Conception et fabrication d'un système d'aide à l'apprentissage du vélo

(fre) L’apprentissage du vélo est une étape symbolique durant l’enfance. Durant celui-ci, l’apprenant doit faire appel à son sens de l’équilibre, à sa maîtrise de la trajectoire ainsi qu’à la coordination des ces 2 points clés. Le vélo amène donc l’enfant à relever un nouveau défi et l’oblige à prendre confiance en lui. D’abord aidé de petites roues fixées à l’arrière, la plupart des enfants passent assez rapidement à la pratique du vélo sans aucune aide extérieure. Néanmoins, certains d’entre eux peuvent être confrontés à des difficultés d’apprentissage qui peuvent leur paraître insurmontables. Ces difficultés sont régulièrement liées à un handicap physique et peuvent les amener à se décourager et à abandonner. Afin de palier à ce problème, des écoles d’apprentissage ont mis en œuvre une solution de stabilisation du vélo à l’aide d’un système de rouleau bombé placé à l’arrière de celui-ci. Cette solution est confrontée à 2 imperfections à savoir : une courbure imparfaite au centre du rouleau, ce qui amène des instabilités dynamiques et un manque de polyvalence car le système n’est adapté qu’à une seule taille de vélo. Le but de ce mémoire est de proposer une solution alternative résolvant ces 2 problématiques. Afin de palier à celles-ci, ce travail suit une démarche de conception allant du cahier des charges jusqu’à la proposition d’un premier prototype. Plusieurs solutions sont décrites puis évaluées. La solution sélectionnée est celle appliquant le principe des roues de friction. Ce système permet d’éviter une courbure imparfaite du rouleau. Il permet également, grâce au bon dimensionnement des pièces maîtresses, de s’adapter à plusieurs tailles de vélo (allant de 16 à 26 pouces). Une analyse de stabilité dynamique avec l’aide de robotran propose ensuite une validation du modèle et confirme l’utilité d’un tel système.

(eng) Learning to ride a bike is a symbolic step in childhood. During this one, the learner must appeal to his sense of balance, his control of the trajectory as well as the coordination of these 2 key points. Cycling brings the child to a new challenge and requires him to gain self-confidence. First of all, with small wheels attached to the back, most children move quickly to cycling without any outside help. Nevertheless, some of them may face learning difficulties that may seem insurmountable. These difficulties are regularly linked to a physical disability and can cause them to become discouraged and give up. In order to overcome this problem, apprenticeship schools have implemented a solution for stabilizing the bicycle using a curved roller system placed at the rear of the latter. This solution is faced with two imperfections namely : imperfect curvature in the center of the roller which brings dynamic instabilities and a lack of versatility because the system is only suitable for one bike size. The goal of this thesis is to propose an alternative solution solving these 2 problems. In order to overcome these, this work follows a design process ranging from the specifications to a proposal for the first prototype. Several solutions are described and evaluated. The solution selected is that applying the principle of friction wheels. This system makes it possible at the same time to avoid an imperfect curvature of the roll. It also allows, thanks to the good sizing of the centerpieces, to adapt to several bike sizes (from 16 to 26 inches). A dynamic stability analysis with the help of robotran then proposes a validation of the model and confirms the usefulness of such a system.