J’ai toujours été fasciné par ces robots capables de se déplacer en équilibre sur deux roues. On trouve sur le net énormément d’infos, de tutos et autres explications sur les robots gyropode mais j’ai eu du mal à trouver toutes les explications dont j’avais besoin sur un seul site. Je vais donc décrire brièvement les différentes étapes de la construction de mon robot gyropode et partager le code.
Faire du gyropode Segway à Lyon : initiation et tuto
Principes de Base et Composants Essentiels
Le fonctionnement repose sur des principes assez simples. "je me penche en avant donc j'avance" (dès que le centre de gravité est devant l'aplomb des -segway- ou de la -rhino- roue(s)... Un capteur mesure l’angle d’inclinaison par rapport à la position d’équilibre et corrige la position en actionnant les moteurs dans la direction de la chute.
Les composants principaux incluent:
- Arduino Nano: Le cœur du montage.
- Capteur MPU6050: Mesure l'angle d'inclinaison.
- L293D: Contrôleur pour les 2 motoréducteurs.
- Motoréducteurs: Actionnent les roues.
- Alimentation 9V: Fournit l'énergie nécessaire.
Coté mécanique, mon robot est réparti sur trois étage. Sur le premier sont fixés les motoréducteurs et le MPU6050. Sur le deuxième étage, se trouve la carte de contrôle constituée d’un Arduino nano et d’un L293d. L’alimentation 9V se trouve au troisième étage où j’ai également ajouté un interrupteur.
Elektor Mini-Wheelie: un kit de robot autostabilisé
Le Capteur MPU6050
Le MPU6050 est une petite carte électronique équipée d’un gyroscope et d’un accéléromètre. Le gyroscope mesure ce qu’on appelle la vitesse angulaire qui correspond à la vitesse de changement de l’angle. Selon la documentation du MPU 6050, en divisant les valeurs brutes par 131, on obtient une valeur en degré / seconde. En mesurant à interval régulier, il est facile de calculer l’angle d’inclinaison.
Cette mesure n’est pas parfaite et la mesure par interval conduit à des déviations. Sur une courte durée, cette valeur est fiable mais sur des durées plus longues, la déviation devient trop importante.L’accéléromètre mesure la force de la gravité, avec cette valeur et quelques formules de trigonométrie, on peut calculer l’angle d’inclinaison. L’accéléromètre ne calcule pas sur un interval mais à l’instant donné. Il n’y a donc pas de déviation sur la durée.
Pour combiner de manière optimale les mesures du gyroscope et de l’accéléromètre, il y a plusieurs possibilité mathématiques. J’ai choisi la plus facile, le filtre complémentaire.
Contrôle et Ajustement de l'Inclinaison
Maintenant que l’angle d’inclinaison est connu, il faut envoyer un signal au moteur pour corriger l’inclinaison. Ce signal sera d’intensité différente en fonction de l’inclinaison par rapport à la position d’équilibre. Plus l’écart est important, plus la vitesse de rotation des moteurs sera élevée et inversement.
Pour ce faire un modèle mathématique est utilisé: le PID pour proportionnelle, Intégrale et Dérivée.
Améliorations Possibles
Les différentes pistes d’améliorations que j’envisage sont: Descendre le centre de gravité en plaçant la pile un étage plus bas.
Gyropodes Adaptés aux Personnes à Mobilité Réduite
Les détournements d’objets ont parfois du bon, même du très bon ! Après des années de travail et pas moins de 6 versions, ces trois amis, tous en fauteuil roulant voient leur rêve de mobilité réalisé ! Concrètement il se présente comme deux grosses roues surmontées d’une assise, le gyropode stabilise lui-même le fauteuil par rapport au poids de l’utilisateur et au terrain visé.
Selon les informations du site francebleu.fr, le dispositif est compatible avec de nombreuses pathologies nécessitant l’usage d’un fauteuil roulant comme la paraplégie, l’hémiplégie, l’amputation des membres inférieurs ou la sclérose en plaque.
Pour obtenir ce fauteuil E-ROOL, il faudra compter entre 13000 et 16000 euros et il est livré avec tous les accessoires et une petite boîte à outils d’urgence. Certes un investissement très important mais la liberté de se mouvoir a-t-elle vraiment un prix ? Il est probablement possible qu’une partie de ce coût soit pris en charge par les MDPH locales ou la sécurité sociale mais nous n’avons aucune certitude vis-à-vis de ceci.
Customiser un gyropode Segway pour en faire un fauteuil roulant capable de passer partout tout en étant financièrement avantageux. Ils sont trois, originaires d’Alsace et à mobilité réduite. Pascal Grimm, Arnaud Niederst et Franck Koffel sont surtout bricoleurs et inventifs. En effet, ces amis se sont penchés sur une équation technique loin d’être facile à résoudre. Comment créer un fauteuil roulant pouvant affronter tous les terrains et surfaces, dont la neige et le sable, sans investir une fortune ?
C’est ainsi que pour la deuxième fois, un gyropode Segway est modifié pour s’adapter aux personnes en situation de handicap. Pour rappel, le Segway dispose de deux roues, se pilote d’une main et pèse environ 50 kg (selon el modèle). Parmi les modifications apportées par le trio alsacien, un siège bien sûr et l’ajout d’un pose guidon. Ou encore de roues d’un gros diamètre pour, par exemple, rouler sur une plage de sable.
Pour commercialiser, leur handigyropode, appelé E-Rool, les super bricoleurs ont créé une association Paramove. À travers cette création, leur objectif ne consiste pas à s’enrichir mais à répondre aux besoins spécifiques d’utilisateurs comme eux. Entre l’acquisition d’un Segway et sa transformation, il faut quand même compter entre 13 et 16 000 euros. Cher mais moins que les tarifs du marché pour un engin équivalent.
Fauteuil roulant gyropode E-ROOL, une solution pour la mobilité tout terrain
Tableau comparatif des coûts
| Option | Coût Estimé | Avantages | Inconvénients |
|---|---|---|---|
| Fabrication DIY | Variable (dépend des composants) | Personnalisable, économique | Complexe, nécessite des compétences techniques |
| E-ROOL | 13 000 - 16 000 € | Adapté aux personnes handicapées, tout-terrain | Coût élevé |
| Elektor Mini-Wheelie (Kit) | Variable (dépend du fournisseur) | Éducatif, programmable | Nécessite assemblage, petite taille |