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Title:
DEVICE FOR CONTROLLING A CRAFT BY REMOTE GUIDANCE, AND CONTROL METHOD IMPLEMENTED BY SAID DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/125428
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a device for controlling a craft by remote guidance, such as an air, land or aquatic craft, real or virtual, comprising a control interface (30) and communication means (40) for transmitting control instructions from the pilot to said craft. The control interface (30) is a mechanical interface that can be orientated in multiple directions with respect to a fixed frame of reference (XYZ), and having a steering member (31) able to be maintained by the pilot positioned in said fixed reference frame. Said control interface (30) further comprises position sensors (34a, 36b, 36c) arranged to transform movements and positions generated by the body of the pilot and transmitted to said steering member (31) into control instructions, in such a way that said craft reproduces at least partially the movements and positions of the body of the pilot.

Inventors:
BROM VINCENT (FR)
Application Number:
PCT/EP2017/050970
Publication Date:
July 27, 2017
Filing Date:
January 18, 2017
Export Citation:
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Assignee:
BROM VINCENT (FR)
International Classes:
G06F3/01; A63F13/20; G06F3/0346; G06F3/0481
Domestic Patent References:
WO2011140606A12011-11-17
WO2011140606A12011-11-17
Foreign References:
US20080153592A12008-06-26
US5577981A1996-11-26
US5782639A1998-07-21
US5980256A1999-11-09
US5782639A1998-07-21
US5980256A1999-11-09
Attorney, Agent or Firm:
KOELBEL, Caroline (FR)
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Claims:
Equipement de pilotage par téléguidage d'un engin (10), tel qu'un engin aérien, terrestre ou aquatique, réel ou virtuel, ledit équipement comportant au moins une interface de pilotage (30, 30') et des moyens de communication (40) pour transmettre des instructions de pilotage du pilote (1) audit engin (10), ladite interface de pilotage (30, 30') étant une interface mécanique, orientable multi directionnellement par rapport à un référentiel fixe (XYZ), et comportant un organe de direction (31, 3 ), caractérisé en ce que ledit organe de direction (31, 3 ) est agencé pour être maintenu par le pilote (1) lorsqu'il est positionné dans ledit référentiel fixe (XYZ), et en ce que ladite interface de pilotage (30, 30') comporte en outre des capteurs de position (34a, 36b, 36c, 42) agencés pour transformer en instructions de pilotage des mouvements et des positions générés par le corps du pilote transmis audit organe de direction (31, 3 ), de sorte que ledit engin (10) reproduit au moins en partie les mouvements et les positions du corps du pilote (1).

Equipement de pilotage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe de direction (31, 3 ) présente une forme de guidon (31a, 31b) agencé pour être maintenu à une ou deux mains par le pilote (1).

Equipement de pilotage selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit guidon (31a) présente une forme courbe pour créer un arceau délimitant un volume intérieur agencé pour recevoir au moins en partie le corps du pilote (1).

Equipement de pilotage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit organe de direction (31, 3 ) constitue à lui-seul ladite interface de pilotage (30'), le référentiel fixe (XYZ) étant défini uniquement par le pilote (1) lorsqu'il repose sur une surface fixe et maintient ledit organe de direction (31, 3 ), et en ce que ledit organe de direction (31, 3 Γ) comporte au moins un capteur de position gyroscopique.

Equipement de pilotage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit organe de direction (31) est monté sur un support articulé agencé pour reposer sur une surface fixe définissant ledit référentiel fixe (XYZ), ledit organe de direction (31) et ledit support articulé constituant ladite interface de pilotage (30).

Equipement de pilotage selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit organe de direction (31) comporte au moins un capteur de position gyroscopique.

Equipement de pilotage selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit support articulé comporte une embase (33) agencée pour reposer sur ladite surface fixe définissant ledit référentiel fixe (XYZ), un bras articulé (32) monté sur ladite embase, et en ce que ledit organe de direction (31) est couplé à l'extrémité libre dudit bras articulé (32).

Equipement de pilotage selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit bras articulé (32) comporte au moins une première et une deuxième articulations (35b, 35c) définissant respectivement un premier et un deuxième axes de pivotement (X, Y) perpendiculaires entre eux, et associées respectivement à un premier et un deuxième capteurs de position (36b, 36c).

Equipement de pilotage selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit bras articulé (32) est monté sur ladite embase (33) par une troisième articulation définissant un troisième axe de pivotement (Z) perpendiculaire aux premier et deuxième axes de pivotement (X, Y) et associé à un troisième capteur de position.

10. Equipement de pilotage selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit bras articulé (32) comporte au moins une articulation à rotule associée à un capteur de position.

11. Equipement de pilotage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit organe de direction (31, 3 ) comporte une poignée pivotante (34) associée à un capteur de position (34a) pour commander la vitesse ou l'avance dudit engin (10).

12. Equipement de pilotage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins un calculateur et des actionneurs embarqués dans ledit engin (10) et en ce que ledit calculateur est agencé pour transformer lesdites instructions de pilotage en consignes de commande desdits actionneurs en fonction de la position instantanée dudit engin (10).

13. Procédé de pilotage par téléguidage d'un engin (10), tel qu'un engin aérien, terrestre ou aquatique, réel ou virtuel, mis en œuvre par ledit équipement de pilotage selon l'une quelconque des revendications précédentes, procédé dans lequel le pilote (1) transmet des instructions de pilotage audit engin (10) via une interface de pilotage (30, 30') et des moyens de communication (40), ladite interface de pilotage (30, 30') étant une interface mécanique, orientable multi directionnellement par rapport à un référentiel fixe (XYZ), et comportant un organe de direction (31, 3 ), caractérisé en ce que lesdites instructions de pilotage sont créées par les mouvements et les positions générés par le corps du pilote (1) positionné dans ledit référentiel fixe (XYZ), lesquels mouvements et positions du corps du pilote (1) sont détectés par ladite interface de pilotage (30, 30'), via ledit organe de direction (31, 3 ) maintenu par le pilote (1) positionné dans ledit référentiel fixe (XYZ), et sont transformés en instructions de pilotage par des capteurs de position (34a, 36b, 36c, 42) prévus dans ladite interface de pilotage (30, 30'), de sorte que ledit engin (10) reproduit au moins en partie les mouvements et les positions du corps du pilote (1).

14. Procédé de pilotage selon la revendication 13, caractérisé en ce que le mouvement de basculement vers l'avant ou vers l'arrière du corps du pilote (1) autour de l'axe Y du référentiel fixe crée une instruction d'avance ou de recul si l'engin (10) est un engin roulant, flottant ou aérien, ou une instruction de descente ou de montée pour commander la profondeur ou le tangage si l'engin (10) est un engin aérien tel qu'un drone à multi-rotors ou subaquatique.

15. Procédé de pilotage selon la revendication 13, caractérisé en ce que le mouvement d'inclinaison latérale vers la droite ou vers la gauche du corps du pilote (1) autour de l'axe X du référentiel fixe crée une instruction de déplacement latéral vers la droite ou vers la gauche si l'engin (10) est un engin roulant, flottant ou aérien, ou une instruction de basculement vers la droite ou vers la gauche pour commander le roulis si l'engin (10) est un engin aérien tel qu'un drone à multi-rotors ou subaquatique.

16. Procédé de pilotage selon la revendication 13, caractérisé en ce que le mouvement de rotation du corps du pilote (1) autour de son axe central Z du référentiel fixe crée une instruction de changement de direction vers la droite ou vers la gauche ou de lacet dudit engin (10).

17. Procédé de pilotage selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, caractérisé en ce que la position obtenue par le corps du pilote (1) à l'issue de ses mouvements crée une position similaire sur ledit engin (10) dans la limite de ses positions acceptables par ledit engin (10).

Description:
EQUIPEMENT DE PILOTAGE PAR TELEGUIDAGE D'UN ENGIN ET PROCEDE DE PILOTAGE MIS EN ŒUVRE PAR LEDIT EQUIPEMENT

Domaine technique :

La présente invention concerne un équipement de pilotage par téléguidage d'un engin, tel qu'un engin aérien, terrestre ou aquatique, réel ou virtuel, ledit équipement comportant au moins une interface de pilotage et des moyens de communication pour transmettre des instructions de pilotage du pilote audit engin, ladite interface de pilotage étant une interface mécanique, orientable multi directionnellement par rapport à un référentiel fixe, et comportant un organe de direction.

La présente invention concerne également un procédé de pilotage mis en œuvre par l'équipement de pilotage tel que défini ci-dessus, procédé dans lequel le pilote transmet des instructions de pilotage audit engin via une interface de pilotage et des moyens de communication, ladite interface de pilotage étant une interface mécanique, orientable multi directionnellement par rapport à un référentiel fixe, et comportant un organe de direction. Technique antérieure :

Le pilotage par téléguidage d'engins mobiles est largement répandu dans différents domaines techniques, tels que le modélisme, les drones, etc. aussi bien dans le cadre d'activités de loisirs ou sportives, que dans le cadre d'activités professionnelles de surveillance, d'investigations, de cartographie et d'audiovisuel. Le pilote dispose généralement d'une télécommande à poser sur un support ou à porter sur lui, pourvue d'organes de commande tels que boutons, manettes, volant ou guidon, actionnés par les doigts et/ou les mains du pilote, dans un référentiel défini par la télécommande en tant que telle. Ce type de télécommande comporte en outre un émetteur et une antenne pour transmettre les instructions de pilotage à l'engin mobile par radiocommunication via des ondes radioélectriques. Dans ce cas, l'engin mobile comporte un récepteur et une antenne pour capter les instructions de pilotage et les transmettre à ses moyens d'actionnement permettant son déplacement dans l'espace dans un référentiel à deux dimensions s'il s'agit d'un engin terrestre ou dans un référentiel à trois dimensions s'il s'agit d'un engin aérien ou aquatique. L'engin peut être réel ou virtuel comme par exemple dans un simulateur de vol ou de conduite. Dans ce cas, la transmission des instructions de pilotage peut s'effectuer par une liaison filaire ou non. Lorsque l'engin est réel, le pilotage peut s'effectuer à vue, c'est-à-dire que l'engin reste à portée de vue du pilote, ou non. Dans ce dernier cas, l'engin est équipé d'une caméra et les images sont retransmises par radiocommunication au pilote via un écran ou des lunettes-vidéo lui permettant de visualiser en temps réel l'environnement dans lequel évolue l'engin piloté à distance. Cette technique de pilotage est connue sous le nom de « pilotage en immersion » ou en anglais de « First Person View ».

D'une manière générale, les télécommandes sont compactes, de faible encombrement et ergonomiques pour que les doigts et/ou les mains du pilote puissent aisément actionner les organes de commande par des mouvements d'appui, de poussée, de traction, de rotation, de basculement correspondant à des instructions de pilotage, ces mouvements s 'effectuant dans les trois axes XYZ du référentiel défini par la télécommande, généralement des mouvements de rotation autour de ces trois axes X, Y et Z, et quelque fois des mouvements de translation dans le plan de la télécommande défini par les axes X et Y. Le pilote peut adopter une position figée assis ou debout, ou se déplacer en marchant sans incidence sur le pilotage de l'engin. En effet, il lui suffit de bouger ses doigts et/ou ses mains dans le référentiel de la télécommande pour piloter l'engin. En aucun cas, il peut écarter les bras et basculer son corps pour reproduire un pilotage réel. Il en découle que l'amplitude des mouvements, qu'il peut effectuer avec ses doigts et/ou ses mains, est limitée par rapport à la télécommande et à son référentiel. De même, l'amplitude des déplacements qu'il peut générer sur les organes de commande est également limitée du fait de leur construction puisqu'ils sont liés à la télécommande par des liaisons à pivot, sphériques et/ou linéaires. De plus, la taille réduite des organes de commande n'offre qu'un bras de levier relativement court limitant encore l'amplitude des mouvements que le pilote peut générer. Ainsi, de très faibles mouvements des doigts et/ou des mains du pilote doivent générer de grandes amplitudes de déplacement de l'engin mobile, sans que le pilote puisse maîtriser correctement le pilotage. Cette technique de pilotage ne permet donc pas au pilote de s'immerger totalement dans le pilotage du fait de la limitation des mouvements, ni d'effectuer un pilotage de précision du fait que le pilotage se limite à des ordres de déplacement de l'engin par impulsions manuelles sur des organes de commande dans un référentiel limité à la télécommande. Par conséquent, cette technique nécessite de nombreuses heures d'entraînement avant de pouvoir maîtriser le pilotage d'un engin mobile par téléguidage sans toutefois permettre au pilote de vivre pleinement le pilotage et d'en ressentir les sensations. Les mêmes remarques s'appliquent bien entendu aux simulateurs de vol et de conduite.

La publication WO 2011/140606 Al décrit une station de pilotage d'un modèle réduit volant tel qu'un hélicoptère comportant un siège pivotant, un manche et des pédales. La rotation du siège est générée automatiquement par une unité de contrôle électronique permettant au pilote d'être toujours positionné face à son modèle réduit. Ce poste de pilotage n'a qu'un degré de liberté et ce n'est pas le mouvement du pilote qui génère la rotation du siège mais l'unité de contrôle.

Les publications US 5,782,639 et US 5,980,256 décrivent des simulateurs de vol sous la forme d'une plateforme portée par une structure tubulaire articulée ou d'une capsule sphérique, toutes deux mobiles dans l'espace par rapport à un référentiel fixe constitué par le sol sur lequel est posé le simulateur. La personne est dans ce cas assise à l'intérieur du simulateur pour en faire partie intégrante et doit actionner des leviers ou des manches pour créer une réaction sur le simulateur, le faire bouger dans l'espace, et être entraîné avec lui. Ces simulateurs sont particulièrement encombrants, chers et non transportables. En outre, ils ne permettent pas de créer des sensations réelles de pilotage car le pilote n'est pas lui-même situé dans le référentiel fixe mais embarqué dans le simulateur et subit les déplacements du simulateur. II existe par ailleurs des dispositifs optiques mettant en œuvre une ou plusieurs caméras permettant de détecter les mouvements du corps du pilote pour piloter un engin par exemple aérien. Toutefois, ces dispositifs ne sont pas précis, sont difficilement transportables en extérieur, ne sont pas autonomes et sont très onéreux. On connaît également des calculateurs paramétrables embarqués dans les engins pilotables à distance qui influent automatiquement sur les actionneurs de l'engin en fonction de capteurs embarqués détectant la position, la vitesse, la position géographique, la pression, etc. dudit engin. Toutefois, ces dispositifs ne sont jamais combinés à la position ni aux mouvements du pilote au sol pour les retransmettre audit engin.

Les techniques de pilotage connues ne sont donc pas satisfaisantes. Exposé de l'invention :

La présente invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un nouvel équipement de pilotage par téléguidage, qui est de conception simple et fiable, autonome, facilement transportable, utilisable aussi bien en extérieur qu'en intérieur, bon marché, et qui permet au pilote de vivre une expérience proche du pilotage réel lui procurant ainsi de nouvelles sensations et lui permettant simultanément d'améliorer grandement la précision et la fiabilité de pilotage, et de pouvoir ainsi maîtriser plus rapidement le pilotage à distance d'un engin réel ou virtuel.

Dans ce but, l'invention concerne un équipement de pilotage du genre indiqué en préambule, caractérisé en ce que ledit organe de direction est agencé pour être maintenu par le pilote lorsqu'il est positionné dans ledit référentiel fixe, et en ce que ladite interface de pilotage comporte en outre des capteurs de position agencés pour transformer en instructions de pilotage des mouvements et des positions générés par le corps du pilote transmis audit organe de direction, de sorte que ledit engin reproduit au moins en partie les mouvements et les positions du corps du pilote.

Ainsi, l'invention se distingue des dispositifs connus en ce que le pilote est positionné dans le référentiel fixe, et en ce que ce sont ses propres mouvements qui sont transmis à un engin réel ou virtuel via l'interface de pilotage. Le procédé de pilotage de l'invention n'est donc pas identique à celui des techniques actuelles, et a l'avantage de procurer au pilote des sensations de pilotage proches de la réalité.

L'organe de direction présente avantageusement une forme de guidon agencé pour être maintenu à une ou deux mains par le pilote. Il peut être de forme sensiblement droite, en V, ou plus ou moins courbe. Lorsqu'il est de forme courbe, il peut créer un arceau délimitant un volume intérieur agencé pour recevoir au moins en partie le corps du pilote.

Dans une variante de réalisation de l'invention, l'organe de direction peut constituer à lui seul l'interface de pilotage et comporter dans ce cas au moins un capteur de position gyroscopique. Dans cette variante, le référentiel fixe est uniquement défini par le pilote lorsqu'il repose sur une surface fixe et maintient ledit organe de direction. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, l'organe de direction est monté sur un support articulé agencé pour reposer sur une surface fixe définissant ledit référentiel fixe, l'organe de direction et le support articulé constituant dans ce cas ladite interface de pilotage. L'organe de direction peut comporter au moins un capteur de position gyroscopique. Le support articulé peut comporter une embase agencée pour reposer sur ladite surface fixe définissant ledit référentiel fixe, un bras articulé monté sur ladite embase, et l'organe de direction couplé à l'extrémité libre dudit bras articulé.

Dans cette forme de réalisation, le bras articulé peut comporter au moins une première et une deuxième articulations définissant respectivement un premier et un deuxième axes de pivotement perpendiculaires entre eux, et associées respectivement à un premier et un deuxième capteurs de position. Le bras articulé peut en outre être monté sur l'embase par une troisième articulation définissant un troisième axe de pivotement perpendiculaire aux premier et deuxième axes de rotation et associé à un troisième capteur de position.

Dans une autre variante de réalisation, le bras articulé peut comporter au moins une articulation à rotule associée à un capteur de position.

En fonction de l'engin à piloter, l'organe de direction peut comporter une poignée pivotante associée à un capteur de position pour commander la vitesse ou l'avance dudit engin.

L'équipement de pilotage selon l'invention peut en outre comporter au moins un calculateur et des actionneurs embarqués dans ledit engin, le calculateur étant agencé pour transformer lesdites instructions de pilotage en consignes de commande desdits actionneurs en fonction de la position instantanée dudit engin.

Dans ce but également, l'invention concerne un procédé de pilotage du genre indiqué en préambule, caractérisé en ce que les instructions de pilotage sont créées par les mouvements et les positions générés par le corps du pilote positionné dans le référentiel fixe, lesquels mouvements et positions du corps du pilote sont détectés par l'interface de pilotage via ledit organe de direction agencé pour être maintenu par le pilote positionné dans ledit référence fixe, et sont transformés en instructions de pilotage par des capteurs de position prévus dans ladite interface de pilotage, de sorte que ledit engin reproduit au moins en partie les mouvements et les positions du corps du pilote.

Le mouvement de basculement vers l'avant ou vers l'arrière du corps du pilote autour de l'axe Y du référentiel fixe peut avantageusement permettre de créer une instruction d'avance ou de recul si l'engin est un engin roulant, flottant ou aérien, ou une instruction de descente ou de montée pour commander la profondeur ou le tangage si l'engin est un engin aérien tel qu'un drone à multi-rotors ou subaquatique.

Le mouvement d'inclinaison latérale vers la droite ou vers la gauche du corps du pilote autour de l'axe X du référentiel fixe peut avantageusement permettre de créer une instruction de déplacement latéral vers la droite ou vers la gauche si l'engin est un engin roulant, flottant ou aérien, ou une instruction de basculement vers la droite ou vers la gauche pour commander le roulis si l'engin est un engin aérien tel qu'un drone à multi-rotors ou subaquatique.

Le mouvement de rotation du corps du pilote autour de son axe central Z du référentiel fixe peut avantageusement permettre de créer une instruction de changement de direction vers la droite ou vers la gauche dudit engin si l'engin est un engin roulant, flottant ou aérien, ou une instruction de rotation vers la droite ou vers la gauche pour commander le lacet si l'engin est un engin aérien tel qu'un drone à multi-rotors ou subaquatique.

De manière préférentielle, la position obtenue par le corps du pilote à l'issue de ses mouvements permet de créer une position similaire sur ledit engin dans la limite des positions acceptables par ledit engin. Description sommaire des dessins : La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante de plusieurs modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels:

- la figure 1 représente schématiquement le principe de fonctionnement de l'invention appliquée à un engin aérien pour lequel le pilote est positionné dans un référentiel fixe XYZ défini par le sol sur lequel il repose,

la figure 2 est une vue en perspective d'une interface de pilotage selon une première variante de réalisation de l'invention,

- la figure 3 est une vue en perspective d'une interface de pilotage selon une deuxième variante de réalisation de l'invention,

la figure 4 est une vue en perspective d'une autre interface de pilotage selon la deuxième variante de réalisation de l'invention, et

les figures 5A, 5B et 5C sont des vues de dessus schématiques d'un pilote montrant trois positions de pilotage possibles.

Illustrations de l'invention et différentes manières de la réaliser :

En référence aux figures, l'équipement de pilotage selon l'invention peut s'appliquer à tout type d'engins 10, réels ou virtuels, tel qu'un engin aérien, terrestre ou aquatique, via des moyens de communication 20 filaires ou non filaires par radiocommunication. L'engin aérien peut être à titre d'exemple non limitatif un avion, un ballon dirigeable, un hélicoptère, un drone, une aile ou similaire. L'engin terrestre peut être à titre d'exemple non limitatif un vélo, une moto, une voiture, un quad, un tracteur ou similaire. L'engin aquatique peut être à titre d'exemple non limitatif un bateau à voile, un bateau à moteur, une planche de surf, un sous-marin ou similaire.

La figure 1 illustre le principe de fonctionnement de l'invention appliqué à un engin aérien tel qu'un avion. Le pilote 1 est debout dans un référentiel fixe XYZ pour piloter ledit engin 10 en bougeant son propre corps comme s'il était sur ou dans ledit engin de sorte que l'engin 10 reproduit au moins en partie les mouvements et les positions générés par le pilote. On entend par « référentiel fixe » dans le cadre de la présente invention un repère orthonormé en trois dimensions XYZ dont le plan XY est défini par le sol ou toute autre surface d'appui équivalente sur lequel est positionné le pilote 1 qu'il soit debout, assis ou couché. Il sera par la suite dénommé « référentiel fixe XYZ ».

Ainsi, le pilote 1 peut commander l'engin en étant totalement libre de ses mouvements, en jouant sur les positions de son corps que l'engin va reproduire et en effectuant des amplitudes de mouvement beaucoup plus grandes que dans les techniques de pilotage de l'état de l'art, lui permettant à la fois d'obtenir un pilotage beaucoup plus précis et de ressentir des sensations nouvelles proches d'un pilotage réel. Cette technique de pilotage s'apparente à un pilotage en immersion totale et peut s'appliquer aussi bien à un pilotage à distance qu'à un pilotage en simulateur de vol ou de conduite.

Les mouvements et les positions du pilote 1 permettent en effet de créer toutes les instructions de pilotage nécessaires au pilotage de l'engin 10, générant ainsi un nouveau procédé de pilotage dans lequel l'engin 10 reproduit au moins en partie les mouvements et les positions initiés par le pilote 1, généralement à partir de son bassin en bougeant son buste et ses bras.

En effet, on peut citer à titre d'exemples non limitatifs, les mouvements du corps du pilote 1 suivants :

Le mouvement de basculement vers l'avant ou vers l'arrière du corps du pilote 1 (autour de l'axe Y) selon les flèches Ml peut correspondre à une instruction d'avance ou de recul si l'engin 10 est un engin roulant, flottant ou aérien, ou une instruction de descente ou de montée selon les flèches PI pour commander la profondeur ou le tangage si l'engin 10 est un engin aérien tel qu'un drone à multi-rotors ou subaquatique,

Le mouvement d'inclinaison latérale vers la droite ou vers la gauche du corps du pilote 1 (autour de l'axe X) selon les flèches M2 correspond à une instruction de déplacement latéral vers la droite ou vers la gauche si l'engin

10 est un engin roulant, flottant ou aérien, ou une instruction de basculement vers la droite ou vers la gauche selon la flèche P2 pour commander le roulis si l'engin 10 est un engin aérien tel qu'un drone à multi-rotors ou subaquatique, Le mouvement de rotation du corps du pilote 1 autour de son axe central (autour de l'axe Z) selon les flèches M3 correspond à une instruction de changement de direction vers la droite ou vers la gauche ou de lacet quel que soit l'engin 10 selon la flèche P3.

De même, la position du corps du pilote 1 obtenue à l'issue de ses mouvements est conservée par l'engin 10, bien entendu dans la limite des amplitudes acceptables par ledit engin 10, jusqu'à ce que le pilote initie un autre mouvement qui va générer un autre déplacement de l'engin 10. A titre d'exemple, le pilote 1 peut en maintenant son corps en position inclinée de 30° vers l'avant maintenir l'engin 10 dans une position de tangage de 30° par rapport à l'horizontale, puis il peut un instant plus tard ramener sa position inclinée vers l'avant à 20° pour modifier la position de tangage à 20° dudit engin 10. Ainsi, la position du pilote 1 est reproduite au moins en partie par l'engin 10, ce qui induit pour le pilote 1 de vivre pleinement l'opération de pilotage et d'en ressentir les sensations lui permettant une plus grande finesse dans le choix des trajectoires imposées à l'engin 10. Bien entendu, en fonction des réglages effectués par le pilote, il existe un rapport proportionnel entre les positions générées par le pilote et les positions effectués par l'engin, ce rapport n'étant pas forcément égal à 1/1.

Le pilote 1 commande la mise en marche et l'arrêt de l'engin 10 ainsi que de sa vitesse par un organe de commande accessible par exemple par une main ou un pied. La commande de la vitesse ou des gaz peut être gérée par un potentiomètre ou tout autre moyen équivalent actionné depuis une poignée, un pupitre de commande, une pédale (non représentée), ou tout organe de commande équivalent. La commande de l'avance d'un engin aérien tel qu'un hélicoptère, un drone ou similaire, ou d'un engin subaquatique tel qu'un sous-marin ou similaire, peut être gérée par la poignée de la vitesse ou la poignée des gaz ou par tout organe de commande équivalent. De même, la commande de son recul peut être gérée par une poignée de frein ou par tout organe de commande équivalent. Le calculateur embarqué dans l'engin 10 peut aussi influer sur la commande de la vitesse ou des gaz par exemple pour arrêter le moteur en cas de perte de signal du pilote 1.

Pour mettre en œuvre cette nouvelle technique de pilotage, l'équipement de pilotage selon l'invention comporte au moins :

une interface de pilotage 30, 30'associée à une unité de transmission 40 et comportant un organe de direction 31, 3 , pour détecter les mouvements et les positions du corps du pilote 1, les transformer directement en instructions de pilotage, et transmettre lesdites instructions de pilotage à l'engin 10, et un calculateur (non représenté) couplé à des actionneurs (non représentés) embarqués dans l'engin 10 pour recevoir les instructions de pilotage, les comparer avec la position de l'engin 10 et les transformer en consignes de commande des actionneurs, de sorte que l'engin 10 reproduise au moins en partie les mouvements et les positions du corps du pilote 1. Le calculateur et les actionneurs sont des dispositifs connus et utilisés dans le domaine du téléguidage d'engins et ne seront pas détaillés davantage.

Dans le cas d'un pilotage à distance, le pilotage peut s'effectuer à vue, c'est-à-dire que l'engin 10 reste visible par le pilote 10, ou non. Dans ce dernier cas, l'équipement de pilotage peut être complété par une caméra embarquée dans l'engin 10 permettant de transmettre en temps réel au pilote 1 via un écran ou des lunettes- vidéo les images de l'environnement dans lequel évolue l'engin 10 piloté à distance. En référence plus particulièrement à la figure 2, l'interface de pilotage 30 selon une première variante de l'invention comporte un organe de direction 31 mobile dans l'espace, maintenu par le pilote 1 (non représenté sur cette figure) et supporté par un support ou un pied articulé. La hauteur du support articulé sera adaptée à la position du pilote 1 qui peut être assis, debout ou couché. Le support articulé est constitué dans l'exemple représenté d'un bras articulé 32 portant à son extrémité supérieure ledit organe de direction 31, et d'une embase 33 dans laquelle est montée l'extrémité inférieure du bras articulé 32. L'embase 33 est prévue pour être posée sur le sol ou sur n'importe quelle autre surface d'appui fixe, qui constitue le référentiel fixe XYZ dans lequel est également positionné le pilote 1. Bien entendu, tout autre support équivalent peut convenir.

L'organe de direction 31, 3 est agencé pour être maintenu par le pilote 1 à une ou à deux mains. Il se présente sous la forme d'un guidon 31a, 31b, de conception rigide, c'est-à-dire non souple et non articulé, pour pouvoir transmettre un changement de position du pilote 1 directement, de manière précise et reproductible, sans inertie.

Dans l'exemple représenté aux figures 2 et 3, le guidon 31a présente une forme courbe pour créer un arceau. Cet exemple n'est bien entendu pas limitatif comme on le verra en référence à la figure 4. Il est de préférence symétrique par rapport à un plan médian XZ, et délimite un volume intérieur tel qu'il peut recevoir au moins en partie le corps du pilote 1. Ce guidon 31a peut ainsi entourer au moins partiellement le corps du pilote 1 et décrire un périmètre suffisamment grand pour qu'il puisse être maintenu à deux mains par le pilote 1, bras tendus en partie ou en totalité, vers l'avant, de côté ou vers l'arrière selon la position de pilotage qu'il souhaite adopter et selon l'engin 10 qu'il dirige. Ces différentes positions de pilotage sont représentées schématiquement aux figures 5A, 5B et 5C et peuvent correspondre par exemple à une position de conduite d'une moto lorsque les bras du pilote sont dirigés vers l'avant (figure 5 A), une position de pilotage d'un avion lorsque les bras du pilote sont écartés sur les côtés (figure 5B) et une position de pilotage d'une aile lorsque les bras du pilote sont dirigés vers l'arrière (figure 5C).

L'organe de direction 31, 3 peut comporter au moins deux zones de préhension ZP distinctes et éloignées l'une de l'autre pour y recevoir les deux mains du pilote. Ces zones de préhension ZP ne sont pas nécessairement délimitées physiquement et ne comportent pas obligatoirement une poignée. L'organe de direction 31, 3 peut en effet être maintenu par le pilote à deux mains ou à une seule main respectivement posées à différents endroits sur le guidon 31a, 31b sans incidence sur le fonctionnement de l'interface de pilotage 30, 30' .

Au moins une de ses zones de préhension ZP, par exemple celle à droite du plan médian XZ pour les pilotes droitiers, comporte une poignée pivotante 34 actionnable par une des mains du pilote 1 pour commander la vitesse ou l'avance de l'engin 10 par accélération et décélération via un capteur de position 34a. Cet exemple n'est pas limitatif, la poignée pivotante 34 pouvant être située à gauche du plan médian XZ pour les pilotes gauchers. De même, la poignée pivotante 34 peut être remplacée par tout autre organe de commande adapté, pouvant être disposé devant le pilote 1 ou à tout autre endroit sur l'organe de direction 31, 31 '. Il peut comporter également une manette de frein (non représentée) pour commander l'arrêt ou le recul de l'engin 10 via un autre capteur de position.

Le bras articulé 32 comporte dans l'exemple représenté à la figure 2 trois tronçons 32a, 32b, 32c, reliés entre eux, deux à deux par une articulation à pivot. Le tronçon 32b médian est assemblé au tronçon 32a inférieur par une première articulation à pivot 35b selon l'axe Y et le tronçon 32c supérieur est assemblé au tronçon 32b médian par une deuxième articulation à pivot 35c selon l'axe X. Le tronçon 32a inférieur est assemblé à l'embase 33 selon l'axe Z, cet assemblage pouvant être fixe comme dans l'exemple illustré ou effectué par une troisième articulation à pivot (non représentée) d'axe Z. Chaque articulation à pivot 35b, 35c est associée à un capteur de position 36b, 36c. Chaque articulation à pivot 35b, 35c peut en outre comporter un organe de rappel (non représenté) agencé pour rappeler l'interface de pilotage 30 dans une position initiale de départ. L'organe de direction 31 est assemblé à l'extrémité libre du tronçon 32c supérieur en un point central fixe passant par le plan médian XZ. Il porte également l'unité de transmission 40 qui comporte au moins une batterie (non représentée), un émetteur et une antenne radio, et qui est reliée électriquement aux différents capteurs de position 34a, 36b, 36c.

Ainsi, cette interface de pilotage 30 est orientable dans différentes directions, et au moins dans le plan XZ et dans le plan YZ. Si une troisième articulation est prévue entre l'embase 33 et le tronçon 32a inférieur, elle serait également orientable autour de l'axe Z. Les capteurs de position 34a, 36b, 36c sont des capteurs de position angulaire permettant de transformer un changement de position angulaire du corps du pilote 1 par rapport au référentiel fixe XYZ via l'organe de direction 31 maintenu par le pilote en un signal électrique représentatif d'une instruction de pilotage. Ces capteurs de position sont par exemple des potentiomètres résistifs, fiables et bon marché, étant précisé que tout autre type de capteurs de position peut convenir. De même, les articulations à pivot 35b, 35c peuvent être remplacées l'une ou l'autre ou toutes par une ou plusieurs articulations à rotule autorisant ainsi toutes les rotations autour des axes X, Y et Z. On choisira dans ce cas des capteurs de position angulaire ou gyroscopiques adaptés aux articulations à rotule. Dans une variante non représentée, il est possible de prévoir des capteurs de position dans l'organe de direction 31 et dans le support articulé, ou uniquement dans l'organe de direction 31 sous la forme de capteurs gyroscopiques permettant dans ce cas de simplifier grandement la conception du support articulé. En référence à présent à la figure 3, l'interface de pilotage 30' selon une deuxième variante de l'invention comporte uniquement l'organe de direction 31 de l'exemple précédent, mobile dans l'espace, destiné à être maintenu par les deux mains du pilote 1 (non représenté sur cette figure) et non lié à un support. L'organe de direction 31 porte l'unité de transmission 40 qui comporte dans ce cas un et de préférence plusieurs capteurs de position gyroscopiques (non représentés) capables de transformer un changement de position angulaire du corps du pilote 1 par rapport au référentiel fixe XYZ dans lequel se trouve le pilote via le guidon 31a tenu par le pilote en un signal électrique représentatif d'une instruction de pilotage. Dans cette variante de réalisation, le référentiel fixe XYZ est défini par le pilote 1 lui-même en appui sur le sol ou sur toute surface d'appui fixe, dans un repère orthonormé XYZ dont l'origine correspond à la position initiale de départ des capteurs de position gyroscopiques. Ainsi, cette interface de pilotage 30' est orientable dans les trois axes XYZ, sans limite imposée par un support mécanique.

La figure 4 illustre une autre forme de réalisation de l'interface de pilotage 30' de la figure 3 comportant un unique organe de pilotage 3 sans support. Il se présente sous la forme d'un guidon 31b de forme sensiblement droite ou en V. Il peut être pourvu de deux zones de préhension ZP distinctes et éloignées, pour recevoir les deux mains du pilote 1 positionné dans le référentiel fixe XYZ. Comme dans les exemples précédents, les zones de préhension ZP peuvent être ou non délimitées physiquement par des poignées. Une au moins des zones de préhension ZP peut comporter une poignée pivotante 34 pour la commande de la vitesse ou de l'avance de l'engin 10, ou tout autre organe de commande remplissant la même fonction. Le guidon 31b porte l'unité de transmission 40, un écran d'affichage 41 et un ou plusieurs capteurs de position gyroscopiques 42 pour constituer une interface de pilotage 30' complète et compacte. Lorsque l'engin 10 piloté est un engin réel, il est par exemple équipé d'un récepteur pour réceptionner par ondes radioélectriques les instructions de pilotage envoyées par l'émetteur de l'unité de transmission 40, d'un ou de plusieurs capteurs gyroscopiques qui transmettent à un calculateur la position instantanée de l'engin 10, d'un calculateur qui compare les instructions de pilotage à la position instantanée de l'engin 10 dans chaque axe X, Y et Z et, en cas de différence, envoie des consignes de commande aux actionneurs des organes mobiles de l'engin 10 pour les déplacer en conséquence jusqu'à faire correspondre les instructions de pilotage à la position instantanée de l'engin 10.

Comme expliqué précédemment, la vitesse de l'engin 10 peut être commandée par le pilote 1 via la poignée pivotante 34 prévue sur le guidon 31a, 31b de l'organe de direction 31, 3 , ou par tout autre organe de commande remplissant la même fonction. La consigne de vitesse est directement transmise de l'émetteur au récepteur qui pilote directement l'actionneur des gaz ou le variateur de vitesse du moteur de l'engin 10. Comme expliqué précédemment, tout autre organe de commande de la vitesse de l'engin 10 peut être prévu, y compris à l'intérieur dudit engin 10 par l'intermédiaire du calculateur. Lorsque l'engin 10 piloté est un engin virtuel, les instructions de pilotage sont transformées en signaux numériques traités par un logiciel d'ordinateur pour modifier directement la position de l'engin virtuel sur un écran d'un simulateur de vol ou de conduite, conformément aux simulateurs connus. L'interface de pilotage 30, 30' peut être complétée par des boutons de commande spécifiques (non représentés) permettant de dépasser les positions angulaires du pilote 1 afin par exemple de pouvoir générer une boucle dans le cas du pilotage d'un avion ou toute autre figure pour tout autre engin piloté. Π ressort clairement de cette description que l'invention permet d'atteindre les buts fixés, à savoir de permettre à un pilote de vivre une expérience proche de celle du pilotage réel améliorant grandement la précision du pilotage tout en lui procurant de nouvelles sensations étant donné que l'engin reproduit de manière similaire les déplacements angulaires faits par le corps du pilote.

La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits mais s'étend à toute modification et variante évidentes pour un homme du métier. Notamment la forme, la conception et la disposition des organes de direction, des organes de commande et du support articulé décrits peuvent varier pour s'adapter au pilote et à l'engin à piloter. De même, le choix des capteurs n'est pas limitatif et s'étend à tout autre capteur compatible.