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Les gyropodes : comment ça marche ?

Les gyropodes – appelés aussi transporteurs personnels - sont des véhicules électriques monoplaces, constitués d’une plateforme avec une ou deux roues sur laquelle l’utilisateur se tient debout. Leur spécificité est d’avoir un système de stabilisation gyroscopique qui oriente l’appareil selon les mouvements du corps. Des capteurs numériques et un ou deux moteurs électriques assurent cette nouvelle mobilité urbaine en plein essor.

Hoverboard avec manche de conduite (Segway) ©Josep LAGO / AFP

Les types de gyropodes

Deux principaux types de gyropodes se sont imposés.

 

Les hoverboards

Ils se caractérisent par deux roues parallèles de chaque côté d’une plateforme. Certains comportent un manche de maintien et de conduite plus ou moins long. Ce fut le cas du premier modèle apparu aux États-Unis en 2001, inventé par l’ingénieur Dean Kamen qui le baptisa Segway, devenu une marque très répandue. D’autres hoverboards n’ont pas de manche et ont donc une taille plus réduite.

 

En haut, de gauche à droite : Hoverboard avec manche de conduite (Segway) Josep LAGO / AFP; Hoverboard sans manche de conduite Frederic J. BROW / AFP

En bas, de gauche à droite : Skateboard monoroue (Segway); Hoverboard semi-autonome (Loomo-Segway-Ninebot) Tobias SCHWARTZ / AFP 

 

Les monoroues

Comme leur nom l’indique, ils ont une roue centrale, l’utilisateur posant les pieds sur deux étriers placés de chaque côté. La roue peut aussi être insérée au milieu d’une planche de skateboard.

Les trottinettes ou les skateboards électriques à deux roues ne sont pas considérés comme des gyropodes, de même bien sûr que les vélos ou les scooters électriques, car ils ne sont pas fondés sur la technologie du gyroscope.
L’évolution très rapide de la robotique fait que certains modèles avancés de gyropodes deviennent « semi-autonomes », c’est-à-dire qu’ils peuvent détecter les obstacles et se mouvoir seuls.

 

Monoroue / Lionel BONAVENTURE / AFP

 

Les composants et leur fonctionnement

 

Les moteurs électriques

Chaque roue comporte un moteur électrique, pour une capacité totale entre 700 et 1 500 W, soit l’équivalent d’un gros appareil ménager. Il est alimenté par une batterie située dans la plateforme centrale. Le moteur assure la propulsion. L’autonomie du gyropode dépend de la durée de déchargement de la batterie et des modèles.

 

 

Les capteurs numériques

La vitesse des roues et leur inclinaison sont enregistrées par des capteurs miniaturisés qui envoient l’information vers l’élément caractéristique du gyropode, à savoir le gyroscope.

 

 

Le gyroscope

3 heures : l’autonomie atteinte par les hoverboards utilisés pour le tourisme urbain

Inventé au XIXe siècle par Léon Foucauld, le gyroscope est une sorte de toupie qui maintient son axe pointé dans une direction fixe, quel que soit le mouvement de l’ensemble.

Utilisé au départ dans l’aviation et dans l’espace, le gyroscope, maintenant miniaturisé, se trouve dans de nombreux appareils, notamment dans les téléphones portables pour assurer la géolocalisation. Dans l’hoverboard et le monoroue, il est constitué d’une petite plaque de siliciumLes cristaux de silicium sont issus de la silice, principal composant du sable et du quartz. Le silicium est un matériau semi-conducteur. dont les particules vibrent selon différents axes de rotation. Le gyroscope reçoit les informations des capteurs et renvoie vers la « carte mère » les indications nécessaires pour maintenir l’équilibre.

 

 

La carte-mère

C’est le cerveau du gyropode. Elle analyse les informations et en déduit les commandes qui doivent être envoyées au groupe propulseur. La vitesse et l’orientation des roues sont alors modifiées.

Le moteur se met en action selon les mouvements du conducteur. S’il incline le corps légèrement en avant, le gyropode va démarrer. S’il se redresse vers l’arrière, l’engin va freiner. De même pour les virages à droite ou à gauche1.

C’est donc une association étroite entre les données numériques et la propulsion électrique qui assure le déplacement très fluide et relativement stable de ces engins. Cette association est parfois comparée à celle de l’oreille interne et du cerveau humain avec le système musculaire.

 

Les hoverboards sont une association sophistiquée de batteries et moteurs électriques, de capteurs numériques et de gyroscopes.

 

Les performances de la propulsion

Elles sont très variables d’un modèle à l’autre.

La plupart des engins, qui pèsent généralement plus de 10 kilogrammes, peuvent atteindre des vitesses de 15 à 20 km/h, voire plus pour les monoroues, mais celles-ci sont réglementées (6 km/h en France). L’autonomie de la batterie est entre 1 heure et 3 heures (entre 15 et 40 km). La recharge sur le secteur électrique prend entre 1 heure et 4 heures.

Comme dans les véhicules électriques, les moteurs participent au rechargement de la batterie, qui se produit également lors des périodes de freinage. Des systèmes de sécurité réduisent la vitesse lorsque celle-ci dépasse certaines limites.

(1) Schémas sur Supinfo https://www.supinfo.com/articles/single/1908-the-hoverboar