Brevet FR2852526A1 — publié le 20040924

L'invention porte sur une machine permettant de simuler la pratique du vélo tout terrain, du rafting ou d'autres sports, tout en restant chez soi ou dans une salle de sport. L'invention se distingue de l'état de l'art en particulier par 5 le fait que la machine utilise un vélo tout terrain ordinaire, un rameur ou un autre équipement de sport ordinaire acheté dans le commerce. La capacité à utiliser un équipement sportif ordinaire permet de concevoir des machines selon l'invention à coût relativement bas, ce qui ouvre la possibilité d'aborder le 10 marché de simulateurs sportifs pour le grand public. L'invention associe en particulier la technique de visualisation en image de synthèse et la technique de simulation à retour d'effort appliquée au sport. Une nouveauté est la réalisation d'un simulateur d'entraînement sportif dans 15 lequel on intègre un véritable équipement de sport ou de salle existant. Il existe déjà des machines visant à simuler le pilotage d'un équipement de sport. Celles-ci se classent essentiellement en deux catégories: 20.les machines simulant la mise en situation de l'utilisateur, machines complètement intégrées et exploitées par des sociétés spécialisées dans la gestion de salles de jeux ouvertes au public. Ces machines présentent l'inconvénient d'être complexes et donc coûteuses à l'achat, lourdes et 25 encombrantes; les machines utilisées pour l'entraînement sportif en salle, notamment le vélo, le rameur ou le tapis de course à pied. Ces machines présentent l'inconvénient d'être statiques et ont pour seule avantage de présenter une simple image vidéo 30 sur un écran placé devant l'utilisateur. La machine selon la présente invention évite les inconvénients des machines actuelles précitées. Elle présente l'avantage du réalisme des machines de simulation et l'avantage de la faible complexité des machines d'entraînement sportif. L'invention permet au sportif de s'entraîner en salle sur un vélo tout terrain ou sur un rameur de sport devant un écran 5 affichant des parcours d'entraînement virtuels, tout en lui en faisant ressentir des chocs et vibrations proches de ce qu'il ressentirait s'il était en situation réelle. Ainsi, avec l'invention, un sportif pratiquant le vélo tout terrain peut s'entraîner en salle sur son vélo habituel, et retrouver les 10 sensations fournies habituellement par les machines de simulation complexes, et ce en suivant des parcours virtuels dont il ressent les sensations comme si le sportif s'y trouvait vraiment. L'invention ne se contente pas de recréer une machine de sport mais elle comprend un matériel sportif réel. L'invention peut se décliner en des produits destinés aux salles de sports et dans d'autres produits destinés au sport d'appartement. Comparativement aux produits existants elle vise à enrichir les sensations physiques et visuelles lors de l'entraînement sportif. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, celleci comprend: un dispositif mécanique permettant d'accueillir et de maintenir un vélo tout terrain déjà existant classique, un dispositif informatique, et un écran d'affichage placé 25 devant le vélo tout terrain, qui, à partir d'un environnement de synthèse prédéfini, calcule et affiche un visuel dynamique en fonction des actions de l'utilisateur notamment sur les pédales, sur le guidon et sur les freins du vélo, une plateforme mécanique, portant ledit dispositif et le 30 vélo tout terrain, montée sur des vérins pneumatiques à commande électrique qui réagissent dynamiquement afin de faire ressentir à l'utilisateur des chocs et vibrations en fonction des visuels, un dispositif de freinage des roues qui permet d'appliquer une force de freinage dynamique en fonction de la situation virtuelle reproduite par les visuels, le tout permettant de réaliser un entraînement sportif ou un divertissement en simulant une mise en situation de parcours en vélo tout terrain. Selon un second mode de réalisation de l'invention, celle10 ci comprend: un dispositif mécanique permettant d'accueillir et de maintenir un rameur de sport déjà existant classique, un dispositif informatique, et un écran d'affichage placé devant le rameur, qui, à partir d'un environnement de synthèse 15 prédéfini, calcule et affiche un visuel dynamique en fonction des actions de l'utilisateur notamment sur les rames, une plateforme mécanique portant le rameur, montée sur un ou plusieurs vérins, afin de créer des rotations droite/gauche sur le rameur, des rotations haut/bas, ou des rotations selon 20 l'axe de tangage du rameur, qui réagissent dynamiquement afin de faire ressentir à l'utilisateur des chocs et vibrations en fonction des visuels, le tout permettant de réaliser un entraînement sportif ou un divertissement en simulant une mise en situation d'un 25 parcours sur rivière. L'invention est décrite ci-après en référence aux figures. Les figures 1 à 3 montrent le cas d'une machine adaptée à recevoir un vélo tout terrain pour un parcours sportif virtuel. La figure 1 présente un mode de réalisation de l'invention vu 30 de profil. La figure 2 présente ce même mode de réalisation de l'invention vu en perspective. La figure 4 montre une machine adaptée à un équipement de salle de sport de type rameur pour un parcours de rafting, barque, ou d'aviron virtuel. D'une manière générale l'invention est constituée d'une interface graphique (1), d'un système mécanique (2) et d'un 5 système de sport existant (3) auquel on apporte des éléments de transformation (4) pour le relier à l'interface graphique. L'interface graphique (1) représente en temps réel et en trois dimensions le parcours suivi par l'utilisateur de l'engin sportif au moyen d'un programme exécuté par un matériel 10 informatique (lb) . La vue affichée sur l'interface graphique est proche de celle qu'aurait l'utilisateur s'il se trouvait dans un environnement réel. L'interface graphique comporte un dispositif de visualisation (la), un matériel informatique (lb) comportant un programme gérant les entrées sorties de données 15 et le calcul du visuel en trois dimensions en temps réel. Le programme envoie aussi des informations sonores à l'utilisateur en fonction du visuel grâce à des dispositifs de diffusion de sons (7) qui peuvent être intégrés à différents emplacements de la machine. Le système mécanique (2) permet de réagir suivant la topographie du terrain emprunté et représenté en temps réel en trois dimensions. Les réactions interactives du système mécanique sont des poussées données par des organes de transmission de force, à priori des vérins pneumatiques ou 25 électriques (2b, 2c, 2d) . Des éléments mécaniques (3a, 3b, 3c) sont associés aux organes de transmission de forces pour en transmettre le mouvement à l'équipement de sport existant. L'interface graphique (1), grâce au programme informatique, envoie des informations avec des intensités différentes aux 30 organes de transmission de force en adéquation proportionnelle avec la topographie du terrain et des obstacles rendus sur l'interface graphique (1) . Le châssis de l'équipement de sport relié à la partie mécanique (2) réagit aux impacts d'un terrain virtuel. Le comportement de l'équipement de sport donne ainsi l'impression à l'utilisateur de se trouver sur un vrai parcours. Des capteurs (4a, 4b, 4c) sont fixés sur l'équipement de sport pour transmettre au programme informatique les actions de l'utilisateur sur l'équipement et faire réagir la représentation visuelle de l'interface graphique (1) en fonction de ces actions. Les actions transmises au programme 10 par les capteurs (4a, 4b, 4c) sont les actions impliquant une variation de la vitesse, position, rotation de l'engin sportif dans le visuel de l'interface graphique afin de créer une interaction entre l'utilisateur et le visuel. Le programme informatique calcule les interactions entre l'utilisateur et 15 l'équipement de sport d'après les informations transmises par les capteurs (4a, Ab,4c) et il modifie le visuel en fonction de ces interactions. Un organe de contrôle (5) relié au système informatique est ajouté à l'équipement sportif et permet d'agir sur le visuel de 20 l'interface graphique (1) afin d'afficher des menus de contrôle et de paramétrage. L'utilisateur peut ainsi, par des menus, changer des paramètres de la simulation, arrêter la simulation, changer de parcours, choisir des options d'affichage ou de son, choisir les caméras virtuelles utilisées pour le visuel. Selon un mode de réalisation sophistiqué de l'invention, la machine selon l'invention peut communiquer avec d'autres machines. Un dispositif de liaison (6) permet de faire communiquer entre elles plusieurs machines de même type pour faire de l'entraînement sur un même parcours entre plusieurs 30 utilisateurs simultanément. Ce dispositif de liaison peut être un câble, une liaison sans fil ou même un réseau de communication tel que Internet. Selon un autre mode de réalisation sophistiqué de l'invention, le visuel est affiché en images stéréographiques et l'utilisateur est doté de lunettes permettant de reproduire la vision stéréographique selon un procédé connu. Selon une 5 variante de cette réalisation le visuel est affiché dans un casque de réalité virtuelle porté par l'utilisateur. Un dispositif pulse mètre (8) permettant de contrôler le rythme cardiaque peut être ajouté. Celui-ci est relié à l'utilisateur ainsi qu'au système informatique pour en afficher 10 les informations sur l'interface graphique. Le concept inventif peut être étendu à d'autres machines de salle de sport ou de gymnastique, notamment les tapis roulant pour un parcours virtuel de course à pied ou de cross. REVENDICATIONS 1 - Machine de simulation destinée à l'entraînement sportif ou au divertissement caractérisée en ce qu'elle comprend: un dispositif mécanique permettant d'accueillir et de maintenir un vélo tout terrain déjà existant classique, un dispositif informatique et un écran d'affichage placé devant le vélo tout terrain, qui, à partir d'un 10 environnement de synthèse prédéfini, calcule et affiche un visuel dynamique en fonction des actions de l'utilisateur notamment sur les pédales, sur le guidon et sur les freins du vélo tout terrain, une plateforme mécanique, portant ledit dispositif et le 15 vélo tous terrains, montée sur des vérins pneumatiques à commande électrique, qui réagissent dynamiquement afin de faire ressentir à l'utilisateur des chocs et vibrations en fonction des visuels, * un dispositif de freinage des roues qui permet 20 d'appliquer une force de freinage dynamique en fonction de la situation virtuelle reproduite par les visuels, le tout permettant de réaliser un entraînement sportif ou un divertissement en simulant une mise en situation de parcours en vélo tout terrain. 2 - Machine de simulation selon la revendication 1 caractérisée par la présence d'un moyen supplémentaire permettant de faire communiquer le dispositif informatique de la machine au dispositif informatique d'une ou de plusieurs 30 autres machines, afin que plusieurs utilisateurs puissent s'entraîner simultanément et faire des courses entre eux sur un même parcours virtuel. 3 - Machine de simulation selon la revendication 2 caractérisé en ce que le moyen de faire communiquer entre eux les dispositifs informatiques de plusieurs machines est un câble, une liaison sans fil, ou un réseau de télécommunication tel que Internet ou équivalent. 4 - Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le visuel est affiché en images stéréographiques et que l'utilisateur est doté de lunettes 10 permettant de reproduire la vision stéréographique selon un procédé connu. - Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le visuel est affiché dans un casque de 15 réalité virtuelle porté par l'utilisateur. 6 - Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que la machine est munie d'équipements spécifiques à destination du sportif, tels que pulse mètre 20 porté par l'utilisateur, compteur de vitesse ou mesureur de distance parcourue. 7 - Machine de simulation destinée à l'entraînement sportif ou au divertissement caractérisée en ce qu'elle comprend: 25. un dispositif mécanique permettant d'accueillir et de maintenir un rameur de sport déjà existant de type classique, un dispositif informatique, et un écran d'affichage placé devant le rameur, qui, à partir d'un environnement de 30 synthèse prédéfini, calcule et affiche un visuel dynamique en fonction des actions de l'utilisateur notamment sur les rames, une plateforme mécanique portant le rameur, montée sur un ou plusieurs vérins, afin de créer des rotations droite/gauche sur le rameur, des rotations haut/bas, ou des rotations selon l'axe de tangage du rameur, qui réagissent 5 dynamiquement afin de faire ressentir à l'utilisateur des chocs et vibrations en fonction des visuels, le tout permettant de réaliser un entraînement sportif ou un divertissement en simulant une mise en situation de parcours sur rivière. 8 - Machine de simulation selon la revendication 7 caractérisée par la présence d'un moyen permettant de faire communiquer le dispositif informatique de la machine au dispositif informatique d'une ou de plusieurs autres machines, 15 afin que plusieurs utilisateurs puissent s'entraîner simultanément et faire des courses entre eux sur un même parcours virtuel. 9 - Machine de simulation selon la revendication 7 ou 8 20 caractérisé en ce que le visuel est affiché en images stéréographiques et que l'utilisateur est doté de lunettes ou d'un casque de réalité virtuelle permettant de reproduire la vision stéréographique selon un procédé connu. 10 - Machine selon l'une quelconque des revendications 7 à 9 caractérisée en ce que la machine est munie d'équipements spécifiques à destination du sportif, tels que pulse mètre porté par l'utilisateur, compteur de vitesse ou mesureur de distance parcourue.