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Il suffit d'un simple effleurement de l'engin (chariot, poussette, etc.) et d'une légère variation des données de mesure au niveau de l'entraînement pour que le système aide intuitivement à accélérer, freiner ou diriger, et ce grâce aux moteurs électriques intégrés aux roues. (Hall 11, stand D41)
Le texte suivant a été traduit automatiquement de l'allemand et n'a pas été post-édité.
Le moindre mouvement, la moindre impulsion lors d’une poussée, d’une traction ou d’une pression, indique aux roues intelligentes ce que l’utilisateur souhaite faire et où il veut aller. Les roues comprennent ces signaux et s’activent en conséquence. Ainsi, les véhicules de toutes sortes équipés de ces roues démarrent plus facilement, prennent les virages en douceur et s’arrêtent plus rapidement. « La conduite semble beaucoup plus facile, une grande partie de la masse étant accélérée par les moteurs électriques intégrés aux roues », explique le professeur Matthias Nienhaus. Les caddies récalcitrants ou les lits d’hôpital encombrants peuvent être guidés par de légers effleurements plutôt que par les habituelles secousses d’avant-en-arrière. Les remorques de vélo ne sont plus seulement tractées passivement, et les déambulateurs ou les fauteuils roulants assistent activement leurs utilisateurs.
Nienhaus et son équipe de l’Université de la Sarre ont passé des années à mener des recherches, à développer et à peaufiner cette nouvelle technologie. En 2018, lors du salon de Hanovre, les ingénieurs en propulsion ont démontré que les roues pouvaient déterminer, à partir des seules données de mesure des moteurs électriques qu’elles renferment, quand et comment elles devaient assister la conduite – sans qu’aucun capteur supplémentaire ne soit nécessaire. En 2023, ils ont démontré comment les roues, associées à une poignée à capteur, sont ainsi capables de déplacer facilement des charges : elles accélèrent ou freinent, tournent lentement ou plus vite selon les besoins – chaque roue individuellement ou en groupe. « Grâce à la combinaison de la poignée à capteur et des roues, nous déplaçons aujourd’hui plus de quatre tonnes », explique Nienhaus. Jusqu’à présent, la poignée à capteur était nécessaire pour servir d’interface avec l’utilisateur, qui indiquait la direction souhaitée. C’est là que se trouvait jusqu’à présent le centre de commande du système, le microcontrôleur.
Des roues qui réfléchissent : une assistance sans poignée à capteur
La nouveauté, c'est que cette poignée à capteur peut même, dans de nombreux cas, être supprimée. « Cela rend la technologie plus simple, plus intuitive et moins coûteuse », explique Matthias Nienhaus. De légers effleurements ou d'autres impulsions suffisent pour que les moteurs intégrés aux roues comprennent s'ils doivent fournir une poussée douce ou puissante. Cela est possible car les moteurs, grâce à une technologie de régulation adaptée, peuvent se commander eux-mêmes et donner les ordres. « La commande fonctionne grâce à une combinaison de méthodes d’intelligence artificielle, d’algorithmes performants et de l’identification des bons paramètres à partir des données des moteurs électriques dans les roues », résume Matthias Nienhaus.
Sans poignée, cette technologie fonctionne jusqu’à présent pour des véhicules pesant jusqu’à 100 kg, selon le type d’application et la charge. Au salon de Hanovre, les chercheurs montreront notamment, à l’aide d’une remorque à vélo, à quel point celle-ci roule sans effort grâce aux roues intelligentes. L’équipe poursuit ses recherches afin de pouvoir transporter des charges nettement plus lourdes sans poignée à capteur. Pour les véhicules très lourds, la solution reste les roues associées à une poignée à capteur.
L'intelligence artificielle dans la roue : des données plutôt que des capteurs supplémentaires
Les moteurs électriques situés à l'intérieur des roues font également office de capteurs ; ils remplissent la fonction d'organes sensoriels. Lorsqu'une roue bouge, les valeurs mesurées par son moteur électrique changent. De minuscules variations de ces chiffres révèlent précisément ce qui se passe au niveau de la roue. « Les moteurs électriques des roues fournissent eux-mêmes toutes les données de mesure dont nous avons besoin pour les commander. Il n’y a donc pas de frais liés à l’installation de capteurs supplémentaires », explique Matthias Nienhaus. Dans le cadre de plusieurs projets de recherche, son groupe de travail s’est penché sur la question de savoir comment tirer le plus d’informations possible des moteurs à partir des données de mesure qui sont de toute façon générées dans les roues lorsqu’elles tournent : par exemple, comment le champ électromagnétique est réparti à certains endroits du moteur et comment cela évolue pendant le roulement.
Les chercheurs ont recueilli d'innombrables mesures de ce type provenant des entraînements et les ont associées à des états spécifiques du moteur et à des positions des roues. À partir de cette masse de données, ils ont identifié des modèles de signaux qu'ils ont attribués à des séquences typiques. Nienhaus et son équipe ont également déposé une demande de brevet pour un procédé permettant d'éliminer les effets parasites et d'améliorer ainsi la pertinence des données. Les données de mesure permettent de déterminer avec précision la force avec laquelle un moteur fonctionne, comment la position des roues change ou si celles-ci sont davantage sollicitées d'un côté que de l'autre.
De minuscules impulsions suffisent : les roues roulent ainsi là où l'utilisateur le souhaite
Grâce à des modèles mathématiques et des algorithmes intelligents, il est possible de commander les moteurs pour qu’ils réagissent de manière appropriée. On peut également vérifier s’ils fonctionnent correctement. Les moteurs intégrés aux roues fournissent les données nécessaires, tandis qu’un microcontrôleur traite les signaux. Les roues sont sensibles, elles « détectent » en permanence leur position, leur vitesse et leur charge : les moindres mouvements du véhicule sur lequel elles sont montées, déclenchés par exemple par un contact de la main, permettent au système d’entraînement de déduire ce qui est souhaité : l’électronique lit les signaux du moteur, les compare et fournit la poussée appropriée – toutes les informations transitent par les câbles normaux déjà en place.
Au salon de Hanovre, les chercheurs recherchent des partenaires issus de l'industrie et du monde scientifique avec lesquels ils pourront perfectionner leur technologie et la transposer en applications pratiques.
Cette recherche a été financée par le ministère fédéral de la Recherche ainsi que par le Programme central d'innovation pour les PME (ZIM) dans le cadre de plusieurs projets de coopération.
Le professeur Matthias Nienhaus souhaite mettre en pratique les résultats de la recherche appliquée dans le secteur industriel. À cette fin, il a fondé, depuis sa chaire, la société WELLGO-Systems GmbH.
Pour toute question, veuillez contacter :
Professeur Matthias Nienhaus (chaire de technologie des entraînements de l'université de la Sarre) : Tél. : 0681 302-71681 ; e-mail : info@lat.uni-saarland.de
Photos de presse à télécharger :
Vous pouvez utiliser les photos de presse gratuitement dans le cadre de ce communiqué de presse et de la couverture médiatique de l'Université de la Sarre, à condition de mentionner le nom du photographe.
