WO2017089721A1 - Procédé et dispositif de détection de la position des membres inférieurs d'un conducteur de véhicule automobile - Google Patents

Procédé et dispositif de détection de la position des membres inférieurs d'un conducteur de véhicule automobile Download PDF

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WO2017089721A1
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Renault S.A.S
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
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    • B60W40/08—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to drivers or passengers
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    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands

Definitions

  • the present invention relates generally to driving assistance systems for a motor vehicle which is at least partly autonomous.
  • partially self-driving motor vehicles are vehicles capable of driving in real traffic and on a non-specific infrastructure requiring less and less intervention of the driver.
  • Some known devices already control or monitor the position of the driver or his state of health when he is in control of a vehicle.
  • Document US 8872640 B2 describes in this regard a system capable of monitoring the state of health of the driver, detecting a crisis situation or determining whether the driver is ergonomically positioned. This system responds to these situations by emitting an alarm, inhibiting the controls of the vehicle or proposing a new position to the driver.
  • This device does not propose to detect a correct position and adapted to a return of orders to the driver of a partially autonomous vehicle. Indeed, in this device, the sensors arranged in the driving position to determine the posture of the driver are adapted to increase the driver comfort and generate signals in order to provide the driver of the vehicle a more ergonomic position.
  • a device for detecting the presence and disposition of the feet is known in connection with the use of a standing truck. It can be used as described in US20140005858 A1 for detecting the presence and disposition of both operator's feet. Such a device is composed of several zones of detection of foot portions generating a foot presence signal. These signals are then used by a method of recognition of the configuration of the feet and comparison with a predetermined configuration.
  • the device described in this document is composed of at least two sensors which detect only a presence or absence of a foot part in at least two predefined detection zones, which excludes the detection of the user.
  • WO2014152802 A1 discloses a system provided with a sensor located under the brake pedal or on the foot used to brake and an alarm that activates when the driver brakes and the sensor detects that the foot is not in contact with the floor of the vehicle.
  • the sensor used is adapted to detect a contact.
  • the invention proposes to detect the positioning of the lower limbs of a driver before he regains control of the vehicle.
  • the purpose of this invention is therefore to verify that the driver is in a good driving position when taking control of the vehicle.
  • the object of the present invention is to provide a device for detecting the position of the lower limbs of a driver of a motor vehicle relative to a crankset of the vehicle, comprising at least one sensor adapted to detect the presence and the absence of at least one one of the lower limbs of the conductor in at least one remote detection zone of the sensor, a central processing unit comprising means for producing a detection matrix from signals from the sensors and comprising a detection decision algorithm.
  • the set of detection zones associated with the sensors constitutes a two - dimensional horizontal mesh of the space to be detected from the driving position of the passenger compartment.
  • the sensors are placed in the steering column of the vehicle.
  • the sensors are placed under the steering column of the steering wheel.
  • the invention also relates to a method for detecting the position of the lower limbs of a motor vehicle driver relative to a vehicle crankset, comprising the steps of:
  • a detection decision algorithm is used to distinguish a correct position of the lower limbs of the driver of the vehicle from an incorrect position of the lower limbs of the driver of the vehicle from the detection matrix.
  • the detection matrix comprises a set of rows and columns defining nodes each assigned a value from each sensor detection signal.
  • each variable of the detection matrix is assigned a binary value which is equal to "1" if the associated sensor detects a member, or to "0" otherwise.
  • four correct positions of the lower limbs of the driver of the vehicle are detected, the first position corresponding to a detection of the two feet of the driver of the vehicle near the accelerator, brake or clutch pedals; the second position corresponding to a detection of a foot of the driver of the vehicle on the footrest and another foot on an accelerator or brake pedal; the third position corresponding to a detection of the feet of the driver of the vehicle set back from the pedals and the uncrossed legs of the driver; and the fourth position corresponding to a detection of the feet of the driver of the vehicle back from the pedals and his crossed legs.
  • FIG. 1 is a representation of the general architecture of a detection device according to the invention.
  • FIG. 2 is a view of the driving position of the passenger compartment of a motor vehicle
  • FIG. 3 illustrates a positioning of the feet of the driver of the vehicle when the latter is in control
  • FIG. 4 illustrates a detection frame 19 composed of lines and columns formed by boxes or zones of detection
  • FIG. 5 illustrates a detection matrix
  • FIGS. 6A and 6B are respectively a view of the two feet of the driver of the vehicle in the vicinity of the clutch and acceleration pedals, and a representation of the associated detection matrix;
  • FIGS. 7A and 7B respectively illustrate a foot of the driver of the vehicle near the footrest, the other foot near the accelerator pedal, and the associated detection matrix
  • FIGS. 8A and 8B illustrate the case where the feet of the driver of the vehicle are not in the vicinity of the acceleration, brake or clutch pedals of the vehicle, whose legs are uncrossed, as well as the associated detection matrix ;
  • FIGS. 9A and 9B illustrate the case where the driver's legs are crossed, his feet are not close to the pedals as well as the associated detection matrix
  • FIG. 10 illustrates the processing steps of the processing unit.
  • FIG. 1 illustrates the general architecture of a device for detecting the position of the lower limbs, that is to say the feet and legs of a motor vehicle driver.
  • the device defined by the general numerical reference 1, comprises a network of sensors C1,..., Connected to a central processing unit 13, for example the central computer of the vehicle for delivering, in output, a signal S of proximity detection and good positioning of the feet and legs to allow the driver to regain control of his vehicle.
  • a central processing unit 13 for example the central computer of the vehicle for delivering, in output, a signal S of proximity detection and good positioning of the feet and legs to allow the driver to regain control of his vehicle.
  • the sensors c1, ..., are positioned in the passenger compartment so as to be turned towards the crankset of the vehicle and so as to detect the presence or absence of lower limbs in one or more detection zones 6, which are arranged in a horizontal plane so as to form a horizontal mesh ( Figures 1 to 3).
  • the pedal of the vehicle comprises a clutch pedal 1, a brake pedal 2, an accelerator pedal 3 and a footrest 4.
  • the sensors are adapted to generate a detection signal representative of the detection of the lower limbs of the driver in the associated detection zone 6.
  • the signature 7 of the sensors is transmitted by the detection signals to the processing unit 13. From these signals, the processing unit 13 generates a detection matrix, representative of the presence or absence in the space to detect lower limbs of the driver.
  • the processing unit 13 comprises a detection decision algorithm, adapted to distinguish a correct position of the lower limbs of the driver of the vehicle from an incorrect position from the detection matrix.
  • the detectors comprise a set of ultrasonic or infrared sensors, or camera, or laser sensors, positioned under the column of vo lant or in the column of vo loon.
  • the detection frame 19 consists of boxes or detection zones situated in a horizontal plane. This detection frame 19 is a mesh of the treated space.
  • the signature of each detector takes the value 1 in case of detection of the presence of the lower limbs, and 0 in the opposite case.
  • the set of signatures, visible in FIG. 5B, is called the detection matrix.
  • the signature is 1, the corresponding box is grayed out.
  • the signature is 0, the corresponding box is white.
  • a test step 14 is first carried out to ensure that each of the sensors responds to a request during initialization by issuing one of the two signals representative of a detection 1 8 or a lack of detection 1 7.
  • a sensor emitting no signal (step 1 5) reflects a sensor failure.
  • An error signal 16 is then emitted.
  • the sensors and the detection decision algorithm are then implemented (step 1 1).
  • a detection frame composed of X lines and Y columns is elaborated.
  • the detection decision algorithm 1 1 the detection matrix is filled by assigning each node of the matrix the value 1 in case of detection and 0 in case of non-detection.
  • the driving position is validated or invalidated by means of the processing unit 13.
  • the detection decision algorithm 1 1 implemented in the processing unit 13 detects the following four positions, corresponding to the feet and legs of the driver from the matrix of the detectors:
  • One foot of the driver of the vehicle is on the footrest 4 and his other foot on an accelerator pedal 3 or brake 2, as can be seen in FIG. 7A.
  • the feet of the driver of the vehicle 5 are set back from the pedals and the legs of the driver 8 are uncrossed, as can be seen in FIG. 8A.
  • the algorithm is further adapted to detect the absence of the lower limbs of the driver of the vehicle (step 10).

Abstract

Ce dispositif de détection comprend au moins un capteur adapté pour détecter la présence et l'absence d'au moins l'un des membres inférieurs du conducteur dans au moins une zone de détection (7) à distance du capteur, et une unité centrale de traitement (13) comprenant des moyens pour produire une matrice de détection à partir de signaux issus des capteurs et comprenant un algorithme décisionnel de détection (11).

Description

Procédé et dispositif de détection de la position des membres inférieurs d' un conducteur de véhicule automobile
La présente invention concerne, de manière générale, les systèmes d' aide à la conduite pour véhicule automobile au moins partiellement autonome . En effet, les véhicules automobiles à conduite partiellement autonome sont des véhicules capables de rouler dans le trafic réel et sur une infrastructure non spécifique nécessitant de moins en moins d' interventions du conducteur.
Il arrive qu'un tel véhicule à conduite partiellement autonome redonne partiellement ou totalement le contrôle au conducteur. Il se peut alors que le conducteur ne se trouve pas dans une posture adéquate. En particulier, ses jambes peuvent être croisées et ses pieds distants du pédalier du véhicule, pédalier qui permet de maîtriser l ' accélération, le freinage et le changement de rapport du véhicule. Reconnaître et détecter ces postures est une première étape pour redonner partiellement ou totalement le contrôle du véhicule au conducteur de manière sécuritaire et ainsi prévenir une situation à risque.
Certains dispositifs connus mettent en j eu un contrôle ou une surveillance de la position du conducteur ou de son état de santé lorsqu' il est aux commandes d'un véhicule .
Le document US 8872640 B2 décrit à cet égard un système capable de suivre l ' état de santé du conducteur, de détecter une situation de crise ou déterminer si le conducteur est positionné de manière ergonomique. Ce système répond à ces situations en émettant une alarme, inhibant les commandes du véhicule ou proposant une nouvelle position au conducteur. Ce dispositif ne propose pas de détecter une position correcte et adaptée à un retour des commandes au conducteur d'un véhicule partiellement autonome. En effet, dans ce dispositif, les capteurs disposés dans le poste de conduite pour déterminer la posture du conducteur sont adaptés pour augmenter le confort du conducteur et générer des signaux dans le but de proposer au conducteur du véhicule une position plus ergonomique.
Un dispositif prévu pour détecter la présence et la disposition des pieds est connu dans le cadre de l 'utilisation d'un chariot élévateur à conducteur debout. Il peut être utilisé comme décrit dans le document US20140005858 A l pour détecter la présence et la disposition des deux pieds de l ' opérateur. Un tel dispositif est composé de plusieurs zones de détection de portions de pied générant un signal de présence de pied. Ces signaux sont ensuite utilisés par un procédé de reconnaissance de la configuration des pieds et de comparaison avec une configuration prédéterminée.
Cependant, le dispositif décrit dans ce document est composé d' au moins deux capteurs qui ne détectent qu'une présence ou une absence d'une partie de pied dans au moins deux zones de détection prédéfinies, ce qui exclut la détection des j ambes de l 'utilisateur.
Par ailleurs, dans le cas d'une leçon de conduite, un conducteur débutant a tendance à freiner brusquement le véhicule en appuyant sur la pédale de frein lorsque son pied ou son talon se décolle du plancher. Le document WO20 14152802 A l décrit un système muni d'un capteur situé sous la pédale de frein ou sur le pied utilisé pour freiner et d'un avertisseur qui s ' active lorsque le conducteur freine et que le capteur détecte que le pied n' est pas en contact avec le plancher du véhicule. Le capteur utilisé est adapté pour détecter un contact.
Au vu de cet état de la technique, l' invention se propose de détecter le positionnement des membres inférieurs d'un conducteur avant qu' il ne reprenne le contrôle du véhicule.
En effet, alors que les véhicules sont de plus en plus autonomes, le conducteur se décharge progressivement de sa conduite. Par moment, le véhicule doit rendre le contrôle au conducteur. Ceci devrait idéalement s ' effectuer lorsque le conducteur est dans une posture adéquate ou sécuritaire .
Le but de cette invention est donc de vérifier que le conducteur est dans une bonne position de conduite au moment de reprendre le contrôle du véhicule. La présente invention a pour obj et un dispositif de détection de la position des membres inférieurs d'un conducteur de véhicule automobile par rapport à un pédalier du véhicule, comprenant au moins un capteur adapté pour détecter la présence et l' absence d' au moins l 'un des membres inférieurs du conducteur dans au moins une zone de détection à distance du capteur, une unité centrale de traitement comprenant des moyens pour produire une matrice de détection à partir de signaux issus des capteurs et comprenant un algorithme décisionnel de détection.
Selon une autre caractéristique du dispositif de détection, l ' ensemble des zones de détection associées aux capteurs constitue un maillage horizontal bidimensionnel de l ' espace à détecter du poste de conduite de l ' habitacle .
Dans un mode de réalisation du dispositif de détection, les capteurs sont placés dans la colonne de direction du véhicule.
Selon une autre caractéristique du dispositif de détection, les capteurs sont placés sous la colonne de direction du volant.
L 'invention porte également sur un procédé de détection de la position des membres inférieurs d'un conducteur de véhicule automobile par rapport à un pédalier de véhicule, comportant les étapes suivantes :
détecter la présence et l ' absence de chaque membre inférieur au moyen d ' au moins un capteur ; établir une matrice de détection à partir de signaux de détection issus des capteurs ; et
détecter la présence d'un membre inférieur du conducteur du véhicule à partir d'un traitement de la matrice de détection.
Selon un mode de réalisation, on utilise un algorithme décisionnel de détection pour distinguer une position correcte des membres inférieurs du conducteur du véhicule par rapport à une position incorrecte des membres inférieurs du conducteur du véhicule à partir de la matrice de détection. Selon une autre caractéristique du procédé de détection, la matrice de détection comporte un ensemble de lignes et colonnes définissant des nœuds affectés chacun d'une valeur issue de chaque signal de détection des capteurs .
Selon une autre caractéristique du procédé de détection, chaque variable de la matrice de détection est affectée d'une valeur binaire qui est égale à « 1 » si le capteur associée détecte un membre, ou à «0» sinon.
Selon un mo de de réalisation, on détecte quatre positions correctes des membres inférieurs du conducteur du véhicule, la première position correspondant à une détection des deux pieds du conducteur du véhicule à proximité des pédales d' accélérateur, de frein ou d' embrayage ; la deuxième position correspondant à une détection d 'un pied du conducteur du véhicule sur le repose-pied et d'un autre pied sur une pédale d ' accélérateur ou de frein ; la troisième position correspondant à une détection des pieds du conducteur du véhicule en retrait des pédales et des j ambes décroisées du conducteur; et la quatrième position correspondant à une détection des pieds du conducteur du véhicule en retrait des pédales et de ses j ambes croisées.
D ' autres buts, caractéristiques et avantages de l 'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d' exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une représentation de l ' architecture générale d'un dispositif de détection conforme à l ' invention ;
- la figure 2 est une vue du poste de conduite de l ' habitacle d'un véhicule automobile ;
- la figure 3 illustre un positionnement des pieds du conducteur du véhicule lorsque celui-ci est aux commandes ;
- la figure 4 illustre une trame de détection 19 composée de lignes et de co lonnes formée par des cases ou zones de détection ;
- la figure 5 illustre une matrice de détection ; - les figures 6A et 6B sont respectivement une vue des deux pieds du conducteur du véhicule à proximité des pédales d' embrayage et d' accélération, et une représentation de la matrice de détection associée ;
- les figures 7A et 7B illustrent respectivement un pied du conducteur du véhicule à proximité du repose-pied, l ' autre pied à proximité de la pédale d' accélération, et la matrice de détection associée ;
- les figures 8A et 8B illustrent le cas où les pieds du conducteur du véhicule ne sont pas à proximité des pédales d' accélération, de frein ou d' embrayage du véhicule, dont les j ambes sont décroisées, ainsi que la matrice de détection associée ;
- les figures 9A et 9B illustrent le cas où les j ambes du conducteur sont croisées, ses pieds ne sont pas à proximité des pédales ainsi que la matrice de détection associée ; et
- la figure 10 illustre les étapes de traitement de l'unité de traitement.
On se référera tout d' abord à la Fig. 1 qui illustre l ' architecture générale d'un dispositif de détection de la position des membres inférieurs, c ' est-à-dire des pieds et des jambes d'un conducteur de véhicule automobile.
Comme on le voit, le dispositif, défini par la référence numérique générale 1 , comporte un réseau de capteurs c l , ... , en, reliés à une unité centrale de traitement 13 , par exemp le le calculateur central du véhicule pour délivrer, en sortie, un signal S de détection de proximité et de bon positionnement des pieds et des jambes pour autoriser le conducteur à reprendre le contrôle de son véhicule.
Les capteurs c l , ... , en sont positionnés dans l ' habitacle de manière à être tournés vers le pédalier du véhicule et de manière à détecter la présence ou l ' absence de membres inférieurs dans une ou plusieurs zones de détection 6, lesquelles sont disposées dans un plan horizontal de manière à former un maillage horizontal (Figures 1 à 3) . Comme on le voit, le pédalier du véhicule comprend une pédale d' embrayage 1 , une pédale de frein 2, une pédale d' accélération 3 et un repose-pied 4.
Les capteurs sont adaptés pour générer un signal de détection représentatif de la détection des membres inférieurs du conducteur dans la zone de détection associée 6.
La signature 7 des capteurs est transmise par les signaux de détection à l 'unité de traitement 13. A partir de ces signaux, l 'unité de traitement 13 génère une matrice de détection, représentative de la présence ou de l ' absence dans l ' espace à détecter des membres inférieurs du conducteur. L 'unité de traitement 13 comprend un algorithme décisionnel de détection, adapté pour distinguer une position correcte des membres inférieurs du conducteur du véhicule par rapport à une position incorrecte à partir de la matrice de détection.
Selon un mode de réalisation de l 'invention, les détecteurs comprennent un ensemble de capteurs à ultrasons ou infrarouge, ou caméra, ou laser ... positionnés sous la colonne de vo lant ou dans la co lonne de vo lant.
Comme on peut le voir sur la Fig. 4, la trame de détection 1 9 est constituée de cases ou zones de détection situées dans un plan horizontal. Cette trame de détection 19 est un maillage de l ' espace traité .
Dans cette trame, la signature de chaque détecteur prend la valeur 1 en cas de détection de la présence des membres inférieurs, et 0 dans le cas contraire. L ' ensemble des signatures, visible sur la Fig. 5B, est appelé matrice de détection. Lorsque la signature vaut 1 , la case correspondante est grisée. Lorsque la signature vaut 0, la case correspondante est blanche.
En référence à la Fig. 10, pour procéder à la vérification de la position de conduite, on procède tout d' abord à une étape 14 de test pour s ' assurer que chacun des capteurs répond bien à une so llicitation lors de l' initialisation en émettant au choix un des deux signaux représentatifs d' une détection 1 8 ou d'une absence de détection 1 7. Un capteur n' émettant aucun signal (étape 1 5) traduit une défaillance du capteur. Un signal d ' erreur 16 est alors émis.
On met alors en œuvre les capteurs et l' algorithme décisionnel de détection (étape 1 1 ) . Une trame de détection composée de X lignes et Y colonnes est élaborée. En mettant en œuvre l ' algorithme décisionnel de détection 1 1 , on remplit la matrice de détection en affectant à chaque nœud de la matrice la valeur 1 en cas de détection et 0 en cas de non détection. On valide ou on invalide la position de conduite au moyen de l 'unité de traitement 13.
Lors de l ' étape 9 suivante, l' algorithme décisionnel de détection 1 1 implémenté dans l 'unité de traitement 13 détecte les quatre positions 9 suivantes, correspondant à des pieds et jambes du conducteur à partir de la matrice des détecteurs :
- les deux pieds du conducteur du véhicule sont à proximité des pédales d' accélérateur, de frein ou d ' embrayage, comme on peut le voir sur la Fig. 6A.
- un pied du conducteur du véhicule se trouve sur le repose- pied 4 et son autre pied sur une pédale d' accélérateur 3 ou de frein 2, comme on peut le voir sur la Fig. 7A.
- les pieds du conducteur du véhicule 5 sont en retrait des pédales et les jambes du conducteur 8 sont décroisées, comme on peut le voir sur la Fig. 8A.
- les pieds du conducteur du véhicule 5 sont en retrait des pédales et ses j ambes 8 sont croisées, comme on peut le voir sur la Fig. 9A.
L ' algorithme est en outre adapté pour détecter l ' absence des membres inférieurs du conducteur du véhicule (étape 10) .

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif de détection de la position des membres inférieurs d'un conducteur de véhicule automobile par rapport à un pédalier du véhicule, caractérisé en ce qu' il comprend au moins un capteur adapté pour détecter la présence et l ' absence d' au moins l'un des membres inférieurs du conducteur dans au moins une zone de détection (7) à distance du capteur, et une unité centrale de traitement ( 13) comprenant des moyens pour produire une matrice de détection à partir de signaux issus des capteurs et comprenant un algorithme décisionnel de détection ( 1 1 ) .
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l ' ensemble des zones de détection associées aux capteurs constitue un maillage horizontal bidimensionnel de l ' espace à détecter du poste de conduite de l ' habitacle .
3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les capteurs sont placés dans la co lonne de direction du véhicule.
4. Dispositif selon l 'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les capteurs sont placés sous la co lonne de direction du volant.
5. Procédé de détection de la position des membres inférieurs d'un conducteur de véhicule automobile par rapport à un pédalier de véhicule, caractérisé en ce qu' il comporte les étapes suivantes :
détecter la présence et l ' absence de chaque membre inférieur au moyen d ' au moins un capteur ; établir une matrice de détection à partir de signaux de détection issus des capteurs ; et
détecter la présence d'un membre inférieur du conducteur du véhicule à partir d'un traitement de la matrice de détection.
6. Procédé selon la revendication 5 , caractérisé en ce que l'on utilise un algorithme décisionnel de détection ( 1 1 ) pour distinguer une position correcte des membres inférieurs du conducteur du véhicule par rapport à une position incorrecte des membres inférieurs du conducteur du véhicule à partir de la matrice de détection.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la matrice de détection comporte un ensemble de lignes et colonnes définissant des nœuds affectés chacun d'une valeur issue de chaque signal de détection des capteurs .
8. Procédé selon la revendication 7, où chaque variable de la matrice de détection est affectée d'une valeur binaire qui est égale à « 1 » si le capteur associée détecte un membre, ou à « 0 » sinon.
9. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on détecte quatre positions correctes des membres inférieurs du conducteur du véhicule, la première position correspondant à une détection des deux pieds du conducteur du véhicule à proximité des pédales d ' accélérateur, de frein ou d' embrayage ; la deuxième position correspondant à une détection d 'un pied du conducteur du véhicule se trouvant sur le repose-pied (4) et d'un autre pied se trouvant sur une pédale d' accélérateur (3) ou de frein (2) ; la troisième position correspondant à une détection des pieds du conducteur du véhicule (5 ) en retrait des pédales et des j ambes décroisées du conducteur (8); et la quatrième position correspondant à une détection des pieds du conducteur du véhicule (5) en retrait des pédales et de ses j ambes (8) croisées.
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