Monocycle télécommandé

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tango zoulou
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Messagepar tango zoulou » Sam Aoû 22, 2015 10:58 pm

Et voilà enfin le début d'un projet que j'attendais tant ! :D :D

Mon objectif : réaliser un monocycle télécommandé en Lego technic.

Par monocycle j’entends ça :
Image
On peut définir ça comme un engin doté d'une seulle roue et dont le centre de gravité se trouve sous l'axe de rotation.
Cet engin n'est pas encore commercialisé à cause notamment d'un problème de stabilité sur lequel je reviendrai, cela dis il est grave stylé. :evil:

Avant de parler lego, il faut comprendre comment un tel véhicule peut rouler.
L'utilisation d'une seule roue laisse 3 degrés de rotation qu'on va intelligemment nommer tangage, roulis et lacet. ;) Comme sur un avion :
Image

L'axe de lacet et l'axe de roulis sont tout deux maintenus stable par l'effet gyroscopique.
Mais au fait, qu'est que l'effet gyroscopique ?
Réponse :
Pour comprendre un tel phénomène, vous n'avez besoin de qu'une seule connaissance : l'inertie. Toute masse à tendance à conserver sa vitesse en ligne droite. Il faut obligatoirement un effort pour changer la trajectoire ou la vitesse. Pourquoi ? Poser vous plutôt la question pourquoi pas. ;)
Prenons une particule de masse sur une roue. Quand la roue tourne, la particule va avoir une vitesse tangente à la roue :
Image
Ensuite la cohésion de la matière créer un effort vers le centre qui va uniquement changer la direction de la particule. (une roue liquide ne peut pas tourner)
Ce qui fait qu'un instant plus tard la particule va se trouver dans le plan de rotation.
Image

C'est ce qu'il se passe quand la roue n'a qu'une seule rotation sur l'axe de tangage.
Maintenant ajoutons une rotation supplémentaire, mais sur l'axe de roulis.
La vitesse de la particule va avoir une nouvelle composante, cette fois ci latérale :
Image

Ainsi, à l'instant plus tard la particule va avoir tendance à quitter le plan de rotation initial. Ce qui n'est pas le cas de la particule situé un quart de tour avant ou après, car elle n'avait pas de vitesse latérale. cette dernière va avoir tendance à rester sur le plan.
Image
En fait la roue va se mettre à tourner dans un mouvement complexe qu'on appelle précession.

Revenons en à notre monocycle. Que se passe t-il ?
Admettons que le monocycle soit en train de rouler, et que inévitablement il se mette à pencher à droite. Alors l'effet gyroscopique va faire tourner la roue sur l'axe de lacet, et là coup de chance, ça entraine le monocycle en virage à droite. Ainsi le point de contact va se remettre sous le centre d'inertie et le monocycle va revenir à la verticale. On peut aussi expliquer ça avec la ''force centrifuge'', qui n'existe pas rappelons le. :|
Évidement il en est de même quand le monocycle penche à gauche. ;)


Pour maximiser la stabilité grâce au couple gyroscopique il faut :
- maximiser la vitesse angulaire de la roue
- maximiser la vitesse du monocycle (ça tombe bien ça va dans le même sens :)
- maximiser la vitesse d’inclinaison, donc permettre un grand angle d'inclinaison pour avoir le temps de gagner de la vitesse.
- des moments d'inerties optimaux, mais ça je ne vous en parle pas. :)

Ensuite il y a le problème de l’instabilité du tangage.

Si le véhicule est à vitesse constante, c'est le fait que le centre d'inertie se trouve sous l'axe de rotation qui fait que le monocycle ne va ni basculer en arrière, ni en avant. En effet, si il se penche en avant le centre d'inertie va s’élever, et la gravité va faire revenir le monocycle en arrière, à la manière d'un culbuto.

Maintenant il y a le problème de l'accélération (ou freinage, mais c'est pareil).
C'est un problème que j'ai étudié de le cadre de mon TIPE, en prépa. ;)

Imaginez que le monocycle roule à fond.
Le conducteur voie un piéton traverser. Horreur ! Il freine brutalement.
Que se passe t-il ? Il fait un soleil, c'est à dire qu'il continue de rouler, mais en tournant sur lui même, à la manière de ce smiley : :lolroule: Et paf le piéton !
C'est pourquoi le monocycle est un engin encore très dangereux. :evil:

Pour diminuer ce phénomène, il faut :
- des accélérations pas trop importantes
- un centre de gravité très bas
- une répartition de masse judicieuse, mais là encore je ne vous en parle pas. :)

Voilà, je pense que vous savez comment roule un monocycle.
N'hésitez pas si vous avez des questions. :D

Revenons aux Lego, et plus précisément aux cahier des charges :
- réaliser un monocycle télécommandé avec du PFS
- tweakage autorisé :o
- pas de contrainte sur le montage, je n'ai pas pour intention que des autres le réalise
- un max de vitesse et de fun !!
- du style, et oui le monocycle c'est avant tout un véhicule qui sert à frimer. :oo
- démarrage non lancé

Voilà.

Pour commencer, il faut choisir la roue.
Heureusement, lego nous à pondu une roue toute spécialement faite pour ! Il s'agit bien sûr de la roue de l'halfire droid technic.

Premier hic à franchir : son adhérence de merde.
Pour ça j'ai prévue de rajouter un anneau découpé d'un ballon de baudruche autour de la roue. Sinon ça va pas.

Ensuite il faut faire la liaison roue/châssis.
C'est pas simple car il faut une liaison précise, solide et avec peu de frottement.
Je pense avoir réussis à trouver une bonne solution. ;)

Ensuite il il y l'organisation des pièces dans la roue.

Voici un premier jet :

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Image

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(photos pourries, dsl...)

Premières conclusions :
- la liaison châssis/roue est très bien.
- la châssis est un peu brouillon, mais c'est pas hyper grave
- niveau stabilité je n'ai pu qu'essayer sans moteur sur un tapis de 2m. Mais ça à l'air de rouler !! J'ai même l'impression que la vitesse n'a même pas besoin d'être très importante comme sur la moto.
Les essai moteurs c'est pour plus tard, quand j'aurai reçu mon câble d'alimentation. ;)
- les couleurs sont à retravailler, le style aussi.

Pour ce qui est de la direction, je vous en reparle demain ! :D
Tout de suite j'ai franchement la flemme de repartir sur des lignes et des lignes...
La plus grosse difficulté dans la création, ce n'est pas de faire quelque chose qui n'existe pas, mais de faire quelque chose qui peut exister.

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Messagepar Remi » Lun Aoû 24, 2015 4:48 pm

Sympa comme idée. Ça me rappelle aussi la Gantz Bike :
https://www.google.fr/search?q=gantz+bike&safe=off&biw=1366&bih=602&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0CAYQ_AUoAWoVChMImcDe_PnBxwIVAs8aCh1GxA8W

Je suis impatient d'en voir plus, notamment les essais de fonctionnement.
La curiosité est un vilain défaut ! Je sais, c'est décevant comme signature...

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Messagepar Kwear » Lun Aoû 24, 2015 8:04 pm

énorme.... :tare: je vais suivre ça. 8)
"La mesure qui vous sert pour les autres servira aussi pour vous. Pardonnez et vous serez pardonnés." Jésus-Christ

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Messagepar tango zoulou » Mar Aoû 25, 2015 11:45 am

Remi a écrit:Ça me rappelle aussi la Gantz Bike

Ho tu sais, il y a plein de référence où on peut apercevoir ce genre d'engin. ::D: En même temps c'est le véhicule le plus stylé de l'univers.
Par contre c'est pas un vrai monocycle, lui il ne peut pas faire de soleil. :D

Bon, pour ce qui est de l'adhérence, les ballons de baudruches ça ne marche pas du tout (trop petit et impossible à mettre). Du coup je vais coller deux bandes de caoutchouc ensemble (issues d'une chambre à air) pour faire une sorte de pneu. Ça promet d'avoir un rendu assez sympa. Les photo dès que c'est bon. :)

Quant à la direction, vous l'aurez compris : il n'y a pas d'actionneur ! :o
C'est un pari assez fous, mais c'est peut être grâce à ça que ça va marcher. Je m'explique :
J'aurai pu faire comme sur sur la moto, mais ajouter un moteur c'est ajouter de la masse et rehausser le centre d'inertie, pas top pour la stabilité. Sans parler de la surconsommation électrique.
Mais surtout, dans quel sens ira le monocycle si je fait pencher un moteur à droite ? A droite ? Pas forcément, c'est plus complexe que ça en à l'air. (D’ailleurs sur le topic de la moto, mon explication sur ça ne vaut pas un clous.)

Ce n'est pas pour autant que je ne compte pas faire tourner mon monocycle. :oo En fait je compte sur l'instabilité de mon monocycle.
Je n'ai pas encore fait les tests, mais j'imagine qu'il ne roulera pas en ligne droite : il fera plein de lacet plus ou moins grand selon la vitesse.
Pour tourner à droite, j'attendrai que le monocycle soit en lacet à droite, alors là je ralentirai pour que le monocycle reste en virage à droite. Pour en sortir il suffira d’accélérer.

Mais ça c'est en théorie. :tare:
La plus grosse difficulté dans la création, ce n'est pas de faire quelque chose qui n'existe pas, mais de faire quelque chose qui peut exister.

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Messagepar Anto » Mar Aoû 25, 2015 1:16 pm

tango zoulou a écrit:Ce n'est pas pour autant que je ne compte pas faire tourner mon monocycle. :oo En fait je compte sur l'instabilité de mon monocycle.
Je n'ai pas encore fait les tests, mais j'imagine qu'il ne roulera pas en ligne droite : il fera plein de lacet plus ou moins grand selon la vitesse.
Pour tourner à droite, j'attendrai que le monocycle soit en lacet à droite, alors là je ralentirai pour que le monocycle reste en virage à droite. Pour en sortir il suffira d’accélérer.

Donc si il y a un mur devant et à gauche du monocycle, tu pries pour qu'il parte à droite afin d'éviter de te manger le mur ? :lol: J'adore le concept ! :lolroule:

Pour la roue, je ne pense pas que tu ait besoin d'ajouter quelque-chose autour pour avoir de l'adhérence. Sariel avait fait ça il y a quelques années, et dans la vidéo, son truc n'avait pas l'air de patiner.
Si tu ajoutes une chambre à air, il ne risque pas d'y avoir des petites bosses qui vont perturber le fonctionnement de ton monocycle ?

Une question : ce n'est pas (très difficilement) faisable sur ton moc, mais si tu mettais une roue à inertie (roues de moto ?) de chaque côté du moc, et que chacune tournait dans le même sens, est-ce qu'en inversant brutalement le sens de rotation d'une roue le monocycle se mettrait à tourner ?

Bonne continuation ! :bounce:
La théorie, c'est quand on sait tout et que rien ne fonctionne. La pratique, c'est quand tout fonctionne et que personne ne sait pourquoi.

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Messagepar PierroLego16 » Mar Aoû 25, 2015 2:50 pm

Anto a écrit:Sariel avait fait ça il y a quelques années

Ouep, et il y a du boulot pour faire mieux ! ^^ Je ne vois pas trop comment ça pourrait être amélioré. Par contre c'est intéressant de tester sa propre version.
Mes créations sur mon site Lego ! - Modérateur Techlug : mars 2014 - novembre 2015

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Messagepar FromLegowithlove » Mar Aoû 25, 2015 4:49 pm

C'est surtout que là il y'a deux roues,ce qui règle le problème de stabilité,et en plus permet de tourner en désactivant une roue.
Ce n'est qu'en essayant continuellement, que l'on finit par réussir
Ou, en d'autres termes : plus ça rate, plus on a de chance que ça marche ...
La fusée des Shadoks avait une chance sur un million de décoller:ils s'efforcent alors de faire rater le plus vite possible les 999999 premiers lancements afin que le 1 000 000ème soit le bon!

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Messagepar tango zoulou » Mar Aoû 25, 2015 10:11 pm

Anto a écrit:Donc si il y a un mur devant et à gauche du monocycle, tu pries pour qu'il parte à droite afin d'éviter de te manger le mur ?

C'est ça ! ::D:
C'est un paris un peu risqué.

Anto a écrit:Pour la roue, je ne pense pas que tu ait besoin d'ajouter quelque-chose autour pour avoir de l'adhérence.

Si, clairement.
Pour l'adhérence longitudinal ça passe grâce au nervures. Mais latéralement c'est zéro, ça glisse même sur du tapis. :/

Anto a écrit:Sariel avait fait ça il y a quelques années

PierroLego16 a écrit:Ouep, et il y a du boulot pour faire mieux ! ^^ Je ne vois pas trop comment ça pourrait être amélioré.

J'avais vu, mais lui il fait un dicycle, et ça change tout ! ;)
Mais je ne suis pas du tout fan de son MOC. La mécanique à l'air excessivement brouillonne, il triche en ne faisant pas un vrai monocycle mais un dicycle et il triche encore en mettant des roulettes à l'arrière et l'avant pour empêcher les soleil. :/
Donc si il y a moyen de faire mieux.
Après je ne prétend pas encore que le mien roulera. ;)

Anto a écrit:son truc n'avait pas l'air de patiner.

En même temps il ne prend pas des maxi virages. ;)
Mon monocycle roulera bien plus vite pour avoir une chance de tenir droit.

Anto a écrit:Une question : ce n'est pas (très difficilement) faisable sur ton moc, mais si tu mettais une roue à inertie (roues de moto ?) de chaque côté du moc, et que chacune tournait dans le même sens, est-ce qu'en inversant brutalement le sens de rotation d'une roue le monocycle se mettrait à tourner ?

Oui, j'y ai pensé aussi cet aprèm. En gros c'est une roues de réaction. Je pensais à utiliser uniquement l'inertie d'un moteur d'axe longitudinal, ça l'avantage d'être ultra simple mais pas forcément suffisant.
C'est ma porte de secours si mon système actuel ne fonctionne pas. (système qui n'est pas...)

Anto a écrit:Si tu ajoutes une chambre à air, il ne risque pas d'y avoir des petites bosses qui vont perturber le fonctionnement de ton monocycle ?

Non au contraire, ça lisse le profil. ;)
J'ai fait un premier test et c'est plutôt bien, mais il faut recoller les extrémités.
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Messagepar tango zoulou » Lun Aoû 31, 2015 5:07 pm

J'ai essayer de mettre une bande de roulement faite en chambre à air :

Image

Image

En gros c'est deux bandes de même longueur collé l'une sur l'autre avec la jointure au milieu de l'autre. Le tout est monté en élasticité (le diamètre initial de la bande est plus petit).
Dans l'idéal c'est exactement ce qu'il faut. :) Bonne adhérence et design au rendez vous. (sur les photos les finissions sont à faire)

Seulement voilà le problème :

Image

:whine:

Aucune colle ne permet de coller les deux bout correctement. (j'ai essayé colle néoprène, colle rustine et autre)
Là je sèche un peu...
Avez vous des idées ?
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Messagepar juGSI16V » Lun Aoû 31, 2015 5:38 pm


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Messagepar Arnaud1999 » Lun Aoû 31, 2015 6:24 pm

Tu peux aussi essayer de coudre les 2 bouts avec du fil fin.
La valeur n'attend pas le nombre des années !
Mon site en construction http://mocmaniac.blogspot.be/

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Messagepar quoideneuf » Mar Sep 01, 2015 10:24 am

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Messagepar Totoleplufor » Mar Sep 01, 2015 11:08 am

Comme sur un vélo, il faut surtout gratter la chambre à air avec du papier de verre pour créer l'adhérence... sinon le caoutchouc c'est comme du savon noir ça "glisse".
Une vie sans lego serait pareille à un Nutella sans noisette... le néant !
Fan de world of tanks

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Messagepar Remi » Mar Sep 01, 2015 12:52 pm

Et des élastiques larges de ce type ?
http://www.bureau-vallee.fr/boite-de-100g-d-elastiques-200x16mm-jpc-53471.html
J'en utilise des fois pour faire des batailles avec les collègues au bureau...
Ils sont robustes, homogènes, pourraient s'adapter à ta roue, et vu le prix pas trop de regret â les abîmer...
Bon, après, c'est moins design que de la chambre à air noire. Il existe peut être d'autres coloris.
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Messagepar tango zoulou » Mar Sep 01, 2015 1:39 pm

Merci pour vos réponse ! ;)
Je vais essayer tout ça.

Pour les élastiques ça risque de ne pas être suffisamment large, à voir.
La plus grosse difficulté dans la création, ce n'est pas de faire quelque chose qui n'existe pas, mais de faire quelque chose qui peut exister.

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