FR3116792A1 - Dispositif d’aide au déplacement d’une charge - Google Patents

Abstract

L’invention concerne un dispositif (10) d’aide au déplacement d’une charge (12) sur une surface (14), le dispositif (10) comprenant : - une gyropode monocycle (16) équipée d’une roue motorisée (18) destinée à rouler sur la surface (14), d’un châssis (22) et d’au moins un capteur gyroscopique (24) permettant de mesurer une inclinaison du châssis (22), le capteur gyroscopique (24) pilotant la motorisation de la roue (18), - deux appuis latéraux (28, 30) relié au châssis (22) et pouvant se déplacer sur la surface (14), - un mécanisme de freinage de chacun des deux appuis latéraux (28, 30), configuré pour freiner le déplacement de l’appui latéral (28, 30) considéré sur la surface (14) en fonction d’une force de réaction exercée par la surface (14) sur l’appui latéral (28, 30) considéré. Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

Dispositif d’aide au déplacement d’une charge

L’invention concerne un dispositif d’aide au déplacement d’un utilisateur et plus particulièrement d’une personne à mobilité réduite. Le dispositif peut être utilisé par une personne valide. Il peut aussi être utilisé pour déplacer une charge inerte. Le dispositif peut être utilisé comme un fauteuil roulant sur lequel l’utilisateur prend place.

La plupart des fauteuils roulants disposent de quatre roues afin d’assurer la stabilité de l’utilisateur. Ces fauteuils roulants sont encombrants. Ils occupent une surface au sol importante pouvant réduire leur capacité à manœuvrer facilement et notamment dans des espaces réduits. Leur encombrement entraine souvent un poids important. Les fauteuils à quatre roues peuvent être motorisés. La motorisation électrique et les batteries associées doivent être adaptées au poids de l’utilisateur et à celui du fauteuil lui-même. Plus un fauteuil est lourd, plus les équipements nécessaires à sa motorisation le sont aussi.

Afin de réduire la masse et l’encombrement des fauteuils, des essais ont été réalisés avec des fauteuils à deux roues tel que par exemple décrit dans la demande de brevet WO 2018/096175 A1. Pour assurer la stabilité du fauteuil, on utilise une plateforme en pendule inversé de type gyropode à deux roues.

Par ailleurs, il existe des dispositifs d’aide au déplacement basés sur un gyropode monocycle souvent appelé gyroroue ou monoroue électrique. La gyroroue comprend une roue motorisée unique et carénée. L’utilisateur se tient debout sur des taquets solidaires du carénage et disposés de part et d’autre de la roue. La commande de la motorisation de la roue est assurée par un déséquilibre vers l’avant ou vers l’arrière de l’utilisateur. Des capteurs gyroscopiques détectent les déséquilibres de l’utilisateur et commande le moteur en fonction du déséquilibre détecté. Des virages peuvent être réalisés en dissociant les mouvements du haut du corps et bas du corps. L’utilisateur oriente ses épaules dans la direction souhaitée et modifie l’appui de ses pieds et de la partie inférieure de ses jambes sur le carénage et les taquets pour exécuter un virage. Certains utilisateurs très expérimentés peuvent même réaliser une rotation sur place souvent appelée toupie. Les gyroroues disponibles actuellement sur le marché sont légères, peu encombrantes et permettent des manœuvres dans des espaces réduits. Cependant, la pratique de la gyroroue est réservée à des utilisateurs valides. Il est totalement exclu que des utilisateurs paraplégiques puissent l’utiliser. Il parait également difficile de proposer un tel équipement à des personnes âgées ou en cours de rééducation fonctionnelle du fait de risques de chutes.

L’invention vise à proposer un dispositif d’aide au déplacement d’encombrement très réduit, permettant de nombreuses manœuvres et notamment des inclinaisons et des toupies et accessibles à des personnes à mobilité réduite.

A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif d’aide au déplacement d’un utilisateur sur une surface tel que le sol, le dispositif étant basé sur une gyroroue et étant équipé d’accessoires permettant de sécuriser son utilisation pour tout type d’utilisateurs. Plus précisément, le dispositif comprend :
- une gyropode monocycle équipée d'une roue motorisée tournant autour d'un axe, la roue étant destinée à rouler sur la surface, d'un châssis par rapport auquel la roue est motorisée et d'au moins un capteur gyroscopique permettant de mesurer une inclinaison du châssis par rapport à une direction horizontale perpendiculaire à l'axe de rotation de la roue, le capteur gyroscopique pilotant la motorisation de la roue,
- deux appuis latéraux relié au châssis et pouvant se déplacer sur la surface,
- un mécanisme de freinage de chacun des deux appuis latéraux, configuré pour freiner le déplacement de l'appui latéral considéré par rapport à la surface en fonction d'une force de réaction exercée par la surface sur l'appui latéral considéré.

Dans un mode de réalisation de l’invention, chaque appui latéral comprend une roulette latérale pouvant rouler sur la surface, chacune mobile en rotation par rapport à un support relié au châssis.

Chaque mécanisme de freinage peut comprendre une liaison pivot autour d'un axe horizontal perpendiculaire à l'axe de la roue, la liaison pivot reliant le support au châssis, un patin solidaire du support pouvant prendre appui sur la surface en alternance avec le roulage de la roulette latérale sur la surface, un ressort de rappel disposé entre le support et le châssis tendant à écarter le patin de la surface et permettant le roulage de la roulette latérale considérée en l'absence de force de réaction exercée par la surface sur la roulette latérale considérée.

Chacun des appuis latéraux peut être relié au châssis au moyen d'une liaison glissière reliant le châssis à l'appui latéral correspondant, d'un ressort tendant à ramener la liaison glissière dans une position médiale et d'un amortisseur des mouvements de la liaison glissière autour de sa position médiane, l'orientation de chaque liaison glissière étant défini de façon à permettre une compression de l'amortisseur considéré lorsqu'un effort de réaction de la surface sur l'appui latéral considéré augmente.

Le dispositif peut comprendre en outre un levier associé à chacune des roulettes, chaque levier étant articulé en un point au châssis et en un autre point distinct à une extrémité de la liaison glissière correspondante, l'autre extrémité de la liaison glissière étant articulée au châssis, la liaison pivot reliant le support correspondant au levier, le ressort de rappel étant disposé entre le support et le levier.

Le dispositif peut comprendre en outre une plateforme configurée pour recevoir la charge, la plateforme étant mobile en translation par rapport au châssis selon un axe de translation parallèle à l'axe de la roue, un actionneur permettant de déplacer la plateforme par rapport au châssis selon l'axe de translation, une interface homme-machine configurée pour permettre à un utilisateur de piloter le dispositif et un contrôleur permettent de commander l'actionneur de façon à déplacer la plateforme par rapport au châssis en fonction de données issues de l'interface homme-machine.

Le dispositif peut comprendre en outre au moins un capteur d'attitude d'un utilisateur ayant pris place sur le dispositif, le contrôleur étant configuré pour piloter la roue motorisée en fonction de données issues du capteur d'attitude.

Le contrôleur peut être configuré pour piloter l'actionneur permettant de déplacer la plateforme en fonction de données issues du capteur gyroscopique et / ou du capteur d'attitude.

Le contrôleur peut être paramétrable.

Le dispositif peut comprendre en outre des moyens pour mémoriser des données de pilotage et de commande de la motorisation de la roue sur une durée donnée et pour traiter ces données de façon à éditer un bilan d'activité de l'utilisateur.

Le dispositif peut comprendre en outre plusieurs butées solidaires du châssis et configurées pour prendre appui sur la surface lorsque le dispositif atteint une inclinaison d'un axe passant par le centre de la roue et un point de contact de la roue avec la surface lors du roulage de la roue sur la surface par rapport à un axe vertical passant par le point de contact de la roue, les butées étant réparties autour de l'axe passant par le centre de la roue et le point de contact de la roue avec la surface lors du roulage.

La position des butées par rapport au châssis peut être réglable

L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d’un mode de réalisation donné à titre d’exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel :

la représente schématiquement un utilisateur utilisant un dispositif conforme à l’invention ;

la représente en perspective un exemple plus précis de dispositif conforme à l’invention ;

les figures 3, 4 et 5 représentent en vue de face le dispositif de la dans trois positions d’inclinaison latérales ;

les figures 6 et 7 représentent en vue de face le dispositif de la dans deux positions d’inclinaison latérales aidées par le déplacement latéral d’une plateforme ;

la représente en vue de dessus le dispositif de la ;

la illustre sous forme de schéma bloc, un exemple de fonctionnement d’un dispositif conforme à l’invention.

Par souci de clarté, les mêmes éléments porteront les mêmes repères dans les différentes figures.

La représente un dispositif 10 d’aide au déplacement d’un utilisateur 12 sur une surface tel que le sol 14. Le sol 14 forme sur la une surface plane et horizontale. Il est également possible de faire évoluer le dispositif sur une surface en pente ou légèrement accidentée. Sur la , l’utilisateur a pris place sur le dispositif. Il est également possible de disposer sur le dispositif une charge inerte, voire aucune charge.

Le dispositif 10 comprend une gyropode monocycle 16. Actuellement, de nombreux fabricants proposent de type d’équipement, tels que par exemple: Kingsong, Gotway, Inmotion, Solowheel, Ninebot, IPS… La plupart des gyropodes monocycles proposés par ces fabricants peuvent être intégrés dans le dispositif 10. Plus précisément, un gyropode monocycle 16 comprend une roue motorisée 18 tournant autour d’un axe 20, un châssis 22 par rapport auquel la roue 18 est motorisée et au moins un capteur gyroscopique 24 disposé dans le châssis 22. La roue 18 est destinée à rouler sur le sol 14 pour mouvoir le dispositif 10. Le capteur gyroscopique 24 est configuré pour mesurer une inclinaison du châssis 22 par rapport à une direction horizontale 26 perpendiculaire à l’axe de rotation 20 de la roue 18. Le capteur gyroscopique 24 pilote la motorisation de la roue 18 pour faire avancer ou reculer le gyropode monocycle 16. La direction horizontale 26 est définie pour une utilisation nominale du gyropode monocycle 16. Elle représente la direction suivie par le gyropode monocycle 16 lorsque celui-ci avance en ligne droite. Un moteur, non représenté, entraine la roue 18 en rotation autour de son axe 20 par rapport au châssis 22. La vitesse d’entrainement de la roue 18 est fonction de l’inclinaison du châssis 22 mesurée par le capteur gyroscopique 24. Dans une position neutre du châssis 22, la roue 18 est à vitesse nulle. Lorsque le châssis 22 s’incline vers l’avant, la vitesse du gyropode monocycle 16 augmente de façon à l’entrainer vers l’avant. Une réduction de l’inclinaison ralentit le gyropode monocycle 16. Inversement, une inclinaison du châssis 22 vers l’arrière entraine le gyropode monocycle 16 en marche arrière.

Le dispositif 10 comprend en outre deux appuis latéraux pouvant se déplacer sur le sol 14. Lorsqu’un des appuis latéraux est en contact avec le sol 14, l’appui concerné peut se déplacer sur le sol 14 par roulement ou par glissement. Les appuis latéraux sont disposés latéralement de part et d’autre de la roue motorisée 18 de chaque côté de l’axe 26. Les appuis latéraux sont distants de la roue 18 selon l’axe 20. Lorsqu’ils se déplacent sur le sol 14, les appuis latéraux sont orientés de façon à accompagner le déplacement du dispositif 10 notamment en ligne droite selon la direction horizontale 26. Lorsque le châssis 22 est à l’équilibre, sans inclinaison par rapport à la direction horizontale 26, la motorisation de la roue 18 étant à l’arrêt, les appuis latéraux peuvent être disposés à la verticale de l’axe 20. Autrement dit, les appuis latéraux assurent chacun un appui symétrique lors du déplacement du dispositif 10 vers l’avant ou vers l’arrière. Alternativement, il est possible de décaler les appuis soit vers l’avant ou vers l’arrière du dispositif 10 afin de privilégier un des déplacements du dispositif 10. Plus précisément, en disposant les appuis vers l’arrière du dispositif 10, son déplacement vers l’arrière sera bridé par les appuis lorsqu’ils viennent au contact du sol 14 en limitant l’inclinaison possible du dispositif 10 vers l’arrière. Au contraire une plus grande inclinaison vers l’avant sera possible, bridant de façon moins importante le déplacement du dispositif vers l’avant.

Les appuis latéraux peuvent être des patins pouvant glisser sur le sol 14. Il est possible d’équiper les patins de surfaces à faible coefficient de frottement afin de réduire le frottement sur le sol 14. Il est possible de leur donner une forme de dôme arrondi afin d’éditer que les patins de buttent sur des irrégularités du sol 14. Pour réduire encore les frottements au sol, les appuis latéraux peuvent comprendre chacun une roulette latérale, respectivement 28 et 30, les roulettes étant destinées à rouler sur le sol 14. Les roulettes 28 et 30 sont chacune mobiles en rotation par rapport à un support, respectivement 32 et 34, relié au châssis 22.

De plus, Le dispositif 10 comprend un mécanisme de freinage de chacun des appuis latéraux dans leur déplacement sur le sol 14. Le freinage est fonction d’une force de réaction exercée par le sol 14 sur l’appui latéral considéré. Le freinage intervient aussi bien lorsque l’appui latéral considéré se déplace que lorsque l’appui latéral est à l’arrêt sur le sol, freinant ainsi la mise en mouvement de l’appui par rapport au sol 14.

Lorsque les appuis au sol prennent la forme de patins à faible coefficient de frottement pouvant glisser sur le sol 14, il est possible freiner ce glissement en prévoyant un second patin à plus fort coefficient de frottement prenant appui sur le sol 14 en parallèle du premier patin. L’effort sur le sol 14 du second patin étant fonction de l’effort de l’appui latéral au sol.

Sur la , le mécanisme de freinage n’apparait pas. Il peut prendre de multiples formes. Lorsqu’un appui latéral sous forme de roulette 28 ou 30 exerce un effort sur le sol 14, cet effort est encaissé par le châssis 22 au travers du support correspondant 32 ou 34. Plus l’effort de la roulette sur le sol est important, plus celle-ci est freinée. Plus précisément, lorsque la roulette effleure le sol 14 et qu’elle n’exerce quasiment aucun effort sur le sol, la roulette peut tourner librement et accompagne le dispositif 10 en ligne droite le long de l’axe 26. Lorsque la roulette augmente son effort sur le sol, sa rotation par rapport au support correspondant est freinée et le dispositif 10 est entrainé en virage dont le centre instantané de rotation est situé du côté de la roulette freinée. Lorsqu’une des roulettes augmente son effort sur le sol, la roulette opposée réduit le sien et ne s’oppose pas au virage du dispositif 10. Le freinage peut aller jusqu’au blocage de la roulette par rapport à son support entrainant alors un virage serré dont le centre de rotation est le point de contact de la roulette sur le sol. Ce type de virage du dispositif 10 peut être assimilé à une pirouette où le dispositif 10 peut quasiment tourner sur place.

Le mécanisme de freinage peut par exemple comprendre des patins pouvant enserrer les jantes de la roulette. La pression des patins est pilotée par le déplacement d’une glissière reliant le support de la roulette au châssis 22. La glissière est munie d’un ressort de rappel tendant à écarter les patins. Lorsque la roulette appuie sur le sol 14, la réaction du sol sur la roulette tend à comprimer le ressort de rappel entrainant le déplacement de la glissière et la pression des patins sur les jantes. La mise en œuvre d’un ressort assure une relation linéaire entre l’appui de la roulette sur le sol et l’effort de freinage de la roulette.

La représente en perspective un exemple plus précis du dispositif 10 équipé des roulettes 28 et 30, et mettant en œuvre un autre exemple de mécanisme de freinage. On retrouve la roue 18, le châssis 22, les roulettes 28 et 30 ainsi que leur support respectif 32 et 34. La représente le même dispositif 10 en vue de face dans un plan contenant l’axe 20 de la roue 18. Sur la , le dispositif est en équilibre sur ces deux roulettes 28 et 30. Autrement dit, la pression exercée par chacune des roulettes 28 et 30 sur le sol 14 est sensiblement égale. Dans cet exemple, un patin, respectivement 40 et 42, est configuré pour prendre appui directement sur le sol 14 afin de freiner le déplacement au sol de la roulette correspondante. L’appui des patins 40 et 42 sur le sol 14 est glissant. Plus la pression du patin 40 ou 42 sur le sol 14 augmente, plus la vitesse de roulette par rapport au sol 14 est réduite par rapport à la vitesse de la roue 18 entrainant le dispositif 10 en virage.

Chaque patin 40 et 42 est solidaire du support de la roulette correspondante 28 et 30. Pour permettre l’appui et la pression des patins 40 et 42 sur le sol 14, chaque mécanisme de freinage comprend une liaison pivot, respectivement 44 et 46 autour d’un axe horizontal perpendiculaire à l’axe de la roue 18. Chacune des liaisons pivot 44 ou 46 relie le support correspondant 32 ou 34 au châssis 22. Un ressort de rappel, respectivement 48 et 50 est disposé entre le support correspondant 32 ou 34 et le châssis 22. Le ressort de rappel 48 ou 50 tend à écarter le patin correspondant 40 ou 42 du sol 14 et permet le roulage de la roulette correspondante 28 ou 30 en l’absence d’effort entre la roulette et le sol 14. Plus précisément, la tension du ressort de rappel 48 ou 50 augmente avec la pression de la roulette 28 ou 30 sur le sol 14.

Les figures 4 et 5 représentent deux positions du dispositif 10 de la . Pour mémoire, sur la , le dispositif est à l’équilibre. Autrement dit, l’axe 20 de la roue 18 est horizontal. Sur la une pression est exercée latéralement sur le châssis 22. Le support 34 commence à s’incliner par rapport au châssis 22 en tournant autour de la liaison pivot 46. Le ressort de rappel 50 se tend et le patin 42 se rapproche du sol 14. Sur la , la pression exercée latéralement sur le châssis 22 augmente encore. Le support 34 s’incline davantage par rapport au châssis 22 et le patin 42 vient au contact du sol 14.

Dans l’exemple représenté, les ressorts de rappel 48 et 50 augmentent leur longueur lorsque la force de réaction du sol 14 sur la roulette correspondante 28 ou 30 augmente. Alternativement, il est possible de prévoir des ressorts dont la longueur diminue lorsque la force de réaction augmente. il est également possible de prévoir des ressorts spirales centrés autour de chaque liaison pivot 44 et 46.

Il est possible de faire tourner chacune des liaisons pivot 44 et 46 directement par rapport au châssis 22. De même lorsque les appuis latéraux prennent la forme de patins, ces patins peuvent être directement fixés au châssis 22. Il est cependant avantageux de donner de la souplesse dans la liaison entre les appuis latéraux et le châssis 22. Cette souplesse peut être réalisée avec un faible débattement au moyen d’un matériau souple par exemple en caoutchouc naturel ou en élastomère permettant d'absorber les chocs et vibrations. Il est intéressant de choisir un matériau possédant des propriétés d'élasticité et d'amortissement. La souplesse peut être réalisée avec un plus grand débattement au moyen d’une liaison glissière, respectivement 52 et 54 reliant le châssis 22 à l’appui latéral correspondant, d’un ressort respectivement 56 et 58 tendant à ramener la liaison glissière dans une position médiale et d’un amortisseur respectivement 60, 62 des mouvements de la liaison glissière autour de sa position médiane. En pratique la liaison glissière, le ressort et l’amortisseur peuvent être réalisés au moyen d'un amortisseur hydraulique à ressort du type de ceux équipant de nombreux véhicules automobiles. Chaque liaison glissière est orientée de façon à déplacer l’appui latéral considéré par rapport au châssis 22 lors d’une inclinaison latérale du châssis 22. Plus précisément, en présence des ressorts 56 et 58, plus la force de réaction du sol 14 sur une des roulettes 28 ou 30 augmente, plus l’amortisseur concerné 60 ou 62 se comprime. La liaison glissière 52 permet à la roulette 28 de coulisser selon un axe 53 par rapport au châssis 22. De même la liaison glissière 54 permet à la roulette 30 de coulisser selon un axe 55 par rapport au châssis 22. Les axes 53 et 55 peuvent être verticaux lorsque le dispositif est à l’équilibre latéral et longitudinal. Alternativement, comme représenté sur la figure, les axes 53 et 55 peuvent être inclinés par apport à la verticale afin de faciliter la disposition des différentes pièces mécaniques du dispositif et la reprise d’effort par le châssis 22.

Les liaisons glissières 52 et 54 peuvent être montées en porte-à-faux et donc maintenues que par une seule extrémité au châssis 22. Cependant il est préférable de prévoir un montage en triangle déformable. Plus précisément, le dispositif 10 comprend un levier, respectivement 64, 66, associé à chacune des roulettes 28 et 30. Chaque levier 64 et 66 étant articulé en un point, respectivement 68, 70 au châssis 22 et en un autre point distinct, respectivement 72, 74, à une extrémité de la liaison glissière correspondante 52, 54. L’autre extrémité de la liaison glissière est articulée au châssis 22. La liaison pivot 44 ou 46 relie le support correspondant 32 ou 34 au levier 64 ou 66. Le ressort de rappel 48 ou 50 est disposé entre le support 32 ou 34 et le levier correspondant 64 ou 66.

Afin de piloter le dispositif 10, un utilisateur peut prendre place directement sur le châssis 22. L’utilisateur peut par exemple être assis, comme représenté sur la . A cet effet, un siège peut être fixé sur le châssis 22. Lorsque l’utilisateur penche le haut du corps vers l’avant ou vers l’arrière, la motorisation de la roue 18 est pilotée en fonction de l’inclinaison de l’utilisateur. Par ailleurs, lorsque l’utilisateur penche le haut du corps latéralement, il augmente l’effort qu’exerce une des roulettes 28 ou 30 sur le sol 14, de la position de la vers la position de la puis celle de la . En combinant l’inclinaison du haut du corps vers l’avant ou l’arrière et sur un des côtés, des virages deviennent possibles. Une forte inclinaison sur un des côtés permet de bloquer le mouvement du dispositif au niveau d’un des patins 40 ou 42. En combinant cette forte inclinaison latérale à une inclinaison vers l’avant entrainant la rotation de la roue 18, le dispositif peut tourner sur lui-même autour du point d’appui au sol du patin immobile.

Il est possible d’aménager le dispositif 10 pour un utilisateur ayant des difficultés motrices l’empêchant d’incliner le haut du corps. Pour aider cet utilisateur, il est possible d’équiper le dispositif d’une plateforme 80 surplombant le châssis 22. La plateforme 80 est configurée pour que l’utilisateur puisse y prendre place. On peut notamment y fixer une assise. La plateforme 80 est mobile en translation par rapport au châssis 22 selon un axe 82 parallèle à l’axe 20 de la roue 18. Un actionneur 84 permet de motoriser le déplacement de la plateforme 80 par rapport au châssis 22 selon l’axe 82. Le déplacement de la plateforme 80 permet de pallier les difficultés motrices latérales de l’utilisateur. L’actionneur 84 est également très utile pour le déplacement d’une charge inerte disposée sur la plateforme 80 à la place de l’utilisateur 12. En l’absence de charge disposée sur la plateforme 80, la manœuvre de l’actionneur 84, en déplaçant la plateforme 80, permet de déplacer le poids dispositif et donc d’incliner latéralement le dispositif et de modifier les appuis sur les roulettes 28 et 30. Pour piloter l’actionneur 84, le dispositif comprend un module d’entrée de données et un module de pilotage de l’actionneur de façon à déplacer la plateforme 80 par rapport au châssis 22 en fonction de données issues du module d’entrée de données. Le module d’entrée de données peut prendre différentes formes, comme par exemple un mini manche plus connu sous le nom de joystick ou une caméra permettant par exemple de repérer de très légers mouvements d’une partie du corps de l’utilisateur. Le module d’entrée de données peut également être déporté du dispositif 10 afin d’être commandé par un opérateur extérieur non embarqué sur le dispositif 10.

Sur la , la plateforme 80 est en position médiane assurant au dispositif 10 une position d’équilibre latéral. Sur les figures 4 et 5, l’actionneur 84 n’est pas manœuvré et l’utilisateur peut se pencher latéralement, pour modifier l’effort exercé par chacune des roulettes 28 et 30 sur le sol 14. Les figures 6 et 7 représentent deux positions de la plateforme 80 où l’actionneur 84 est manœuvré pour translater le poids du corps de l’utilisateur le long de l’axe 82. Plus la plateforme 80 s’éloigne de sa position médiane, plus la roulette 30 appuie sur le sol 14 et plus son support 34 s’incline jusqu’à la position de la où le patin 42 vient au contact du sol 14.

Il est également possible de prévoir une translation de la plateforme 80 d’avant en arrière, c’est-à-dire selon un axe horizontal 26 perpendiculaire à l’axe 82 afin d’aider l’utilisateur s’il a des difficultés à se pencher en avant et en arrière. La translation selon l’axe 26 est également très utile pour le déplacement d’une charge inerte disposée sur la plateforme 80.

La représente le dispositif 10 en vue de dessus et permet d’illustrer la présence possible de plusieurs butées solidaires du châssis 22 et configurées pour prendre appui sur le sol 14 lorsque le dispositif atteint une inclinaison maximum acceptable. Plus précisément, pour le dispositif 10, il est possible de définir un axe 90 passant par le centre de la roue 18 et un point de contact 88 de la roue 18 avec le sol 14. Dans la position de la , l’axe 90 est vertical. L’axe 90 est incliné latéralement dans les positions du dispositif 10 représentées sur les figures 4, 5, 6 et 7. Plus précisément, l’axe 90, propre au dispositif 10 lui-même, peut s’incliner par rapport à un axe vertical 92 passant également par le point de contact de la roue 18 avec le sol 14. Sur les figures 4, 5, 6 et 7 on s’intéresse à une inclinaison latérale. L’axe 90 peut également s’incliner vers l’avant ou l’arrière, ce qui permet de piloter la motorisation de la roue 18. Dans l’exemple de la , quatre butées 94, 96, 98 et 100 sont représentées. La butée 94 est située à l’avant droit du dispositif 10. La butée 96 est située à l’arrière droit, la butée 98 est située à l’arrière gauche et la butée 100 est située à l’avant gauche du dispositif 10. Il est possible de prévoir un autre nombre de butées. La position des butées 94, 96, 98 et 100 par rapport au châssis 22 peut être réglable notamment afin d’adapter le pilotage du dispositif à l’agilité de l’utilisateur. Cela est notamment intéressant lorsque le dispositif 10 est utilisé pour une rééducation fonctionnelle de l’utilisateur. En cours de rééducation, on pourra être amené à déplacer les butées 94, 96, 98 et 100 pour réduire la limitation de l’inclinaison maximum du châssis 22 à mesure que l’utilisateur prend confiance dans le pilotage du dispositif 10. A cet effet, comme cela est visible sur la , la fixation de la butée 96 sur le châssis 22 peut être déplacée par exemple le long d’une liaison glissière 102 verticale et par différents points de fixations 104 permettant d’écarter la butée 96 de la roue 18. Les autres butées 94, 98 et 100 possèdent également les mêmes réglages de position.

La illustre sous forme de schéma bloc, un exemple de fonctionnement du dispositif 10. Le dispositif 10 comprend un module de pilotage également appelé contrôleur 110 recevant différentes données d’entrées permettant le pilotage du dispositif 10 et traitant ces données pour assurer la commande des différents actionneurs du dispositif 10. Le contrôleur 110 peut comprendre un module électronique à base de microcontrôleur. Parmi les données d’entrées, on peut distinguer des données issues de capteurs et des données issues d’un module d’entrée de données également appelé interface homme-machine 112 permettant le contrôle du dispositif. L’interface homme-machine 112 peut être fixée au dispositif 10. Cela permet notamment à un utilisateur assis sur la plateforme 80 d’entrer des données à destination du contrôleur 110. L’interface homme-machine 112 peut être déportée et relié au contrôleur 110 par exemple au moyen d’une liaison sans fil, ce qui permet un pilotage ou une programmation à distance du véhicule. Il est également possible de prévoir deux boitiers remplissant la fonction d’interface homme-machine 112, l’un fixé au véhicule et l’autre déporté.

Parmi les capteurs, on peut distinguer des capteurs mesurant les paramètres du dispositif lui-même, appelés capteurs fauteuil 114 et des capteurs mesurant l’attitude de l’utilisateur appelés capteurs conducteur 116. Les capteurs fauteuil 114 comprennent notamment les capteurs d’inclinaison du châssis 22 et des capteurs inertiels. En complément, parmi les capteurs fauteuil 114, il est possible d’équiper les roulettes 28 et 30 ainsi que les butées 94, 96, 98 et 100 de capteurs permettant de détecter un contact avec le sol 14. Les capteurs conducteur 116 peuvent comprendre des moyens de détection de la position ou du mouvement de l’utilisateur ou d’un effort exercé par celui-ci. Par exemple, lorsque l’utilisateur est assis sur plateforme 80, il est possible de détecter la position, les variations d’inclinaison et de façon plus générale les mouvements de l’utilisateur ou d’une partie de son corps. Il est également possible de détecter des efforts exercés par l’utilisateur sur un élément de la plateforme 80. Ces détections peuvent être réalisées par différents types de capteurs, capteurs optiques, capteurs de force… L’utilisateur peut également être situé à distance du dispositif 10 et peut assurer son pilotage au moyen de capteurs conducteur 116 déportés du dispositif et reliés au contrôleur 110 par exemple au moyen d’une liaison sans fil.

L’interface homme-machine 112 permet d’entrer des données symboliques. L’interface homme-machine 112 peut être équipée d’un moyen d’entrée de données tactiles, tel qu’un clavier, une boule de désignation, un joystick, un écran tactile… L’interface homme-machine 112 permet de saisir des données permettant le pilotage immédiat du dispositif 10 ou permettant de programmer son pilotage. Les données saisies peuvent notamment être relatives aux commandes de la roue 18, de l’actionneur 84 et de tout autre actionneur du dispositif, comme par exemple un actionneur permettant de motoriser la translation de la plateforme 80 d’avant en arrière. Dans la programmation, il est possible de prévoir plusieurs modes de pilotage adaptés au type d’utilisateur. Il est par exemple possible de proposer un mode « débutant » où des limitations de vitesse sont plus basses que dans un mode « confirmé ». Dans la programmation, il est également possible d’autoriser ou non l’emploi de certains capteurs conducteur. Toujours dans la programmation, il est possible prévoir un mode complètement autonome pour le dispositif suive une chorégraphie prévue à l’avance. De façon plus générale, le contrôleur 110 est paramétrable et l’interface homme-machine 112 permet de modifier le paramétrage du contrôleur 110. L’interface homme-machine 112 peut également comprendre un bouton d’arrêt d’urgence permettant de stopper toute motorisation du dispositif 10. Il est possible de motoriser les butées 94, 96, 98 et 100 pour les faire descendre en cas d’arrêt d’urgence afin de réduire la possibilité d’inclinaison latérale et longitudinale du châssis 22.

Le contrôleur 110 peut générer différents types de commandes 118 dont essentiellement la commande de la motorisation de la roue 18 représentée au cadre 120 et permettant notamment de faire avancer ou reculer le dispositif 10 le long de l’axe 26. Comme on l’a vu précédemment, la commande de la motorisation de la roue 18, associée à l’appui freiné d’une des roulettes 28 ou 30 permet de piloter le dispositif en courbe. Lorsque l’actionneur 84 est présent, et éventuellement un actionneur permettant de déplacer la plateforme 80 longitudinalement selon l’axe 26, le contrôleur 110 en génère la ou les commandes représentées au cadre 122.

Le contrôleur 110 peut également mémoriser les données de pilotage et les commandes sur une durée donnée afin d’en faire une analyse ultérieure, notamment sous forme d’un bilan d’activité de l’utilisateur 12. La mémorisation et le traitement des données mémorisées sont symbolisées au cadre 124 sous l’appellation : « évaluations ». Cela est très utile, par exemple lorsque le dispositif est utlisé pour une rééducation fonctionnelle de l’utilisateur. Le bilan de son activité permet de mesurer les progrès de la rééducation.

Claims (12)

1. Dispositif d’aide au déplacement d’une charge (12) sur une surface (14), le dispositif (10) comprenant :
   - une gyropode monocycle (16) équipée d’une roue motorisée (18) tournant autour d’un axe (20), la roue (18) étant destinée à rouler sur la surface (14), d’un châssis (22) par rapport auquel la roue (18) est motorisée et d’au moins un capteur gyroscopique (24) permettant de mesurer une inclinaison du châssis (22) par rapport à une direction horizontale (26) perpendiculaire à l’axe de rotation (20) de la roue (18), le capteur gyroscopique (24) pilotant la motorisation de la roue (18),
   - deux appuis latéraux (28, 30) relié au châssis (22) et pouvant se déplacer sur la surface (14),
   - un mécanisme de freinage de chacun des deux appuis latéraux (28, 30), configuré pour freiner le déplacement de l’appui latéral (28, 30) considéré par rapport à la surface (14) en fonction d’une force de réaction exercée par la surface (14) sur l’appui latéral (28, 30) considéré.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel chaque appui latéral comprend une roulette latérale (28, 30) pouvant rouler sur la surface (14), chacune mobile en rotation par rapport à un support (32, 34) relié au châssis (22).
3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel chaque mécanisme de freinage comprend une liaison pivot (44, 46) autour d’un axe horizontal perpendiculaire à l’axe (20) de la roue (18), la liaison pivot (44, 46) reliant le support (32, 34) au châssis (22), un patin (40, 42) solidaire du support (32, 34) pouvant prendre appui sur la surface (14) en alternance avec le roulage de la roulette latérale (28, 30) sur la surface (14), un ressort de rappel disposé entre le support (32, 34) et le châssis (22) tendant à écarter le patin de la surface et permettant le roulage de la roulette latérale (28, 30) considérée en l’absence de force de réaction exercée par la surface (14) sur la roulette latérale (28, 30) considérée.
4. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chacun des appuis latéraux (28, 30) est relié au châssis (22) au moyen d’une liaison glissière (52, 54) reliant le châssis (22) à l’appui latéral correspondant (28, 30), d’un ressort (56, 58) tendant à ramener la liaison glissière (52, 54) dans une position médiale et d’un amortisseur (60, 62) des mouvements de la liaison glissière (52, 54) autour de sa position médiane, l’orientation de chaque liaison glissière (52, 54) étant défini de façon à permettre une compression de l’amortisseur considéré (60, 62) lorsqu’un effort de réaction de la surface (14) sur l’appui latéral considéré (28, 30) augmente.
5. Dispositif selon les revendications 3 et 4, comprenant en outre un levier (64, 66) associé à chacune des roulettes (28, 30), chaque levier (64, 66) étant articulé en un point (68, 70) au châssis (22) et en un autre point distinct (72, 74) à une extrémité de la liaison glissière correspondante (52, 54), l’autre extrémité de la liaison glissière étant articulée au châssis (22), la liaison pivot (44, 46) reliant le support correspondant (32, 34) au levier (64, 66), le ressort de rappel (48, 50) étant disposé entre le support (32, 34) et le levier (64, 66).
6. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre une plateforme (80) configurée pour recevoir la charge (12), la plateforme (80) étant mobile en translation par rapport au châssis (22) selon un axe de translation (82) parallèle à l’axe (20) de la roue (18), un actionneur (84) permettant de déplacer la plateforme (80) par rapport au châssis (22) selon l’axe de translation (82), une interface homme-machine (112) configurée pour permettre à un utilisateur de piloter le dispositif et un contrôleur (110) permettent de commander l’actionneur (84) de façon à déplacer la plateforme (80) par rapport au châssis (22) en fonction de données issues de l’interface homme-machine (112).
7. Dispositif selon la revendication 6, comprenant au moins un capteur d’attitude (114) d’un utilisateur (12) ayant pris place sur le dispositif (10), le contrôleur (110) étant configuré pour piloter la roue motorisée (18) en fonction de données issues du capteur d’attitude (114).
8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel le contrôleur (110) est configuré pour piloter l’actionneur (84) permettant de déplacer la plateforme (80) en fonction de données issues du capteur gyroscopique (24) et / ou du capteur d’attitude (114).
9. Dispositif selon l’une des revendications 6 à 8, dans lequel le contrôleur (110) est paramétrable.
10. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre des moyens (124) pour mémoriser des données de pilotage et de commande de la motorisation de la roue (18) sur une durée donnée et pour traiter ces données de façon à éditer un bilan d’activité d’un utilisateur (12) ayant pris place sur le dispositif (10).
11. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre plusieurs butées (94, 96, 98, 100) solidaires du châssis (22) et configurées pour prendre appui sur la surface (14) lorsque le dispositif (10) atteint une inclinaison d’un axe (90) passant par le centre de la roue (18) et un point de contact (88) de la roue (18) avec la surface (14) lors du roulage de la roue (18) sur la surface (14) par rapport à un axe vertical (92) passant par le point de contact (88) de la roue (18), les butées étant réparties autour de l’axe (90) passant par le centre de la roue et le point de contact (88) de la roue (18) avec la surface (14) lors du roulage.
12. Dispositif selon la revendication 11, dans lequel la position des butées (94, 96, 98, 100) par rapport au châssis (22) est réglable.