FR3106222A1

FR3106222A1 - Dispositif de pilotage d’un véhicule, véhicule équipé d’un tel dispositif et procédé de gestion de la vitesse et de la direction d’un tel véhicule

Info

Publication number: FR3106222A1
Application number: FR2000200A
Authority: FR
Inventors: Tommaso PASSERIN D'ENTREVES; Bastien Roussey
Original assignee: Lord Solutions France
Current assignee: Lord Solutions France
Priority date: 2020-01-10
Filing date: 2020-01-10
Publication date: 2021-07-16

Abstract

La présente invention porte sur un dispositif (1) de pilotage d’un véhicule destiné à se déplacer dans un environnement à deux dimensions, comprenant un outil de préhension (2) apte à se déplacer indépendamment en translation et en rotation, le dispositif (1) comprenant : un guide linéaire (4) et un guide angulaire (4) de l’outil de préhension aptes à respectivement se déplacer le long d’une poutre centrale (3) et à tourner autour d’une poutre cylindrique (3), des capteurs de positions linéaire (7) et angulaire (8) dudit outil de préhension (2), une butée de fin de course du mouvement de translation (11) dudit outil de préhension, et un moteur (12) relié à ladite poutre centrale (3). L’invention porte également sur un véhicule équipé d’un tel dispositif et sur un procédé de gestion des contrôles de la vitesse et de la direction du véhicule, utilisant un tel dispositif. Figure 1

Description

Dispositif de pilotage d’un véhicule, véhicule équipé d’un tel dispositif et procédé de gestion de la vitesse et de la direction d’un tel véhicule

La présente invention se rapporte à un dispositif de pilotage d’un véhicule destiné à se déplacer dans un environnement à deux dimensions, comprenant un outil de préhension apte à se déplacer en translation par rapport à un premier axe et en rotation par rapport à un deuxième axe. La présente invention se rapporte également à un véhicule équipé d’un tel dispositif et à un procédé de gestion des contrôles de la vitesse et de la direction d’un tel véhicule.

Les véhicules sont de façon classique conduits à l’aide de volants de direction, de pédales et/ou de manettes d’accélération et de décélération. A l’inverse, les aéronefs sont pilotés à l’aide de manches. Dans un aéronef, les deux axes d’opération du manche correspondent au déplacement de l’aéronef dans les trois dimensions, le tangage (rotation autour de l’axe transversal) et le roulis (rotation autour de l’axe longitudinal). Ces deux axes sont intimement reliés lors du pilotage. Dans un aéronef, le contrôle de la vitesse se fait par la manette des gaz qui, typiquement, n’est pas reliée au manche, la manette des gaz ayant un organe de commande séparé.

Au contraire d’un aéronef, il n’est pas nécessaire de contrôler le tangage d’un véhicule destiné à se déplacer dans un environnement à deux dimensions tel qu’une surface, par exemple un véhicule terrestre destiné à se déplacer sur une route ou une piste ou un véhicule marin destiné à se déplacer sur une étendue d’eau. En fait, les deux axes d’opération à contrôler dans un véhicule terrestre ou marin, à savoir la direction et la vitesse, ne sont pas reliés, et ils nécessitent des contributions séparées de la part du conducteur. Ainsi, un dispositif tel qu’un manche à deux axes de type rotule pour un aéronef n’est pas configuré pour la conduite d’un véhicule terrestre ou marin puisqu’un tel manche ne peut contrôler les paramètres qu’il est nécessaire de contrôler pour un véhicule terrestre ou marin, à savoir la direction et la vitesse.

Ainsi, il serait avantageux de fournir un dispositif de pilotage à deux axes pour un véhicule terrestre ou marin, qui gèrerait à la fois le contrôle de la direction et le contrôle de la vitesse et qui serait configuré pour pouvoir être manipulé avec une seule main par le conducteur. Un tel dispositif de pilotage à deux axes d’opération nécessite que lesdits deux axes soient dissociés et ne soient pas opérables par le même mouvement du bras ou du poignet du conducteur.

Selon un aspect de l’invention, il est proposé un dispositif de pilotage à deux axes configuré pour autoriser le pilotage d’un véhicule se déplaçant dans un espace à deux dimensions. Le dispositif de pilotage peut par exemple être un dispositif de pilotage latéral destiné à être positionné à côté du conducteur du véhicule. De préférence, l’architecture du dispositif de pilotage à deux axes permet la gestion précise et indépendante de chaque axe avec une seule main par le conducteur. Par exemple, le déplacement de l’outil de préhension du dispositif de pilotage reproduit le déplacement du véhicule.

Dans la présente demande, on entend par mouvement de translation dans une direction «distale» ou dans un sens «distal», tout mouvement de translation allant en s’éloignant du corps de l’opérateur humain utilisant le dispositif de l’invention. De même, dans la présente demande, on entend par mouvement de translation dans une direction «proximale» ou dans un sens «proximal», tout mouvement de translation allant en se rapprochant du corps de l’opérateur humain utilisant le dispositif de l’invention.

La présente invention porte sur un dispositif de pilotage d’un véhicule destiné à se déplacer dans un environnement à deux dimensions et comprenant au moins un moyen de contrôle de la vitesse dudit véhicule et au moins un moyen de contrôle de la direction dudit véhicule, caractérisé en ce qu’il comprend un outil de préhension apte à être saisi par une main d’un opérateur humain, ledit outil de préhension étant apte à se déplacer relativement à un premier axe selon un mouvement de translation à deux degrés de liberté aligné sur cedit premier axe, et relativement à un deuxième axe, selon un mouvement de rotation à deux degrés de liberté autour de cedit deuxième axe, ledit mouvement de translation étant indépendant dudit mouvement de rotation, ledit dispositif comprenant:

Au moins un moyen de guidage linéaire configuré pour guider le déplacement en translation dudit outil de préhension selon ledit premier axe, ledit moyen de guidage linéaire étant relié audit outil de préhension et étant apte à se déplacer le long d’une poutre centrale alignée sur ledit premier axe,
Au moins un moyen de guidage angulaire configuré pour guider le déplacement en rotation dudit outil de préhension autour dudit deuxième axe, ledit moyen de guidage angulaire étant relié audit outil de préhension et étant apte à tourner autour d’une poutre cylindrique alignée sur ledit deuxième axe,
Au moins un capteur de la position linéaire dudit outil de préhension, apte à être relié à l’un du moyen de contrôle de la vitesse et du moyen de contrôle de la direction du véhicule,
Au moins un capteur de la position angulaire dudit outil de préhension, apte à être relié à l’autre du moyen de contrôle de la vitesse et du moyen de contrôle de la direction du véhicule,
Au moins une butée de fin de course du mouvement de translation dudit outil de préhension, et
Au moins un moteur relié à ladite poutre centrale.

Le dispositif selon l’invention est destiné à être intégré dans l’espace de pilotage d’un véhicule destiné à se déplacer dans un environnement à deux dimensions, comme par exemple tout type de véhicule automobile tel que voitures, camions, bus, véhicules tout-terrain, engins de constructions, véhicules d’équipement industriel ou encore bateaux, avions. Le véhicule comprend au moins un moyen de contrôle de sa vitesse, comme par exemple un moteur à combustion, et au moins un moyen de contrôle de sa direction, par exemple des roues pour un véhicule terrestre, ou un gouvernail pour un bateau. Le dispositif selon l’invention peut être aisément intégré à tout système de pilotage existant, et en particulier tout système de contrôle de pilotage de véhicule terrestre. L’architecture du dispositif selon l’invention est conçue pour pouvoir s’adapter aux systèmes de conduite par commandes mécaniques, tels que tiges, câbles, et aux systèmes de conduite ou de pilotage aérien par commandes électriques, tel que systèmes dits «drive-by-wire» ou «fly-by-wire».

Dans le cas d’un véhicule automobile, le dispositif selon l’invention peut par exemple être positionné latéralement près du siège conducteur, de sorte que la main du conducteur avec laquelle le conducteur souhaite piloter le véhicule peut aisément saisir l’outil de préhension, par exemple un manche, et le déplacer librement et sans effort ou changement de position significatif du corps sur l’ensemble de l’amplitude des mouvements de translation et de rotation autorisés par le dispositif. Par exemple, le dispositif selon l’invention peut être positionné sensiblement à la place d’un levier de vitesse d’un véhicule classique.

Dans le cas d’un bateau, le dispositif selon l’invention peut par exemple être positionné dans la cabine, sensiblement à la hauteur de l’abdomen d’un être humain, de sorte que, là aussi, la main du pilote avec laquelle ledit pilote souhaite piloter le bateau peut aisément saisir l’outil de préhension et le déplacer librement et sans effort ou changement de position significatif du corps sur l’ensemble de l’amplitude des mouvements de translation et de rotation autorisés par le dispositif.

La présente invention porte ainsi également sur un véhicule terrestre ou marin, caractérisé en ce qu’il est équipé d’un dispositif tel que décrit ci-dessus.

Le dispositif selon l’invention permet une gestion précise de l’un des déplacements, par exemple en translation, respectivement en rotation, de l’outil de préhension, totalement indépendamment de l’autre déplacement possible, par exemple en rotation, respectivement en translation, dudit outil de préhension. Le dispositif selon l’invention peut être utilisé avec une seule main d’un opérateur humain, et indifféremment avec la main droite ou la main gauche.

Le dispositif selon l’invention comprend au moins un moyen de guidage linéaire configuré pour guider le déplacement en translation de l’outil de préhension selon un premier axe. Le moyen de guidage linéaire est relié à l’outil de préhension et est apte à se déplacer le long d’une poutre centrale alignée sur le premier axe. Le moyen de guidage linéaire est par exemple un support sur lequel est fixé l’outil de préhension, par exemple un manche.

Le dispositif selon l’invention comprend également au moins un moyen de guidage angulaire configuré pour guider le déplacement en rotation de l’outil de préhension autour d’un deuxième axe. Le moyen de guidage angulaire est relié à l’outil de préhension et est apte à tourner autour d’une poutre cylindrique alignée sur le deuxième axe.

De façon générale, l’outil de préhension, le moyen de guidage linéaire et la poutre centrale du dispositif selon l’invention sont destinés à être alignés sur l’axe longitudinal du bras de l’opérateur humain souhaitant utiliser le dispositif de l’invention, et le moyen de guidage angulaire est destiné à être déplaçable en rotation selon un axe du poignet dudit l’opérateur.

Le dispositif selon l’invention comprend également au moins un capteur de la position linéaire de l’outil de préhension. Le capteur de la position linéaire de l’outil de préhension est apte à détecter le déplacement du moyen de guidage linéaire, et donc de l’outil de préhension, et à déterminer la position linéaire de l’outil de préhension le long de la poutre centrale. Le capteur de la position linéaire de l’outil de préhension est apte à être relié à un du moyen de contrôle de la vitesse et du moyen de contrôle de la direction du véhicule. De préférence, le capteur de la position linéaire de l’outil de préhension est apte à être relié au moyen de contrôle de la vitesse du véhicule, par exemple un moteur à combustion.

Le dispositif selon l’invention comprend également au moins un capteur de la position angulaire de l’outil de préhension. Le capteur de la position angulaire de l’outil de préhension est apte à détecter le déplacement du moyen de guidage angulaire, et donc de l’outil de préhension, et à déterminer la position angulaire de l’outil de préhension autour de la poutre cylindrique. Le capteur de la position angulaire de l’outil de préhension est apte à être relié à un du moyen de contrôle de la vitesse et du moyen de contrôle de la direction du véhicule. De préférence, le capteur de la position angulaire de l’outil de préhension est apte à être relié au moyen de contrôle de la direction du véhicule, par exemple les roues dans un véhicule terrestre, ou le gouvernail pour un bateau.

Le dispositif selon l’invention permet de gérer à la fois le contrôle de la vitesse et le contrôle de la direction prise par un véhicule terrestre ou marin, au moyen d’une seule main d’un opérateur humain. En effet, dans le dispositif selon l’invention, la position linéaire de l’outil de préhension d’une part, et la position angulaire de l’outil de préhension d’autre part, peuvent chacune être associée à l’un des deux contrôles mentionnés ci-dessus, et ceci de façon indépendante. La structure du dispositif selon l’invention permet la gestion précise et indépendante de chacun desdits premier et deuxième axes, et donc de chacun des deux contrôles souhaités, à savoir le contrôle de la vitesse d’une part, et le contrôle de la direction d’autre part, et ce au moyen d’une seule main de l’opérateur humain.

La présente invention porte ainsi sur un procédé de gestion des contrôles de la vitesse et de la direction d’un tel véhicule se déplaçant dans un espace à deux dimensions, caractérisé en ce qu’on associe la position linéaire de l’outil de préhension à l’un desdits deux contrôles et qu’on associe la position angulaire de l’outil de préhension à l’autre desdits deux contrôles.

Par exemple, il peut être envisagé que dans le procédé selon l’invention, la position linéaire de l’outil de préhension soit associée au contrôle de la direction suivie par le véhicule. Dans un tel cas, par exemple, une translation de l’outil de préhension dans le sens distal peut avoir pour conséquence de faire tourner le véhicule vers la droite, ou alternativement vers la gauche, tandis qu’une translation de l’outil de préhension dans le sens proximal peut avoir pour conséquence de faire tourner le véhicule dans le sens opposé, soit par exemple vers la gauche, ou alternativement vers la droite. Dans un tel cas également, la position angulaire de l’outil de préhension peut être associée au contrôle de la vitesse du véhicule. Par exemple, une rotation de l’outil de préhension dans le sens horaire peut avoir pour conséquence une accélération du véhicule, ou alternativement une décélération du véhicule, tandis qu’une rotation de l’outil de préhension dans le sens contraire au sens horaire peut avoir la conséquence opposée, soit par exemple la décélération du véhicule, ou alternativement l’accélération du véhicule.

Alternativement, il peut être envisagé que dans le procédé selon l’invention, la position linéaire de l’outil de préhension soit associée au contrôle de la vitesse du véhicule. Dans un tel cas, par exemple, une translation de l’outil de préhension dans le sens distal a pour conséquence une accélération du véhicule, ou alternativement une décélération du véhicule, tandis qu’une translation de l’outil de préhension dans le sens proximal a la conséquence opposée, soit par exemple la décélération du véhicule, ou alternativement l’accélération du véhicule. Dans un tel cas également, la position angulaire de l’outil de préhension peut être associée à la direction suivie par le véhicule. Par exemple, une rotation de l’outil de préhension dans le sens horaire peut avoir pour conséquence de faire tourner le véhicule vers la droite, ou alternativement vers la gauche, tandis qu’une rotation de l’outil de préhension dans le sens contraire au sens horaire peut avoir pour conséquence de faire tourner le véhicule dans le sens opposé, soit par exemple vers la gauche, ou alternativement vers la droite.

Dans une forme préférée de réalisation du procédé selon l’invention, la position linéaire de l’outil de préhension est associée à un contrôle de la vitesse du véhicule, par exemple une accélération, une décélération ou un maintien de vitesse de croisière. La position angulaire de l’outil de préhension peut par exemple alors être associée à un contrôle de la direction suivie par le véhicule, par exemple un virage à droite ou un virage à gauche, ou une ligne droite. Une telle forme de réalisation est particulièrement ergonomique et conviviale pour l’opérateur. En effet, dans une telle forme de réalisation, le déplacement de l’outil de préhension reproduit naturellement sensiblement le déplacement réel du véhicule.

Dans la suite de la présente demande, on décrira essentiellement la forme de réalisation dans laquelle la position linéaire de l’outil de préhension est associée au contrôle de la vitesse, la position angulaire de l’outil de préhension étant associée au contrôle de la direction. Toutefois, l’ensemble des caractéristiques décrites ci-après pourraient être transposées à un procédé selon l’invention dans lequel la position linéaire de l’outil de préhension serait associée au contrôle de la direction du véhicule, et la position angulaire de l’outil de préhension serait associée au contrôle de la vitesse du véhicule.

Dans le procédé selon l’invention, il peut par exemple être défini une position linéaire neutre de l’outil de préhension, dans laquelle le véhicule est à l’arrêt. Le dispositif selon l’invention peut alors comprendre en outre des moyens de rappel de l’outil de préhension à la position linéaire neutre.

Dans le procédé selon l’invention, il peut par exemple être défini une position angulaire neutre de l’outil de préhension, dans laquelle la direction suivie par le véhicule est une ligne droite. Le dispositif selon l’invention peut alors comprendre en outre des moyens de rappel de l’outil de préhension à la position angulaire neutre.

Les moyens de rappel de l’outil de préhension à la position linéaire neutre ou à la position angulaire neutre peuvent par exemple être des ressorts.

Selon le dispositif et le procédé selon l’invention un mouvement de translation de l’outil de préhension dans le sens distal peut être associé à une accélération du véhicule. Dans une telle forme de réalisation, un mouvement de translation de l’outil de préhension dans le sens proximal peut alors être associé à une décélération du véhicule. Une telle forme de réalisation rend le dispositif et le procédé selon l’invention particulièrement intuitifs.

Le dispositif selon l’invention peut comprendre au moins un moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de translation. Ainsi, lorsque l’opérateur humain déplace l’outil de préhension en translation, il rencontre une résistance lui permettant de doser plus précisément la modification qu’il souhaite opérer en relation avec le contrôle géré par le mouvement de translation, par exemple le contrôle de la vitesse.

Ledit au moins un moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de translation dudit outil de préhension peut comprendre au moins un moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de translation dans le sens distal et au moins un moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de translation dans le sens proximal.

Ainsi, par exemple, le moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de translation dans le sens distal permet à l’opérateur humain de gérer avec précision l’accélération du véhicule, par exemple sans à-coups brusques, en ressentant une résistance lorsqu’il déplace l’outil de préhension dans le sens distal. De manière similaire, le moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de translation dans le sens proximal permet à l’opérateur d’opérer une décélération du véhicule contrôlée du fait de la résistance qu’il peut ressentir lorsqu’il déplace l’outil de préhension dans le sens proximal.

Selon le dispositif et le procédé selon l’invention un mouvement de rotation de l’outil de préhension dans le sens horaire peut être associé à un virage à droite du véhicule. Dans une telle forme de réalisation, un mouvement de rotation de l’outil de préhension dans le sens contraire au sens horaire peut alors être associé à un virage à gauche du véhicule. Une telle forme de réalisation rend le dispositif et le procédé selon l’invention particulièrement intuitifs.

Le dispositif selon l’invention peut comprendre au moins un moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de rotation de l’outil de préhension. Ainsi, lorsque l’opérateur humain déplace l’outil de préhension en rotation, il rencontre une résistance lui permettant de doser plus précisément la modification qu’il souhaite opérer en relation avec le contrôle géré par le mouvement de rotation, par exemple le contrôle de la direction.

Ledit au moins un moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de rotation dudit outil de préhension peut comprendre au moins un moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de rotation dans le sens horaire et au moins un moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de rotation dans le sens contraire au sens horaire.

Ainsi, par exemple, le moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de rotation dans le sens horaire permet à l’opérateur humain de gérer avec précision un changement de direction du véhicule vers la droite, par exemple sans à-coups brusques, en ressentant une résistance lorsqu’il déplace l’outil de préhension en rotation dans le sens horaire. De manière similaire, le moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de rotation dans le sens contraire au sens horaire permet à l’opérateur d’opérer un virage à gauche du véhicule contrôlé du fait de la résistance qu’il peut ressentir lorsqu’il déplace l’outil de préhension en rotation dans le sens contraire au sens horaire.

Les moyens d’émission de sensation d’effort, qu’ils soient associés au mouvement de translation distal ou proximal, ou au mouvement de rotation, dans le sens horaire ou le sens contraire au sens horaire, peuvent être choisis parmi les moyens d’émission de sensation d’effort passifs, comme par exemple des ressorts, des amortisseurs, les moyens d’émission de sensation d’effort actifs, comme par exemple des moteurs, des systèmes hydrauliques actifs, etc…et leurs combinaisons.

Le dispositif selon l’invention peut comprendre plusieurs moyens d’émission de sensation d’effort, le nombre de moyens d’émission de sensation d’effort étant de préférence déterminé par le type de véhicule sur lequel le dispositif est installé.

De préférence, le dispositif selon l’invention comprend au moins un moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de translation de l’outil de préhension et au moins un moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement en rotation de l’outil de préhension. Dans une forme de réalisation, les moyens d’émission de sensation d’effort sont des ressorts.

Le dispositif selon l’invention comprend au moins une butée de fin de course du mouvement de translation de l’outil de préhension. Ladite butée de fin de course permet de stopper le moyen de guidage linéaire, par exemple dans le sens proximal pour freiner le véhicule et l’arrêter. La butée de fin de course peut par exemple être une butée de fin de course hydraulique. Alternativement, ladite butée de fin de course peut être une butée de fin de course magnétique. Alternativement, la butée de fin de course peut être une butée de fin de course élastomérique.

Le dispositif selon l’invention comprend également un moteur relié à la poutre centrale. Le moteur permet de transformer en signal électrique le déplacement de l’outil de préhension du dispositif selon l’invention, en particulier le déplacement en rotation dudit outil, ledit signal électrique étant ensuite utilisé et converti pour causer le déplacement du véhicule, en particulier les changements de direction du véhicule. Dans une forme de réalisation, ledit moteur est un moteur à courant continu sans balais (BLDC).

Le dispositif selon l’invention peut comprendre en outre un amortisseur apte à recueillir des données relatives à l’environnement à deux dimensions dans lequel ledit véhicule se déplace et à fournir ces données au véhicule, en vue de modifier la position linéaire dudit outil de préhension. La modification de la position linéaire de l’outil de préhension peut ainsi entraîner par exemple l’accélération du véhicule ou au contraire sa décélération. Par exemple, l’amortisseur permet d’envoyer au véhicule l’information selon laquelle le véhicule aborde une pente ascendante afin de déplacer la position linéaire de l’outil de préhension par exemple dans le sens distal afin de causer une accélération du véhicule. Alternativement, si l’amortisseur recueille l’information selon laquelle le véhicule aborde une pente descendante, il peut envoyer cette information au véhicule afin que la position linéaire de l’outil de préhension soit déplacée dans le sens proximal, causant ainsi une décélération du véhicule.

Le dispositif selon l’invention peut également comprendre au moins une butée de fin de course du mouvement de rotation dudit outil de préhension.

Dans une forme de réalisation du dispositif selon l’invention, ledit premier axe et ledit deuxième axe étant confondus, ladite poutre centrale et ladite poutre cylindrique forment une unique poutre de forme cylindrique, et ledit moyen de guidage linéaire et ledit moyen de guidage angulaire sont sous la forme d’un unique support portant ledit outil de préhension, ledit unique support étant apte à se déplacer le long et autour de ladite unique poutre de forme cylindrique. Une telle forme de réalisation permet une utilisation aisée et intuitive du dispositif selon l’invention. Elle permet également de réaliser un dispositif selon l’invention compact et simple à fabriquer.

Le dispositif selon l’invention peut être intégré à un accoudoir, par exemple central avant, dudit véhicule. Une telle forme de réalisation permet un confort amélioré pour l’opérateur humain, qui peut faire reposer son bras sur l’accoudoir tout en manipulant l’outil de préhension afin de piloter le véhicule.

D’autres aspects et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, donnée à titre d’exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels:

est une vue de côté d’un schéma représentant un dispositif selon l’invention,

est une vue en perspective d’un mode de réalisation d’un dispositif selon l’invention,

est une vue en perspective d’un autre mode de réalisation du dispositif selon l’invention,

est une vue en perspective du dispositif de la figure 2 ou de la figure 3 intégré dans un accoudoir de véhicule,

est un schéma de principe du fonctionnement du dispositif selon l’invention illustrant le procédé selon l’invention,

est un diagramme cinématique illustrant des moyens d’émission de sensation d’efforts du dispositif selon l’invention.

En référence aux Figures 1 et 5 est montré un dispositif 1 selon l’invention pour piloter un véhicule (non représenté) destiné à se déplacer dans un environnement à deux dimensions, comprenant un outil de préhension sous la forme d’un manche 2 capable de se déplacer relativement à un premier axe selon un mouvement de translation à deux degrés de liberté aligné sur ce premier axe, et relativement à un deuxième axe, selon un mouvement de rotation à deux degrés de liberté autour de ce deuxième axe, le mouvement de translation étant indépendant dudit mouvement de rotation. Sur les Figures 1 et 5, le premier axe et le deuxième axe sont confondus et sont représentés sous la forme de l’axe A.

Outre le manche 2, configuré pour pouvoir être saisi par la main d’un opérateur humain, le dispositif 1 comprend une poutre centrale 3 de forme cylindrique, dont l’axe longitudinal est aligné sur l’axe A, et un support 4 portant le manche 2. Le manche 2 est fixé au support 4 sans mouvement possible de l’un par rapport à l’autre. Le support 4 comprend un fourreau 5 disposé autour de la poutre centrale 3 et est déplaçable en translation le long de la poutre centrale 3 et en rotation autour de cette poutre centrale 3 grâce à un système de roulement à billes 6 assurant le contact entre une paroi interne du fourreau 5 et la surface externe de la poutre centrale 3.

Le support 4 est ainsi déplaçable en translation le long de la poutre centrale 3 dans le sens distal et dans le sens proximal, autrement dit selon les deux sens indiqués par la flèche B, selon un mouvement aligné sur l’axe A correspondant à l’axe longitudinal de la poutre centrale 3. Sur la Figure 1, il est sous-entendu que l’opérateur humain (non représenté) se trouve sur le côté droit de la feuille, de sorte que le sens distal correspond à une direction allant vers la gauche de la feuille, tandis que le sens proximal correspond à une direction allant vers la droite de la feuille.

Le support 4 est également déplaçable en rotation autour de la poutre centrale 3 dans le sens horaire et dans le sens contraire au sens horaire (voir flèche C sur la Figure 1), selon un mouvement de rotation autour de l’axe A. Ainsi, pour un opérateur humain positionné sur le côté droit de la feuille, faire tourner le manche 2 dans le sens horaire consisterait à le déplacer vers la droite, tandis que faire tourner le manche 2 dans le sens contraire au sens horaire consisterait à le faire tourner vers la gauche.

Le support 4 forme ainsi à la fois un moyen de guidage linéaire du manche 2 pour guider le déplacement en translation du manche 2 le long de la poutre centrale 3 et un moyen de guidage angulaire pour guider le déplacement en rotation du manche 2 autour de la poutre centrale 3.

En fonctionnement dans l’habitacle d’un véhicule, un opérateur humain se positionne vis-à-vis du dispositif de telle sorte que sa main saisisse le manche 2 et que l’axe longitudinal de son bras soit aligné avec le manche 2, le support 4 et la poutre centrale 3. L’opérateur peut alors déplacer le support 4 en translation selon un déplacement également en translation de son bras, vers l’avant (sens distal) ou vers l’arrière (sens proximal). Il peut également, de façon indépendante, déplacer le support 4 en rotation selon un axe de son poignet.

Toujours en référence à la Figure 1, le dispositif 1 comprend en outre un capteur de la position linéaire 7 du manche 2. Le capteur de la position linéaire 7 du manche 2 permet de déterminer la position du manche 2 le long de la poutre centrale 3. Le dispositif comprend également un capteur de la position angulaire 8 du manche 2. Le capteur de la position angulaire 8 du manche 2 permet de déterminer la position du manche 2 autour de l’axe A.

Selon un procédé de gestion des contrôles de la vitesse et de la direction du véhicule selon l’invention, la position linéaire du manche 2 peut par exemple être associée au contrôle de la vitesse du véhicule et la position angulaire du manche 2 peut être associée au contrôle de la direction du véhicule. Par exemple, le capteur de la position linéaire 7 du manche 2 est apte à être relié au moyen de contrôle de la vitesse du véhicule, par exemple un moteur à combustion. Le capteur de la position angulaire 8 du manche 2 est apte à être relié au moyen de contrôle de la direction du véhicule, par exemple les roues dans un véhicule terrestre, ou le gouvernail pour un bateau.

Par exemple, une translation du manche 2 dans le sens distal peut avoir pour conséquence une accélération du véhicule, ou alternativement une décélération du véhicule, tandis qu’une translation du manche 2 dans le sens proximal peut avoir la conséquence opposée, soit par exemple la décélération du véhicule, ou alternativement l’accélération du véhicule. De même, par exemple, une rotation du manche 2 dans le sens horaire peut avoir pour conséquence de faire tourner le véhicule vers la droite, ou alternativement vers la gauche, tandis qu’une rotation du manche 2 dans le sens contraire au sens horaire peut avoir pour conséquence de faire tourner le véhicule dans le sens opposé, soit par exemple vers la gauche, ou alternativement vers la droite.

De préférence, une translation du manche 2 dans le sens distal a pour conséquence l’accélération du véhicule et une translation du manche 2 dans le sens proximal a pour conséquence une décélération du véhicule. De préférence également, une rotation du manche 2 dans le sens horaire a pour conséquence de faire tourner le véhicule vers la droite et une rotation du manche 2 dans le sens contraire au sens horaire a pour conséquence de faire tourner le véhicule vers la gauche. Une telle forme de réalisation est particulièrement ergonomique et conviviale pour l’opérateur. En effet, dans une telle forme de réalisation, le déplacement du manche au sein du dispositif 1 est conforme au déplacement du véhicule dans l’environnement à deux dimensions dans lequel il se déplace.

En référence à la Figure 1, le dispositif 1 comprend en outre un moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de translation du manche 2, sous la forme d’un ressort 9. Par exemple, le ressort 9 provoque une sensation d’effort pour l’opérateur humain lorsqu’il déplace le manche 2 en translation dans le sens distal en vue d’entraîner une accélération du véhicule. La résistance que l’opérateur ressent du fait de la présence du ressort 9 permet à l’opérateur de doser plus précisément le changement de vitesse qu’il souhaite opérer et d’éviter des accélérations brusques difficilement contrôlables.

Le dispositif pourrait également comprendre un ressort provoquant une sensation d’effort lorsque l’opérateur déplace le manche 2 dans le sens proximal, afin de contrôler une décélération du véhicule.

En référence à la Figure 1, le dispositif 1 comprend un moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de rotation du manche 2, sous la forme d’un ressort 10.

Le ressort 10 provoque une sensation d’effort pour l’opérateur humain lorsqu’il déplace le manche 2 en rotation dans le sens horaire, pour faire tourner le véhicule vers la droite, ou dans le sens contraire au sens horaire, pour faire tourner le véhicule vers la gauche. La résistance que l’opérateur ressent du fait de la présence du ressort 10 permet à l’opérateur de doser plus précisément le changement de direction qu’il souhaite opérer et de faire tourner le véhicule de façon contrôlée.

Toujours en référence à la Figure 1, le dispositif 1 comprend également une butée de fin de course 11 du mouvement de translation du manche 2. La butée de fin de course 11 permet de stopper le support 4 dans le sens proximal afin de freiner le véhicule et l’arrêter. Sur la Figure 1, la butée de fin de course 11 représentée est une butée de fin de course hydraulique. Dans une forme de réalisation non représentée du dispositif 1, la butée de fin de course pourrait être magnétique, ou encore élastomérique.

En référence à la Figure 1, le dispositif 1 comprend également un moteur 12 à courant continu sans balais, relié à la poutre centrale 3. Le moteur 12 permet de transformer en signal électrique le déplacement du manche 2, ce signal électrique étant ensuite utilisé et converti pour causer le déplacement du véhicule en accord avec le déplacement du manche 2.

Le dispositif 1 peut également comprendre un amortisseur 13 apte à recueillir des données relatives à l’environnement à deux dimensions dans lequel le véhicule se déplace et à fournir ces données au véhicule, en vue de modifier la position linéaire du manche 2. Par exemple, l’amortisseur 13 permet d’envoyer au véhicule l’information selon laquelle le véhicule aborde une pente ascendante afin de déplacer la position linéaire du manche 2 par exemple dans le sens distal afin de causer une accélération du véhicule. Alternativement, si l’amortisseur 13 recueille l’information selon laquelle le véhicule aborde une pente descendante, il peut envoyer cette information au véhicule afin que la position linéaire du manche 2 soit déplacée dans le sens proximal, causant ainsi une décélération du véhicule.

Dans une forme de réalisation non représentée, le dispositif peut comprendre une butée de fin de course du mouvement de rotation du manche 2.

Dans une forme de réalisation non représentée, il peut être défini sur la poutre centrale une position linéaire neutre du manche 2, dans laquelle le véhicule est à l’arrêt, ainsi qu’une position angulaire neutre du manche 2, dans laquelle la direction suivie par le véhicule est une ligne droite. Le dispositif peut alors comprendre des moyens de rappel du manche 2 à la position linéaire neutre et/ou à la position angulaire neutre, par exemple sous forme de ressorts.

En référence à la Figure 2 est montré une vue en perspective partielle du dispositif 1 de la Figure 1 intégré à un boîtier 14 solidaire du véhicule (non représenté) dans lequel le dispositif 1 est installé. Les éléments identiques à ceux de la Figure 1 sont désignés par les mêmes références.

Sur la Figure 3, est représentée une variante du dispositif 1 de la Figure 2 dans laquelle le premier axe, correspondant au mouvement de translation du manche 2, et le deuxième axe, correspondant au mouvement de rotation du manche 2 sont parallèles mais distincts. Les éléments identiques à ceux de la Figure 1 sont désignés par les mêmes références.

Le dispositif 1 de la Figure 3 comprend un manche 2, une poutre centrale 15 de forme sensiblement parallélépipédique présentant un axe longitudinal A1 et un premier support 16 disposé au moins partiellement autour de la poutre centrale 15 et déplaçable en translation par rapport à cette dernière, par exemple grâce à un système de roulement à billes assurant le contact entre une paroi interne du premier support 16 et la surface externe de la poutre centrale 15. Le premier support 16 est déplaçable en translation par rapport à la poutre centrale 15 dans le sens distal et dans le sens proximal, comme indiqué par la flèche B. Le dispositif 1 comprend également une poutre cylindrique 17 présentant un axe longitudinal A2, et un deuxième support sous la forme d’un fourreau 18 disposé autour de la poutre cylindrique 17 et déplaçable en rotation autour de cette poutre cylindrique 17, par exemple grâce à un système de roulement à billes assurant le contact entre une paroi interne du fourreau 18 et la surface externe de la poutre cylindrique 17. Comme il apparaît de la Figure 3, le fourreau 18 est déplaçable en rotation autour de l’axe A2 dans le sens horaire et dans le sens contraire au sens horaire, uniquement au sein des limites du premier support 16, au sein duquel la poutre cylindrique 17 et le fourreau 18 sont installés.

Le manche 2 est fixé sur le fourreau 18 sans mouvement possible de l’un par rapport à l’autre.

Ainsi, le premier support 16 forme un moyen de guidage linéaire du manche 2 pour guider le déplacement en translation du manche 2 le long de la poutre centrale 15 de forme parallélépipédique. Le fourreau 18 forme quant à lui un moyen de guidage angulaire pour guider le déplacement en rotation du manche 2 autour de la poutre cylindrique 17.

Le dispositif de la Figure 3 présente une butée de fin de course 11 hydraulique du mouvement de translation du premier support 16, et donc du manche 2.

Sur la Figure 4, est représenté le dispositif 1 selon l’invention intégré dans un accoudoir 19 pouvant recevoir le bras de l’opérateur humain souhaitant utiliser le dispositif 1. L’accoudoir 19 intégrant le dispositif 1 selon l’invention peut être installé par exemple à l’avant d’un véhicule terrestre, latéralement au siège du conducteur.

En référence à la Figure 6, est illustré un diagramme cinématique illustrant une forme de réalisation du dispositif selon l’invention comprenant trois moyens d’émission de sensation d’effort séparés, à savoir un moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de rotation 20 du manche 2, un moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de translation dans le sens distal 21 du manche 2 et un moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de translation dans le sens proximal 22 du manche 2. Une telle forme de réalisation peut par exemple être intégré au système de pilotage d’un véhicule automobile.

Ainsi, sur la Figure 6, le moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de rotation 20 du manche 2 provoque une sensation d’effort lors des changements de direction du véhicule: ce moyen d’émission de sensation d’effort 20 peut par exemple comprendre un moteur électrique pour fournir au conducteur un retour d’effort en provenance des roues du véhicule automobile. Le moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de translation dans le sens proximal 22 du manche 2 provoque une sensation d’effort lors de la décélération du véhicule: ce moyen d’émission de sensation d’effort 22 peut fournir une sensation d’effort de type hydraulique et peut être connecté au système hydraulique du véhicule pour autoriser le freinage. Le moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de translation dans le sens distal 21 provoque une sensation d’effort lors de l’accélération du véhicule: il peut par exemple comprendre un retour de force de type ressort pour imiter une sensation d’effort sur une pédale d’accélérateur. D’autres interfaces de retour de force peuvent être envisagées selon l’usage souhaité du dispositif selon l’invention.

Le dispositif et le procédé selon l’invention selon l’invention permettent de gérer à la fois le contrôle de la vitesse et le contrôle de la direction prise par un véhicule terrestre ou marin, au moyen d’une seule main d’un opérateur humain. La structure du dispositif selon l’invention permet en effet de définir un premier axe, associé à un mouvement de translation à deux degrés de liberté du manche, et un deuxième axe, associé à un mouvement de rotation à deux degrés de liberté du manche, et de rendre ces mouvements indépendants l’un de l’autre. En associant à chaque axe un des deux contrôles souhaités, à savoir le contrôle de la vitesse d’une part et le contrôle de la direction d’autre part, la structure du dispositif selon l’invention permet la gestion précise et indépendante de chacun de ces deux contrôles souhaités, et ce au moyen d’une seule main de l’opérateur humain.

Claims

Dispositif (1) de pilotage d’un véhicule destiné à se déplacer dans un environnement à deux dimensions et comprenant au moins un moyen de contrôle de la vitesse dudit véhicule et au moins un moyen de contrôle de la direction dudit véhicule, caractérisé en qu’il comprend un outil de préhension (2) apte à être saisi par une main d’un opérateur humain, ledit outil de préhension étant apte à se déplacer relativement à un premier axe (A; A1) selon un mouvement de translation à deux degrés de liberté aligné sur cedit premier axe (A; A1), et relativement à un deuxième axe (A; A2), selon un mouvement de rotation à deux degrés de liberté autour de cedit deuxième axe (A; A2), ledit mouvement de translation étant indépendant dudit mouvement de rotation, ledit dispositif (1) comprenant:
Au moins un moyen de guidage linéaire (4; 16) configuré pour guider le déplacement en translation dudit outil de préhension (2) selon ledit premier axe (A; A1), ledit moyen de guidage linéaire (4; 16) étant relié audit outil de préhension (2) et étant apte à se déplacer le long d’une poutre centrale (3; 15) alignée sur ledit premier axe (A; A1),

Au moins un moyen de guidage angulaire (4; 18) configuré pour guider le déplacement en rotation dudit outil de préhension (2) autour dudit deuxième axe (A; A2), ledit moyen de guidage angulaire (4; 18) étant relié audit outil de préhension (2) et étant apte à tourner autour d’une poutre cylindrique (3; 17) alignée sur ledit deuxième axe (A; A2),

Au moins un capteur de la position linéaire (7) dudit outil de préhension (2), apte à être relié à l’un du moyen de contrôle de la vitesse et du moyen de contrôle de la direction du véhicule,

Au moins un capteur de la position angulaire (8), dudit outil de préhension (2), apte à être relié à l’autre du moyen de contrôle de la vitesse et du moyen de contrôle de la direction du véhicule,

Au moins une butée de fin de course du mouvement de translation (11) dudit outil de préhension, et

Au moins un moteur (12) relié à ladite poutre centrale (3).
Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’une position linéaire neutre dudit outil de préhension (2) étant définie, dans laquelle le véhicule est à l’arrêt, ledit dispositif comprend en outre des moyens de rappel dudit outil de préhension (2) à ladite position linéaire neutre.
Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu’une position angulaire neutre dudit outil de préhension (2) étant définie, dans laquelle la direction suivie par le véhicule est une ligne droite, ledit dispositif comprend en outre des moyens de rappel dudit outil de préhension (2) à ladite position angulaire neutre.
Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de translation (9) dudit outil de préhension (2).
Dispositif (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit au moins un moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de translation dudit outil de préhension (2) comprend au moins un moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de translation dans le sens distal (9) et au moins un moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de translation dans le sens proximal.
Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de rotation (10) dudit outil de préhension (2).
Dispositif (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit au moins un moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de rotation (10) dudit outil de préhension comprend au moins un moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de rotation dans le sens horaire et au moins un moyen d’émission de sensation d’effort associé au mouvement de rotation dans le sens contraire au sens horaire.
Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que lesdits moyens d’émission de sensation d’effort sont choisis parmi les moyens d’émission de sensation d’effort passifs, comme par exemple des ressorts, des amortisseurs, les moyens d’émission de sensation d’effort actifs, comme par exemple des moteurs, des systèmes hydrauliques actifs, etc…et leurs combinaisons.
Dispositif (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens d’émission de sensation d’effort sont des ressorts (9, 10).
Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ladite butée de fin de course du mouvement de translation (11) dudit outil de préhension (2) est une butée de fin de course hydraulique.
Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ladite butée de fin de course du mouvement de translation dudit outil de préhension est une butée de fin de course magnétique.
Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ladite butée de fin de course du mouvement de translation dudit outil de préhension est une butée de fin de course élastomérique.
Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que ledit moteur est un moteur à courant continu sans balais (BLDC) (12).
Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un amortisseur (13) apte à recueillir des données relatives à l’environnement à deux dimensions dans lequel ledit véhicule se déplace et à fournir ces données au véhicule, en vue de modifier la position linéaire dudit outil de préhension (2).
Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une butée de fin de course du mouvement de rotation dudit outil de préhension (2).
Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que ledit premier axe (A) et ledit deuxième axe étant confondus (A), ladite poutre centrale et ladite poutre cylindrique forment une unique poutre de forme cylindrique (3), et ledit moyen de guidage linéaire et ledit moyen de guidage angulaire sont sous la forme d’un unique support (4) portant ledit outil de préhension (2), ledit unique support (4) étant apte à se déplacer le long et autour de ladite unique poutre de forme cylindrique (3).
Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu’il est intégré à un accoudoir (19), par exemple central avant, dudit véhicule.
Véhicule terrestre ou marin, caractérisé en ce qu’il est équipé d’un dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 17.
Procédé de gestion des contrôles de la vitesse et de la direction d’un véhicule selon la revendication 18 se déplaçant dans un espace à deux dimensions, caractérisé en ce qu’on associe la position linéaire de l’outil de préhension (2) à l’un desdits deux contrôles et qu’on associe la position angulaire de l’outil de préhension (2) à l’autre desdits deux contrôles.
Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce qu’on associe la position linéaire dudit outil de préhension (2) à un contrôle de la vitesse du véhicule et qu’on associe la position angulaire dudit outil de préhension (2) à un contrôle de la direction du véhicule.
Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce qu’on définit une position linéaire neutre dudit outil de préhension (2), dans laquelle le véhicule est à l’arrêt.
Procédé selon la revendication 20 ou 21, caractérisé en ce qu’on définit une position angulaire neutre dudit outil de préhension (2), dans laquelle la direction suivie par le véhicule est une ligne droite.
Procédé selon l’une quelconque des revendications 20 à 22, caractérisé en ce qu’on associe à un mouvement de translation de l’outil de préhension (2) dans le sens distal une accélération du véhicule et on associe à un mouvement de translation de l’outil de préhension (2) dans le sens proximal une décélération du véhicule.
Procédé selon l’une quelconque des revendications 20 à 23, caractérisé en ce qu’on associe à un mouvement de rotation de l’outil de préhension (2) dans le sens horaire un virage à droite du véhicule et on associe à un mouvement de rotation de l’outil de préhension (2) dans le sens contraire au sens horaire un virage à gauche du véhicule.