This diploma thesis deals with the design and realization of function pattern of off-road four-wheel vehicle for seniors. First part of the work consist of research of current commercial vehicles for the elderly, as well as small four-wheeled off-road vehicles and their individual design elements. In this part of the work were also dismantled the proposed legislation allowing legal movement of vehicles on public roads and seniors ergonomics. Another section dealt with the proposal of possible variants for solving the essential structural elements of the vehicle. The last major parts of the work deals with detail description of each selected construction elements of the vehicle. Functional pattern has been manufactured and tested. At the end of this work were published the results of testing of the vehicle and also were proposed possible changes of design.

"The primary purpose of this study was to identify health education strategies which are effective in increasing the use of protective devices which can prevent injury. The specific protective device studied was the helmet worn by off-road vehicle [including All-Terrain Vehicles [ATVs] and snowmachines] riders in rural Alaska"--Leaf 3. / Thesis (Ed. D.)--Boston University, 1996.

Thesis (M.Eng.(Mechanical and Aeronautical Engineering))--University of Pretoria, 2008. / Includes bibliographical references.

This master's thesis describes the design of All-Terrain Vehicle (ATV) with electric drive. The design is focused on the main parts of the ATV, which are designed with modern trends ATVs. Location of electric drive and batteries in the frame of the ATV is solved for the sport version of the ATV. Steering geometry is designed using the program Adams. For models of main components are created stress analysis in Ansys Workbench. The input is 3D model, which is created in Pro/Engineer. The braking system and wheels are designed for movement and braking of the terrain.

L’usage des véhicules tout-terrain (VTT) est largement répandu en Minganie, municipalité régionale de comté reconnue pour ses grandes étendues de tourbières. Ce mémoire vise à comprendre les effets de cette perturbation linéaire en déterminant la distance d’influence des sentiers de VTT sur la végétation et les caractéristiques physiques des tourbières. De plus, il vise à déterminer l’ampleur de l’impact en fonction des caractéristiques des sentiers (largeur, profondeur et nombre de sillons). Répartis dans un rayon de 200 km autour de la municipalité de Havre-Saint-Pierre, 18 transects d’échantillonnage ont permis de constater un effet localisé et limité des sentiers de VTT sur la végétation et les variables abiotiques. Un sol dénudé et une plus grande densité de la tourbe ont été observés à l’emplacement du sentier. De plus, une couverture végétale plus faible a été constatée dans les sentiers, car près du quart des espèces ne résistent pas aux passages des VTT. Quatre espèces indicatrices associées aux placettes hors sentier (K. angustifolia, R. groenlandicum, C. rangiferina et S. fuscum) semblent partager des caractéristiques communes (p. ex. : forme érigée, branches basses et ligneuses, thalle friable) les rendant moins tolérantes aux passages des VTT. Certains sentiers couvrent des zones très étendues, surtout s’ils sont dans des zones fortement humides, de sorte que l'impact global du passage des VTT, bien que limité aux sentiers eux-mêmes, peut être très important localement. Puisque l'utilisation des VTT est une pratique en croissance dans la région, une gestion de leur utilisation dans les milieux sensibles ou une sensibilisation des utilisateurs de VTT sur les conditions des tourbières pourrait réduire les effets négatifs et assurer un usage durable pour maintenir les services écologiques fournis par les tourbières. / All-terrain vehicles (ATVs) are widely used in Minganie, a region known for its vast expanses of peat bogs. This thesis aims to understand the effects of this linear disturbance by determining the distance of influence of ATV trails on the vegetation and physical characteristics of the peatlands. In addition, it aims to determine the magnitude of the effect based on trail characteristics (width, depth, and number of ruts). Located within a 200 km radius of the municipality of Havre-Saint-Pierre, 18 sampling transects revealed a localized and limited effect of ATV trails on vegetation and abiotic variables. Bare soil and higher peat density were observed at the trail location. In addition, lower vegetation cover was observed on the trails, as nearly a quarter of the species did not survive the ATV passages. Four indicator species associated with the off-trail plots (K. angustifolia, R. groenlandicum, C. rangiferina, and S. fuscum) appear to share common characteristics that make them less tolerant of ATV traffic (i.e., erect form, base-branched woody stems, brittle thallus). Some trails cover wide areas, especially if they are in very wet areas, hence the global impact of ATV passage, while limited to the trails themselves, can be quite severe locally. Since ATV use is a growing activity in the region, managing ATV use in sensitive areas or awareness among ATV users about peatland conditions could reduce negative impacts and ensure sustainable use to maintain the ecosystem services provided by peatlands.

La problématique de cette thèse réside dans la caractérisation et le maintien de la stabilité des Véhicules Légers Tout Terrain (VLTT). Elle se concentre plus particulièrement sur le développement de systèmes de sécurité actifs capables à la fois de prévenir le conducteur des risques encourus mais aussi de les limiter afin d'assurer l'évolution du véhicule dans une zone de stabilité prédéfinie. Comme le cadre expérimental privilégié est l'application à la stabilité des quadricycles légers à moteurs, plus connus sous le terme anglophone "quad", une des contraintes du projet a été de se limiter à un système sensoriel bas-coût afin d'être en mesure d'industrialiser un tel système. En premier lieu, les métriques de stabilité (Transfert de Charge Latéral et Longitudinal : TCLa et TCLo) ont été choisies grâce à une étude préliminaire sur la stabilité des VLTT. Par la suite, une modélisation 2D en roulis et en tangage avec la prise en compte des déplacements du pilote sur le véhicule sont présentées, ce qui permet d'estimer respectivement le TCLa et le TCLo uniquement à partir de la mesure de l'accélération latérale et longitudinale. Étant donné que pour la suite des travaux, l'anticipation du risque de renversement latéral est nécessaire, un modèle 2D en lacet du véhicule est proposé afin d'obtenir un modèle analytique décrivant la dynamique latérale du véhicule. La suite du mémoire présente les différentes techniques d'observation proposées pour l'estimation des variables et paramètres non-directement mesurables du modèle en lacet du véhicule et qui influencent sa stabilité latérale : les glissements, les conditions d'adhérence et les inclinaisons du véhicule. Plusieurs observateurs ont été proposés, dont le dernier permet de considérer des conditions d'adhérence différentes entre les essieux avant et arrière en utilisant plus largement les accélérations mesurées. Cela permet d'intégrer les passages de sous- à sur-vireur qu'il est essentiel de considérer quand on étudie la stabilité de ce type de véhicule. Ainsi, l'estimation des glissements est toujours pertinente, ce qui permet d'obtenir par la suite une meilleure prédiction de la métrique de stabilité latérale (TCLa) quel que soit le comportement du véhicule. Puis en s'appuyant sur les estimations des observateurs couplées aux modèles dynamiques du véhicule et sur l'extrapolation des commandes du conducteur sur un horizon de prédiction, il est possible de prédire les évolutions du TCLa. Cette valeur prédite ainsi que les estimations en ligne des métriques de stabilité constituent alors le point d'entrée pour la synthétisation d'un système de sécurité actif dédié aux VLTT. Celui-ci est basé sur la génération d'un retour d'effort au niveau de la gâchette des gaz permettant soit d'informer le pilote du risque encouru par la création d'une sensation de dureté, soit d'imposer le retour complet de la gâchette des gaz, ce qui implique une diminution de la vitesse et donc la réduction du risque. Finalement, dans le cas où il est possible de maîtriser la vitesse du véhicule par l'installation d'un système de rétroaction sur les freins (Quad haut de gamme ou robot mobile), les derniers travaux présentés s'intéressent aux techniques de commande prédictive à modèle afin de calculer en temps-réel la vitesse maximale admissible, qui assure l'évolution du critère de stabilité choisi dans un domaine de stabilité. Les modèles, les observateurs, la prédiction du TCLa et les 2 systèmes de prévention présentés dans ce mémoire ont été validés et testés au travers de simulations avancées et d'essais expérimentaux réalisés sur un quad agricole et un robot autonome. Il apparaît alors qu'en plus d'être efficace pour la prévention des risques de renversement à hautes dynamiques, le système de sécurité est industriellement viable. Cela a été rendu possible grâce à une conception reposant uniquement sur des actionneurs et un système sensoriel, dont les coûts sont en adéquation avec le prix d'un VLTT. / This dissertation addresses the topic of lateral dynamic stability of light All-Terrain Vehicles (ATV) in a o-road environment. In particular, the developments are focused on the design of active security system allowing both to prevent the driver of the rollover risk and to ensure the vehicle stability within a safety margin. As the experimental framework is focused on light ATV (e.g. quad bikes), the main limitation of the project has been to keep a low cost sensing equipment in order to keep a possible industrialization. First, the stability metrics (Lateral and Longitudinal Load Transfer : LaLT and LoLT) have been chosen thanks to a preliminary study on the ATV stability. Then, two 2D models (roll and pitch) are proposed allowing to estimate the LaLT and the LoLT from the only acceleration measures and within the driver displacements on the vehicle. However, as the anticipation of lateral risk is mandatory for the next stage of the work, a 2D yaw model is also proposed in order to obtain an analytic model of the vehicle lateral dynamic. Then, the different observation techniques are presented to estimate the variables and parameters of the yaw model, who are not directly measurable and who inuence the lateral stability : sliding, grip conditions and vehicle slopes. Several observers are proposed, whose the last one permits to estimate separately the grip conditions between the front and rear axle thanks to a particular use of the acceleration measure. It allows to take into account the switch between the under- and over-steering behaviour influencing largely the vehicle stability. Thus, the sliding estimations are always relevant what permits to obtain a better prediction of the lateral stability metric (LaTT) whatever the vehicle behaviour. Then, thanks to the observer estimations combined with the vehicle dynamic models and an extrapolation of the driver inputs on a prediction horizon, the Lateral Load Transfer can be predicted. This latter value as well as the online estimations of the two stability metrics are the input of the active security system, which is based on the generation of a counter-force on the trigger. Thus, this system allows first to inform continuously the driver of the incurred risk thanks to a trigger feel harder to press. Secondly, if the risk is too important, the system is able to force the full return of the trigger, what reduces the vehicle speed and consequently the risk. Finally, a control law based on the Predictive Functional Control (PFC) theory has been designed to ensure the lateral stability of the vehicle. This control law allows to calculate in real time the maximal speed ensuring the evolution of the stability metric into a safety range. Nevertheless, this solution is only available for vehicles where it is possible to regulate their speed thanks to a control system on the brake. The models, the observers, the prediction of the LaLT and the two prevention systems presented in this dissertation have been validated and tested through several advanced simulations, a actual quad bike and autonomous mobile robot. Moreover, the security system appears to be directly integrated to industry, as its design rests upon low cost actuators and sensors compared to the price of actual quad bikes.

В данной магистерской диссертации произведен обзор и анализ наземных транспортных средств, в частности колесных вездеходов на шинах сверхнизкого давления, получивших наиболее широкое распространение на территориях Крайнего Севера. Выявлены характерные особенности и условия эксплуатации автомобильного транспорта в арктической части РФ. На основании полученной информации разработана концепция вездехода на шинах сверхнизкого давления, наиболее адаптированного для использования в северных широтах. Исходя из предложенной конструкции, составлен технологический процесс изготовления и последующей сборки кузова данной колесной машины. Определены необходимые конструкционные материалы, используемые при производстве кузова вездехода. / In this master's dissertation, a survey and analysis of land vehicles, in particular wheeled all-terrain vehicles on ultra-low pressure tires, which have been most widely used in the Far North. The characteristic features and conditions of operation of motor transport in the Arctic part of the Russian Federation are revealed. Based on the information received, was developed the concept of an all-terrain vehicle on ultra-low pressure tires, most adapted for use in the northern latitudes. Proceeding from the proposed design, was compiled the technological process of manufacturing and subsequent assembly of the body of this wheeled vehicle. The necessary structural materials used in the manufacture of the body of an all-terrain vehicle are determined.