FR3071168A1 - Dispositif electromagnetique omnidirectionnel de transport, de compensation de locomotion et de simulation de mouvement - Google Patents
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Abstract
La présente invention se rapporte à un dispositif électromagnétique omnidirectionnel de transport, de compensation de locomotion et de simulation de mouvement, apte à contrôler le mouvement relatif d'un ou de plusieurs utilisateurs selon au moins deux axes de translations sur sa surface. Il comprend une plate-forme (100), plusieurs dalles mobiles (201,202,203), un système informatique, un système de capture de mouvement (300), un système de contrôle de mouvement (400). Les dalles mobiles contiennent des électro-aimants permettant de générer des forces par interaction électromagnétique avec la plate-forme (100). Un moyen d'acheminer l'énergie aux dalles mobiles est une alimentation par le sol. Utilisé comme tapis de course omnidirectionnel pour la Réalité Virtuelle, les différents systèmes du dispositif se coordonnent pour contrôler les dalles mobiles afin de les positionner continuellement sous les pieds de l'utilisateur tandis qu'il marche afin de le maintenir sur sa surface.
Description
De manière générale, la présente invention concerne les dispositifs aptes à déplacer un utilisateur sur leur surface.
En particulier, la présente invention concerne les dispositifs aptes à déplacer un utilisateur sur leur surface et aptes à compenser les déplacements résultant de la locomotion de l'utilisateur sur leur surface, tels que la marche ou la course. La présente invention concerne ainsi le domaine des dispositifs désignés par l'appellation générique de « tapis de course omnidirectionnels » (ODT : OmniDirectional Treadmill).
Un objectif commun de ces dispositifs est de simuler une surface infinie sur laquelle un utilisateur peut marcher ou courir indéfiniment dans n'importe quelle direction sans quitter le dispositif, restant ainsi positionné dans un environnement sûr et contrôlé. En connectant un tel dispositif à un ordinateur, il devient possible de contrôler le mouvement d'un avatar virtuel en marchant naturellement plutôt qu'en manipulant des périphériques tels qu'un clavier ou une manette. Ceci est une caractéristique désirable dans différents types de simulations, de jeux ou d'entraînements et en général pour les applications de Réalité Virtuelle.
Une des approches possibles pour accomplir cet objectif consiste à empêcher le déplacement relatif entre l'utilisateur et la surface du dispositif.
Dans le cadre de cette approche, certaines solutions immobilisent et maintiennent l'utilisateur avec un harnais au niveau de la taille tandis que l'utilisateur réplique le mouvement de la marche en faisant glisser ses pieds sur une surface à faible friction. Cette activité physique entraîne une expérience différente de la marche réelle. De plus, l'utilisateur étant immobilisé, son oreille interne ne détecte aucune accélération contrairement à ce qui se produit lors des phases d'accélération de la marche réelle. Ceci peut rendre l'expérience de l'utilisateur particulièrement négative du fait de potentiels conflits sensoriels entre le système vestibulaire de l'oreille interne et le système visuel en cas d'utilisation simultanée d'un casque de Réalité Virtuelle.
Une deuxième approche possible est de laisser l'utilisateur se déplacer sur une courte distance sur la surface du dispositif en marchant normalement et sans entrave. Afin de recentrer l'utilisateur et l'empêcher de quitter le dispositif, il est nécessaire de compenser le déplacement dans une direction causé par la locomotion de l'utilisateur en appliquant à la surface sur laquelle l'utilisateur marche, généralement à l'aide d'un ou plusieurs moteurs, une force qui déplacera solidairement la surface et l'utilisateur dans la direction opposée, sans à-coup et sans provoquer de déséquilibre.
Dans le cadre de cette deuxième approche, certaines solutions existantes utilisent le principe d'un tapis de course traditionnel transformé pour fonctionner selon toute direction dans un plan horizontal, impliquant un mécanisme complexe. Ces solutions ne sont pas satisfaisantes car elles résultent en une grande complexité mécanique, une maintenance considérable, un niveau sonore élevé et occupent un volume important. La conception de ces solutions exige généralement que toute la surface du dispositif soit activée pour compenser les déplacements de l'utilisateur. De plus, la masse et l'inertie des parties mobiles augmentent la consommation électrique et s'opposent à l'objectif d'un appareil qui soit sûr, léger et réactif lors des changements de direction de l'utilisateur.
Certaines autres solutions fonctionnant selon cette deuxième approche utilisent un procédé de dalles mobiles se déplaçant sur une plate-forme et réceptionnant les pieds de l'utilisateur à mesure que l'utilisateur marche, tout en dérivant à une certaine vitesse dans la direction opposée à celle de la marche. Dans une solution proposée par le Laboratoire de Réalité Virtuelle de l'Université de Tsukuba, la technologie employée pour mouvoir chaque dalle dans n'importe quelle direction du plan est celle des roues holonomes. Ceci résulte en une vitesse et une réactivité insuffisante pour cette application ainsi qu'en une complexité mécanique importante. L'utilisation de batteries pour alimenter les dalles autonomes résulte en une autonomie réduite. L'utilisateur ne peut ainsi pas marcher à une vitesse normale du fait de la lenteur générale du dispositif et des faibles forces qu'il peut déployer.
La présente invention vise à fournir un dispositif amélioré qui soit apte à déplacer un utilisateur sur sa surface dans toutes les directions et qui soit apte à compenser les déplacements résultant de la locomotion d'un utilisateur sur sa surface dans toutes les directions. Le dispositif selon l'invention est sûr, évolutif, compact, économique, puissant, rapide, réactif, silencieux, facile à assembler, peut fonctionner durant de longues périodes, a un faible nombre de parties mobiles, une faible masse, une faible inertie et requiert peu de maintenance.
La présente invention apporte de nouvelles capacités par rapport aux solutions existantes. Certaines de ces nouvelles capacités comprennent la possibilité de gérer plusieurs utilisateurs simultanément ou la possibilité de fonctionner comme un simulateur de mouvement ou un simulateur de véhicule.
A cet effet, un objet de l'invention est un dispositif apte à contrôler le mouvement relatif d'un ou de plusieurs utilisateurs sur sa surface selon au moins deux axes de translation, ce dispositif comprenant :
- un ensemble d'éléments non-mobiles comprenant une ou plusieurs plates-formes
- un ensemble d'éléments mobiles comprenant une ou plusieurs dalles aptes à supporter un ou plusieurs utilisateurs et pouvant se mouvoir selon lesdits axes sur une surface de la ou chacune desdites plates-formes. Ledit dispositif étant caractérisé par :
- plusieurs électro-aimants contrôlables, lesdits électro-aimants étant dans le ou chacun des éléments de l'un seul desdits ensembles, le ou chacun des éléments de l'autre desdits ensembles ayant une couche de matériau permettant d'établir un circuit magnétique continu
- des moyens pour acheminer de l'énergie à une sélection desdits électro-aimants pour produire des forces d'interaction électromagnétiques pour contrôler le mouvement relatif de la ou chacune desdites dalles dans le référentiel formé par la ou chacune desdites plates-formes selon lesdits axes et pour changer ladite sélection.
Ainsi ce dispositif utilise un procédé électromagnétique pour générer des forces sur des dalles mobiles pouvant supporter l'utilisateur.
Les forces appliquées aux dalles résultent d'une interaction électromagnétique entre les dalles et la plate-forme sous-jacente, selon le principe des moteurs électromagnétiques. L'emploi d'un procédé électromagnétique permet de générer des forces sans connexion mécanique directe entre les parties mobiles et les parties fixes. Le mécanisme de l'invention en est drastiquement simplifié et la quantité de parties mobiles, la masse, l'inertie, la maintenance et l'usure en sont grandement diminuées.
Deux principales possibilités d'architecture existent pour générer une force entre les plates-formes non-mobiles et les dalles mobiles. Le choix entre ces architectures concerne l'endroit où seront disposés les électro-aimants : soit dans les dalles mobiles, soit dans les plate-formes non-mobiles. Ce choix déterminera alors les moyens pour acheminer l'énergie aux électro-aimants.
Une architecture possible dite « rotor court » est de disposer les électro-aimants dans les plates-formes non-mobiles, l'énergie peut alors être acheminée directement aux électro-aimants sans difficulté, par exemple avec des câbles électriques. Les dalles mobiles doivent alors contenir du métal ferromagnétique tel que le fer, afin que le circuit magnétique soit complété. Cette architecture permet un dispositif épuré car les dalles peuvent se déplacer sans entrave à sa surface et toute la machinerie électromagnétique, ainsi que son approvisionnement en énergie est à l'intérieur des plates-formes non-mobiles. Cependant l'inconvénient est la nécessité de disposer des électro-aimants sur toute la surface des plate-formes, ce qui résulte en un grand coût.
Une autre architecture possible dite « stator court » est de disposer les électroaimants dans les dalles mobiles, les plates-formes non-mobiles devant alors contenir du métal ferromagnétique tel que le fer. Le coût du dispositif en est alors grandement réduit car seules les dalles mobiles sont équipées d'électro-aimants. Un inconvénient devient alors de trouver un moyen efficace pour acheminer l'énergie aux dalles mobiles, sans entraver le fonctionnement du dispositif.
Il existe également deux principales possibilités pour la technologie de motorisation électromagnétique.
Une technologie possible est la technologie asynchrone employée dans les moteurs à induction. Dans cette technologie, le flux magnétique n'est généré qu'à un seul endroit, soit dans les parties mobiles, soit dans les parties non-mobiles. Ainsi un type de parties contiendra les électro-aimants et l'autre type de parties sera électromagnétiquement passif et pourra n'être formé que d'une couche de simple métal conducteur tel que le cuivre ainsi que d'une couche de métal ferromagnétique tel que le fer afin de compléter le circuit magnétique. Un avantage de cette technologie est cette construction simple de la partie ne contenant pas les électro-aimants. Un inconvénient de cette technologie est généralement la nécessité d'employer un système de contrôle en boucle fermée.
Une autre technologie possible est la technologie synchrone employée dans les moteurs synchrone ou « pas à pas ». Dans cette technologie, il y a deux flux magnétiques, l'un dans les parties non-mobiles et l'autre dans les parties mobiles. Généralement, des électro-aimants sont présents dans un type de parties et des aimants permanents ainsi que du matériau ferromagnétique tel que le fer sont présents dans l'autre type de parties. Un avantage de cette technologie est que le système de contrôle peut être en boucle ouverte. Un inconvénient de cette technologie est l'usinage relativement complexe des parties contenant les aimants permanents et le matériau ferromagnétique.
Diverses combinaisons technologiques et architecturales permettent donc au dispositif selon l'invention de générer des forces électromagnétiques pouvant déplacer un utilisateur à sa surface en utilisant des dalles mobiles.
Un autre objet de l'invention est un dispositif apte à contrôler le mouvement relatif d'un ou de plusieurs utilisateurs sur sa surface selon au moins deux axes de translation, ledit dispositif comprenant :
- une plate-forme
- plusieurs dalles mobiles, chacune desdites dalles mobiles étant apte à supporter un utilisateur et pouvant se mouvoir selon lesdits axes sur une surface de ladite plateforme
- un système de capture de mouvement capturant de manière périodique la position et l'orientation desdites dalles et des pieds du ou des utilisateurs grâce à des senseurs disposés sur lesdites dalles et d'autres senseurs disposés sur les pieds du ou des utilisateurs
- un système de contrôle de mouvement de chacune desdites dalles comprenant des moyens pour transmettre des commandes à chacune desdites dalles.
- un système informatique pouvant échanger des données avec ledit système de capture de mouvement et ledit système de contrôle de mouvement
Ledit dispositif étant caractérisé par :
- ladite plate-forme comprenant plusieurs sections modulaires ayant à une surface une structure conductrice en matériau conducteur tel que le cuivre et une structure ferromagnétique en matériau ferromagnétique tel que le fer
- plusieurs électro-aimants contrôlables étant disposés dans chacune desdites dalles.
- des moyens pour espacer lesdites dalles et ladite plate-forme.
- des moyens pour acheminer de l'énergie à une sélection desdits électro-aimants pour produire des forces d'interaction électromagnétiques pour contrôler le mouvement relatif entre lesdites dalles et ladite plate-forme selon lesdits axes et pour changer ladite sélection.
Afin de compenser automatiquement la locomotion d'un utilisateur, le fonctionnement général du dispositif repose sur le travail coordonné de plusieurs systèmes et peut être décrit comme suit :
Chaque dalle mobile peut être considérée comme faisant partie d'une flotte de drones robotiques se déplaçant à la surface du dispositif et devant se coordonner selon un certain algorithme pour pouvoir réceptionner, à chaque pas de l'utilisateur, le pied de l'utilisateur qui s'apprête à toucher la surface du dispositif, tout en faisant dériver le pied d'appui de l'utilisateur à une certaine vitesse dans le sens opposé à celui de la marche afin de maintenir l'utilisateur sur le dispositif.
Quand l'utilisateur marche à un rythme de croisière sur ce « plancher aux dalles mouvantes », deux dalles mobiles sont généralement suffisantes pour gérer les déplacements de l'utilisateur du fait de la vitesse, la puissance et de la réactivité générale du dispositif. Si l'utilisateur change de direction selon un grand angle, une troisième dalle mobile peut si nécessaire rapidement entrer en action pour réceptionner le pied avant et la dalle la plus éloignée de l'utilisateur peut alors être mise en veille.
L'action de recentrage est faite de la manière la plus douce possible, afin que l'utilisateur ne perde pas l'équilibre et idéalement, ne détecte pas cette action en s'assurant que celle-ci n'implique pas des accélérations linéaires et éventuellement rotationnelles dépassant un certain seuil paramétrable.
Le système de capture de mouvement est un composant essentiel pour détecter à tout moment la position et l'orientation des dalles mobiles et la position et l'orientation des pieds de l'utilisateur, le tout grâce à des senseurs.
Le système informatique est requis pour analyser ces informations, calculer selon un certain algorithme les forces à communiquer aux dalles mobiles pour qu'elles suivent les trajectoires adéquates pour continuer à réceptionner les pieds de l'utilisateur et maintenir l'utilisateur sur la surface du dispositif et pour communiquer ces instructions au système de contrôle de mouvement des dalles mobiles.
Ce dispositif utilise une architecture de type « stator court » et une technologie de moteur asynchrone, les dalles mobiles abritant les électro-aimants et la plate-forme étant électromagnétiquement passive et constituée d'une structure en matériau conducteur tel que le cuivre et d'une structure en matériau ferromagnétique tel que le fer. La plate-forme est subdivisée en plusieurs sections modulaires pour en faciliter le transport, l'assemblage et le désassemblage.
L'architecture générale et la technologie utilisée résultent en des avantages économiques, logistiques et sur la performance.
L'emploi de la technologie asynchrone d'induction permet d'obtenir, en plus des mouvements des dalles selon deux axes de translation, la possibilité d'obtenir un mouvement des dalles mobiles selon un axe de rotation, un fonctionnement plus silencieux, des vitesses et des accélérations plus importantes. De plus, la plate-forme pouvant consister d'une simple plaque de cuivre superposée à une plaque de fer, il est possible pour l'utilisateur de l'étendre à volonté, ces matériaux étant faciles à trouver dans le commerce et faciles à découper avec un outillage grand public.
Le dispositif selon l'invention peut optionnellement présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- les moyens pour espacer lesdites dalles et ladite plate-forme comprennent plusieurs roulements sphériques en matériau conducteur disposés sur la surface de chacune desdites dalles adjacente à la surface de la plate-forme ; ainsi les dalles mobiles peuvent se mouvoir dans toute direction à la surface de la plate-forme avec une friction réduite et en maintenant un espacement constant avec la plate-forme. De plus le poids de l'utilisateur, ainsi que l'éventuelle contrainte de compression magnétique créant une attraction entre les dalles mobiles et la plate-forme, peuvent être soutenus grâce à l'emploi de ces roulements sphériques. L'emploi de matériau conducteur pour ces roulements permet de rendre possible une option d'alimentation par le sol concernant l'acheminement d'énergie;
- les moyens pour acheminer de l'énergie à une sélection d'électro-aimants comprennent :
• l'arrangement desdites sections modulaires de ladite plate-forme en plusieurs bandes parallèles conductrices isolées les unes des autres par des bandelettes de matériau électriquement isolant • la connexion de chacune desdites bandes parallèles conductrices à une source de voltage ou à une masse électrique • le dimensionnement de la largeur desdites bandes parallèles conductrices de manière à ce que tous lesdits différents roulements sphériques conducteurs de chacune desdites dalle ne puissent être en contact avec la même bande parallèle conductrice.
• la présence dans chacune desdites dalles d'un circuit électronique reliant chacun desdits roulements sphériques conducteur auxdits électro-aimants contenus dans chacune desdites dalles ;
Cet agencement permet d'établir une alimentation par le sol intégrale, de faible voltage, permettant un fonctionnement prolongé du dispositif, n'entravant pas le mouvement des dalles et permettant d'acheminer l'énergie aux dalles par simple contact des roulements sphériques avec la surface conductrice des bandes parallèles, qui pourront chacune porter une phase différente ;
- les moyens pour acheminer de l'énergie à une sélection d'électro-aimants comprennent des câbles électriques, chacun desdits câbles électriques étant connecté à une desdites dalles à une extrémité et à un système dérouleur de câble à l'autre extrémité, permettant de maintenir ledit câble sous tension mécanique ; cette option permet de brancher directement des câbles électriques sur les dalles mobiles. La contrainte est alors d'éviter tout emmêlement des câbles lors des divers mouvements des dalles mobiles et leurs possibles croisements. Un système enrouleur qui maintient les câbles sous tension simplifie grandement le problème à résoudre pour le système informatique contrôlant les dalles mobiles;
- les moyens pour acheminer de l'énergie à une sélection d'électro-aimants comprennent une batterie rechargeable disposée à l'intérieur de chacune desdites dalles ; bien que l'utilisation de batteries implique par définition une autonomie limitée, les batteries peuvent dans certains cas fournir une solution intéressante ;
- lesdits plusieurs électro-aimants contrôlables sont disposés dans chacune desdites dalles de manière à former quatre moteurs à induction linéaires, chacun desdits moteurs contenant au moins une rangée d'électro-aimants contrôlables, lesdits quatre moteurs étant arrangés en deux paires, chacune desdites paires ayant deux desdits moteurs parallèles, lesdites deux paires étant perpendiculaires entre-elles ; Chaque paire de moteurs linéaires peut fonctionner similairement aux chenilles d'un char, permettant un mouvement omnidirectionnel et également un mouvement de rotation.
- le dispositif comprend en plus une ou plusieurs dalles mobiles équipées d'un siège ; un siège positionné sur une dalle permet de configurer le dispositif en simulateur de mouvement ou en simulateur de véhicule, pouvant nativement se déplacer sur deux axes de translations sur une large étendue et un axe de rotation. Il est possible pour un tel dispositif de simuler certaines accélérations que ressentirait un utilisateur aux commandes d'un véhicule. Il est également possible d'utiliser le dispositif comme un tapis de course omnidirectionnel puis directement comme un simulateur de véhicule dès que l'utilisateur prend place sur le siège sans interruption notoire, ce qui renforce le sentiment d'immersion dans une simulation de Réalité Virtuelle.
- le dispositif comprend en plus une ou plusieurs dalles mobiles pouvant porter des objets aptes à participer à une interaction haptique avec le ou les utilisateurs; dans le cadre d'une simulation de Réalité Virtuelle, où l'utilisateur arpente un monde qui n'existe pas dans la réalité physique, certaines interactions haptiques avec des objets présents dans la simulations sont parfois nécessaires et devront être répliquées par une interaction avec un objet physique. Certaines dalles « compagnes » pourront ainsi être dédiées exclusivement au transport de certains objets ou accessoires destinés à être touchés ou manipulés par le ou les utilisateurs.
- lesdites dalles sont de forme hexagonale ; l'hexagone est une forme ayant une géométrie plus isotrope que par exemple le carré et permettant à plusieurs dalles de se combiner, de manière esthétique et fonctionnelle, en une structure en rayons d'abeilles.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée des exemples non limitatifs qui suivent, pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 est une illustration schématique et en perspective d'un dispositif selon un premier mode de réalisation selon l'invention
- la figure 2 est une illustration schématique, en vue de dessous, d'une des dalles mobiles de la figure 1
- la figure 3 est une illustration schématique d'une section modulaire de la plate-forme de la figure 1
- la figure 4 est une illustration schématique et en perspective de l'arrangement des sections modulaires de la plate-forme de la figure 1 selon le premier mode de réalisation selon l'invention
- la figure 5 est une illustration schématique et en perspective des dalles mobiles et de la plate-forme selon un deuxième mode de réalisation selon l'invention
- la figure 6 est une illustration schématique et en perspective d'une dalle mobile équipée d'un siège selon un premier mode de réalisation selon l'invention
Selon un premier mode de réalisation, le dispositif est une plate-forme électromagnétique omnidirectionnelle de compensation de locomotion et de simulation de mouvement; Sur la figure 1 sont représentés : une plate-forme (100), trois dalles mobiles (201, 202, 203), un utilisateur debout sur deux des dalles mobiles, un système de capture de mouvement optique (300), les senseurs optiques portés par l'utilisateur (302), les senseurs optiques sur chaque dalle mobile (301), un système de contrôle de mouvement des dalles (400) communicant d'une part avec un système informatique non représenté et d'autre part avec chacune des dalles mobiles par communication sans fil.
Selon l'invention, la motorisation des dalles est électromagnétique, faisant des dalles mobiles et de la plate-forme sous-jacente respectivement les «stators» et le «rotor» d'un moteur électromagnétique de grande taille capable de déplacer le poids moyen d'un humain adulte, soit environ 80kg, sur chacune des dalles à une vitesse d'environ
1,5 mètres par secondes tout en étant apte à développer une force suffisante, ce qui permet d'obtenir des accélérations adéquates pour le déplacement de l'utilisateur et le replacement rapide des dalles.
La plate-forme est composée d'un assemblage de sections modulaires dont un élément est illustré schématiquement sur la figure 3 et comprend une couche supérieure de matériau conducteur tel que le cuivre (101), d'une épaisseur de 2 mm et une couche de matériau ferromagnétique tel que le fer d'une épaisseur de 6 mm (102).
Chaque dalle mobile telle qu'illustrée schématiquement sur la figure 2 contient une pluralité d'électroaimants (220) alimentés en courant alternatif triphasé sous un faible voltage fourni par un générateur non représenté et arrangés pour pouvoir créer une onde de champ magnétique mouvante selon deux directions orthogonales. D'une manière non représentée dans la figure 2, les électro-aimants peuvent être disposés dans les dalles de manière à former quatre moteurs linéaires, chaque moteur linéaire contenant une rangée d'électro-aimants, les quatre moteurs étant arrangés en deux paires de deux moteurs parallèles, les deux paires étant perpendiculaires. Chaque paire de moteurs linéaires peut ainsi fonctionner similairement aux chenilles d'un char.
Chaque dalle a la forme d'un hexagone s'inscrivant dans un cercle de 60 cm de diamètre pour laisser l'espace nécessaire à la disposition d'un nombre suffisant d'électro-aimants, aux divers circuits et à une éventuelle batterie. Cette dimension permet également à l'utilisateur de pouvoir poser confortablement ses pieds sur une même dalle. Chaque dalle est espacée de la plate-forme par des roulements sphériques en matériau conducteur (210) représentés par les cercles hachurés sur la figure 2 qui sont connectés à l'électronique interne de la dalle.
Dans ce premier mode de réalisation, l'alimentation en énergie des dalles mobiles est établie par un procédé d'alimentation par le sol, nécessitant un dimensionnement et un agencement spécifique des sections modulaires de la plate-forme, illustré schématiquement sur la figure 4. A la surface de la plate-forme, selon cet agencement, on établit un ensemble de bandes parallèles conductrices distinctes, chacune étant connectée à une certaine phase d'un générateur de courant triphasé de faible voltage et étant isolée des bandes adjacentes par des bandelettes de matériau électriquement isolant (250). Le dimensionnement de la largeur de chaque bande parallèle conductrice est effectué en prenant compte de l'espacement des roulements sphériques conducteurs de chaque dalle, afin de permettre un contact électrique permanent de chaque dalle avec au moins deux phases différentes, qui seront éventuellement redressées par l'électronique interne de chaque dalle avant d'alimenter les électroaimants.
Dans cet exemple, on peut fixer sur l'une des dalles mobiles un siège destiné à accueillir un utilisateur en position assise tel qu'illustré en figure 6
Un deuxième mode de réalisation est illustré schématiquement en figure 5. Il s'agit également d'une plate-forme électromagnétique omnidirectionnelle de compensation de locomotion et de simulation de mouvement. Ce mode de réalisation diffère du mode de réalisation précédent par les caractéristiques ci-après.
Dans ce mode de réalisation, l'alimentation en énergie des dalles est établie directement à l'aide de câbles électriques (700), chaque câble étant connecté directement à une dalle mobile. Dans ce mode de réalisation, seules trois dalles seront employées. Dans ce mode de réalisation, toute la surface de la plate-forme peut être homogène et ne constituer que de cuivre, avec une plaque inférieure de fer, en juxtaposant directement les sections modulaires constituant la plate-forme. Afin d'éviter tout emmêlement des câbles électriques, ceux ci sont maintenus sous tension mécanique par des systèmes dérouleur de câble (600) disposés approximativement à 120° les uns des autres à la périphérie de la plate-forme. Le générateur électrique connecté aux systèmes dérouleurs n'est pas représenté.
Claims (10)
1) Dispositif apte à contrôler le mouvement relatif d'un ou de plusieurs utilisateurs sur sa surface selon au moins deux axes de translation, ledit dispositif comprenant :
- un ensemble d'éléments non-mobiles comprenant une ou plusieurs plates-formes
- un ensemble d'éléments mobiles comprenant une ou plusieurs dalles aptes à supporter un ou plusieurs utilisateurs et pouvant se mouvoir selon lesdits axes sur une surface de la ou chacune desdites plates-formes
Ledit dispositif étant caractérisé par :
- plusieurs électro-aimants contrôlables, lesdits électro-aimants étant dans le ou chacun des éléments de l'un seul desdits ensembles, le ou chacun des éléments de l'autre desdits ensembles ayant une couche de matériau permettant d'établir un circuit magnétique continu
- des moyens pour acheminer de l'énergie à une sélection desdits électro-aimants pour produire des forces d'interaction électromagnétiques pour contrôler le mouvement relatif de la ou chacune desdites dalles dans le référentiel formé par la ou chacune desdites plates-formes selon lesdits axes et pour changer ladite sélection.
2) Dispositif apte à contrôler le mouvement relatif d'un ou de plusieurs utilisateurs sur sa surface selon au moins deux axes de translation, ledit dispositif comprenant :
- une plate-forme
- plusieurs dalles mobiles, chacune desdites dalles mobiles étant apte à supporter un utilisateur et pouvant se mouvoir selon lesdits axes sur une surface de ladite plateforme
- un système de capture de mouvement capturant de manière périodique la position et l'orientation desdites dalles et des pieds du ou des utilisateurs grâce à des senseurs disposés sur lesdites dalles et d'autres senseurs disposés sur les pieds du ou des utilisateurs
- un système de contrôle de mouvement de chacune desdites dalles comprenant des moyens pour transmettre des commandes à chacune desdites dalles.
- un système informatique pouvant échanger des données avec ledit système de capture de mouvement et ledit système de contrôle de mouvement
Ledit dispositif étant caractérisé par :
- ladite plate-forme comprenant plusieurs sections modulaires ayant à une surface une structure conductrice en matériau conducteur tel que le cuivre et une structure ferromagnétique en matériau ferromagnétique tel que le fer
- plusieurs électro-aimants contrôlables étant disposés dans chacune desdites dalles.
- des moyens pour espacer lesdites dalles et ladite plate-forme.
- des moyens pour acheminer de l'énergie à une sélection desdits électro-aimants pour produire des forces d'interaction électromagnétiques pour contrôler le mouvement relatif entre lesdites dalles et ladite plate-forme selon lesdits axes et pour changer ladite sélection.
3) Dispositif de la revendication 2 dans lequel les moyens pour espacer lesdites dalles et ladite plate-forme comprennent plusieurs roulements sphériques en matériau conducteur disposés sur la surface de chacune desdites dalles adjacente à la surface de la plate-forme.
4) Dispositif de la revendication 2 dans lequel les moyens pour acheminer de l'énergie à une sélection d'électro-aimants comprennent :
- l'arrangement desdites sections modulaires de ladite plate-forme en plusieurs bandes parallèles conductrices isolées les unes des autres par des bandelettes de matériau électriquement isolant
- la connexion de chacune desdites bandes parallèles conductrices à une source de voltage ou à une masse électrique
- le dimensionnement de la largeur desdites bandes parallèles conductrices de manière à ce que tous lesdits différents roulements sphériques conducteurs de chacune desdites dalle ne puissent être en contact avec la même bande parallèle conductrice.
- la présence dans chacune desdites dalles d'un circuit électronique reliant chacun desdits roulements sphériques conducteur auxdits électro-aimants contenus dans chacune desdites dalles.
5) Dispositif de la revendication 2 dans lequel les moyens pour acheminer de l'énergie à une sélection d'électro-aimants comprennent des câbles électriques, chacun desdits câbles électriques étant connecté à une desdites dalles à une extrémité et à un système dérouleur de câble à l'autre extrémité, permettant de maintenir ledit câble sous tension mécanique.
6) Dispositif de la revendication 2 dans lequel les moyens pour acheminer de l'énergie à une sélection d'électro-aimants comprennent une batterie rechargeable disposée à l'intérieur de chacune desdites dalles.
7) Dispositif selon la revendication 2, dans lequel lesdits plusieurs électro-aimants contrôlables sont disposés dans chacune desdites dalles de manière à former quatre moteurs à induction linéaires, chacun desdits moteurs contenant au moins une rangée d'électro-aimants contrôlables, lesdits quatre moteurs étant arrangés en deux paires, chacune desdites paires ayant deux desdits moteurs parallèles, lesdites deux paires étant perpendiculaires entre-elles
8) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend en plus une ou plusieurs dalles mobiles équipées d'un siège
9) Dispositif selon la revendication 2, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend en plus une ou plusieurs dalles mobiles pouvant porter des objets aptes à participer à une interaction haptique avec le ou les utilisateurs.
10) Dispositif de la revendication 2 dans lequel lesdites dalles sont de forme hexagonale
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR1770988A FR3071168A1 (fr) | 2017-09-19 | 2017-09-19 | Dispositif electromagnetique omnidirectionnel de transport, de compensation de locomotion et de simulation de mouvement |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1770988 | 2017-09-19 | ||
| FR1770988A FR3071168A1 (fr) | 2017-09-19 | 2017-09-19 | Dispositif electromagnetique omnidirectionnel de transport, de compensation de locomotion et de simulation de mouvement |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3071168A1 true FR3071168A1 (fr) | 2019-03-22 |
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ID=60955356
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR1770988A Withdrawn FR3071168A1 (fr) | 2017-09-19 | 2017-09-19 | Dispositif electromagnetique omnidirectionnel de transport, de compensation de locomotion et de simulation de mouvement |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3071168A1 (fr) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112999567A (zh) * | 2021-02-10 | 2021-06-22 | 广州市影擎电子科技有限公司 | 一种万向运动机构和万向运动系统 |
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2017
- 2017-09-19 FR FR1770988A patent/FR3071168A1/fr not_active Withdrawn
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