Brevet FR3163762A1 — publié le 20251226

Dispositif de simulation de mouvement non supervisé. Le dispositif est basé sur une plateforme mobile (1) pouvant embarquer un utilisateur (U) et utilisant plusieurs roues omnidirectionnelles (3) individuellement entraînées chacune par un moteur (2) distinct. En plus de systèmes de sécurité automatiques redondants, l’utilisateur (U) peut manuellement initier un arrêt d’urgence de sa propre initiative grâce à un bouton d’arrêt d’urgence (6). La plateforme mobile (1) comprend en outre un élément structurel (7) ainsi qu’une interface de raccordement (8) prévue pour le raccordement à un moniteur d’ordinateur (9). La présence d’un bouton d’arrêt d’urgence et ce choix de dispositif d’affichage permettent à l’utilisateur d’initier un arrêt d’urgence et d’être conscient de son environnement, rendant facultative la présence d’un superviseur. Figure à publier avec l’abrégé: Figure 1 Simulateur de mouvement dynamique non supervisé Domaine Technique de l’invention De manière générale, la présente invention concerne les dispositifs aptes à simuler le mouvement d’un véhicule. La présente invention concerne particulièrement les dispositifs aptes à simuler le mouvement d’un véhicule terrestre. Etat de la technique Des simulateurs de mouvement utilisant différents types de roues omnidirectionnelles, apte à se déplacer sur un certain espace de travail selon au moins les degrés de liberté Tx (“surge” en anglais), Ty (“sway” en anglais) et lacet ont été développés par le passé, comme par exemple dans le document EP2626848A1. La roue omnidirectionnelle fut initialement décrite en 1919 dans US1305535. La roue mecanum est un type de roue omnidirectionnelle. La roue mecanum fut initialement décrite en 1972 dans US3876255A. Il est entendu que l'appellation de roue omnidirectionnelle désigne tous les types de roues omnidirectionnelles, incluant la roue mecanum. Le document WO2023283724A1 présente un simulateur de mouvement basé sur la roue omnidirectionnelle, consistant en une plateforme mobile embarquant un utilisateur et pouvant se déplacer sur un espace de travail. Ce simulateur de mouvement est destiné à un utilisateur portant un casque de réalité virtuelle, sous le contrôle d’un superviseur. L’immersion totale que procure un casque de réalité virtuelle peut justifier la présence d’un superviseur pour assurer la sécurité de l’utilisateur embarqué sur une plateforme mobile. En effet, l’utilisateur embarqué portant un casque de réalité virtuelle est par définition isolé visuellement et auditivement de son environnement et donc incapable d’évaluer par exemple le risque d’une collision de la plateforme mobile avec une personne ou un objet. Une possibilité d’amélioration pour un tel simulateur de mouvement dynamique serait la possibilité d’embarquer un moniteur d’ordinateur sur la plateforme mobile, ce moniteur d’ordinateur tenant lieu de dispositif d’affichage principal, offrant ainsi à l’utilisateur un compromis entre une immersion visuelle partielle dans la simulation et le maintien d’une vision périphérique de son environnement réel immédiat. La présence d’un superviseur devient ainsi facultative. D’autre part, le document WO2023283724A1 considère plusieurs possibilités de systèmes de sécurité automatiques. Cependant, le seul dispositif de sécurité manuel mentionné est une télécommande en communication sans fil avec le microcontrôleur de la plateforme mobile, décrite pour n’être utilisée que par le superviseur. Une autre possibilité d’amélioration pour un tel simulateur de mouvement serait de conférer à l’utilisateur embarqué sur la plateforme mobile la capacité d’initier manuellement un arrêt d’urgence en l’absence d’un superviseur. En particulier, l’utilisateur embarqué devrait avoir à sa disposition un bouton d’arrêt d’urgence, couplé à la plateforme mobile. Ce bouton d’arrêt d’urgence peut être configuré pour directement interrompre les moyens d’approvisionnement en énergie des moteurs, en cas de problème logiciel et/ou matériel affectant le simulateur de mouvement. Un autre avantage du bouton d’arrêt d’urgence est qu’il ne nécessite pas de batterie pour fonctionner, contrairement à une télécommande sans fil, quelle que soit sa forme. Le demandeur a conçu, mis en œuvre, testé et amélioré la présente invention au gré de plusieurs itérations afin de surmonter les lacunes de l'état de l'art et établir de nouveaux avantages. Présentation de l’invention Le domaine de l’invention concerne un simulateur de mouvement dynamique dont le composant principal est une plateforme mobile utilisant plusieurs roues omnidirectionnelles. Cette plateforme mobile devient ainsi un véhicule à part entière se déplaçant sur un certain espace de travail. L’invention présente plusieurs aspects permettant à l’utilisateur embarqué de pouvoir utiliser un tel simulateur de mouvement dynamique en l’absence d’un superviseur, de manière sécurisée. En particulier, un aspect de l’invention permet à l’utilisateur de conserver en partie la vision de son environnement réel grâce à une conception où un moniteur d’ordinateur est utilisé comme dispositif d’affichage principal. A cette fin, un élément structurel est couplé à la plateforme mobile. Sur cet élément structurel est positionnée une interface de raccordement prévue pour le raccordement mécanique à un moniteur d’ordinateur, utilisant préférentiellement la norme d’interface VESA. Le moniteur d’ordinateur devient ainsi mécaniquement solidaire de la plateforme mobile, en liaison intégrale. Un autre aspect de l’invention consiste en un bouton d’arrêt d’urgence embarqué sur la plateforme mobile, simple d’accès et prévu pour être utilisé par l’utilisateur embarqué. Dans un mode de réalisation, le bouton d’arrêt d’urgence peut établir et interrompre directement le transit de l'énergie vers les moteurs. A cet effet, un objet de l’invention est un dispositif de simulation de mouvement, ledit dispositif comprenant, une plateforme mobile apte à se mouvoir sur le sol ou une base, ladite plateforme mobile ayant un espace pour embarquer au moins un utilisateur ; plusieurs moteurs couplés à ladite plateforme mobile ; plusieurs roues omnidirectionnelles couplées à ladite plateforme mobile, chacune desdites roues omnidirectionnelles étant apte à recevoir individuellement de la puissance mécanique produite par l’un desdits moteurs distincts, lesdites roues omnidirectionnelles étant en contact avec ledit sol ou ladite base ; un moyen de localisation configuré pour évaluer la position de la plateforme mobile sur ledit sol ou ladite base ; un moyen pour acheminer de l'énergie auxdits moteurs, ledit dispositif étant caractérisé en ce que, ledit dispositif comprend en outre un bouton d’arrêt d’urgence couplé à ladite plateforme mobile, ledit bouton d’arrêt d’urgence étant apte à être actionné par ledit utilisateur embarqué. Dans un mode de réalisation, ledit dispositif comprend en outre, un élément structurel couplé à ladite plateforme mobile ; une interface de raccordement couplée à ladite plateforme mobile, ladite interface de raccordement étant connectée de manière fonctionnelle audit élément structurel, ladite interface de raccordement étant prévue pour être raccordée à un moniteur d’ordinateur. Dans un autre mode de réalisation, ledit dispositif comprend en outre un moniteur d’ordinateur couplé à ladite plateforme mobile, ledit moniteur d’ordinateur étant connecté de manière fonctionnelle à ladite interface de raccordement, ledit moniteur d’ordinateur étant apte à afficher un environnement virtuel visible par ledit utilisateur embarqué. Dans un autre mode de réalisation, ledit bouton d’arrêt d’urgence permet de désactiver ou d’activer ledit moyen pour acheminer de l’énergie auxdits moteurs. Dans un autre mode de réalisation, ledit moyen pour acheminer de l’énergie auxdits moteurs comprend au moins un câble électrique relié à ladite plateforme mobile. Dans un autre mode de réalisation, ledit moyen pour acheminer de l'énergie auxdits moteurs comprend au moins une batterie embarquée sur ladite plateforme mobile. Dans un autre mode de réalisation, ledit moyen de localisation comprend un système de capture optique, ledit système de capture optique comprenant en outre, un élément marqueur mobile ; une station de référence fixe. Dans un autre mode de réalisation, ledit élément structurel comprend au moins un profilé en aluminium extrudé. Dans un autre mode de réalisation, ladite interface de raccordement respecte la norme d’interface VESA. Dans un autre mode de réalisation, ledit dispositif comprend en outre des barrières physiques empêchant ladite plateforme mobile de quitter son espace de travail. Description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée des exemples non limitatifs qui suivent, pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés parmi lesquels : FIG. 1 est une vue en perspective d’un mode de réalisation préféré de l’invention, mettant en évidence ses caractéristiques principales, à savoir une plateforme mobile utilisant des roues omnidirectionnelles, munie d’un élément structurel, une interface de raccordement (non visible sous cet angle de vue), un bouton d’arrêt d’urgence et un moniteur d’ordinateur. FIG. 2 est une vue en perspective détaillant un mode de réalisation préféré, mettant en évidence l’élément structurel prévu pour porter le moniteur d’ordinateur, ainsi que l’interface de raccordement permettant le raccord mécanique dudit moniteur d’ordinateur à l’élément structurel, et donc à la plateforme mobile. FIG. 3 est une vue détaillant une possibilité d’assemblage entre un moteur et une roue omnidirectionnelle de type mecanum. FIG. 4 est une vue d’une interface de raccordement générique respectant la norme d’interface VESA. Description détaillée de l’invention Dans un mode de réalisation préféré, une plateforme mobile (1) est propulsée par 4 roues omnidirectionnelles (3) de type mecanum, chacune de ces roues étant apte à recevoir individuellement de la puissance mécanique d’un moteur (2) distinct. D’éventuels moyens de réduction mécanique peuvent être interposés entre chaque moteur (2) et la roue mecanum (3) entraînée par ce moteur, selon les besoins de couple mécanique ou de vitesse de rotation. Dans un mode de réalisation préféré, une boite de vitesse à vis sans fin est utilisée. Il est également possible de faire intervenir différents moyens de transmission de la puissance mécanique entre chaque moteur (2) et chaque roue mecanum (3), comprenant par exemple des courroies et des poulies, des arbres de transmission, des joints de type cardan, etc. Dans un mode de réalisation préféré, un arbre de transmission est utilisé. Un moyen pour acheminer de l’énergie (5) auxdits moteurs (2) peut consister en une batterie embarquée (non représentée), ou bien en un ou des câbles (non représentés). Dans un mode de réalisation préféré, des câbles combinés en un faisceau de câbles sont liés à la plateforme mobile (1). Le bouton d’arrêt d’urgence (6) est disposé sur la plateforme mobile (1) à proximité de l’emplacement prévu pour l’utilisateur (U) et est facilement accessible. Dans un mode de réalisation préféré, le bouton d’arrêt d’urgence (6) est configuré pour interrompre directement le transit de l’énergie aux moteurs (2). Il suffit pour cela de configurer le bouton d’arrêt d’urgence pour que son emploi désactive directement le moyen pour acheminer de l’énergie (5) aux moteurs. A cette fin, le bouton d’arrêt d’urgence interrompt la continuité électrique du ou des câbles transmettant l’énergie aux moteurs. Dans un mode de réalisation préféré, le bouton d’arrêt d’urgence (6) peut activer ou désactiver le moyen pour acheminer de l’énergie (5) aux moteurs (2), se comportant ainsi comme un interrupteur principal. Un collecteur tournant peut être employé comme faisant partie d’un moyen pour acheminer de l’énergie (5) auxdits moteurs (2), afin de permettre une rotation illimitée de la plateforme mobile (1) sans emmêler les câbles. Un élément structurel (7) est arrimé au châssis de la plateforme mobile (1). Cet élément structurel (7) peut prendre la forme générale d’un ponton afin de consolider sa rigidité et sa capacité à porter une charge. En particulier, l’élément structurel (7) peut être constitué d’un ou plusieurs profilés en aluminium extrudé. L’emploi de profilés en aluminium extrudé est avantageux car ces profilés présentent une pluralité de rainures permettant de positionner et d’ajuster divers types de périphériques, en les rendant mécaniquement solidaires de la plateforme mobile (1). Une interface de raccordement (8) est arrimée à l’élément structurel (7). Cette interface de raccordement (8) est conçue pour le raccordement mécanique d’un moniteur d’ordinateur. Cette interface de raccordement (8) respecte préférentiellement la norme d’interface VESA pour la fixation du moniteur d’ordinateur. Dans un mode de réalisation préféré, un moniteur d’ordinateur (9) est connecté de manière fonctionnelle à l’interface de raccordement (8) à l’aide d’éléments de fixation tels que des vis. Le moniteur d’ordinateur (9) devient ainsi mécaniquement solidaire de la plateforme mobile (1). L’alimentation du moniteur d’ordinateur et le câble de données vidéo HDMI ou DisplayPort sont rassemblés avec le câble, ou le faisceau de câbles connectés à la plateforme mobile (1) pour l’alimentation des moteurs (2). Dans le cadre de la simulation de mouvement d’un véhicule terrestre tel qu’une voiture de course, un siège, un ou des périphériques d’interface utilisateur tel qu’un volant, et un pédalier sont arrimés au châssis de la plateforme mobile (1). Un système informatique (non représenté) génère l’affichage de l’environnement virtuel de la simulation sur le moniteur d’ordinateur, en prenant en compte les données reçues par le ou les périphériques d’interface utilisateur. Ce même système informatique émet des instructions destinées à chaque moteur. Le ou les périphériques d’interface utilisateur peuvent également recevoir des données du système informatique, notamment dans le cas de périphériques à retour de force. Divers capteurs peuvent être connectés au système informatique. Un moyen de localisation permet à l’algorithme de contrôle de connaître la position de ladite plateforme sur son espace de travail. Un tel moyen de localisation peut comprendre un système de capture de mouvement optique, ce système de capture de mouvement optique comprenant en outre un élément marqueur mobile (4M) et au moins une station de référence fixe (4S). D’autres possibilités de moyens de localisation comprennent un système de positionnement en intérieur ou encore un système utilisant des marquages au sol, ces exemples étant non limitatifs. Des systèmes de sécurité redondants sont considérés faisant intervenir des capteurs de type ultrasonique ou LIDAR ou encore, en dernier recours, des barrières physiques (10) bloquant le déplacement de la plateforme mobile hors de son espace de travail. Dispositif de simulation de mouvement, ledit dispositif comprenant, - une plateforme mobile (1) apte à se mouvoir sur le sol (S) ou une base (S), ladite plateforme mobile (1) ayant un espace pour embarquer au moins un utilisateur (U), - plusieurs moteurs (2) couplés à ladite plateforme mobile (1), - plusieurs roues omnidirectionnelles (3) couplées à ladite plateforme mobile (1), chacune desdites roues omnidirectionnelles (3) étant apte à recevoir individuellement de la puissance mécanique produite par l’un desdits moteurs (2) distincts, lesdites roues omnidirectionnelles (3) étant en contact avec ledit sol (S) ou ladite base (S), - un moyen de localisation (4) configuré pour évaluer la position de la plateforme mobile (1) sur ledit sol (S) ou ladite base (S), - un moyen pour acheminer de l'énergie (5) auxdits moteurs (2), ledit dispositif étant caractérisé en ce que, - ledit dispositif comprend en outre un bouton d’arrêt d’urgence (6) couplé à ladite plateforme mobile (1), ledit bouton d’arrêt d’urgence (6) étant apte à être actionné par ledit utilisateur embarqué (U). Dispositif selon la revendication 1 comprenant en outre, - un élément structurel (7) couplé à ladite plateforme mobile (1), - une interface de raccordement (8) couplée à ladite plateforme mobile (1), ladite interface de raccordement étant connectée de manière fonctionnelle audit élément structurel (7), ladite interface de raccordement (8) étant prévue pour être raccordée à un moniteur d’ordinateur. Dispositif selon la revendication 2 comprenant en outre un moniteur d’ordinateur (9) couplé à ladite plateforme mobile (1), ledit moniteur d’ordinateur (9) étant connecté de manière fonctionnelle à ladite interface de raccordement (8), ledit moniteur d’ordinateur étant apte à afficher un environnement virtuel visible par ledit utilisateur embarqué (U). Dispositif selon la revendication 1 dans lequel ledit bouton d’arrêt d’urgence (6) permet de désactiver ou d’activer ledit moyen pour acheminer de l’énergie (5) auxdits moteurs (2). Dispositif selon la revendication 1 dans lequel ledit moyen pour acheminer de l’énergie (5) auxdits moteurs (2) comprend au moins un câble électrique relié à ladite plateforme mobile (1). Dispositif selon la revendication 1 dans lequel ledit moyen pour acheminer de l'énergie (5) auxdits moteurs (2) comprend au moins une batterie embarquée sur ladite plateforme mobile (1). Dispositif selon la revendication 1 dans lequel ledit moyen de localisation comprend un système de capture optique, ledit système de capture optique comprenant en outre, - un élément marqueur mobile (4M), - une station de référence fixe (4S). Dispositif selon la revendication 1 dans lequel ledit élément structurel (7) comprend au moins un profilé en aluminium extrudé. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel ladite interface de raccordement (8) respecte la norme d’interface VESA. Dispositif selon la revendication 1 comprenant en outre des barrières physiques (10) empêchant ladite plateforme mobile (1) de quitter son espace de travail.