La Wolseley Girocar de David Hobson

[Edveiga]

Excellent contribuition!

Toujours sur l'article de CQ sur le modèle de Bernard Périer - Texte intégral

CQ BP text1.jpg

Guy

CQ BP Second page.jpg

Identifié comme exemplaire de CQ n°60 de juin 2003, p. 14, l’origine de l’article sur le modèle Walker de Bernard Périer, je l’ai retrouvé dans mes revues archivées. Ainsi, afin d’en faciliter la lecture, j’ai retranscrit ici son texte traduit en français.

Un gyroscope marcheur
par Bernard Périer
Les gyroscopes sont des objets vraiment fascinants, notamment en raison de leur capacité à garder une direction fixe par rapport aux étoiles. Cette relation astronomique me faisait rêver lorsque j’étais jeune. Mais ils intriguent aussi par la manière dont ils réagissent à une force appliquée à leur cadre. Si l’on essaie de le tourner dans un plan contenant l’axe de rotation du rotor, le gyroscope réagit en tournant son axe dans un plan perpendiculaire. On peut sentir ce phénomène inhabituel en manipulant un gyroscope jouet. Cette caractéristique peut être exploitée de diverses manières. La plus amusante est peut-être de construire une machine marchant sur deux pieds et capable de garder un pied levé pendant un moment !
« The International Society of Meccanomen » (Société Internationale des Meccanomen) propose sur le site Internet
http://users.actcom.co.il/~anthias/walkinggyro.htm, un article concernant un gyroscope marcheur, publié pour la première fois en janvier 1985 dans le magazine Robotics Age (voir Fig. 3). Je suppose que lorsque Michael Adler a mis cet article sur son site en avril 2000, c’était pour éveiller l’intérêt de certains Meccanomen. De ce point de vue, il a complètement réussi : voici un modèle Meccano du curieux gyroscope marcheur.
Le modèle
Voir figures 1 et 2. Très simple et très rapide à construire, ce modèle fonctionne parfaitement. J’ai limité le nombre de pièces au strict minimum pour obtenir la structure la plus légère possible. C’est pourquoi il s’agit davantage d’un mécanisme de démonstration que d’un modèle au sens habituel.
Le rotor du gyroscope est constitué de quatre disques circulaires de 4" pris en sandwich entre deux roues de moyeu. Le moyeu d’une roue est fixé à l’arbre de sortie du moteur, tandis que le moyeu de l’autre roue est fixé à un axe de 1¼" tournant dans le trou central de la bande verticale de 5½". Devant ce premier axe, se trouve un autre axe de 1¼" qui s’articule sur un double bras manivelle et porte une poulie de 2" ainsi qu’un court accouplement. Les brides de roue qui constituent les pieds tournent librement sur des doubles équerres, elles-mêmes tournant librement sur un axe de 1¼".

Les bandes horizontales de 4½" sont destinées à empêcher le rotor de frotter contre le sol si le gyroscope tombe. Le reste de la construction est clairement montré sur les photos. Les rondelles placées entre les bandes verticales extérieures de 5½" et les bandes doubles d’angle de 1" x ½" s’expliquent par une version antérieure du gyroscope ayant un rotor plus épais. Elles peuvent être omises.
Fonctionnement
Pour démontrer ses possibilités, le gyroscope a besoin d’une alimentation électrique d’au moins 6 V, donc surveillez l’état de la batterie. Le modèle commence à se balancer sur place d’un pied à l’autre sous l’action du mécanisme à manivelle et à bielle. Ensuite, lorsque son rotor tourne à pleine vitesse, le gyroscope commence à se déplacer avec des enjambées circulaires énergiques. Les spectateurs peuvent clairement voir ses pieds quitter le sol à tour de rôle. C’est magique ! Selon la surface sur laquelle il évolue, sa marche peut être assez imprévisible. Par exemple, il peut marcher un certain temps avec un seul pied, en tournant autour de l’autre pied qui reste au sol. Ses embardées étant parfois assez brusques, le gyroscope peut se renverser. Ne laissez pas sa laisse électrique trop lâche au point de ne pas pouvoir le rattraper ! Si vous essayez de le prendre dans la main pendant qu’il fonctionne, utilisez la rondelle de ¾" sur le dessus du châssis et faites attention à ne pas vous blesser. Les différentes bandes sont là pour protéger le rotor et la surface de votre sol ou de votre table, pas vos doigts !

 

[GuyFr]

Merci beaucoup Edmundo pour tous ces articles qui aident à mieux comprendre 

[GuyFr]

Encore merci Edveiga pour le fichier "BP gyroscope.mdl" du marcheur (que je n'arrive pas à correctement éditer avec mon VirtualMec, mais c'est une autre histoire).

Voilà ce que je comprends en gros du fonctionnement de ce marcheur :

- On part d'une position ou le marcheur est en appui sur ses deux pieds et le corps du robot vertical (manivelle en position médiane)

- La manivelle reliée au moteur descend vers son point mort bas =>
   - le le corps du robot bascule vers la gauche => son poids porte d'avantage sur son pied gauche
   - le gyroscope dont l'axe vient d'être basculé vers la gauche provoque par précession un couple selon l'axe vertical qui tend à faire tourner le corps du robot vers la gauche (peut être est ce la droite mais ça ne change rien au raisonnement)
   - du fait que le robot s'appuit d'avantage sur son pied gauche, le couple de rotation précédent provoque une rotation du corps autour du pied gauche.

- La manivelle monte vers son point mort haut =>
   - Rotation vers la droite en pivotant sur le pied droit (voir raisonnement précédent)

On a donc un enchainement de rotations du corps :
rotation sur pied gauche vers la gauche,
rotation sur pied droit vers la droite,
rotation sur pied gauche vers la gauche,

Le robot avance !

Que quelqu'un ait pu inventer un truc pareil et qui soit d'une apparence et d'une implémentation aussi simple, je n'en reviens pas  

Ici encore, me dire si par excès d’enthousiasme je n'ai pas fait d erreurs de raisonnement

Tentative d'explication du fait que le robot lève son pied (effet que l'on observe clairement dans la vidéo)

Si on considère le repère x : axe de rotation du gyroscope, y : axe de progression du robot, z axe vertical.

Rotation du corps selon l'axe z
Comme dit précédemment : La manivelle exerce un couple d'axe y sur le gyroscope, par réaction le gyroscope effectue une rotation d'axe z (z = x vectoriel y).

Le gyroscope "cherche à maintenir l'orientation d'axe y du marcheur pour se faire il doit lever son pied
- Le gyroscope n'est soumis à aucun couple d'axe z
- Il ne provoque donc pas de rotation selon y (= - x vectoriel z), il va simplement "chercher à conserver sa position selon cet axe"
- Hors le mouvement de la manivelle provoque une rotation du gyroscope d'axe y par rapport à la ligne joignant ses 2 pieds, pour compenser ce mouvement et maintenir sa position le gyroscope doit donc provoquer un basculement inverse : le pied se lève.

Capture.PNG

Pour l'instant je n'ai pas d'explication plus claire à donner, désolé

[Michel 1448]

Pour ceux qui l'on connu, il y avait Guy POUCHET un membre du CAM qui avait réalisé une roue gyroscopique "radiocommandé". Il l'avait amené lors d'une expo Meccano ( j'ai oublié laquelle ) et elle fonctionnai parfaitement. Guy était un virtuose du Meccano, il faut le dire.
Si l'un d"entre vous a plus d'info .....

PS" Radiocommandé ou peut-être filière, là aussi je me souvient plus, mais je l'ai vu fonctionner

Bonjour Dede,
Effectivement vu, il me semble à Bellegarde en 2007, mais je ne suis pas catégorique sur l’expo.
Quand au mode de commande : le filaire est quasi banni car cela fausserait le gyroscope, de par la présence du fil. 
Ce modèle a beaucoup marqué, et comme tout un chacun je ne sais pas ce qu’il est devenu.
Amicalement du Bugey.
Michel