FR3067667A1 - Engins pour mobilite servicielle en ville ou en milieu rural ou en montagne assurant des recettes de transport sans controleurs - Google Patents
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Abstract
L'invention s'appuie sur une gamme d'Engins (325) intégrés à la même Flotte Servicielle et assurant en Ville ou en Milieu Rural ou en Montagne des recettes de Transport sans contrôleur, qui sont mono- ou multiplaces, de tous formats, pourvus ou non de marche-pieds d'accès debout (7), dans lesquels l'accès individualisé et direct depuis le sol à chaque place est contrôlable par un Ensemble Electro-Mécanique (227) dédié blocable et déblocable, un Engin (325) étant dépourvu de passerelle d'une place à l'autre, un Ensemble Electro-Mécanique (227) autorisant l'accès via un élément obstruant et amovible, ou par réorientation d'un composant d'engin (325), et revenant en place lorsqu'il n'est plus sollicité. Lesdits Engins(325) sont exploitables en mode de Partage ou d'Echange, en tant qu'engins isolés, ou attelés en Micro-Petits Trains ou Micro-Bus Multi-Modulaires, et peuvent être à Conduite Autonome ou à capacité de Suivi de Trajectoire, et rapatriables à vide sans moyens supplémentaires dédiés.
Description
INTRODUCTION ET OBJET
Après avoir mentionné les conditions requises pour des véhicules de tout format susceptibles de transporter des personnes et pouvant faire partie d'une même Flotte Servicielle, l'invention apporte une solution dans le contrôle des ayants-droits pour assurer des recettes de Transports en Ville ou Milieu Rural ou en Montagne, applicable tant à ces véhicules qu'à leurs attelages divers et variés, deux véhicules de formats différents pouvant s'atteler l'un à l'autre, y compris avec des bras robotisés.
L'invention permet de se passer de contrôleurs qui embarquent à bord desdits véhicules.
En effet, selon l'invention, un usager n'a physiquement accès qu'à une seule place, l'accès à sa place ne se fait que directement depuis le sol et en position debout, et il ne peut accéder à cette place qu'en déverrouillant un mécanisme d'accès, et ce déverrouillage n'est possible qu' après qu'il se soit acquitté de sa place sur borne ou par Internet.
Le voudraient-ils, des contrôleurs ne pourraient même pas accéder aux véhicules mentionnés, car ceux-ci sont dépourvus de couloir ou de passerelle et de tout moyen de passer d'une place à l'autre.
Ces véhicules peuvent être à Conduite Autonome de l'Etat de l'Art ou être dotés de capacité de Suivi de Trajectoire selon l'Etat de l'Art, et être rapatriables à vide sans moyens dédiés tels que fourgons ou camions-bennes transporteurs.
ENVIRONNEMENT TECHNOLOGIQUE- ETAT DE L'ART
CAPTEURS ATTACHES A UNE PLACE INDIVIDUALISEE
Une place individualisée d'un engin mobile peut être est pourvue de capteurs qui détectent la présence ou l'absence d'un individu, la présence d'un individu ouvrant, selon l'Etat de l'Art, un compteur kilométrique et/ou un décompte d'horloge qui ne s'arrête(nt) que lorsque l'individu quitte ledit Engin, lesdits capteurs étant ceux de l'Etat de l'Art (optiques, de force, de pression, de contact, etc), Cf G. Asch, P. Renard, P. Desgoutte, Z. Mammeri, et al. Du capteur à l'ordinateur. Collection Technique et Ingénierie, Dunod/L'Usine Nouvelle. 2011 -.
Cf G. Asch. Les capteurs en instrumentation industrielle.
CollectiomTechnique et Ingénierie. 2016.
Cf Baudoin, M. Lavabre. Capteurs: principes et utilisations. Éd. Casteilla, 2007
Cf S. Nazeer. Conception et réalisation de micro-capteurs de pression pour l'instrumentation d'interface à retour d'effort. Université Paris Sud - Paris XI, 2012.
OBJETS COMMANDES A DISTANCE AVEC CODAGE ELECTRONIQUE
L'Etat de l'Art des Objets Commandés à Distance avec codage électronique est décrit dans des brevets tels que le brevet US 3699359 A «Electronic latching device » de 1971 et le brevet US 3660729 A «Electronic combination lock System» de 1971 pour loquets avec codage électronique, le brevet US 3196440 «Radio control System for operating a distant electromechanical transducer door lock utilizing a capacity-sensitive circuit at the distant location and an operator-carried transceiver» de 1962 pour commande à distance, le brevet US 4205325 « Keyless entry System» de 1977, le brevet US 4670746 A «Keyless entry System for automotive devices with feature for giving caution for locking wireless code transmitter in vehicle» de 1984, et le brevet US 5134392 «Keyless entry System for locking and unlocking a vehicular lock device by a pocket portable radio signal transmitter and antenna arrangement therefore» de 1988 pour le verrouillage électronique à distance,
TECHNOLOGIES DE COMMUNICATION SANS FIL
Certaines des technologies de Communication Sans Fil sont décrites dans des Normes comme par exemple, de façon non limitative, les normes 802.11. a, b, g, n, p, ac, plus connues sous le nom de Wi-Fi, la norme 802.11. p, plus connue sous le nom de Vehicular Wi-Fi la norme 802.15 1, plus connue sous le nom de bluetooth (bt), la norme 802.15.4, plus connue sous le nom de ZigBee, les normes de téléphonie mobile, des normes pour la technologie NFC pour «Near Field Communication», en français CCP pour «Communication en Champ Proche» sont par exemple, de façon non limitative NFCIP-1 (ISO/CEI 18092), ISO/CEI 14443-1 à ISO/CEI 14443-4,
ATTELAGES ET BLOCAGES ET DEBLOCAGES D'ATTELAGES
Des Robots Locomoteurs peuvent constituer un petit train articulé en s'attelant l'un à l'autre, et peuvent s'atteler l'un à l'autre de façon automatisée.
En effet, selon cette dernière version de l'invention,
Les blocages et déblocages d'attelages s'effectuent avec ou sans le concours de microprocesseurs, d'électro-contacts ou d'actionneurs ou de moteurs,
Lesdits attelages reposent sur * un mécanisme «clic-clac» de clipsage de l'Etat de l'Art de la fixation par pression avec déformation, * ou un mécanisme «clic-clac» de fixation-verrouillage de l'Etat de l'Art de la serrurerie, * ou un mécanisme «clic-clac» de fixation-blocage de l'Etat de l'Art des attelages classiques pour les engins sur route, * ou un mécanisme «clic-clac» de fixation-blocage, de l'Etat de l'Art des attelages classiques pour les engins sur rail,
Lesdits attelages sont biocables avec des clipsages ou des mâchoires ou des verrous actionnés mécaniquement ou par des mécanismes électriques ou mécaniques ou mécatroniques de l'Homme de l'Art, le déblocage selon l'Homme de l'Art de ces clipsages ou mâchoires ou verrous tenant au retrait d'une pièce précédemment engagée pour faire obstacle, le retrait s'effectuant par une libération mécanique ou électromagnétique ou mécatronique, des ressorts emmagasinant l'énergie mécanique déployée pour enclencher le mécanisme, des poussoirs libérant cette énergie mécanique lors de leur déblocage,
Les mouvements de verrouillage desdits attelages sont effectués, de façon non limitative, grâce à des actionneurs ou moteurs électriques et/ou électroniques de l'Homme de l'Art, par exemple de type solénoïdes actionnant des pênes, et/ou grâce à des micro-moteurs piézo-électriques de l'Homme de l'Art, et/ou grâce à des micro-moteurs à vis-à-billes de l'Homme de l'Art,, lesdits actionneurs électriques et/ou électroniques étant linéaires ou rotatifs,
Selon l'Etat de l'Art, lesdits attelages ont des configurations * soit à réciprocité totale mâle-femelle et donc hermaphrodites, * soit à réciprocité partielle mâle-femelle,.
* soit mâle-femelle parfaitement dissymétriques,
Selon l'Etat de l'Art, lesdits attelages ont deux bras de mâchoires en demi-sphères recouvrant une boule d'attelage
Selon l'Etat de l'Art, lesdits attelages ont deux bras de mâchoires en pinces enserrant des Pièces Intermédiaires
Selon l'Etat de l'Art, lesdits attelages ont des mâchoires qui se verrouillent à la pièce attelée, * soit par des systèmes à pénétration orthogonale de l'Homme de l'Art, les éléments de pénétration orthogonale étant des pênes ou des goupilles ou des clavettes, * soit par des systèmes à pénétration puis rotation de l'Homme de l'Art, les éléments de pénétration et rotation étant des pênes rotatifs, ou des ensembles boutons-pènes quart-de-tour de l'Homme de l'Art, * soit par des systèmes à rotation directe, les éléments ayant une rotation directe étant des cliquets ou des griffes pivotantes ou des cames ou des crochets ou des clenches ou des leviers.
Selon l'Etat de l'Art, lesdits actionneurs électriques et/ou électroniques et lesdits actionneurs mettent en mouvement un pêne à harpon rotatif avec une portion du harpon tournant sur son axe, selon les technologies de l'Homme de l'Art,
Selon l'Etat de l'Art, lesdits attelages sont hermaphrodites et sont des attelages de Scharfenberg de l'homme de l'Art conçus au départ pour des engins sur rail,
-(Eurocoupler. Scharfenbergkupplung GmbH, Schaku: Edité parSalzgitter, 1968)lesdits attelages de Scharfenberg de l'homme de l'Art étant des attelages où le rapprochement de deux engins selon des guides déclenche le verrouillage selon un mécanisme hermaphrodite à poussées et enclenchements réciproques, chacune des deux parties de l'attelage ayant deux cônes parallèles, un cône mâle et un cône femelle, lesdits guides se greffant auxdits cônes mâles et femelles, chacune des deux parties de l'attelage ayant aussi le même jeu de ressorts, de clenches mâles longitudinales à crochet mâle et de roues dans un plan vertical longitudinal et à axe horizontal, indentées d'au moins une indentation afin d'être crochetables, l'indentation des roues étant concave et donc femelle, une clenche mâle en crochet mâle d'un cône mâle venant crocheter une roue à axe horizontal et indentée femelle d'un cône femelle, la pénétration desdits cônes mâles dans lesdits cônes femelles -aidée par lesdits guidesvenant mettre le crochet mâle d'une clenche mâle en face de l'indentation femelle d'une roue indentée femelle, le ressort de rappel faisant tourner la roue indentée pour condamner le crochetage de l'indentation femelle par la clenche mâle à crochet mâle et ainsi bloquer ledit attelage
Les attelages peuvent être confiés à des bras de robots manipulateurs avec chaînes cinématiques, une chaîne cinématique s'entendant comme un mécanisme constitué d'une série de segments qui sont reliés par un joint assurant une rotation ou une translation relative entre segments.
Lesdits bras de robots manipulateurs peuvent être classés selon 2 groupes principaux:
- en cinématique simple, les bras des robots sériels, essentiellement constitués d'une série de segments reliés par des articulations motorisées, et caractérisés par le fait qu'une seule chaîne cinématique relie la base fixe à l'organe terminal mobile.
Dans un bras de robot sériel, le premier et le dernier segment ont un degré de connexion égal à 1 (ils ne sont reliés qu'à un seul segment), et les segments intermédiaires ont un degré de connexion égal à 2 (ils sont reliés à deux segments).
- en cinématique bouclée ou fermée, les bras des robots parallèles constitués de plusieurs séries de segments et caractérisés par le fait que plus d'une chaîne cinématique assure la liaison entre la base fixe et l'organe terminal mobile. Dit autrement, un bras de robot parallèle est un mécanisme où le premier segment est relié au dernier segment par plusieurs chaînes cinématiques indépendantes. Dans un bras de robot parallèle, l'un des segments, différent du premier segment, a un degré de connexion supérieur ou égal à trois (il est relié à trois segments).
La définition des manipulateurs parallèles généralisés est très ouverte :
elle inclut par exemple les mécanismes redondants dont le nombre d'actionneurs est supérieur au nombre de degrés de liberté commandés de l'organe terminal ainsi que les manipulateurs travaillant en coopération.
Dans un bras de robot parallèle, la plupart des articulations ne sont pas motorisées.
Certains robots peuvent combiner des cinématiques sérielles et parallèles; on parle dans ce cas de robots hybrides.
Cf. Jean-Pierre Merlet. Les robots parallèles. Ed. Hermès - Lavoisier. 1997 (2e édition).
Cf. Thèse Mazen Zein. Analyse cinématique des manipulateurs sériels 3R orthogonaux et des manipulateurs parallèles plans. Robotique [es.RO], Ecole Centrale de Nantes (ECN), 2007.
Les bras de robots connaissent plusieurs types d'articulations, comme par exemple de façon nonexhaustive :
l'articulation prismatique (notée P) qui permet une translation suivant une direction, l'articulation rotoïde (notée R) qui permet une rotation suivant un axe, l'articulation cardan (notée U) qui permet une rotation suivant deux axes, l'articulation rotule (notée S) qui permet une rotation suivant trois axes.
Le mot « porteur » désigne les 3 premières articulations.
Les bras de robots connaissent plusieurs types de porteur :
le porteur cartésien PPP où 3 articulations prismatiques non parallèles, le porteur sphérique RRP où 2 articulations pivots d'axes perpendiculaires et 1 articulation prismatique, le porteur SCARA (Sélective Compliance Articulated Robot for Assembly) RRP ou PRR :
articulations pivots d'axes parallèles et 1 articulation prismatique, le porteur cylindrique RPP (R2P) où 1 articulation pivot et 2 articulations prismatiques d'axes perpendiculaires, le porteur anthropomorphe RRR (ou 3R) où 3 articulations pivots dont les 2 dernières ont des axes parallèles.
A l'opposé d'une articulation passive, une articulation active peut être contrôlée via un moteur.
L'Etat de l'Art des commandes de Bras Automatisés ou Robotiques actionnables par câble ou par ondes est décrit dans des références telles que
Cf. Micro-Contrôleur. https://fr.wikipedia.org/wiki/Microcontr%C3%B4leur
Cf. arduino. https://fr.wikipedia.org/wiki/Arduino
Cf. usb. https://fr.wikipedia.org/wiki/Universal_Serial_Bus
Cf. Eric Magarotto. Support de cours de Transmission et Acquisition de Données. Laboratoire d'Automatique & de Procédés (LAP-ISMRA). Université de Caen. Filière EEA-IE-EIA Cf. Eric Magarotto. Cours d'informatique Industrielle. Université de Caen. Filière EEA-IE-EIA Cf. T.Dumartin. Informatique Industrielle . Architecture des ordinateurs.
Note de cours. 2004 - 2005
Cf. Christian Dupaty. Systèmes à Microcontrôleurs. Génie électrique. Académie d'Aix-Marseille.
Cf Jean Louis BOIZARD .Microprocesseurs microcontrôleurs et DSP . Conférences IUFM MidiPyrénées. http://jeanlouis.boizard.free.fr/l3_idim/doc_atmel/microprocesseurs_v4.pdf Cf. Micro-Contrôleur. https://fr.wikipedia.org/wiki/Microcontr%C3%B4leur
Cf. Arduino. https://fr.wikipedia.org/wiki/Arduino
Cf. usb. https://fr.wikipedia.org/wiki/Universal_Serial_Bus
Cf. https://wiki.mchobby.be/index.php?title=Arduino_l2C_lntro-Ma%C3%AEtre_et_esclave Cf. Transmission série : le bus I2C. http://electroniqueveynes.free.fr/IMG/pdf/Bus_l2C.pdf Cf Echange maitre/esclave en I2C http://www.pobot.org/IMG/article_PDF_Echange-maitre-esclave-en-l2C.pdf
Cf. Communication par bus SPI avec les capteurs de pression digitaux de la série HCE de Sensortechnics file:///C:/Users/Jean%20Noel/Downloads/AN_SPI-Bus-HCE_F_11156.pdf
Cf. Germân Fabregat Universitat Jaume I - Castellôn. Réalisation de systèmes de capteurs. http://pagesperso.univ-brest.fr/~bounceur/ecole2013/pdf_presentations/cours_fabregat.pdf Cf. Arduino I2C Intro-Maître et Esclave https://wiki.mchobby.be/index.php?title=Arduino_l2C_lntro-Ma%C3%AEtre_et_esclave
Cf. Khaing Mar Htwe, Zaw Min Min Htun, Hla Myo Tun. Design And Implémentation Of Bank Locker
Security System Based On Fingerprint Sensing Circuit And RFID Reader.
International Journal of Scientific & TechnologyResearch volume 4, issue 07, july 2015
Cf. Guide des solutions d'automatisme - Schneider Electric http://www2.schneider-electric.com/documents/automation- control/pdf/Guide_des_Solutions_Automatisme_2008-FR web.pdf
Cf G. Asch, P. Renard, P. Desgoutte, Z. Mammeri, et al. Du capteur à l'ordinateur.
Collection Technique et Ingénierie, Dunod/L'Usine Nouvelle. 2011 -.
Cf G. Asch. Les capteurs en instrumentation industrielle.
CollectiomTechnique et Ingénierie. 2016.
Cf Baudoin, M. Lavabre. Capteurs: principes et utilisations. Éd. Casteilla, 2007
Cf S. Nazeer. Conception et réalisation de micro-capteurs de pression pour l'instrumentation d'interface à retour d'effort. Université Paris Sud - Paris XI, 2012.
Cf. Mehdi Jallouli. Méthodologie de conception d'architectures de processeur sûres de fonctionnement pour les applications mécatroniques .Laboratoire interfaces capteurs et microélectronique. Ecole Doctorale IAEM de l'Université Paul Verlaine de Metz-Lorraine .(2007
Cf. ATmega640/1280/1281/2560/2561. https://data.emotiontech.com/ftp/Datasheets_et_sources/Datasheets_electronique/ATmega2560. pdf
ROBOTS LOCOMOTEURS
Classiquement, les Robots Locomoteurs sont dotés de roues. Cependant, l'Etat de l'Art est aussi en mesure de les doter de chenilles, de roues-pattes ou de pattes.
En effet, les Robots Locomoteurs peuvent prendre appui au sol sur des lames flexibles qui travaillent en compression-détente et sont liées à des pattes ou placées en circonférence de roues-pattes.
Un exemple connu de lames flexibles est le « Flex-Foot » de Van Phillips qui est utilisé par les amputés au niveau de la jambe. Il est fabriqué en matériau composite et travaille en compressiondétente en apportant un retour d'énergie efficace à son porteur.
D'autres systèmes à efficacité équivalent existent et sont en prise avec la cheville, comme les Skyrunner Kangaroo Bionic Boots.
Le même type d'accessoires à compression-détente peut être transféré aux pattes ou aux rouespattes des Robots Locomoteurs.
Les robots locomoteurs sont appelés à transporter, s'atteler, s'accoupler, se jumeler, varier leurs fonctions, arrimer et fixer divers dispositifs, organes, outils, et instruments, voire bénéficier d'équipements aérodynamiques, énergétiques, et manufacturiers, et bénéficier aussi de la Conduite Autonome et du Suivi Autonome de Trajectoire.
La motorisation et l'approvisionnement énergétique des robots locomoteurs comprend un registre de solutions bas-Carbone aussi vaste que celui des Véhicules Classiques (Electrique et Batteries, Pile à Combustibles et Hydrogène ou Méthanol, etc).
Les robots locomoteurs biomimétiques ont un ratio « masse transportée/masse totale » attractif sur le plan écologique, et ont des qualités intrinsèques de déplacement et de franchissement en zone rurale et urbaine sur des terrains difficiles, pentus et chaoteux, ou en bon voisinage avec les piétons dans les ruelles de grandes villes, y compris des grandes villes des Pays en Voie de Développement avec peu d'infra-structures en Chaussées, ou dans les Eco-quartiers des Pays Développés.
Ils peuvent aussi assurer des secours en terrain accidenté, et participer aux Travaux Manufacturiers et du Bâtiment, et aux Travaux Agricoles, et ce de façon particulièrement avantageuse en Agriculture de Montagne par leur aptitude à gravir des pentes.
Des laboratoires de recherche à travers le monde développent des robots à pattes après avoir tiré des enseignements des structures squelettiques et neuro-musculaires des animaux.
Cf. Alexander T. Sprowitz, Mostafa Ajallooeian, Alexandre Tuleu, Auke Jan Ijspeert.
Kinematic primitives for walking and trotting gaits of a quadruped robot with compilant legs.
Front. Comput. Neurosci., 07 March 2014.
Les pattes de robots locomoteurs bénéficient de mouvements de va-et vient et de rotation, d'actionneurs ou de moteurs, ou seulement de mouvements de rotation de moteurs.
De nombreux mécanismes permettent en effet de transformer des mouvements de rotation en mouvements de translation. Le plus connu est le mécanisme bielle-manivelle, et d'autres mécanismes plus complexes existent comme ceux de Théo Jansen et Joe Klann.
L'architecture des pattes de robots peuvent s'inspirer des chaînes cinématiques des bras de robots manipulateurs, une chaîne cinématique s'entendant comme un mécanisme constitué d'une série de segments qui sont reliés par un joint assurant une rotation ou une translation relative entre segments.
Une patte de robot peut avoir une architecture sérielle avec une seule chaîne cinématique, ou une architecture parallèle avec plusieurs chaînes cinématiques indépendantes assurant la liaison entre son premier et son dernier segment.
Pour décrire la structure mécanique d'une jambe de robot parallèle, on détaille la liste des articulations à partir de la base. Par exemple la notation RPR indique que partant de la base la première articulation est une articulation rotoïde qui sera suivie d'une articulation prismatique, ellemême suivie d'une articulation rotoïde.
L'article de Haldun Komsuoglu »Dynamic Legged Mobility, An OverView »
School of Electrical and Applied Science. University of Pennsylvania, Philadelphia.
Cf http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.645.6845&rep=repl&type=pdf décrit les avantages des robots à pattes.
Certains robots à pattes sont plutôt humanoïdes, et développés par des sociétés comme par exemple de façon non-exhaustive Honda, Toyota, Sony, Canon Kabushiki Kaisha, Matsushita Electrics, Kobe Steel, Mitsubishi, Samsung, Google, ou par des Institutions Universitaires comme l'Italian Institute of Technology and University of Pisa en Italie, le BioRob at the Institute of Bioengineering à l'EPFL en Suisse, ou The Humanoid Robots Lab at the University of Freiburg en Allemagne.
Le brevet de Honda US7240747 «Legged mobile robot leg structure » a été cité par de nombreux brevets ultérieurs, qu'ils soient de Honda, Toyota, Sony, Samsung ou d'autres.
La publication de Lorenzo Roos, Florent Guenter, André Guignard, Aude G. Billard. « Design of a Biomimetic Spine for the Humanoid Robot. IEEE / RAS-EMBS International Conférence on Biomédical Robotics and Biomechatronics Pisa, Italy, February 20-22, 2006 » décrit comment imiter la colonne vertébrale humaine.
D'autres laboratoires de recherche développent des robots locomoteurs biomimétiques d'animaux à pattes quadrupèdes.
Les brevets US 20120072026 Al « Robot System controlling method, robot System, and control apparatus for quadrupedal robot » et le brevet US 7734375 B2 « Robot and robot leg mechanism« ont été cités par de nombreux brevets ultérieurs.
Hitachi, Mitsubishi, et Toshiba développent des robots à pattes capables d'aller inspecter la centrale nucléaire détruite de Fukushima.
Certains d'entre eux sont inspirés d'insectes ou d'arachnides.
L'article de Nils Brynedal Ignell, Niclas Rasmusson et Johan Matsson de Màlardalen University « An overview of legged and wheeled robotic locomotion » (http://www.idt.mdh.se/kurser/ct3340/htl2/MINICONFERENCE/FinalPapers/ircsel2_submission_21. pdf ) et l'ouvrage « Roland Siegwart and lllah R. Nourbakhsh. Introduction to Autonomous Mobile Robots. *Chapter 2. * Locomotion *. A Bradford Book. The MIT Press. Cambridge, Massachusett » comparent l'efficacité de la locomotion sur roues et celle de la locomotion sur pattes.
Ces publications montrent à quel point il est important de lutter contre des antagonismes entre actionneurs ayant une incidence négative sur le rendement énergétique de la locomotion sur pattes. L'Etat de l'Art, à la suite d'observations sur les animaux doués pour la course, répond à ce défi en introduisant des structures flexibles et des balanciers dans les robots sur pattes.
Cf. Abdul Haq, Yannick Aoustin, Christine Chevallereau. L'effet des Articulations Compilantes sur l'Efficacité Energétique d'un Robot Bipède. Septième Conférence Internationale Francophone d'Automatique (CIFA 2012), Jul 2012, Grenoble, France
Aujourd'hui, les robots locomoteurs biomimétiques d'animaux à pattes sont dotés ou non de balanciers et reprennent les oscillations et ondulations complexes et multidirectionnelles du corps de l'animal imité.
Des laboratoires développent des robots plus orientés sur la performance pure et l'efficacité de déplacement.
Citons pour exemple et de façon non exhaustive, Agility Robotics, Google et Boston Dynamics, le Korea Advanced Institute of Science and Technology's (KAIST), l'EPFL's Biorobotics Laboratory (Biorob) à l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne.
Chez l'autruche, le vélociraptor ou le guépard, des oscillations et ondulations accompagnent le mouvement des pattes, si bien que les robots locomoteurs biomimétiques, au moins ceux qui leur correspondent au plus près, sont à structure oscillante et ondulante.
Par exemple, un robot locomoteur biomimétique d'un guépard aura une colonne vertébrale artificielle qui se creuse et se bombe alternativement lors de sa course, selon que ses pattes s'étirent ou se ramassent sur elles-mêmes.
Cf. A. Sprowitz, E. Badri, M. Khoramshahi, A. Tuleu and A. Ijspeert. Use Your Spine! Effect of Active Spine Movements on Horizontal Impulse and Cost of Transport in a Bounding, Quadruped Robot. Dynamic Walking, Pittsburgh, USA, 2013.
Cf.A. Sproewitz, A. Tuleu, M. Vespignani, M. Ajallooeian and E. Badri et al. Towards Dynamic Trot Gait Locomotion—Design, Control and Experiments with Cheetah-cub, a Compilant Quadruped Robot, in International Journal of Robotics Research, vol. 32, num. 8, p. 932 - 950, 2013.
Cf. M. Khoramshahi, A. Sprowitz, A. Tuleu, Μ. N. Ahmadabadi and A. Ijspeert. Benefits of an Active Spine Supported Bounding Locomotion With a Small Compilant Quadruped Robot. 2013 IEEE International Conférence on Robotics and Automation, Karlsruhe, Germany, 2013.
Les robots locomoteurs à pattes avec structure flexible ont un meilleur rendement et une plus grande efficacité de l'effort de course.
Des robots de l'Etat de l'Art sont à roues-pattes, et reposent eux-aussi sur la compression détente de lames flexibles, cette fois périphériques de circonférences de disques.
Cf. Change Zheng, Jinhao Liu, Tony E Grift, Zichao Zhang, Tao Sheng, Jiangwenjie Zhou, Yuliang Ma, Ming Yin. Design and analysis of a wheel-legged hybrid locomotion mechanism.
Advances in Mechanical Engineering 2015, Vol. 7(11) 1-10.
Il est à noter que, selon l'Etat de l'Art, des roues sont convertibles en roues-pattes.
Cf. Yoo-Seok Kim, Gwang-Pil Jung, Haan Kim, Kyu-Jin Cho, Chong-Nam Chu. « Wheel Transformer: A Wheel-Leg Hybrid Robot with Passive Transformable Wheels ». IEEE Transactions on Robotics 30(6):1487-1498 · December 2014.
Certains robots à pattes ont des pattes qui leur permettent d'égaler des animaux.
Par exemple, Simon Kalouche de l'Université Carnegie Mellon a développé une patte robotisée appellée GOAT (chèvre en anglais), acronyme de Gearless Omni-directional Acceleration-vectoring Topology. Ladite patte GOAT a une architecture parallèle de type 3-RSR, c'est-à-dire à 3 chaînes cinématiques indépendantes RSR, avec une articulation rotoïde (notée R) qui permet une rotation suivant un axe, puis une articulation rotule (notée S) qui permet une rotation suivant trois axes, puis de nouveau une articulation rotoïde (notée R).
Non seulement un tel robot franchit des obstacles d'un bond, mais en plus, il est capable de déplacements latéraux ou de changements de direction rapides.
Simon Kalouche. Thesis. Design For 3d Agility And Virtual Compliance Using Proprioceptive Force Control In Dynamic Legged Robots. Robotics Institute, School Of Computer Science At Carnegie Mellon University. October, 2016. Cf. http://www.ri.cmu.edu/pub_files/2016/8/kaloucheThesis.pdf
CONDUITE AUTONOME
Des Robots Locomoteurs peuvent être à Conduite Autonome selon l'Etat de l'Art.
Lesdits Robots Locomoteurs à Conduite Autonome peuvent être pourvus de packs d'équipements perceptifs de l'Etat de l'Art, capables de détecter des usagers, des véhicules, des obstacles, des marquages, des feux et des panneaux, et tels qu' antennes radio, télémètres et capteurs ultra-son qui détectent des obstacles à courte portée (inférieure à quelques mètres), télémètres infra-rouge, télémètres lasers, caméras de stéréo-vision en lumière visible et en infra-rouge pour vision de nuit, radars, qui déterminent en toutes conditions météo, la position et la vitesse relative des autres véhicules.
lidars, brièvement décrits dans l'article wikipedia https://fr.wikipedia.org/wiki/Lidar.
Ils établissent une cartographie précise et en 3D de l'environnement et des objets alentours en utilisant plusieurs lasers et peuvent apprécier les distances entre le Robot Locomoteur autonome et son environnement
Parmi eux, l'on trouve les lidars avec mode de scanning avec pièces mécaniques tournantes, et surtout les lidars de la société Q.UANERGY, qui sont des lidars miniaturisés sans pièces tournantes sur circuits intégrés photoniques pixelisés avec un rayon laser séparé, dévié, et modulé sur un micro-réseau optique pourvu de nano-antennes et de lignes à retard modulables, selon le brevet US 20150293224 « SOLID STATE OPTICAL PHASED ARRAY LIDAR AND METHOD OF USING SAME «.
Lesdits Robots Locomoteurs peuvent être pourvus de packs d'équipements proprioceptifs de l'Etat de l'Art tels qu' odomètres, capteurs de position, centrales inertielles avec gyromètres, gyroscopes, capteurs de vitesse, capteurs d'accélérations.
Lesdits Robots Locomoteurs peuvent être d'équipements tels que de géo-localisation par GPS ou GPS différentiel, de prises de vues, d'analyse d'images et d'intelligence artificielle de l'Etat de l'Art en interaction permanente avec des bases de données cartographiques réactualisées en permanence.
Lesdits équipements de géo-localisation de prises de vues, d'analyse d'images et d'intelligence artificielle mémorisent la topographie des lieux, les panneaux de signalisation routiers et les règles de comportement routier commandées par ces panneaux, ainsi que d'autres règles basiques de conduite supposées ne pas devoir être rappelées par des panneaux routiers, comme par exemple de priorité à droite.
Lesdits équipements de géolocalisation peuvent faire usage de géo-localisations à mode combiné GPS, radar, wifi, blue-tooth et RFID.
Un ordinateur de bord peut suivre suit un protocole de communication pour que ledit Robot Locomoteur échange des informations avec les autres véhicules et l'infrastructure, et vérifie la cohérence de toutes les informations disponibles pour prendre une décision de conduite telle que changement de direction, freinage, évitement d'obstacles, manœuvre pour stationnement, arrêts d'urgence.
Le Degré de Délégation à la Conduite Autonome connaît cinq niveaux.
Les trois premiers niveaux sont des aides à conserver l'intervention de l'Homme, les deux derniers sont des systèmes de conduite véritablement autonome.
Dans l'Autonomie de Niveau 1, le conducteur peut momentanément confier au Robot Locomoteur une tache de conduite à condition que le Robot Locomoteur ne prenne en charge que l'une des deux dimensions (longitudinale ou transversale) du guidage.
Dans l'Autonomie de Niveau 2, le Robot Locomoteur gère seul tous les paramètres de guidage sous la supervision du conducteur, qui a la possibilité d'intervenir pour reprendre la main sur la trajectoire à tout instant.
Dans l'Autonomie de Niveau 3, l'humain peut déléguer une partie de sa conduite sur les 2 dimensions de guidage et abaisser son niveau de vigilance pour se consacrer à d'autres tâches de manière brève, mais il doit être en mesure de reprendre le contrôle de la conduite si les conditions l'exigent.
Le système de conduite autonome se charge alors de positionner et maintenir le Robot Locomoteur sur sa voie, tout en conservant une allure adaptée à la vitesse et aux conditions de trafic des autres véhicules.
Dans l'Autonomie de Niveau 4, le niveau d'autonomie d'un Robot Locomoteur se caractérise par une capacité du Robot Locomoteur à prendre le pas sur l'humain dans un certain nombre de cas précis.
Mais c'est toujours le conducteur qui active et désactive un système de prise en charge.
Dans l'Autonomie de Niveau 5, la conduite autonome est souveraine, et l'humain n'intervient à aucun moment sinon pour indiquer sa destination et se laisser transporter.
Ce niveau d'autonomie se distingue du niveau précédent par la 'certitude machine', une notion permettant au système de conduite autonome de ne pas exécuter un ordre de l'humain si celui-ci est considéré comme dangereux ou de prendre une initiative basée sur les mesures de ses capteurs.
Ce niveau d'autonomie est celui requis pour des personnes aveugles.
Lesdits Robots Locomoteurs peuvent être des Robots Suiveurs selon l'Etat de l'Art, une technologie parfois adaptée pour des personnes valides ou fortement déficientes visuelles ou aveugles.
Certains Robots Locomoteurs sont suiveurs d'engins avec des technologies empruntées à celles l'Etat de l'Art de la Conduite Autonome.
La société SRC CAR&D en collaboration avec le LIVIC (Laboratoire sur les Interactions Véhicules-Infrastructure-Conducteurs) de l'IFSTTAR (Institut français des sciences et technologies des transports, de l'aménagement et des réseaux) a développé des hubs d'auto-partage applicables à tout type de véhicule équipé ad hoc, parmi lesquels peuvent compter des robots locomoteurs à roues-pattes ou à pattes et pouvant atteler des véhicules à roues, les véhicules pouvant se garer de façon autonome dans un parking et s'atteler ensemble au moyen d'un bras automatisé ou robotisé, un seul conducteur pouvant déplacer l'ensemble de la flotte, à l'image de d'un petit train.
Le mot «hub » s'entend comme une structure logistique physique où sont acheminés plusieurs flux logistiques (produits ou individus essentiellement) dans le but d'être triés, organisés, pilotés et réexpédiés.
La société SRC CAR&D a aussi décrit des lois de pilotage du suivi de trajectoire en prévoyant une redondance avec une boucle utilisant l'information de braquage du leader et une boucle uniquement interne au véhicule suiveur.
La société SRC CAR&D a aussi développé d'autres techniques comme * l'hybridation entre GPS et capteurs inertiels pour améliorer la robustesse de la localisation, * des détecteurs d'obstacle fondés sur le couplage de deux caméras fonctionnant en stéréovision et d'un algorithme de traitement d'image, * la régulation d'une inter distance ou freinage d'urgence fondées sur l'assemblage d'une brique de détection du Robot Locomoteur qui précède et d'une brique de contrôle longitudinal de la trajectoire.
ALGORITHMES ET APPRENTISSAGE DES ROBOTS LOCOMOTEURS
Le concepteur d'un robot doit comprendre comment réaliser une tâche, c'est-à-dire prendre en compte les critères de réussite et d'échec, les risques associés à un échec catastrophique, les compromis entre les différents coûts, et doit également savoir exprimer ces contraintes dans le cadre d'une méthode de recherche d'un contrôle optimal.
Les limites des services que les robots peuvent apporter tiennent soit aux limites des algorithmes pouvant doter les robots de réflexes, soit aux limites des Techniques d'Apprentissage conçues pour leur apprendre des tâches.
Ces dernières mettent en jeu un Apprenti et un Expert et reposent sur diverses méthodes, dont l'Apprentissage par Renforcement et l'Apprentissage par Démonstration, ce dernier subdivisé en deux options, à savoir l'Apprentissage par Imitation, et l'Apprentissage par Renforcement Inversé.
Certaines Techniques d'Apprentissages évoquent une « Politique» qui consiste à choisir des Actions qui procurent des Transitions à des Etats Discrets, la Politique obtenant une probabilité d'une quantité de Récompenses, comme dans les Réseaux de Markov selon la formule « étant dans tel cas et choisissant telle action, il y a tant de chance que je me retrouve dans tel nouveau cas avec telle récompense.
L'Apprentissage par renforcement est une Technique d'Apprentissage où, à chaque pas de temps t d'un algorithme, un agent perçoit son état et l'ensemble des actions possibles .
Il choisit une action et reçoit de l'environnement un nouvel état et une Récompense positive ou négative. Ainsi, alors qu'il est plongé au sein d'un environnement, un agent cherche, en fonction d'un état courant et au travers d'expériences itérées, un comportement ou des décisions ou une Stratégie ou une Politique optimales.
Stratégie et Politique sont des fonctions associant l'action à exécuter à l'état courant, l'optimisation correspondant à la maximisation de la somme des Récompenses (positives ou négatives ) au cours du temps.
L'Apprentissage par Renforcement connaît au moins deux versions: le TD-Learning de Richard Sutton et le Q-Learning de Christopher Watkins.
Cf. Sutton, R.S. Learning to predict by the method of temporal différences. Machine Learning,
3:9-44.. (1988)
Watkins, C.J.C.H. & Dayan, P. Q-learning. Machine Learning, 8:279-292. (1992).
Cf. Sutton, R.S. & Barto, A.G.. Reinforcement Learning:An Introduction. The MIT Press Cambridge, MA. (1998)
L'Apprentissage par démonstration et ses variantes participent au panel des techniques d'Apprentissage robotiques.
L'Apprentissage par imitation vise à permettre à un utilisateur non qualifié dans le domaine informatique, mais performant en ce qui concerne la tâche à effectuer, d'enseigner de nouveaux comportements à une machine simplement en en faisant l'exemple.
De façon plus élaborée, dans l'Apprentissage par imitation, l'Apprenti essaie d'apprendre la politique de l'Expert ou du moins une Politique qui soit aussi bonne que celle de l'Expert par rapport à une fonction de Récompense inconnue.
L'Apprentissage par Renforcement Inverse (ARI) est une Technique d'Apprentissage où l'Apprenti essaie d'apprendre la Récompense qui explique la politique de l'Expert, plus précisément où l'Apprenti essaie d'apprendre la fonction de Récompense qui pourrait expliquer le comportement de l'Expert lorsqu'il fait la démonstration d'une tâche à comprendre et imiter.
Les Techniques d'Apprentissage des Robots ont des limites explicitées dans l'article de Bilal Piot, Matthieu Geist, Olivier Pietquin. Apprentissage par démonstrations : vaut-il la peine d'estimer une fonction de Récompense? MaLIS research UMI 2958 (GeorgiaTech-CNRS).
http://www.metz.supelec.fr/metz/personnel/piot_bil/Piot_Bilal_LFD.pdf
Brenna Argall, Aude Billard proposent une évolution de l'Apprentissage par Démonstration.
Cf. Brenna Argall, Aude Billard. Learning from Démonstration and Correction via Multiple Modalities for a Humanoid Robot. BIO Web of Conférences . EDP Sciences, 2011. https://www.bioconferences.org/articles/bioconf/pdf/2011/01/bioconf_skills_00003.pdf
Les limites des services que les robots peuvent apporter pourront éventuellement reculer avec des échanges scientifiques entre neurobiologiste, psychologues et chercheurs en Intelligence Artificielle. Par exemple, la collaboration entre neurobiologistes et chercheurs en intelligence artificielle a permis de découvrir qu'une partie du cerveau fonctionnait de façon très similaire aux algorithmes d'Apprentissage par Renforcement tels que le TD-learning.
L'Intelligence Artificielle et de l'Apprentissage profond (Deep Learning) cherchent à donner du sens à des données et à apprendre à les exploiter, par exemple avec des Processus Décisionnels sous Réseaux de Neurones Artificiels, qui sont des techniques de Perception-Apprentissage-Décision.
Une des applications est le projet Horus développé par NVIDIA. Il s'agit d'un appareil portable utilisant un puissant algorithme embarqué (NVIDIA Jetson) et qui permet aux personnes NonVoyantes de pouvoir s'orienter, reconnaître des personnes ou des objets et faciliter ainsi leur quotidien.
À l'opposé des méthodes traditionnelles de résolution informatique, dans un Réseau de Neurones, on ne doit pas construire un programme pas à pas en fonction de la compréhension de celui-ci.
Cf https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9seau_de_neurones_artificiels
Le neurone est conçu comme un automate doté d'une fonction de transfert qui transforme ses entrées en sortie selon des règles précises. Par exemple, un neurone somme ses entrées, compare la somme résultante à une valeur seuil, et répond en émettant un signal si cette somme est supérieure ou égale à ce seuil.
Dans l'apprentissage supervisé, il existe des sorties à priori, contrairement à l'apprentissage non supervisé où le réseau de neurones fait des recherches à l'aveugle en identifiant des formes non connues auparavant.
Le réseau de neurones est un ensemble de plusieurs couches neurones connectés entre eux par des liaisons affectées de poids ou coefficients synaptiques. Les liaisons permettent à chaque cellule de disposer d'un canal pour envoyer et recevoir des signaux en provenance d'autres neurones du réseau. Les poids synaptiques des liaisons déterminent un impact sur un neurone connecté et sont modulés par des règles d'apprentissage.
Ainsi, le réseau de neurones est capable d'ajuster la force de ses propres interconnexions,
La façon d'ajuster les poids synaptiques détermine l'évolution du réseau en fonction de ses informations d'entrée.
Il faut choisir un mécanisme permettant de calculer les poids synaptiques et de les faire converger si possible vers une valeur assurant une classification aussi proche que possible de l'optimale et apprendre à les améliorer. C'est ce qu'on nomme la phase d'apprentissage du réseau.
Apprendre passe par la capacité à déterminer les poids synaptiques les plus adaptés à classifier les exemples présentés Ainsi, les poids synaptiques sont modulés par des règles d'apprentissage.
Hebb a proposé une règle simple qui permet de modifier la valeur des coefficients synaptiques en fonction de l'activité des unités qu'ils relient. Cette règle aujourd'hui connue sous le nom de « règle de Hebb » encore appliquée aujourd'hui, mais un réseau de neurones ne s'est avéré efficace qu'avec l'introduction du concept de la rétropropagation du gradient de l'erreur avec les apports parfois collaboratifs et parfois indépendants de Paul Werbos, Bernard Widrow, David Rumelhart et Yann LeCun.
Teuvo Kohonen de l'Université d'Helsinki dans les années 70-80 s'est inspiré de l'organisation du cortex cérébral où les zones réceptrices sont organisées suivant une topologie qui respecte celle des récepteurs sensoriels. Cf Kohonen T. Self-Organizing Maps. Springer Sériés in Information Sciences. Springer, Berlin, Heidelberg, New York, 1995, 1997, 2001. Third Extended Edition, 501 pages.
Des zones physiquement proches dans le cortex visuel correspondent à des zones qui le sont aussi dans la rétine; de même dans le cortex auditif des neurones proches détecteront des fréquences voisines.
Egalement dans le cortex moteur et sensoriel, des cartes somatotopiques traduisent la surface sensorielle superficielle du corps.
Le détail de l'organisation n'est pas uniquement d'origine génétique, mais résulte aussi d'un développement faisant suite à des phases d'apprentissages.
en particulier la carte auto-organisatrice qui tente de reproduire l'organisation topologique des stimuli appliqués au réseau pendant l'apprentissage.
Kohonen à proposé le modèle de la carte auto-organisatrice SOM (« Self-Organizing Maps ») qui tente de reproduire l'organisation topologique des stimuli appliqués au réseau pendant l'apprentissage, ainsi que le modèle du réseau à inhibition latérale ou chapeau mexicain, et celui de la quantification vectorielle par apprentissage (« Learning Vector Quantization » ou LVQ) /
Le LVQ. utilise un apprentissage supervisé: le choix de certaines sorties est prédéterminé.
En effet, dans LVQ, la mise à jours des poids synaptiques se fait de manière à rapprocher le vecteur des poids du prototype à apprendre, ou l'en éloigner.
La distance a(x,w) entre un vecteur d'apprentissage x et un vecteur poids w décide des neurones à mettre à jour. À la fin de l'apprentissage cette distance est idéalement réduite à zéro pour le ou les neurones qui reconnaissent le vecteur x.
Le chapeau mexicain ou réseau à inhibition latérale utilise un apprentissage non supervisé, où la sélection de certaines sorties est topographique et imite le mécanisme d'inhibition latérale observé dans le système visuel.
On organise les poids synaptiques de manière à ce que chaque neurone projette des connections excitatrices vers ses voisins immédiats, des connections inhibitrices plus loin, et des connections nulles plus loin encore. Chaque neurone possède deux rayons de voisinage RI et R2 avec des connections excitatrices dans RI et inhibitrices entre RI et R2. .
Le neurone vainqueur est celui qui aggrège autour de lui la plus forte densité de neurones.
Le réseau à carte auto-organisatrice (SOM) utilise aussi un apprentissage non supervisé.
Ce réseau classe les vecteurs d'apprentissage par groupes, chacun représenté par un neurone de sortie.
Une couche d'interconnexion, la couche plastique, mémorise les modifications de poids synaptiques. Elle relie les neurones de sortie à chaque neurone d'entrée et produit une mesure de similarité entre les vecteurs poids w associés à chaque neurone et l'entrée présentée x.
Une couche d'interconnexions compétitive qui renforce sélectivement l'activité du réseau suivant un réseau à inhibitions latérales similaire à celui observé dans le système visuel.
Le neurone vainqueur est celui qui agrège autour de lui la plus forte densité de neurones avec similarité.
Les cartes auto-organisatrices de Kohonen ont été utilisées par John NASSOR et al. pour un exemple d'apprentissage avec prise de risque sanctionnée par la chute d'un robot-marcheur selon une phase d'évaluation du risque puis une phase de prise de risque en poussant la non-répétition des erreurs. La prise de risque s'est avérée payante pour l'apprentissage.
Cf. Nassour J., Hénaff P., Ben Ouezdou F., Cheng G. Experience-based learning mechanism for neural controller adaptation: Application to walking biped robots. The IEEE/RSJ International Conférence on Intelligent RObots and Systems. St. Louis, MO, USA. 2616-2621 (2009).
La même équipe montre qu'une recherche du robot marcheur dans l'espace des rythmes lui permet de répondre à une perturbation externe de façon autonome en adaptant les rythmes des mouvements des articulations de la hanche et du genou.
Cf. John Nassour, Patrick Henaff, Fethi Ben Ouezdou, Gordon Cheng. Adaptive Locomotive Behaviors of a Biped Robot: Patterns Génération and Classification. International Conférence on Simulation of Adaptive behavior, SAB 2010,, Aug 2010, France, pp.313-324, 2010.
Cf.Thèse John Nassour. Success-Failure Learning for Humanoid: study on bipedal walking. Apprentissage par le succès et l'échec pour les robots humanoïdes : étude pour la marche bipède. The Institute for Cognitive Systems. Technische Universitàt München . Germany. Laboratoire d'ingénierie des Systèmes de Versailles. .Génie informatique, automatique et traitement du signal. Laboratoire d'ingénierie des Systèmes de Versailles (LISV). Université de Versailles Saint-Quentin-enYvelines . France . 2013.
Il se développe aussi la Robotique Développementale.
Cf.Thèse. Alain Droniou . Apprentissage de représentations et Robotique Développementale. Quelques apports de l'Apprentissage profond pour la Robotique Autonome . Université Pierre et Marie Curie École doctorale Informatique, Télécommunications et Électronique (EDITE) Institut des Systèmes Intelligents et de Robotique.
Un robot peut acquérir des savoir-faire sous certaines conditions révélées aux chercheurs en observant l'apprentissage des enfants.
Le savoir-faire réunit l'identification d'une tâche et la connaissance des moyens et de la façon de faire pour accomplir cette tâche
Initialement, le robot a des organes physiques mais n'a pas de présupposé sur la façon dont il doit agir ni même des tâches qu'il peut ou doit accomplir.
Il acquiert lui-même des savoir-faire dans un environnement simple en faisant, avec une curiosisté intrinsèque, des expériences sensorimotrices et en explorant l'environnement avec ses facultés sensorielles (tactiles, visuelles, acoustiques).
Ses premières expériences sont proprioceptives en prenant conscience de sa propre géométrie, de la topologie dynamique de son volume d'intervention physique, de ses gestes et des conséquences physiques de ses gestes sur ledit environnement simple, et en sachant classifier ces conséquences
Au début, le but est d'acquérir des savoir-faire simples, de conduire par curiosité des explorations et de commencer d'interagir socialement avec ces savoir-faire simples.
La confrontation sociale se fait dans ledit environnement simple avec des acteurs qui ont un petit avantage d'une petite expérience et des repères acquis par leur propres apprentissage dans ledit environnement simple.
La conjonction d'une part de l'exploration avec des savoir-faire simples et d'autre part de l'interaction sociale permet d'acquérir un savoir-faire nouveau légèrement plus sophistiqué qu'au moins un de ses savoir-faire simples initiaux.
Le savoir-faire nouveau doit intégrer le savoir-faire simple préexistant et le déborder, et n'a pas pour objectif d'être identique à celui de l'acteur un peu plus expérimenté, mais plutôt d'être un savoirfaire autonome ayant répondu à la fois à des motivations intrinsèques et à une confrontation sociale.
Au fur et à mesure de l'acquisition de savoir-faire nouveaux, la confrontation à des situations plus complexes progresse, si bien que l'apprentissage progresse aussi au travers de la diversification des savoir-faire simples, de la sophistication de chacun d'entre eux, et en découvrant des synergies entre certains des savoir-faire rudimentaires.
Le robot commence d'entrer dans la complexité et n'a pas d'autre limite que le temps pour continuer d'apprendre au travers de ses expériences.
Ensuite l'on passe de la priorité de faire émerger des savoir-faire nouveaux à une autre priorité qui est celle de découvrir, catégoriser, classifier, sélectionner et mémoriser les synergies entre les savoirfaire rudimentaires.
L'Etat de l'Art des Objets Connectés est décrit dans les références :
Cf. Môller, Dietmar P. F. Introduction to Embedded Computing Systems . Chapter2
Guide to Computing Fundamentals in Cyber-Physical Systems, Computer Communications and
Networks Springer International Publishing Switzerland 2016
Cf. Môller, Dietmar P. F. Introduction to the Internet of Things. Chapter4
Guide to Computing Fundamentals in Cyber-Physical Systems, Computer Communications and Networks Springer International Publishing Switzerland 2016
DESCRIPTION DE L'INVENTION
L'invention s'appuie sur une gamme d'Engins (325) assurant en Ville ou en Milieu Rural ou en Montagne des recettes de Transport sans contrôleur, tous ces engins pouvant faire partie d'une même Flotte Servicielle.
Lesdits Engins (325) sont mono- ou multiplaces, de tous formats, attelables, et sont pourvus ou non d'un organe faisant office de marche-pieds d'accès debout (7), un plancher ou une planche de support à faible garde-au-sol faisant office de marche-pieds d'accès debout.
Selon l'invention, l'accès aux Engins (325) est particulier pour rendre superflue la montée à bord de contrôleurs: il est individualisé, direct depuis le sol, ne mène qu'à des places individualisées, et il est contrôlable par un Ensemble Electro-Mécanique (227) dédié biocable et déblocable en mode « clic-clac» et revenant en place lorsqu'il n'est plus sollicité, un utilisateur ne pouvant accéder à sa place qu'en déverrouillant ledit Ensemble Electro-Mécanique (227), ce déverrouillage n'étant possible qu' après qu'il se soit acquitté de sa place sur borne ou par Internet, un code électronique faisant office de laisser-passer par badge ou par terminal électronique.
Toujours selon l'invention, un Engin (325) est dépourvu de couloir ou de passerelle et de tout moyen de passer d'une place à l'autre, et par conséquent compte autant d'accès avec Ensembles Electro-Mécaniques (227) que de places individualisées.
Selon l'invention, l'accès debout mène à une place debout, favorable à la fois à une agilité d'accès et à une agilité de sortie. Toutefois, l'accès debout peut aussi mener à un strapontin, ce qui ne nuit pas à l'agilité d'accès et à l'agilité de sortie.
Lesdits Engins (325) peuvent être repliables ou amarrables ou arrimables.
Par ordre croissant de format ou de poids, lesdits engins (325) sont des trottinettes, des vélos à pédalage debout avec planche de support et transmission à cardans, des cycles spécifiques, des trotteurs, des chariots motorisés, des robots à pattes ou à roues-pattes ou à chenilles.
Selon l'invention, lesdits Engins(325) sont exploitables en mode de Partage ou d'Echange, soit en tant qu'engins isolés, soit en tant qu'engins attelés en Micro-Petits Trains ou Micro-Bus Multi-Modulaires, et peuvent être à Conduite Autonome ou à capacité de Suivi de Trajectoire, et rapatriables à vide sans moyens dédiés.
Pour constituer ces Micro-Petits Trains ou Micro-Bus Multi-Modulaires, il est fait usage d'attelages divers et variés, deux véhicules de formats différents s'attelant l'un à l'autre, y compris avec des bras robotisés de l'Etat de l'Art.
(Nota 1: les solutions d'attelage permettent aussi qu'un usager ne soit pas prisonnier de la puissance de départ de l'engin emprunté, ou que deux personnes se retrouvent en position de procéder à un échange de services préalablement négocié sur Internet et concernant la mobilité).
(Nota 2: le mode Partage fait référence au partage d'un véhicule comme dans le Co-Voiturage, les Taxis et les Véhicules Ubérisés, et le mode Echange fait référence aux Véhicules Disponibles en Libre-service.)
Un Ensemble Electro-Mécanique (227) est conçu et fabriqué * selon l'Etat de l'Art des Composants Obstruants et/ou Escamotables tels que
Barres d'Obstruction, Portillons linéaires ou courbes, pivotants ou coulissants, Tourniquets, Tripodes, Sas, Pièces Escamotables ou Amovibles, * selon l'Etat de l'Art des Fermetures et Serrureries, * selon l'Etat de l'Art des Electro-contacts, Actionneurs et Moteurs Electriques et/ou Mécatroniques, un Ensemble Electro-Mécanique (227) pouvant être connecté à Internet selon l'Etat de l'Art des Objets Connectés et Commandés à Distance.
Selon une version de l'invention, une place individualisée d'un engin (325) est pourvue de capteurs qui détectent la présence ou l'absence d'un individu, la présence d'un individu ouvrant, selon l'Etat de l'Art, un compteur kilométrique et/ou un décompte d'horloge qui ne s'arrête(nt) que lorsque l'individu quitte ledit Engin (325),
Selon une version de l'invention, un Ensemble Electro-Mécanique (227) autorise ou interdit l'accès via un élément obstruant et amovible.
Selon une version de l'invention, un Ensemble Electro-Mécanique (227) autorise ou interdit l'accès par réorientation d'un composant d'engin (325), comme par exemple une planche d'accès ou de support ou une rampe de maintien ou un guidon.
Selon une version de l'invention, un Ensemble Electro-Mécanique (227) autorise ou interdit l'accès par réorientation d'un élément obstruant et amovible, lequel se transforme en rampe de maintien après déverrouillage de l'utilisateur.
Lesdits Engins (325) autorisent finalement des solutions alternatives de Mobilité Servicielle ou Touristique en Agglomération Urbaine ou en Milieu Rural ou en Montagne.
Selon une version de l'invention, pour préserver une garde au sol suffisante, un marche-pied d'accès debout (7) est amovible ou escamotable à l'aide d'articulations ou de glissières.
Selon une version de l'invention, lesdits Engins (325) sont capables d'effectuer un Suivi de Trajectoire, selon l'Etat de l'Art
Selon une version de l'invention, lesdits Engins (325) sont pourvus d'attelages biocables et déblocables, les rendant capables de s'atteler promptement, en mode «clic-clac», à tout autre engin,
Selon une version de l'invention, un Engin (325) et l'engin auquel il est lié par attelage peuvent partager des capacités, comme par exemple de freinage et de freinage régénératif.
Selon une version de l'invention, lesdits Engins (325) sont attelables par Attelage Mécanique ou par Attelage Mécatronique avec bras manipulateurs robotisés et avec mécanisme verrouillable et déverrouillable en mode «clic-clac».
Selon une version de l'invention, les Négociations et Réservations Sur Internet pour l'accès aux places individualisées à accès individualisé et direct depuis le sol peuvent être effectuées malgré la surabondance d'Objets Connectés.
En effet, afin de se prémunir de problèmes de latence et de gigue dans des environnements en surabondance d'Objets Connectés, au moins deux électroniques de communication sans fil sont utilisées:
* une première électronique de communication sans fil de type Téléphonie Mobile ou Radio-Amateur ou Wi-Fi ou Bluetooth, utilisable pour négocier et réserver à distance l'accès individualisé direct depuis le sol à une place individualisée d'un Engin (325), * une deuxième électronique de communication, utilisable pour déclencher ledit Ensemble Electro-Mécanique (227), de type communication en champ proche NFC (NFC pour «Near Field Communication») opérant en rapprochement serré avec la place réservée d'un Engin (325) et pour autoriser physiquement son accès individualisé direct depuis le sol.
Les deux électroniques de communication sans fil sont hébergées sur un seul site Internet qui déroule trois sous chapitres séquentiels, à savoir, d'abord le chapitre Internet de la négociation tarifaire, puis le chapitre Internet de l'accord, puis le chapitre Internet de la consigne d'accès exécutable ultérieurement.
Selon une version de l'invention, l'attelage entre un Engin (325) et un autre engin est soumis à une autorisation électronique.
De façon analogue à la réservation des places, et toujours afin de se prémunir de problèmes de latence et de gigue dans des environnements en surabondance d'Objets Connectés, au moins deux électroniques de communication sans fil sont utilisées pour procéder à un attelage, la réservation de l'attelage à un premier Engin (325) pouvant être effectuée alors que ledit Engin (325) et l'autre engin sont encore éloignés, la réservation s'effectuant grâce à une électronique de communication de type Téléphonie Mobile ou Radio-Amateur ou Wi-Fi ou Bluetooth.
un individu pourvu d'un smartphone ou d'un badge pouvant ensuite déclencher ledit mécanisme d'attelage, alors que ledit Engin (325) et l'autre engin sont en rapprochement resserré, le déclenchement d'un Ensemble Electro-Mécanique Connecté d'attelage s'effectuant grâce à une électronique de communication en champ proche NFC (NFC pour «Near
Field Communication»,)
Selon une version de l'invention, la capacité desdits Engins (325) à se lier par attelages promptes et en mode «clic-clac» est exploitée par des transports de rapatriement à vide avec certains desdits Engins (325) liés en configuration de Petit Train pour un réajustement géographique d'un parc de Engins (325) le plus proche possible des localisations de fortes demandes desdits engins (325), ce mode de rapatriement à vide dispensant de l'usage de véhicules fourgons ou bennes transporteurs d'engins et dédiés au rapatriement par transport embarqué.
Selon une version de l'invention, des Engins (325) assurent des recettes de transport pour monter au sommet de pentes enneigées et jouent avantageusement jouer le rôle de navette remplaçant des ascenseurs ou des funiculaires, voire des remonte-pentes comme des tire-fesses ou des œufs, avec l'avantage de ne pas nécessiter d'investissements en infra-structures, d'engager des moyens proportionnés à la demande, et d'improviser le choix du massif, de la localité et du couloir montagneux, le trajet retour desdits Engins (325) à vide pouvant être à Conduite Autonome ou en Suivi de Trajectoire selon l'Etat de l'Art.
Selon une version de l'invention, chacune des places individualisées desdits Engins (325) est pourvu d'un dispositif destiné à générer des recettes complémentaires de celles générées par le Transport, comme un terminal internet marchand ou communicant, ou un distributeur de produits, comme par exemple des produits manufacturés ou alimentaires ou des bons, tels que badges et billets, la localisation GPS d'un engin pouvant orienter les offres sur des offres locales.
FIGURES
Pour plus de clarté, les moteurs et actionneurs ne sont pas représentés.
La Figure 1 représente un Engin (325) tel qu’chariot motorisé à quatre places individualisées à accès individualisé et direct depuis le sol, avec marche-pieds d'accès escamotables (7), dans lequel l'accès individualisé et direct depuis le sol auxdites places individualisées est contrôlable avec l'intervention d'un Ensemble Electro-Mécanique (227) biocable et déblocable en mode «clic-clac», ledit Engin (325) étant dépourvu de passerelle d'une place à l'autre et comptant autant d'Ensembles Electro-Mécaniques (227) que de places individualisées.
Lesdits Engins(325) sont exploitables en mode de Partage ou en mode d'Echange, tant en tant qu'engins mobiles isolés qu'attelés en Micro-Petits Trains ou micro-Bus Ultra-légers sans contrôleur et (325) autorisent des solutions alternatives de Mobilité Servicielle ou Touristique en Agglomération Urbaine ou en Mileu Rural ou en Montagne.
lesdits Engins (325) pouvant être repliables ou amarrables ou arrimables ou attelables.
Ledit Ensemble Electro-Mécanique (227) biocable et déblocable en mode «clic-clac» et conçu selon l'Etat de l'Art des Composants Obstruants et/ou Escamotables tels que
Barres d'Obstruction, Portillons linéaires ou courbes, pivotants ou coulissants, Tourniquets, Tripodes,
Sas, Pièces Escamotables ou Amovibles, selon l'Etat de l'Art des Fermetures et Serrureries, selon l'Etat de l'Art des Electro-contacts, Actionneurs et Moteurs Electriques et/ou Mécatroniques, et selon l'Etat de l'Art des Objets Connectés et Commandés à Distance,
La Figure 2 représente un Engin (325) avec 1 Ensemble Electro-Mécanique (227) autorisant ou interdisant l'accès par réorientation d'un élément obstruant et amovible, lequel se transforme en rampe de maintien après déverrouillage de l'utilisateur.
La Figure 3 représente un Engin (325) avec 6 Ensembles Electro-Mécaniques (227), chacun autorisant ou interdisant l'accès par réorientation d'un élément obstruant et amovible.
Lesdits éléments obstruants et amovibles se transforment en rampe de maintien après déverrouillage des utilisateurs.
La Figure 4 illustre, pour chacune de 6 personnes, l'accès individualisé et direct depuis le sol à 6 places individualisées dudit Engin (325) représenté sur la Figure 3.
La Figure 5 représente un Engin (325) tel qu'une trottinette multiplaces avec 4 Ensembles ElectroMécaniques (227), chacun autorisant ou interdisant l’accès par le biais d’un élément amovible et pouvant obstruer le bon fonctionnement de guidons et de rampes de maintien.
Les Figures 6a, 6b, 6c illustrent pour 1 personne l'accès individualisé et direct depuis le sol à 1 place individualisée dudit Engin (325) représenté sur la Figure 5.
La Figure 7 a et la Figure 7b représentent un Engin (325) multiplaces hybride de trottinettes et de vélo à pédalage debout et à transmission à cardans, avec des Ensembles Electro-Mécaniques (227) autorisant ou interdisant l'accès par réorientation de ses planches de support faisant aussi office de marche-pied.
Les Figures 8a, 8b, et 8c 6 illustrent pour chacune de 2 personnes l'accès individualisé et direct depuis le sol à 1 place individualisée dudit Engin (325) représenté sur la Figure 7.
La Figure 8a représente l'approche de 2 personnes alors que toutes lesdites planches de support sont relévées et ne permettent pas un accès direct de puis le sol.
La Figure 8b montre l'action de 2 Ensembles Electro-Mécaniques (227) orientant correctement lesdites planches de support de façon à autoriser à 2 personnes un accès direct depuis le sol à des places individualisées.
La Figure 8c montre que 2 utilisateurs ont pu accéder directement depuis le sol chacun à une place individualisée.
La Figure 9 montre un attelage entre deux Engins (325).
Les Figures 10a, 10b, 10c montrent que la réservation d'une place individualisée d'un Engin(325) peut être effectuée à distance grâce à une électronique de communication de type Wi-Fi ou Bluetooth ou Téléphonie Mobile ou Radio-Amateur, tandis qu'un déverrouillage par Communication Sans Fil en Champ Proche NFC s'effectue en rapprochement serré avec un engin (325).
La Figure 11 montre un Engin(325) configuré en robot à pattes où les places individualisées sont pourvues de porte-bagages (4), ledit Engin (325) étant comme il se doit dépourvu de passerelle d'une place à l'autre et comptant autant d'Ensembles Electro-Mécaniques (227) que de places individualisées.
La Figure 12 montre un Engin(325) configuré en robot à chenilles ledit Engin (325) étant comme il se doit dépourvu de passerelle d'une place à l'autre et comptant autant d'Ensembles Electro-Mécaniques (227) que de places individualisées.
La Figure 13 montre un attelage entre deux Engins (325) similaires, celui en position arrière étant doté de roues, celui en position avant étant doté de roues-pattes et ayant une meilleure capacité de franchissement d'obstacles.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1) Engins Pour Mobilité Servicielle en Ville ou en Milieu Rural ou en Montagne assurant des recettes de Transport sans contrôleurs, isolés ou attelés en Micro-Bus Multi-Modulaires, exploitables à la fois en mode de Partage et en mode d'Echange, caractérisés en ce que des Engins (325) ayant vocation à procurer des recettes de Transport et pouvant faire partie d'une même Flotte Servicielle sont mono- ou multiplaces, de tous formats, attelables, peuvent ou non être pourvus d'un organe faisant office de marche-pieds d'accès debout (7), sont accessibles de façon particulière pour rendre superflue la montée à bord de contrôleurs.En effet, leur accès est individualisé, direct depuis le sol, un accès ne mène qu'à une seule place individualisée, et il est contrôlable par un Ensemble Electro-Mécanique (227) blocable et déblocable en mode « clic-clac » et revenant en place lorsqu'il n'est plus sollicité, un utilisateur ne pouvant accéder à sa place qu'en déverrouillant ledit Ensemble ElectroMécanique (227), ce déverrouillage n'étant possible qu'après qu'il se soit acquitté de sa place sur borne ou par Internet, un code électronique faisant office de laisser-passer par badge ou par terminal électronique.un Engin (325) étant dépourvu de couloir ou de passerelle et de tout moyen de passer d'une place à l'autre, et par conséquent comptant autant d'accès avec Ensembles Electro-Mécaniques (227) que de places individualisées.Lesdits Engins(325) sont exploitables en mode de Partage ou en mode d'Echange, soit en tant qu'engins mobiles isolés, soit en tant qu'engins mobiles attelés en Micro-Petits Trains sans contrôleurs ou micro-Bus Ultra-légers Multi-Modulaires sans contrôleurs, et autorisent des solutions alternatives de Mobilité Servicielle ou Touristique en Agglomération Urbaine ou en Milieu Rural ou en Montagne.
- 2) Engins Pour Mobilité Servicielle en Ville ou en Milieu Rural ou en Montagne assurant des recettes de Transport sans contrôleurs, isolés ou attelés en Micro-Bus Multi-Modulaires, exploitables à la fois en mode de Partage et en mode d'Echange, selon la revendication 1, caractérisés en ce que ledit Ensemble Electro-Mécanique (227) autorise ou interdit l'accès par le biais d'un élément obstruant et amovible.
- 3) Engins Pour Mobilité Servicielle en Ville ou en Milieu Rural ou en Montagne assurant des recettes de Transport sans contrôleurs, isolés ou attelés en Micro-Bus Multi-Modulaires, exploitables à la fois en mode de Partage et en mode d'Echange, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' un Ensemble Electro-Mécanique (227) autorise ou interdit l'accès par réorientation d'un composant d'engin (325), comme par exemple une planche (7) marchepied ou une planche de support ou une rampe de maintien ou un guidon.
- 4) Engins Pour Mobilité Servicielle en Ville ou en Milieu Rural ou en Montagne assurant des recettes de Transport sans contrôleurs, isolés ou attelés en Micro-Bus Multi-Modulaires, exploitables à la fois en mode de Partage et en mode d'Echange, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' un Ensemble Electro-Mécanique (227) autorise ou interdit l'accès par réorientation d'un élément obstruant et amovible, lequel se transforme en rampe de maintien après déverrouillage de l'utilisateur.
- 5) Engins Pour Mobilité Servicielle en Ville ou en Milieu Rural ou en Montagne assurant des recettes de Transport sans contrôleurs, isolés ou attelés en Micro-Bus Multi-Modulaires, exploitables à la fois en mode de Partage et en mode d'Echange, selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'accès à un Engin (325) ouvert par un Ensemble Electro-Mécanique (227) mène à une place sur strapontin.
- 6) Engins Pour Mobilité Servicielle en Ville ou en Milieu Rural ou en Montagne assurant des recettes de Transport sans contrôleurs, isolés ou attelés en Micro-Bus Multi-Modulaires, exploitables à la fois en mode de Partage et en mode d'Echange, selon la revendication 1, caractérisés en ce que lesdits Engins (325) sont à Conduite Autonome selon l'Etat de l'Art,
- 7) Engins Pour Mobilité Servicielle en Ville ou en Milieu Rural ou en Montagne assurant des recettes de Transport sans contrôleurs, isolés ou attelés en Micro-Bus Multi-Modulaires, exploitables à la fois en mode de Partage et en mode d'Echange, selon la revendication 1, caractérisés en ce que lesdits Engins (325) sont capables de Suivi de Trajectoire selon l'Etat de l'Art,
- 8) Engins Pour Mobilité Servicielle en Ville ou en Milieu Rural ou en Montagne assurant des recettes de Transport sans contrôleurs, isolés ou attelés en Micro-Bus Multi-Modulaires, exploitables à la fois en mode de Partage et en mode d'Echange, selon la revendication 1, caractérisés en ce que lesdits Engins (325) sont attelables selon l'Etat de l'Art au moyen de Bras Robotisés Manipulateurs avec mécanisme de verrouillage biocable et déblocable,
- 9) Engins Pour Mobilité Servicielle en Ville ou en Milieu Rural ou en Montagne assurant des recettes de Transport sans contrôleurs, isolés ou attelés en Micro-Bus Multi-Modulaires, exploitables à la fois en mode de Partage et en mode d'Echange, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu', un Ensemble Electro-Mécanique (227) est connecté à Internet selon l'Etat de l'Art, des capteurs pouvant, selon l'Etat de l'Art, détecter la présence ou l'absence d'un utilisateur à une place individualisée.
- 10) Engins Pour Mobilité Servicielle en Ville ou en Milieu Rural ou en Montagne assurant des recettes de Transport sans contrôleurs, isolés ou attelés en Micro-Bus Multi-Modulaires, exploitables à la fois en mode de Partage et en mode d'Echange, selon les revendications 1 et 9, caractérisés en ce que, dans le but de contourner des problèmes de latence et de gigue dans un environnement en surabondance d'Objets Connectés et au moment de l'activation d'actionneurs ou d'électro-contacts d'accès ou d'attelage, au moins deux modes électroniques de communication sans fil sont utilisés, fun premier mode en émissions-réceptions «NON-Ondes en Champ Proche», type Wi-Fi ou Blue-tooth ou téléphonie mobile ou radio-amateur, et destiné à fixer une consigne de déblocage d'actionneurs ou d'électro-contacts d'accès ou d'attelage, laquelle consigne est exécutable ultérieurement, un deuxième mode en émissions-réceptions «Ondes en Champ Proche» , et destiné au déblocage-blocage d'actionneurs ou d'électro-contacts d'accès ou d'attelage, pour exécuter immédiatement la consigne d'accès ou d'attelage élaborée précédemment,
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1770633A FR3067667A1 (fr) | 2017-06-15 | 2017-06-15 | Engins pour mobilite servicielle en ville ou en milieu rural ou en montagne assurant des recettes de transport sans controleurs |
Applications Claiming Priority (2)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| FR3067667A1 true FR3067667A1 (fr) | 2018-12-21 |
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ID=61132792
Family Applications (1)
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| FR1770633A Pending FR3067667A1 (fr) | 2017-06-15 | 2017-06-15 | Engins pour mobilite servicielle en ville ou en milieu rural ou en montagne assurant des recettes de transport sans controleurs |
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|---|---|
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| FR2743277A1 (fr) * | 1996-01-09 | 1997-07-11 | Diva France | Dispositif de motorisation des mecanismes d'articulation d'un sommier en deux parties d'une banquette lit |
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2017
- 2017-06-15 FR FR1770633A patent/FR3067667A1/fr active Pending
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