’une de ces étapes de mesure fait apparaître une évolution de l’inclinaison inférieure à un seuil prédéterminé. Figure d’abrégé : Figure 2TITLE: Method for gyropodic balancing of a gyropodic system, and gyropodic system implementing such a method The present invention relates to method for gyropodic balancing of a gyropodic system (1), from a position of passive equilibrium, comprising a step of detecting an action by the user (2) on the handle (13) of the device, and a step of applying a torque to the rolling assembly (11) of the device, tending to 'drive in the direction of the center of gravity (100) of the gyropod system (1), until the gyropod equilibrium position is obtained. According to the invention, this method comprises a plurality of steps for measuring the evolution of the inclination of the gyropod system (1), during the application of the torque to the rolling assembly (11), the application of the torque being interrupted if one of these measurement steps reveals an evolution of the inclination less than a predetermined threshold. Abstract Figure: Figure 2
Description
La présente invention concerne le domaine des systèmes gyropodiques, pouvant tenir en équilibre gyropodique. Il concerne en particulier les véhicules ou chariots roulants constituant des systèmes gyropodiques aptes à être mis en équilibre gyropodique.The present invention relates to the field of gyropod systems, capable of maintaining gyropod equilibrium. It relates in particular to rolling vehicles or carts constituting gyropod systems capable of being placed in gyropod equilibrium.
On connaît des véhicules ou des chariots roulants qui constituent des systèmes destinés à fonctionner en équilibre gyropodique. Un tel système repose généralement sur le sol par l'intermédiaire d'une ou plusieurs roues coaxiales, ce qui le rend naturellement instable. Il ne peut donc pas se maintenir naturellement dans sa position dite d’équilibre gyropodique, dans laquelle son centre de gravité est situé à la verticale de l’axe des roues. Cependant, ce système compense l’instabilité de sa position d’équilibre gyropodique par l’application d’un couple sur la ou les roues, qui permet de ramener le système dans sa position d'équilibre gyropodique dès qu’il s’en éloigne, le cas échéant en entrainant les roues en rotation. De tels systèmes gyropodiques naturellement instables sont donc stabilisés de façon active par une action permanente de ces roues, en réaction à l'inclinaison du système.Rolling vehicles or carts are known which constitute systems intended to operate in gyropodic equilibrium. Such a system generally rests on the ground by means of one or more coaxial wheels, which makes it naturally unstable. It cannot therefore naturally maintain itself in its so-called gyropodic equilibrium position, in which its centre of gravity is located vertically above the axis of the wheels. However, this system compensates for the instability of its gyropodic equilibrium position by applying a torque to the wheel(s), which makes it possible to return the system to its gyropodic equilibrium position as soon as it moves away from it, if necessary by rotating the wheels. Such naturally unstable gyropodic systems are therefore actively stabilised by a permanent action of these wheels, in reaction to the inclination of the system.
Dans la pratique, l'équilibre gyropodique d’un système est souvent obtenu par un dispositif de commande effectuant un pilotage automatique du moteur ou des moteurs commandant les roues du système gyropodique. Ce dispositif de commande utilise les données d’une centrale inertielle portée par le système gyropodique pour calculer son angle d’inclinaison, par rapport à la position d'équilibre gyropodique, et commande l’application du couple sur la roue ou les roues en mettant en œuvre une loi de commande prédéterminée, prenant en compte cet angle d'inclinaison par rapport à la position d'équilibre gyropodique, jusqu’à le mettre en équilibre gyropodique.In practice, the gyropodic balance of a system is often obtained by a control device performing automatic piloting of the motor or motors controlling the wheels of the gyropodic system. This control device uses the data from an inertial unit carried by the gyropodic system to calculate its angle of inclination, relative to the gyropodic equilibrium position, and controls the application of the torque on the wheel or wheels by implementing a predetermined control law, taking into account this angle of inclination relative to the gyropodic equilibrium position, until it is placed in gyropodic equilibrium.
Il est également possible, de façon connue, d'obtenir le déplacement d'un tel système gyropodique en le déséquilibrant dans une direction. Le dispositif de commande cherchant à obtenir la position d'équilibre va en effet actionner les roues et mettre en mouvement le système, dans la direction dans laquelle il est déséquilibré.It is also possible, in a known manner, to obtain the movement of such a gyropod system by unbalancing it in one direction. The control device seeking to obtain the equilibrium position will in fact actuate the wheels and set the system in motion, in the direction in which it is unbalanced.
L'équilibre de tels systèmes gyropodiques ne pouvant être obtenu que par l'action des moteurs actionnant la roue ou les roues, il n'est pas maintenu dans sa position d'équilibre gyropodique quand ces moteurs ne sont pas alimentés ou commandés. Le système gyropodique, quand il est éteint, repose donc dans une position d'équilibre passif, stable et distincte de sa position d'équilibre gyropodique. Lors de la mise en fonctionnement d'un tel système gyropodique, il est donc nécessaire que ce système passe de sa position d'équilibre passif à sa position d'équilibre gyropodique.Since the balance of such gyropod systems can only be obtained by the action of the motors operating the wheel or wheels, it is not maintained in its gyropod equilibrium position when these motors are not powered or controlled. The gyropod system, when it is switched off, therefore rests in a passive equilibrium position, stable and distinct from its gyropod equilibrium position. When such a gyropod system is put into operation, it is therefore necessary for this system to move from its passive equilibrium position to its gyropod equilibrium position.
Dans certaines configurations, notamment quand la position d’équilibre passif est proche de la position d'équilibre gyropodique, le système de commande de l'équilibre gyropodique peut, en appliquant un couple sur les roues, modifier l'équilibre du système afin que celui-ci rejoigne sa position d'équilibre gyropodique. Une telle opération présente cependant plusieurs difficultés.In some configurations, particularly when the passive equilibrium position is close to the gyropod equilibrium position, the gyropod equilibrium control system can, by applying a torque to the wheels, modify the equilibrium of the system so that it reaches its gyropod equilibrium position. However, such an operation presents several difficulties.
Ainsi, si l'écart entre la position d'équilibre passif et la position d'équilibre gyropodique du système gyropodique est important, ou si la masse du système gyropodique est élevée, le couple à communiquer aux roues pour permettre le passage de la position d'équilibre passif à la position d'équilibre gyropodique peut être sensiblement plus important que le couple nécessaire pour maintenir l'équilibre gyropodique ou pour déplacer le système gyropodique. Dans un tel cas, la mise en équilibre gyropodique par l’action des moteurs peut nécessiter un surdimensionnement de ces moteurs, et/ou une surconsommation d'énergie, qui sont contre-productifs.Thus, if the difference between the passive equilibrium position and the gyropod equilibrium position of the gyropod system is significant, or if the mass of the gyropod system is high, the torque to be communicated to the wheels to allow the transition from the passive equilibrium position to the gyropod equilibrium position may be significantly greater than the torque required to maintain gyropod equilibrium or to move the gyropod system. In such a case, achieving gyropod equilibrium by the action of the motors may require oversizing of these motors, and/or overconsumption of energy, which are counterproductive.
Par ailleurs, une telle mise en équilibre gyropodique par l’application d’un couple sur les roues peut entrainer un déplacement brusque du système gyropodique. Un tel déplacement brusque peut s'avérer dangereux, notamment quand un utilisateur se trouve à proximité immédiate du système gyropodique.Furthermore, such gyropod balancing by applying a torque to the wheels may cause the gyropod system to move abruptly. Such abrupt movement may be dangerous, particularly when a user is in the immediate vicinity of the gyropod system.
Pour éviter de tels inconvénients, de nombreux systèmes gyropodiques doivent, lors de leur démarrage, être relevés par l'utilisateur depuis leur position d'équilibre passif jusqu'à leur position d'équilibre gyropodique. Le dispositif de contrôle commandant les moteurs pour obtenir l'équilibre gyropodique ne rentre alors en fonction que lorsque le système gyropodique est suffisamment proche de son équilibre gyropodique.To avoid such inconveniences, many gyropod systems must, when started, be raised by the user from their passive equilibrium position to their gyropod equilibrium position. The control device commanding the motors to obtain gyropod equilibrium then only comes into operation when the gyropod system is sufficiently close to its gyropod equilibrium.
Cependant, quand le système gyropodique présente un poids important et que sa position d'équilibre passif est éloignée de sa position d'équilibre gyropodique, l'action nécessaire de l'utilisateur pour le redresser de sa position d’équilibre passif à sa position d'équilibre gyropodique peut être importante. Dans certains cas, un tel effort ne peut pas être soutenu par l'utilisateur, soit parce qu'il est trop important par rapport aux capacités des utilisateurs moyens, soit parce que les utilisateurs sont susceptibles de présenter des capacités physiques réduites. C'est le cas par exemple pour des systèmes gyropodiques destinés à assister des personnes malades ou présentant des handicaps.However, when the gyropod system has a significant weight and its passive equilibrium position is far from its gyropod equilibrium position, the action required by the user to straighten it from its passive equilibrium position to its gyropod equilibrium position may be significant. In some cases, such an effort cannot be sustained by the user, either because it is too great in relation to the capacities of average users, or because the users are likely to have reduced physical capacities. This is the case, for example, for gyropod systems intended to assist sick or disabled persons.
La présente invention a pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur.The present invention aims to overcome these drawbacks of the prior art.
En particulier, la présente invention a pour objectif de fournir un procédé de mise en équilibre gyropodique d’un système gyropodique, pouvant être mis en œuvre particulièrement facilement.In particular, the present invention aims to provide a method for gyropodically balancing a gyropod system, which can be implemented particularly easily.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel procédé pouvant être mis en œuvre sans danger pour les utilisateurs se situant à proximité du système gyropodique.Another objective of the invention is to provide such a method which can be implemented without danger for users located near the gyropod system.
Encore un autre objectif de l'invention est de fournir un tel procédé de mise en équilibre gyropodique qui puisse être mis en œuvre sans difficulté par un utilisateur présentant des capacités physiques diminuées par rapport à la moyenne.Yet another objective of the invention is to provide such a method of gyropod balancing which can be implemented without difficulty by a user having reduced physical capacities compared to the average.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un système gyropodique apte à la mise en œuvre d'un tel procédé de mise en équilibre gyropodique.Another objective of the invention is to provide a gyropod system capable of implementing such a gyropod balancing method.
Ces objectifs, ainsi que d’autres qui apparaîtront plus clairement par la suite, sont atteints à l’aide d’un procédé de mise en équilibre gyropodique d'un système gyropodique, depuis une position d’équilibre passif, ce système gyropodique comprenant une structure, un ensemble de roulement monté pivotant par rapport à la structure et au moins une poignée, liée à la structure à distance de l’ensemble de roulement, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- une étape de détection d’une action de l’utilisateur sur la poignée,
- une étape d’application d’un couple à l’ensemble de roulement, tendant à l’entrainer en rotation dans la direction de la projection verticale, sur le sol, du centre de gravité du système gyropodique, jusqu’à l’obtention de la position d’équilibre gyropodique du système,
- a step of detecting a user action on the handle,
- a step of applying a torque to the rolling assembly, tending to drive it in rotation in the direction of the vertical projection, on the ground, of the center of gravity of the gyropod system, until the gyropod equilibrium position of the system is obtained,
Ainsi, le procédé de mise en équilibre gyropodique selon l’invention ne peut être mis en œuvre que quand l’utilisateur maintient la poignée de l’utilisateur. Ce maintien de la poignée, pendant qu’un couple est appliqué sur l’ensemble de roulement, permet que la rotation de l’ensemble de roulement vers l’utilisateur entraine un redressement rapide du système gyropodique, et donc une évolution de l’inclinaison de ce système gyropodique, de sa position d’équilibre passif vers sa position d’équilibre gyropodique.Thus, the gyropod balancing method according to the invention can only be implemented when the user holds the user's handle. This holding of the handle, while a torque is applied to the rolling assembly, allows the rotation of the rolling assembly towards the user to cause a rapid straightening of the gyropod system, and therefore a change in the inclination of this gyropod system, from its passive equilibrium position to its gyropod equilibrium position.
Si le système gyropodique ne se redresse pas aussi vite qu’attendu, cela signifie que la poignée n’est pas maintenue suffisamment fermement par l’utilisateur, et donc que le système gyropodique roule vers l’utilisateur sans se redresser. Pour éviter que cette situation ne soit dangereuse pour l’utilisateur, le procédé de mise en équilibre gyropodique est alors interrompu immédiatement.If the gyropod system does not straighten up as quickly as expected, this means that the handle is not being held firmly enough by the user, and therefore the gyropod system is rolling towards the user without straightening up. To prevent this situation from being dangerous for the user, the gyropod balancing process is then interrupted immediately.
Avantageusement, les étapes de mesure de l’évolution de l’inclinaison du système sont réalisées, au cours de l’étape d’application d’un couple à l’ensemble de roulement, à une fréquence au moins égale à dix mesures par seconde.Advantageously, the steps of measuring the evolution of the inclination of the system are carried out, during the step of applying a torque to the bearing assembly, at a frequency at least equal to ten measurements per second.
Le procédé de mise en équilibre gyropodique peut ainsi être interrompu suffisamment rapidement pour éviter tout risque pour l’utilisateur, si celui-ci ne maintient pas la poignée de façon suffisamment ferme. De façon préférentielle, cette fréquence de mesure peut être plus élevée, par exemple comprise entre 80 et 120 mesures par seconde.The gyropod balancing process can thus be interrupted quickly enough to avoid any risk to the user if the user does not hold the handle firmly enough. Preferably, this measurement frequency can be higher, for example between 80 and 120 measurements per second.
De préférence, les étapes de mesure de l’évolution de l’inclinaison du système sont réalisées à intervalles réguliers, au cours de l’étape d’application d’un couple à l’ensemble de roulement.Preferably, the steps of measuring the evolution of the inclination of the system are carried out at regular intervals, during the step of applying a torque to the bearing assembly.
Selon un mode de réalisation préférentiel, le seuil prédéterminé correspond à une valeur prédéterminée d’évolution de l’inclinaison sur une période de temps donnée.According to a preferred embodiment, the predetermined threshold corresponds to a predetermined value of change in the inclination over a given period of time.
Selon un autre mode de réalisation possible, le seuil prédéterminé est variable, en fonction de l’angle d’inclinaison du système gyropodique.According to another possible embodiment, the predetermined threshold is variable, depending on the angle of inclination of the gyropod system.
La fonction définissant le seuil en fonction de l’angle d’inclinaison du système gyropodique peut être avantageusement définie par l’homme du métier en fonction des caractéristiques propres de chaque système gyropodique.The function defining the threshold as a function of the angle of inclination of the gyropod system can advantageously be defined by a person skilled in the art as a function of the specific characteristics of each gyropod system.
De préférence, l’étape de détection d’une action de l’utilisateur sur la poignée est répétée au cours de l’étape d’application d’un couple à l’ensemble de roulement, et l’étape d’application d’un couple à l’ensemble de roulement est interrompue si l’action sur ladite poignée n’est plus détectée.Preferably, the step of detecting a user action on the handle is repeated during the step of applying a torque to the bearing assembly, and the step of applying a torque to the bearing assembly is interrupted if the action on said handle is no longer detected.
De préférence, le procédé comprend, avant l’étape d’application d’un couple à l’ensemble de roulement, une étape préliminaire de détection de la position du système gyropodique.Preferably, the method comprises, before the step of applying a torque to the rolling assembly, a preliminary step of detecting the position of the gyropod system.
Cette étape préliminaire peut avantageusement être mise en œuvre conjointement à l’étape de détection d’une action de l’utilisateur sur la poignée.This preliminary step can advantageously be implemented jointly with the step of detecting a user action on the handle.
Une telle étape préliminaire peut permettre de vérifier que le système gyropodique se trouve bien dans une position d’équilibre passif. De plus, il permet d’identifier la position d’équilibre passif, quand le système gyropodique peut être placé dans plusieurs positions d’équilibre passif. Il est ainsi possible, quand le système gyropodique peut prendre deux positions d’équilibre passif, dans lesquelles il est incliné d’un côté ou de l’autre de sa position d’équilibre gyropodique, de définir dans quel sens appliquer un couple sur l’ensemble de roulement pour se rapprocher de l’équilibre gyropodique.Such a preliminary step can make it possible to verify that the gyropod system is indeed in a passive equilibrium position. In addition, it makes it possible to identify the passive equilibrium position, when the gyropod system can be placed in several passive equilibrium positions. It is thus possible, when the gyropod system can take two passive equilibrium positions, in which it is inclined to one side or the other of its gyropod equilibrium position, to define in which direction to apply a torque to the rolling assembly to approach the gyropod equilibrium.
Avantageusement, dans ce cas, l’étape préliminaire de détection de la position du système gyropodique comprend une mesure de l’inclinaison dudit système gyropodique.Advantageously, in this case, the preliminary step of detecting the position of the gyropod system comprises a measurement of the inclination of said gyropod system.
L’étape préliminaire peut ainsi être réalisée en utilisant les données de la centrale inertielle du système gyropodique.The preliminary step can thus be carried out using data from the inertial unit of the gyropod system.
Selon une variante possible, l’étape préliminaire de détection de la position dudit système gyropodique comprend une détection d’un contact avec le sol d’un support d’appui du système gyropodique.According to a possible variant, the preliminary step of detecting the position of said gyropod system comprises detecting contact with the ground of a support of the gyropod system.
L’invention concerne également un système gyropodique, comprenant une structure, un ensemble de roulement monté pivotant par rapport à la structure et au moins une poignée, liée à la structure à distance de l’ensemble de roulement, ce système gyropodique mettant en œuvre un procédé de mise en équilibre gyropodique tel que décrit ci-dessus.The invention also relates to a gyropod system, comprising a structure, a bearing assembly pivotally mounted relative to the structure and at least one handle, linked to the structure at a distance from the bearing assembly, this gyropod system implementing a gyropod balancing method as described above.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante de modes de réalisation préférentiels, donnée à titre de simple exemple figuratif et non limitatif, et accompagnée des figures parmi lesquelles :
- La
- La
- La
- La
- There
- There
- There
- There
La
Ce système gyropodique 1 comprend une structure 10 portant un ensemble de roulement 11, monté pivotant par rapport à la structure 10, autour d’un axe horizontal. Cet ensemble de roulement 11 peut être constitué, de façon classique, par une pluralité de roues coaxiales ou sensiblement coaxiales. Chacune de ces roues constituant l’ensemble de roulement 11 peut avantageusement être entraînée en rotation par un moteur.This gyropod system 1 comprises a structure 10 carrying a bearing assembly 11, pivotally mounted relative to the structure 10, around a horizontal axis. This bearing assembly 11 can be constituted, in a conventional manner, by a plurality of coaxial or substantially coaxial wheels. Each of these wheels constituting the bearing assembly 11 can advantageously be driven in rotation by a motor.
La structure 10 porte également une poignée 13, destinée à être tenue par l’utilisateur, cette poignée 13 étant placée à distance de l’ensemble de roulement 11.The structure 10 also carries a handle 13, intended to be held by the user, this handle 13 being placed at a distance from the bearing assembly 11.
Le centre de gravité 100 du système gyropodique 1 peut être situé, comme dans le mode de réalisation représenté, entre l’ensemble de roulement 11 et la poignée 13.The center of gravity 100 of the gyropod system 1 can be located, as in the embodiment shown, between the bearing assembly 11 and the handle 13.
La position du système gyropodique 1 dans laquelle le centre de gravité 100 est placé sur une droite verticale (représentée par des pointillés sur les figures 1 à 3) passant par l’axe de rotation de l’ensemble de roulement 11 correspond à la position d’équilibre gyropodique de ce système.The position of the gyropod system 1 in which the center of gravity 100 is placed on a vertical line (represented by dotted lines in FIGS. 1 to 3) passing through the axis of rotation of the rolling assembly 11 corresponds to the gyropod equilibrium position of this system.
Dans la configuration représentée par la
Pour permettre au système gyropodique 1 de rester stable dans cette position d’équilibre passif, la structure 10 du système gyropodique 1 comprend au moins un support d’appui 14. Quand le système gyropodique 1 cesse d’être maintenu en équilibre gyropodique, il peut ainsi reposer sur le sol à la fois sur son ensemble de roulement 11 et sur le support d’appui 14, la projection verticale de son centre de gravité 100 étant alors située entre les points de contact avec le sol de l’ensemble de roulement 11 et du support d’appui 14.To allow the gyropod system 1 to remain stable in this passive equilibrium position, the structure 10 of the gyropod system 1 comprises at least one support support 14. When the gyropod system 1 ceases to be maintained in gyropod equilibrium, it can thus rest on the ground both on its rolling assembly 11 and on the support support 14, the vertical projection of its center of gravity 100 then being located between the points of contact with the ground of the rolling assembly 11 and the support support 14.
Dans le mode de réalisation représenté, le système gyropodique 1 comprend deux supports d’appui 14 et 15, montés fixement des deux côtés de la structure 10 du système gyropodique 1 pour permettre à celui-ci de prendre deux positions d’équilibre passif. Il est bien sûr possible, dans d’autres modes de réalisation, que le système gyropodique 1 ne comprenne qu’un seul support d’appui, pour ne permettre qu’une position d’équilibre passif, ou encore que le système comprenne un support d’appui mobile par rapport à la structure 10 du système gyropodique 1.In the embodiment shown, the gyropod system 1 comprises two support supports 14 and 15, fixedly mounted on both sides of the structure 10 of the gyropod system 1 to allow the latter to take two passive equilibrium positions. It is of course possible, in other embodiments, for the gyropod system 1 to comprise only one support support, to allow only one passive equilibrium position, or for the system to comprise a support support movable relative to the structure 10 of the gyropod system 1.
Dans sa position d’équilibre passif représentée par la
La
La
A partir d’une étape initiale 40, le dispositif de commande détecte, au cours d’une étape de déclenchement 41, une instruction de mise en équilibre gyropodique. Cette instruction peut correspondre, par exemple, à la pression d’un bouton de démarrage situé sur la poignée 13.From an initial step 40, the control device detects, during a triggering step 41, a gyropod balancing instruction. This instruction may correspond, for example, to pressing a start button located on the handle 13.
Au cours de l’étape de déclenchement 41, le dispositif de commande du système gyropodique 1 identifie également la position dans laquelle est le système gyropodique 1. Cette identification peut se faire par l’analyse des données de la centrale inertielle équipant le système gyropodique 1. Elle peut également se faire par l’analyse des données de capteurs de contact placés dans les supports d’appui 14 et 15, les données de ces capteurs permettant de savoir si l’un de ces supports d’appui est en contact avec le sol. L’analyse de ces données permet donc au dispositif de commande d’identifier la position d’équilibre passif dans laquelle est placé le système gyropodique 1.During the triggering step 41, the control device of the gyropod system 1 also identifies the position in which the gyropod system 1 is. This identification can be done by analyzing the data from the inertial unit equipping the gyropod system 1. It can also be done by analyzing the data from contact sensors placed in the support supports 14 and 15, the data from these sensors making it possible to know whether one of these support supports is in contact with the ground. The analysis of this data therefore allows the control device to identify the passive equilibrium position in which the gyropod system 1 is placed.
Dans le mode de réalisation représenté, le procédé de mise en équilibre gyropodique passe de l’étape de déclenchement 41 à l’étape suivante quand le dispositif de commande détecte simultanément une instruction de mise en équilibre gyropodique et des données indiquant le contact d’un des support d’appui avec le sol.In the embodiment shown, the gyro-balancing method proceeds from the triggering step 41 to the next step when the control device simultaneously detects a gyro-balancing instruction and data indicating contact of one of the support supports with the ground.
Avantageusement, le dispositif de commande peut vérifier qu’un utilisateur maintient une pression continue sur le bouton de démarrage situé sur la poignée 13, de façon continue tout au long de la mise en œuvre du procédé de mise en équilibre gyropodique.Advantageously, the control device can verify that a user maintains continuous pressure on the start button located on the handle 13, continuously throughout the implementation of the gyropod balancing method.
Au cas où cette condition s’avérerait ne plus être remplie, au cours de la mise en équilibre, il peut avantageusement être prévu que le procédé de mise en équilibre gyropodique soit interrompu.If this condition turns out to no longer be met during the balancing process, it can advantageously be provided that the gyropod balancing process is interrupted.
Si les conditions le permettant sont remplies, la mise en équilibre peut être commandée. Pour cela, au cours d’une étape 42, le dispositif de commande du système gyropodique 1 commande l’application d’un couple à l’ensemble de roulement 11, dans une direction déterminée en fonction de la position d’équilibre passif qui a été précédemment identifiée. Dans l’exemple représenté, le couple appliqué est un couple constant de 1 N.m, pour un ensemble de roulement 11 comprenant des roues d’un diamètre d’environ 15 cm et un système gyropodique pesant environ 20 kg.If the conditions allowing it are met, the balancing can be controlled. For this, during a step 42, the control device of the gyropod system 1 controls the application of a torque to the rolling assembly 11, in a direction determined according to the passive equilibrium position which was previously identified. In the example shown, the torque applied is a constant torque of 1 N.m, for a rolling assembly 11 comprising wheels with a diameter of approximately 15 cm and a gyropod system weighing approximately 20 kg.
Cette application d’un couple à l’ensemble de roulement 11, symbolisé par la flèche 31 sur la
Il est à noter que, la poignée 13 étant maintenue par l’utilisateur 2, le déplacement de l’ensemble de roulement 11 vers l’utilisateur 2 pour obtenir un rapprochement du système gyropodique 1 de sa position d’équilibre gyropodique peut être fait à une vitesse beaucoup plus lente que quand un système gyropodique se met en équilibre sans être maintenu. Ce déplacement n’est ainsi pas dangereux pour l’utilisateur 2.It should be noted that, with the handle 13 held by the user 2, the movement of the rolling assembly 11 towards the user 2 to obtain a rapprochement of the gyropod system 1 with its gyropod equilibrium position can be done at a much slower speed than when a gyropod system is balanced without being held. This movement is thus not dangerous for the user 2.
Au cours de l’étape d’application d’un couple à l’ensemble de roulement 11, le dispositif de commande vérifie à plusieurs reprises, de préférence de façon régulière ou continue, la modification de l’inclinaison du système gyropodique 1. Cette vérification peut être faite, par exemple, à partir des données d’une centrale inertielle équipant le système gyropodique. Ainsi, dans le mode de réalisation représenté, chaque période de 10 ms d’application du couple (étape 42) est suivie par une étape 43 de mesure de l’inclinaison du système gyropodique et de comparaison de la modification de l’inclinaison au cours de cette période de 10 ms à un seuil.During the step of applying a torque to the rolling assembly 11, the control device repeatedly checks, preferably regularly or continuously, the modification of the inclination of the gyropod system 1. This verification can be done, for example, from the data of an inertial unit equipping the gyropod system. Thus, in the embodiment shown, each 10 ms period of application of the torque (step 42) is followed by a step 43 of measuring the inclination of the gyropod system and comparing the modification of the inclination during this 10 ms period with a threshold.
A titre d’exemple, dans le mode de réalisation représenté, on compare la variation de l’inclinaison à la valeur seuil de 0,01 rad/s. Si l’inclinaison a varié de façon plus importante que cette valeur seuil, on considère qu’elle s’est réduite de la façon attendue. Si elle a varié de façon moins importante que cette valeur seuil, on considère qu’elle ne s’est pas réduite de la façon attendue.For example, in the embodiment shown, the variation in the inclination is compared to the threshold value of 0.01 rad/s. If the inclination has varied more than this threshold value, it is considered to have reduced in the expected manner. If it has varied less than this threshold value, it is considered not to have reduced in the expected manner.
Bien entendu, le seuil peut, dans d’autres modes de réalisation, être définie de façon différente. Ainsi, plutôt que d’être une valeur fixe, le seuil peut être variable, par exemple en étant défini en fonction de l’angle d’inclinaison du système gyropodique. L’homme du métier pourra définir une telle fonction permettant de définir un seuil adapté, spécifique à chaque modèle de système gyropodique. L’objectif de ce seuil est de permettre de distinguer les situations dans lesquelles la poignée du dispositif gyropodique est maintenue par l’utilisateur des situations dans lesquelles la poignée n’est pas maintenue correctement par l’utilisateur.Of course, the threshold may, in other embodiments, be defined differently. Thus, rather than being a fixed value, the threshold may be variable, for example by being defined as a function of the angle of inclination of the gyropod system. Those skilled in the art will be able to define such a function making it possible to define an adapted threshold, specific to each model of gyropod system. The objective of this threshold is to make it possible to distinguish situations in which the handle of the gyropod device is held by the user from situations in which the handle is not held correctly by the user.
S’il apparaît que cette inclinaison s’est réduite de la façon attendue, l’étape 42 est renouvelée et le couple continue d’être appliqué, sans interruption, pour une nouvelle période de 10 ms avant une nouvelle vérification de l’inclinaison. La modification suffisante de l’inclinaison, pendant l’application du couple à l’ensemble de roulement 11, montre en effet que l’utilisateur 2 a maintenu la poignée 13 de façon constante, faisant de cette poignée un point fixe ou quasi-fixe autour duquel le système gyropodique 1 a pivoté.If it appears that this inclination has reduced in the expected manner, step 42 is repeated and the torque continues to be applied, without interruption, for a new period of 10 ms before a new verification of the inclination. The sufficient modification of the inclination, during the application of the torque to the rolling assembly 11, shows in fact that the user 2 has held the handle 13 constantly, making this handle a fixed or quasi-fixed point around which the gyropod system 1 has pivoted.
Si au contraire, après une étape 42 d’application du couple à l’ensemble de roulement 11 pendant un temps déterminé, le dispositif de contrôle du système gyropodique 1 ne détecte pas la réduction attendue de l’inclinaison du système gyropodique 1 suffisante, cela signifie que la poignée 13 n’est pas maintenue de façon suffisamment ferme par l’utilisateur 2, et que le système gyropodique 1 roule vers l’utilisateur sans se redresser.If, on the contrary, after a step 42 of applying torque to the rolling assembly 11 for a determined time, the control device of the gyropod system 1 does not detect the expected reduction in the inclination of the gyropod system 1 sufficient, this means that the handle 13 is not held firmly enough by the user 2, and that the gyropod system 1 rolls towards the user without straightening up.
Dans un tel cas, le dispositif de commande identifie un défaut de maintien par l’utilisateur et l’application du couple à l’ensemble de roulement 11 est immédiatement interrompue, à l’étape 44. Le procédé de mise en équilibre gyropodique est interrompu, et doit alors être relancé par une nouvelle instruction de mise en équilibre gyropodique, quand la butée de support est en contact avec le sol (étape 41).In such a case, the control device identifies a user maintenance fault and the application of the torque to the rolling assembly 11 is immediately interrupted, at step 44. The gyropod balancing method is interrupted, and must then be restarted by a new gyropod balancing instruction, when the support stop is in contact with the ground (step 41).
L’intervalle de temps entre deux vérifications successives de l’inclinaison du système gyropodique 1 est de préférence choisie pour être très faible, par exemple de l’ordre de quelques millisecondes. De cette façon, si l’utilisateur 2 ne maintient pas suffisamment la poignée 13, le système gyropodique 1 ne roule vers l’utilisateur 2 que sur une très faible distance, sans risquer de le blesser. Cette vérification de l’évolution de l’inclinaison du système gyropodique 1 peut également, dans la mesure des possibilités techniques, être réalisée de façon continue.The time interval between two successive checks of the inclination of the gyropod system 1 is preferably chosen to be very short, for example of the order of a few milliseconds. In this way, if the user 2 does not hold the handle 13 sufficiently, the gyropod system 1 only rolls towards the user 2 over a very short distance, without risking injuring him. This check of the change in the inclination of the gyropod system 1 can also, to the extent technically possible, be carried out continuously.
L’application d’un couple à l’ensemble de roulement 11 se déroule ainsi, avec des vérifications de l’inclinaison du système gyropodique 1, jusqu’à ce que la mesure de l’inclinaison fasse apparaitre (à l’étape 45) une position du système gyropodique correspondant sensiblement à sa position d’équilibre gyropodique. A ce moment, l’inclinaison du système gyropodique 1 est suffisamment faible pour pouvoir mettre en œuvre l’asservissement gyropodique (étape 4).The application of a torque to the rolling assembly 11 thus takes place, with checks of the inclination of the gyropod system 1, until the measurement of the inclination reveals (at step 45) a position of the gyropod system corresponding substantially to its gyropod equilibrium position. At this time, the inclination of the gyropod system 1 is sufficiently low to be able to implement the gyropod control (step 4).
Un système gyropodique mettant en œuvre le procédé de mise en équilibre gyropodique décrit ci-dessus peut avantageusement constituer un chariot roulant, permettant par exemple de transporter des charges lourdes sans effort de l’utilisateur.A gyropod system implementing the gyropod balancing method described above can advantageously constitute a rolling cart, allowing for example the transport of heavy loads without effort from the user.
Claims (10)
ledit système gyropodique (1) comprenant une structure (10), un ensemble de roulement (11) monté pivotant par rapport à ladite structure (10) et au moins une poignée (13), liée à ladite structure (10) à distance dudit ensemble de roulement (11),
le procédé comprenant les étapes suivantes :
- une étape (41) de détection d’une action de l’utilisateur (2) sur ladite poignée (13),
- une étape (42) d’application d’un couple audit ensemble de roulement (11), tendant à l’entrainer en rotation dans la direction de la projection verticale, sur le sol, du centre de gravité (100) dudit système gyropodique (1), jusqu’à l’obtention de la position d’équilibre gyropodique dudit système gyropodique (1),
et en ce que ladite étape (42) d’application d’un couple audit ensemble de roulement (11) est interrompue si l’une desdites étapes de mesure (43) fait apparaître une évolution de ladite inclinaison inférieure à un seuil prédéterminé.Method for placing a gyropod system (1) in gyropod equilibrium, from a passive equilibrium position,
said gyropod system (1) comprising a structure (10), a bearing assembly (11) pivotally mounted relative to said structure (10) and at least one handle (13), linked to said structure (10) at a distance from said bearing assembly (11),
the method comprising the following steps:
- a step (41) of detecting an action of the user (2) on said handle (13),
- a step (42) of applying a torque to said rolling assembly (11), tending to drive it in rotation in the direction of the vertical projection, on the ground, of the center of gravity (100) of said gyropod system (1), until the gyropod equilibrium position of said gyropod system (1) is obtained,
and in that said step (42) of applying a torque to said bearing assembly (11) is interrupted if one of said measuring steps (43) reveals a change in said inclination below a predetermined threshold.
caractérisé en ce qu’il met en œuvre un procédé de mise en équilibre gyropodique selon l'une quelconque des revendications précédentes.
Gyropod system (1) comprising a structure (10), a bearing assembly (11) pivotally mounted relative to said structure (10), at least one handle (13) connected to said structure (10) at a distance from said bearing assembly (11), a button on said handle (13), means for applying a torque to said bearing assembly (11), and means for measuring the inclination of said gyropod system,
characterized in that it implements a gyropod balancing method according to any one of the preceding claims.
Applications Claiming Priority (2)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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