TD comportement dynamique du SEGWAY

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Adapté du sujet centrale PSI 2005

SEGWAY Photo.png

Le support de l’étude est le véhicule auto balancé Segway® . Il s’agit d’un moyen de transport motorisé qui permet de se déplacer en ville. En termes de prestations, il est moins rapide qu’une voiture ou qu’un scooter, plus maniable, plus écologique, moins encombrant et nettement plus moderne.

La conduite du Segway® se fait alors par inclinaison du corps vers l’avant ou vers l’arrière, afin d’accélérer ou freiner le mouvement ( comme pour la marche à pied dans laquelle le piéton s’incline vers l’avant pour débuter le mouvement). Les virages à droite et à gauche sont quant à eux commandés par la rotation de la poignée directionnelle située sur la droite du guidon (voir photographies 1).

La spécificité de ce véhicule est d’avoir deux roues qui ont le même axe de rotation, avec son centre de gravité situé au dessus de l’axe commun des roues, si bien qu’on se demande comment rester à l’équilibre une fois monté sur la plate-forme. Tout comme le cerveau permet à l’homme de tenir debout sans tomber grâce à l’oreille interne, le système comporte un dispositif d’asservissement d’inclinaison, maintenant la plate forme du véhicule à l’horizontale ou encore la barre d’appui, supposée orthogonale à cette plate forme, à la verticale.

Le Segway® comporte à cet effet des capteurs et des microprocesseurs transmettant des consignes aux deux moteurs électriques équipant les deux roues.

Diagramme des cas d'utilisation[modifier]

SEGWAY cas utilisation.png

Enoncé des Fonctions de Service[modifier]

  • FS1 : Permettre au conducteur de se déplacer aisément sur la route
  • FS2 : Donner au conducteur une sensation de stabilité
  • FS3 : Rester insensible aux perturbations provenant de la route
  • FS4 : Rester manœuvrable dans la circulation
  • FS5 : Être peu encombrant
  • FS6 : Contribuer au respect de l’environnement

Description structurelle[modifier]

On propose de s’appuyer sur une description structurelle du véhicule, composé  :

  • d’un chariot (châssis + 2 roues uniquement), transportant le conducteur,
  • de deux moto-réducteurs entraînant les roues (un par roue),
  • d’un ensemble constitué d’un gyrosmètre et d’un pendule délivrant une information sur l’angle d’inclinaison du châssis par rapport à la verticale et sur sa dérivée,
  • d’un calculateur élaborant, à partir des informations issues des capteurs, les consignes de commande des groupes moto-réducteurs.
  • de batteries fournissant l’énergie aux divers composants.

SEGWAY structure.png

Travail demandé[modifier]

Q1. Compléter le diagramme des exigences avec les solutions techniques

SEGWAY exigences.png

Q2. Compléter le diagramme de définition de blocs et de bloc interne

SEGWAY definition bloc.png

SEGWAY diag bloc interne.png


Fleche verte droite.png Voir le corrigé