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Un vélo à boîte de vitesses automatique pilotée par un smartphone

Un prototype de boîte de vitesses automatique gérée par un smartphone a été testé avec succès sur un vélo de route. Le mobile détermine le bon plateau et le bon pignon, réglés pour offrir au cycliste les meilleurs rendement et confort possibles. Cambridge Consultants, qui a développé ce système, a répondu aux questions de Futura-Sciences.

Depuis l’iPhone installé sur la potence du vélo, le cycliste peut notamment paramétrer les cadences maximale et minimale sur laquelle l’algorithme se cale pour gérer le passage des vitesses en fonction de l’effort qu’il détecte. © Cambridge Consultants Depuis l’iPhone installé sur la potence du vélo, le cycliste peut notamment paramétrer les cadences maximale et minimale sur laquelle l’algorithme se cale pour gérer le passage des vitesses en fonction de l’effort qu’il détecte. © Cambridge Consultants

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Sur un vélo, la transmission se compose invariablement d’un dérailleur avant et d’un dérailleur arrière que l’on actionne à l’aide de gâchettes ou de poignées tournantes placées sur le guidon. Trouver le bon braquet est difficile, car il faut sélectionner le meilleur rapport entre le plateau avant et le pignon arrière pour que le pédalage soit le plus efficace possible tout en restant aisé. Un casse-tête que l’on rencontre notamment lorsqu’on attaque une montée ou lorsqu’on s’arrête et qu’il faut repartir. Les changements de vitesse intempestifs occasionnent alors des craquements et autres bruits métalliques peu rassurants dans la transmission. On se retrouve à « mouliner », ou au contraire à se mettre debout sur les pédales pour forcer.

Cependant, après la suspension des VTT, l’électronique embarquée pourrait radicalement faire évoluer ce domaine. Cambridge Consultants, une société britannique spécialisée dans l’ingénierie et le conseil en technologie, a mis au point une boîte de vitesses automatique, ce qui n'est pas nouveau mais celle-ci pilotée par une application iPhone. Un algorithme détermine quel est le meilleur rapport plateau/pignon à engager et transmet la commande aux dérailleurs avant et arrière par une liaison sans fil Bluetooth.


Le système de changement de vitesse automatique en action. Dans cette vidéo, un démonstrateur utilise une tablette iPad équipée de l’application qui gère le passage des vitesses. L’utilisateur peut passer les rapports manuellement ou basculer en mode automatique. L’iPhone installé sur la potence reçoit les informations des capteurs de cadence et de vitesse placés sur la roue et la manivelle du pédalier. L’algorithme détermine la vitesse à engager et transmet l’information aux dérailleurs avant et arrière. Si le cycliste cesse de pédaler, le système descend les rapports pour faciliter le redémarrage. © Cambridge Consultants/YouTube

Un prototype a été testé avec succès sur un vélo de route. Ce type de système commence à se répandre sur les vélos de route haut de gamme, offrant plus de précision et de rapidité dans les changements de vitesse que le système manuel à câble. « Nous avons utilisé le système de changement de vitesse électrique de Shimano comme base, explique Tim Ensor, directeur du développement chez Cambridge Consultants. La grosse différence est qu’en y ajoutant une application iPhone, des capteurs de cadence et de vitesse et une connexion Bluetooth Low Energy, nous avons un changement de vitesse automatique. Ajouter cette intelligence apporte une utilisation du vélo complètement différente. »

Un an d’autonomie pour la transmission

En tout, 5 modules Bluetooth 4.0 Low Energy (BLE) ont été intégrés dans les manettes de commande, dans le boîtier Shimano de gestion des vitesses ainsi que dans les capteurs de cadence et de vitesse. Ces informations sont transmises à l’iPhone puis analysées par l’application développée par Cambridge Consultants. Un algorithme décide quel est le meilleur braquet à utiliser et envoie l’information au boîtier de commande électrique. Le cycliste ne ressent jamais la gêne typique qu’on éprouve lorsque l’on est sur le mauvais braquet. Autre avantage : en s’appuyant sur l’accéléromètre du smartphone, le système descend les rapports en cas d’arrêt intempestif. « L’avantage principal des commandes électroniques est leur précision. En automatisant le système, nous permettons aux cyclistes de se concentrer sur les conditions de route et d’améliorer leur technique », précise Tim Ensor. Ce type de transmission automatique pourrait convenir par exemple aux triathlètes qui ont besoin de pédaler à une cadence constante. L’application permet notamment de définir des modes d’entraînement en sélectionnant différents braquets qui se succèdent à intervalle donné.

L’utilisation du BLE permet au système de fonctionner avec de simples piles boutons placées dans les manettes de changement de vitesse et dont la durée de vie peut atteindre un an. Le BLE consomme au maximum 15 mA lors des transmissions de données. Il est en veille le reste du temps, et la consommation descend à 0,5 µA. Mais il s’agit tout de même d’une connexion sans fil qui reste vulnérable aux perturbations. « Le Bluetooth est très fiable et sécurisé. Il utilise un cryptage pour assurer la sécurité du système, assure Tim Ensor. Le mécanisme de sauts des fréquences radio du Bluetooth garantit que des centaines de cyclistes pourraient évoluer dans un espace très réduit sans que des interférences compromettent le changement de vitesse. »

Ce système est encore en phase de développement. La prochaine étape consiste à intégrer les données GPS de l’iPhone dans l’application afin d’ajuster les vitesses à l’entame d’une ascension ou d’une descente. « Nous cherchons des partenaires dans l’industrie du cycle pour mettre ce système sur le marché », nous a indiqué le directeur développement de Cambridge Consultants.


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