FR3145697A1 - Flexible and cooperating exoskeleton structure - Google Patents
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Abstract
Membre d’exosquelette (1) comprenant :un premier support (10) ;un deuxième support(20) ;une armature s’étendant selon une première direction (D1) entre le première support (10) et le deuxième support (20) pour transmettre un effort de compression et/ou de traction depuis le premier support (10) vers le deuxième support (20) ;un dispositif de contention (60) de l’armature pour appliquer sur l’armature un effort sensiblement normal à la première direction (D1). Exosquelette comprenant un tel membre Figure pour l’abrégé : Figure 1 Exoskeleton member (1) comprising: a first support (10); a second support (20); a frame extending in a first direction (D1) between the first support (10) and the second support (20) to transmit a compressive and/or tensile force from the first support (10) to the second support (20); a restraining device (60) of the frame to apply to the frame a force substantially normal to the first direction (D1). Exoskeleton comprising such a member Figure for the abstract: Figure 1
Description
L’invention se rapporte au domaine des exosquelettes, et plus particulièrement au domaine des structures qui assurent l’interface avec un utilisateur, humain ou animal.The invention relates to the field of exoskeletons, and more particularly to the field of structures which provide the interface with a user, human or animal.
Classiquement un exosquelette comprend une pluralité de segments qui s’étendent parallèlement aux membres de l’utilisateur de l’exosquelette et qui lui sont reliés à l’aide, par exemple de sangles.Typically, an exoskeleton comprises a plurality of segments that extend parallel to the exoskeleton user's limbs and are connected to them using, for example, straps.
Ces segments articulés entre eux sont rigides afin de pouvoir les commander à l’aide de motoréducteurs En raison de la différence de volume entre les membres articulés de l’utilisateur (par exemple la cuisse et la jambe) et de leur variation de volume induite par la contraction musculaire, les segments rigides de l’exosquelette sont positionnés à une distance non nulle de l’utilisateur pour éviter les interférences et les frictions.These segments, which are articulated between them, are rigid in order to be able to control them using geared motors. Due to the difference in volume between the user's articulated limbs (for example the thigh and the leg) and their variation in volume induced by muscle contraction, the rigid segments of the exoskeleton are positioned at a non-zero distance from the user to avoid interference and friction.
Outre le poids et l’inertie des segments rigides , un tel exosquelette présente plusieurs autres inconvénients.Besides the weight and inertia of the rigid segments, such an exoskeleton has several other disadvantages.
La distance variable qui sépare les segments des membres de l’utilisateur induit des moments et des forces parasites qui ont un impact sur le dimensionnement des actionneurs et des liaisons entre segments et des segments, ainsi que sur la loi de commande ou la surveillance des couples des actionneurs.The variable distance separating the segments of the user's limbs induces parasitic moments and forces which have an impact on the dimensioning of the actuators and the connections between segments and segments, as well as on the control law or the monitoring of the actuator torques.
Enfin, l’installation d’un tel exosquelette sur un utilisateur est longue du fait de l’utilisation de liaisons discrètes réglables individuellement. L’exosquelette, une fois installé, accroît significativement le gabarit de l’utilisateur ce qui peut s’avérer gênant lors des déplacements, notamment pour des utilisations à l’intérieur de bâtiments.Finally, installing such an exoskeleton on a user is long due to the use of discrete, individually adjustable connections. The exoskeleton, once installed, significantly increases the user's size, which can be inconvenient when moving around, particularly for use inside buildings.
Ce manque d’ergonomie freine considérablement la diffusion des exosquelettes, particulièrement pour la réalisation de tâches en intérieur.This lack of ergonomics considerably slows the diffusion of exoskeletons, particularly for carrying out indoor tasks.
L’invention a pour objectif d’améliorer l’ergonomie et l’expérience utilisateur d’un exosquelette ainsi que réduire son gabarit et sa masse.The invention aims to improve the ergonomics and user experience of an exoskeleton as well as reduce its size and mass.
A cet effet, on prévoit un membre d’exosquelette comprenant un premier support, un deuxième support. Une armature s’étend selon une première direction entre le premier support et le deuxième support pour transmettre un effort de compression et/ou de traction ainsi que des moments de flexion depuis le premier support vers le deuxième support. Le membre d’exosquelette comprend également un dispositif de contention de l’armature pour appliquer sur l’armature un effort sensiblement normal à la première direction, effort qui peut être radial ou tangentiel.For this purpose, an exoskeleton member is provided comprising a first support, a second support. A frame extends in a first direction between the first support and the second support to transmit a compressive and/or tensile force as well as bending moments from the first support to the second support. The exoskeleton member also comprises a frame retention device to apply to the frame a force substantially normal to the first direction, a force which may be radial or tangential.
On obtient un membre d’exosquelette facile à installer sur un utilisateur grâce aux ceintures qui assurent une liaison à l’utilisateur. Les baleines couplées au dispositif de contention permettent la reprise des forces longitudinales ainsi que la transmission des moments de flexion appliqués aux ceintures du membre d’exosquelette. L’enveloppe ainsi que les baleines autorisent, en sus, une augmentation du volume du membre de l’utilisateur sur lequel le membre d’exosquelette est appliqué lors d’efforts musculaires de l’utilisateur.An exoskeleton member is obtained that is easy to install on a user thanks to the belts that provide a connection to the user. The stays coupled to the restraint device allow the absorption of longitudinal forces as well as the transmission of bending moments applied to the belts of the exoskeleton member. The envelope as well as the stays also allow an increase in the volume of the user's member on which the exoskeleton member is applied during muscular efforts by the user.
Selon d’autres modes de réalisation particuliers, non exclusifs et optionnels de l’invention :
- l’armature est montée à rotation sur le premier support et/ou sur le deuxième support ;
- l’armature comprend au moins une baleine ;
- le membre comprend un dispositif de limitation d’un déplacement de l’armature et/ou du dispositif de contention selon une deuxième direction normale à la première direction ;le membre comprend une première enveloppe qui possède une première surface s’étendant entre le premier support et le deuxième support et faisant face à une première face externe de l’armature ;
- la première enveloppe comprend également une deuxième surface s’étendant entre la première ceinture et la deuxième ceinture et qui fait face à une deuxième face de l’armature opposée à la première ;
- la première enveloppe comprend au moins un fourreau d’accueil d’au moins une baleine ;
- le dispositif de contention comprend une deuxième enveloppe s’étendant au moins partiellement autour de l’armature ;
- l’armature est agencée pour autoriser une rotation de la première boucle relativement à la deuxième boucle autour d’un axe sensiblement parallèle à la première direction ;
- une gaine de guidage d’un élément de transmission d’un effort d’actionnement ;
- un renvoi d’un élément de transmission d’un effort d’actionnement ;
- un support supplémentaire et une armature supplémentaire s’étendent entre le deuxième support et le support supplémentaire pour transmettre un effort de compression et/ou de traction depuis le deuxième support vers le support supplémentaire ;
- l’armature est agencée pour autoriser une première rotation du premier support relativement au deuxième support autour d’un axe sensiblement parallèle à la première direction ;
- un élément de transmission d’un effort d’actionnement agencé pour provoquer sélectivement la première rotation.
- the frame is rotatably mounted on the first support and/or on the second support;
- the frame includes at least one whale;
- the member comprises a device for limiting a movement of the frame and/or the retention device in a second direction normal to the first direction; the member comprises a first envelope which has a first surface extending between the first support and the second support and facing a first external face of the frame;
- the first envelope also comprises a second surface extending between the first belt and the second belt and which faces a second face of the frame opposite the first;
- the first envelope comprises at least one sheath for receiving at least one whale;
- the containment device comprises a second envelope extending at least partially around the frame;
- the frame is arranged to allow rotation of the first loop relative to the second loop around an axis substantially parallel to the first direction;
- a guide sheath for an element transmitting an actuating force;
- a return of an element transmitting an actuating force;
- an additional support and an additional reinforcement extend between the second support and the additional support to transmit a compressive and/or tensile force from the second support to the additional support;
- the frame is arranged to allow a first rotation of the first support relative to the second support around an axis substantially parallel to the first direction;
- an element for transmitting an actuating force arranged to selectively cause the first rotation.
L’invention concerne également un exosquelette comprenant un membre tel que défini ci-dessus.The invention also relates to an exoskeleton comprising a limb as defined above.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d’un mode de réalisation particulier non limitatif de l’invention.Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description of a particular non-limiting embodiment of the invention.
Il sera fait référence aux figures jointes parmi lesquelles :
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERSDETAILED DESCRIPTION OF SPECIFIC EMBODIMENTS
En référence à la
Le membre 1 comprend un deuxième support inférieur 20, ici un deuxième support 20 en acier en forme de berceau qui décrit une portion de cercle d’une amplitude angulaire sensiblement égale à soixante degrés, et qui s’étend dans un deuxième plan P2.Member 1 comprises a second lower support 20, here a second steel support 20 in the form of a cradle which describes a portion of a circle with an angular amplitude substantially equal to sixty degrees, and which extends in a second plane P2.
Une armature 30 comprend quatre premières baleines 31, 32, 33 et 34 qui s’étendent parallèlement à une première direction D1-ici sensiblement parallèle à l’axe longitudinal Ox- entre le support 10 et le support 20. Les baleines 31, 32,33 et 34 sont ici, des tubes cylindriques en carbone. Les premières extrémités supérieures 31.1 et 33.1 respectives des baleines 31 et 33 sont encastrées sur le support 10 et les deuxièmes extrémités inférieures 31.2 et 33.2 des baleines 31 et 33 sont montées à rotation sur le support 20. Les premières extrémités supérieures 32.1 et 34.1 respectives des baleines 32 et 34 sont montées à rotation sur le support 10 et les deuxièmes extrémités inférieures 32.2 et 34.2 des baleines 32 et 34 sont encastrées sur le support 20. Les baleines 31, 32, 33 et 34 permettent la transmission vers le support 20 d’un effort de compression- ou de de traction- qui serait appliqué sur le support 10. Le membre 1 comprend également une première enveloppe 40 -représentée en traits pointillés épais pour des raisons de clarté- dont un bord supérieur 41 est rapporté par couture sur le support 10 et un bord inférieur 42 est rapporté par couture sur le support 20. La première enveloppe 40 possède une première surface 43 externe qui s’étend entre le premier support 10 et le deuxième support 20 et qui fait face à une première face externe 31.3, 32.3, 33.3, 34.3 des baleines 31, 32, 33 et 34.A frame 30 comprises four first ribs 31, 32, 33 and 34 which extend parallel to a first direction D1—here substantially parallel to the longitudinal axis Ox—between the support 10 and the support 20. The ribs 31, 32, 33 and 34 are here, cylindrical carbon tubes. The respective first upper ends 31.1 and 33.1 of the ribs 31 and 33 are embedded on the support 10 and the second lower ends 31.2 and 33.2 of the ribs 31 and 33 are rotatably mounted on the support 20. The respective first upper ends 32.1 and 34.1 of the ribs 32 and 34 are rotatably mounted on the support 10 and the second lower ends 32.2 and 34.2 of the ribs 32 and 34 are embedded on the support 20. The ribs 31, 32, 33 and 34 allow the transmission to the support 20 of a compressive or tensile force which would be applied to the support 10. The member 1 also comprises a first envelope 40 - shown in thick dotted lines for reasons of clarity - of which an upper edge 41 is sewn onto the support 10 and a lower edge 42 is sewn onto the support 20. The first envelope 40 has a first external surface 43 which extends between the first support 10 and the second support 20 and which faces a first external face 31.3, 32.3, 33.3, 34.3 of the ribs 31, 32, 33 and 34.
L’enveloppe 40 possède également une deuxième surface 44 interne qui s’étend entre le premier support 10 et le deuxième support 20 et qui fait face à une deuxième face interne 31.4, 32.4, 33.4, 34.4 des baleines 31, 32, 33 et 34.The casing 40 also has a second internal surface 44 which extends between the first support 10 and the second support 20 and which faces a second internal face 31.4, 32.4, 33.4, 34.4 of the ribs 31, 32, 33 and 34.
Comme visible en
Le membre 1 comprend également une deuxième enveloppe 60 en textile (ici un lycra hautement élastique) qui s’étend autour de l’enveloppe 40 et l’armature 30. L’enveloppe 60 est représentée en traits fins sur la
L’enveloppe 60 comprend un premier câble 67 et un deuxième câble 68 qui s’étendent dans des deuxièmes fourreaux non représentés et qui sont rapportés sur une face externe 69 de l’enveloppe 60 par couture. La première extrémité 67.1 et la deuxième extrémité 67.2 du câble 67 sont respectivement rigidement fixées aux bords longitudinaux 61 et 62. La première extrémité 68.1 et la deuxième extrémité 68.2 du câble 68 sont respectivement rigidement fixées aux bords longitudinaux 61 et 62.The casing 60 comprises a first cable 67 and a second cable 68 which extend in second sheaths not shown and which are attached to an external face 69 of the casing 60 by sewing. The first end 67.1 and the second end 67.2 of the cable 67 are respectively rigidly fixed to the longitudinal edges 61 and 62. The first end 68.1 and the second end 68.2 of the cable 68 are respectively rigidly fixed to the longitudinal edges 61 and 62.
Les câbles 67 et 68 forment des ondulations dans leurs fourreaux respectifs et possèdent ainsi une longueur supérieure à la longueur circonférentiel de l’enveloppe 60.Cables 67 and 68 form undulations in their respective sheaths and thus have a length greater than the circumferential length of the casing 60.
Le membre 1 comprend donc un premier ensemble 2 composé des supports 10 et 20, de l’armature 30 et de l’enveloppe 40 et un deuxième ensemble 3 composé de l’enveloppe 60.Member 1 therefore comprises a first assembly 2 composed of supports 10 and 20, frame 30 and envelope 40 and a second assembly 3 composed of envelope 60.
La mise en place du membre 1 sur un utilisateur 100 va maintenant être décrite en application à un membre de cuisse d’un membre inférieur d’un exosquelette non représenté et qui est appliqué sur la cuisse 110 d’un membre inférieur 120 de l’utilisateur 100. La fermeture 65 est ouverte et l’ensemble 3 se présente sous une forme sensiblement plane et rectangulaire (
Le membre 1 est maintenu efficacement à la cuisse 110 par l’intermédiaire des supports 10 et 20 contre lesquels l’enveloppe 60 vient plaquer la cuisse 110. La surface interne 44 améliore encore la liaison de la cuisse 110 au supports 10 et 20. L’effort radial F plaque également les baleines 31, 32, 33 et 34 sur la cuisse 110 et améliore ainsi la transmission d’effort entre la cuisse 110 et le membre 1.The member 1 is effectively held on the thigh 110 by means of the supports 10 and 20 against which the envelope 60 presses the thigh 110. The internal surface 44 further improves the connection of the thigh 110 to the supports 10 and 20. The radial force F also presses the stays 31, 32, 33 and 34 on the thigh 110 and thus improves the transmission of force between the thigh 110 and the member 1.
Les baleines 31, 32, 33 et 34 confèrent une rigidité et une résistance du membre 1 aux forces longitudinales appliquées au membre 1 selon une direction sensiblement parallèle à l’axe Ox ainsi qu’aux moments de flexion. L’enveloppe 40 ainsi que les baleines 31, 32, 33 et 34 peuvent autoriser, par une souplesse adaptée, une augmentation du volume de la cuisse 110 lors d’efforts musculaires. Lorsque les efforts appliqués au membre 1 amènent à une déformation radiale des baleines 31, 32, 33 et 34 qui excède une flèche prédéterminée, les câbles 67 et 68 viennent en tension et limitent ainsi le déplacement de l’enveloppe 60 et des baleines 31, 32, 33 et 34 selon une deuxième direction D2 radiale, normale à D1. Ces efforts peuvent provenir d’une charge en compression appliqué aux supports 10 et 20 ou d’un gonflement de la cuisse 110.The ribs 31, 32, 33 and 34 provide rigidity and resistance of the member 1 to longitudinal forces applied to the member 1 in a direction substantially parallel to the axis Ox as well as to bending moments. The envelope 40 as well as the ribs 31, 32, 33 and 34 can allow, by adapted flexibility, an increase in the volume of the thigh 110 during muscular efforts. When the efforts applied to the member 1 lead to a radial deformation of the ribs 31, 32, 33 and 34 which exceeds a predetermined deflection, the cables 67 and 68 come into tension and thus limit the movement of the envelope 60. and whales 31, 32, 33 and 34 in a second radial direction D2, normal to D1. These forces can come from a compressive load applied to the supports 10 and 20 or from a swelling of the thigh 110.
Un deuxième membre 200 identique au premier membre 1 est appliqué sur la jambe 130 du membre inférieur 120 selon un procédé identique à celui décrit précédemment. Le deuxième membre 200 comprend un troisième support 210 et un quatrième support 220 reliés par des baleines 231, 232, 233 et 234, le tout étant recouvert d’une troisième enveloppe 240 pour former un troisième élément 202 du deuxième membre 200. Une quatrième enveloppe 260 forme un quatrième élément 203 du membre 200 Un actionneur rotatif 300 relie le support 20 et le support 210 de manière à ce que l’axe de rotation de l’actionneur 300 soit aligné avec l’axe de rotation du genou 140 de l’utilisateur 100. Une commande de l’actionneur 300 permet de soulager ou de commander un mouvement de flexion/extension du membre inférieur 120 (
On obtient des membres 1 et 201 d’exosquelette peu encombrants, légers, faciles et rapides à installer sur l’utilisateur 100.Exoskeleton members 1 and 201 are obtained which are compact, lightweight, easy and quick to install on the user 100.
Dans le cadre d’une utilisation du membre 1 sur un avant-bras de l’utilisateur 100, le montage particulier des extrémités 31.1, 31.2, 32.1, 32.23, 33.1, 33.2, 34.1 et 34.2 des baleines 31, 32, 33 et 34 autorise une rotation du premier support 10 relativement au deuxième support 20 autour d’un axe sensiblement parallèle à la première direction D1. Cette liberté en rotation permet de ne pas gêner la pronosupination de l’avant-bras de l’utilisateur 100 et améliore encore le confort d’utilisation du membre 1.In the context of use of the member 1 on a forearm of the user 100, the particular assembly of the ends 31.1, 31.2, 32.1, 32.23, 33.1, 33.2, 34.1 and 34.2 of the stays 31, 32, 33 and 34 allows rotation of the first support 10 relative to the second support 20 around an axis substantially parallel to the first direction D1. This freedom in rotation makes it possible not to hinder the pronation-supination of the forearm of the user 100 and further improves the comfort of use of the member 1.
Les éléments identiques ou analogues à ceux précédemment décrits porteront une référence numérique identique à celle-ci dans la description qui suit des deuxième, troisième, quatrième, cinquième, sixième, septième, huitième, neuvième, dixième, onzième, douzième et treizième modes de réalisation de l’invention.Elements identical or analogous to those previously described will bear a numerical reference identical to this one in the following description of the second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh, twelfth and thirteenth embodiments of the invention.
Selon un deuxième mode de réalisation représenté en coupe en
Selon un troisième mode de réalisation représenté en
Le membre 200 comprend une deuxième gaine tubulaire 75 de guidage du câble 80. La gaine 75 est reliée à la baleine 234 par deux premières pattes 76 et 77.The member 200 comprises a second tubular sheath 75 for guiding the cable 80. The sheath 75 is connected to the whale 234 by two first legs 76 and 77.
Le membre 200 comprend également une première poulie 85 de renvoi du câble 80 fixée au support 210 par une chape 86. Le câble 80 ainsi guidé peut utilement actionner une articulation d’un segment de pied d’exosquelette.The member 200 also comprises a first pulley 85 for returning the cable 80 fixed to the support 210 by a yoke 86. The cable 80 thus guided can usefully actuate an articulation of a segment of the exoskeleton foot.
Selon un quatrième mode de réalisation représenté en
L’armature 90 comprend quatre deuxième baleines 91, 92, 93 et 94 qui s’étendent parallèlement à une troisième direction D3 -ici confondue avec la première direction D1- entre le support 20 et le support 89. Les baleines 91, 92, 93 et 94 sont ici, des tubes cylindriques en carbone identiques aux tubes des baleines 31, 32, 33 et 34. Les premières extrémités supérieures 91.1, 92.1, 93.1 et 94.1 respectives des baleines 91, 92, 93 et 94 sont montées à rotation sur le support 20 et les deuxièmes extrémités inférieures 91.2, 92.2, 93.2 et 94.2 des baleines 91, 92, 93 et 94 sont montées à rotation sur le support 89. Les baleines 91, 92, 93 et 94 permettent la transmission vers le support 89 d’un effort de compression- ou de de traction- qui serait appliqué sur le support 20 et/ou le support 10 (et transmis par les baleines 31, 32, 33 et 34 depuis le support 10 vers le support 20.The frame 90 comprises four second ribs 91, 92, 93 and 94 which extend parallel to a third direction D3 - here merged with the first direction D1 - between the support 20 and the support 89. The ribs 91, 92, 93 and 94 are here, cylindrical carbon tubes identical to the tubes of the ribs 31, 32, 33 and 34. The first upper ends 91.1, 92.1, 93.1 and 94.1 respectively of the ribs 91, 92, 93 and 94 are rotatably mounted on the support 20 and the second lower ends 91.2, 92.2, 93.2 and 94.2 of the ribs 91, 92, 93 and 94 are rotatably mounted on the support 89. The ribs 91, 92, 93 and 94 allow the transmission to the support 89 of a compression or traction force which would be applied to the support 20 and/or the support 10 (and transmitted by the whales 31, 32, 33 and 34 from the support 10 to the support 20.
L’enveloppe 40 -représentée en traits pointillés épais pour des raisons de clarté- s’étend entre le support 10 et le support 89 et autour du support supplémentaire 89 et de l’armature supplémentaire 90.The envelope 40 - shown in thick dotted lines for clarity - extends between the support 10 and the support 89 and around the additional support 89 and the additional frame 90.
L’enveloppe 60 -non représentée- s’étend entre le support 10 et le support 89 pour s’étendre autour des supports 10, 20 et 89 ainsi qu’autour des armatures 30 et 90. L’enveloppe 60 applique un effort radial sur les baleines 91, 92, 93 et 94 qui peut être identique à l’effort appliqué sur les baleines 31, 32, 33 et 34 ou différent.The envelope 60 - not shown - extends between the support 10 and the support 89 to extend around the supports 10, 20 and 89 as well as around the frames 30 and 90. The envelope 60 applies a radial force on the ribs 91, 92, 93 and 94 which may be identical to the force applied to the ribs 31, 32, 33 and 34 or different.
Selon un cinquième mode de réalisation représenté en
Une traction sur l’un ou l’autre des câbles 35 ou 37 provoque une première rotation du support 10 relativement au support 20 autour de l’axe Ox.A pull on one or other of the cables 35 or 37 causes a first rotation of the support 10 relative to the support 20 around the axis Ox.
Selon un sixième mode de réalisation représenté en
Selon un septième mode de réalisation représenté en
Comme visible en
Le câble d’actionnement 80 est guidé le long de la cuisse 110 par une deuxième poulie de renvoi 81 solidaire du support supérieur 10 du membre 1 et une troisième poulie de renvoi 82 solidaire du support inférieur 20 du membre 1. Le câble 80 est ensuite guidé par la poulie 85 jusqu’à un premier point d’actionnement 501 du membre 500 auquel l’extrémité distale 80.1 du câble 80 est sertie et sur lequel l’application d’une force de traction provoque une rotation du segment de pied 500 relativement au membre 200. La force ainsi appliquée provoque une extension du segment de pied 500 relativement au membre 200. Le mouvement de flexion du segment de pied 500 se fait à l’encontre d’un effort de rappel appliqué par un premier ressort 502 qui s’étend entre le support 220 et le membre 500.The actuating cable 80 is guided along the thigh 110 by a second return pulley 81 secured to the upper support 10 of the limb 1 and a third return pulley 82 secured to the lower support 20 of the limb 1. The cable 80 is then guided by the pulley 85 to a first actuating point 501 of the limb 500 to which the distal end 80.1 of the cable 80 is crimped and on which the application of a tensile force causes a rotation of the foot segment 500 relative to the limb 200. The force thus applied causes an extension of the foot segment 500 relative to the limb 200. The flexion movement of the foot segment 500 is done against a return force applied by a first spring 502 which extends between the support 220 and the limb 500.
L’extrémité distale 80.2 est reliée à un dispositif d’actionnement 600 dont plusieurs variantes sont représentées en figures 12, 13, 14, 15 et 16.The distal end 80.2 is connected to an actuating device 600, several variants of which are shown in FIGS. 12, 13, 14, 15 and 16.
Selon un huitième mode de réalisation représenté en
Selon un neuvième mode de réalisation représenté en
Selon un dixième mode de réalisation représenté en
Selon un onzième mode de réalisation représenté en
L’extrémité proximale 80.2 du câble 80 est reliée à la première sortie 603 du vérin à câble 602 et l’extrémité distale 80.1 du câble 80 est reliée au point d’actionnement 501 pour actionner une flexion du segment 500. L’extrémité proximale 87.2 du câble 87 est reliée à la deuxième sortie 605 du vérin à câble 602 et l’extrémité distale 87.1 du câble 87 est reliée à un deuxième point d’actionnement 503 pour actionner une extension du segment 500. Comme visible, les deux câbles 80 et 87 cheminent tous deux sur l’avant du membre d’exosquelette lorsqu’il est porté par un utilisateur 100. Le dispositif d’actionnement 600 comprend un tendeur de câble à galet 606 qui agit sur le câble 87 de manière identique au tendeur à galet 604 sur le câble 80.The proximal end 80.2 of the cable 80 is connected to the first output 603 of the cable actuator 602 and the distal end 80.1 of the cable 80 is connected to the actuation point 501 to actuate a flexion of the segment 500. The proximal end 87.2 of the cable 87 is connected to the second output 605 of the cable actuator 602 and the distal end 87.1 of the cable 87 is connected to a second actuation point 503 to actuate an extension of the segment 500. As can be seen, both cables 80 and 87 both run along the front of the exoskeleton member when worn by a user 100. The actuation device 600 comprises a roller cable tensioner 606 which acts on the cable 87 in the same manner as the roller tensioner 604 on the cable 80.
Selon un douzième mode de réalisation représenté en
L’extrémité proximale 80.2 du câble 80 est reliée à la première sortie 603 du vérin à câble 602 et l’extrémité distale 80.1 du câble 80 est reliée au point d’actionnement 501 pour actionner une flexion du segment 500. Le câble 80 s’étend sur l’avant du membre d’exosquelette lorsqu’il est porté par un utilisateur 100. L’extrémité proximale 87.2 du câble 87 est reliée à la deuxième sortie 605 du vérin à câble 602 et l’extrémité distale 87.1 du câble 87 est reliée à un deuxième point d’actionnement 502 pour actionner une extension du segment 500. Le câble 87 chemine sur l’arrière du membre d’exosquelette lorsqu’il est porté par un utilisateur 100.The proximal end 80.2 of the cable 80 is connected to the first output 603 of the cable actuator 602 and the distal end 80.1 of the cable 80 is connected to the actuation point 501 to actuate a flexion of the segment 500. The cable 80 extends over the front of the exoskeleton member when worn by a user 100. The proximal end 87.2 of the cable 87 is connected to the second output 605 of the cable actuator 602 and the distal end 87.1 of the cable 87 is connected to a second actuation point 502 to actuate an extension of the segment 500. The cable 87 runs over the rear of the exoskeleton member when worn by a user 100.
Selon un treizième mode de réalisation représenté en figures 17 et 18, le dispositif d’actionnement 600 est unidirectionnel à deux câbles 80 et 88, et reprend la structure du septième mode de réalisation de l’invention. Les extrémités proximales 80.1 et 88.1 respectives des câbles 80 et 88 sont reliées à un palonnier 610. Les extrémités distales 80.2 et 88.2 respectives des câbles 80 et 88 sont respectivement reliées au premier point d’actionnement 501 et à un deuxième point d’actionnement 503 situés de part et d’autre d’une cheville 160 du pied 150 de l’utilisateur 100. Le support 10 comprend une sixième poulie de renvoi 95 située à proximité de la poulie de renvoi 81, sur l’extrémité gauche 24 du support 20, pour guider le câble 88 parallèlement au câble 80 jusqu’à une septième poulie de renvoi 96 située à proximité de la poulie de renvoi 82. Le support inférieur 20 du membre 1 possède un pluralité de huitième poulies de renvoi 97.1 à 97.4 qui guident le câble 88 sensiblement parallèlement au support 20 depuis l’extrémité gauche 24 du support 20 jusqu’à l’extrémité droite 23 du support 20. Une neuvième poulie 98 de renvoi solidaire du support 20 redirige le câble 88, selon une direction sensiblement parallèle au brin homologue du câble 80, vers une dixième poulie de renvoi 99 solidaire du support 220 et qui dévie le câble 88 jusqu’au point d’actionnement 503. De manière homologue, le support 220 comprend une onzième poulie de renvoi 79 qui redirige le câble 80 vers le point d’actionnement 501.According to a thirteenth embodiment shown in figures 17 and 18, the actuation device 600 is unidirectional with two cables 80 and 88, and takes up the structure of the seventh embodiment of the invention. The respective proximal ends 80.1 and 88.1 of the cables 80 and 88 are connected to a spreader bar 610. The respective distal ends 80.2 and 88.2 of the cables 80 and 88 are respectively connected to the first actuation point 501 and to a second actuation point 503 located on either side of an ankle 160 of the foot 150 of the user 100. The support 10 comprises a sixth return pulley 95 located near the return pulley 81, on the left end 24 of the support 20, to guide the cable 88 parallel to the cable 80 to a seventh return pulley 96 located near the return pulley 82. The lower support 20 of the limb 1 has a plurality of eighth return pulleys 97.1 to 97.4 which guide the cable 88 substantially parallel to the support 20 from the left end 24 of the support 20 to the right end 23 of the support 20. A ninth return pulley 98 secured to the support 20 redirects the cable 88, in a direction substantially parallel to the corresponding strand of the cable 80, towards a tenth return pulley 99 secured to the support 220 and which deflects the cable 88 to the actuation point 503. Similarly, the support 220 comprises an eleventh return pulley 79 which redirects the cable 80 to the actuation point 501.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l’invention telle que définie par les revendications.Of course, the invention is not limited to the embodiments described but encompasses any variant falling within the scope of the invention as defined by the claims.
En particulier,
- bien qu’ici les ceintures comprennent des attaches rapide à clips, l’invention s’applique également à d’autres types de dispositif de bouclage comme par exemple une boucle de ceinture à ardillon, une bande auto-agrippante ou un œillet coopérant un crochet ;
- -bien qu’ici les armatures aient été représentées rapportées sur une face externe des supports, l’invention s’applique également à des armatures rapportées sur une face interne des supports ou dont les extrémités sont enchâssées dans une épaisseur du support ;
- bien qu’ici l’armature comprenne quatre baleines, l’invention s’applique également à d’autres types d’armature comme par exemple une armature comprenant une, deux, trois ou plus de quatre baleines, une nappe, une coque ou un treillis éventuellement en forme de manchon ;
- bien qu’ici les baleines soient des tubes cylindriques droits en carbone, l’invention s’applique également à d’autres types de baleines comme par exemple des baleines pleines, de section diverses telle que carrée, ou rectangulaire et pouvant être réalisées dans d’autres matériaux tel que le polyacétal ou l’acier, par exemple sous la forme de baleine connues sou le nom de « corde à piano ». Les baleines peuvent également être conformées pour adopter des formes courbes ;
- bien qu’ici le membre comprenne une deuxième enveloppe en lycra, l’invention s’applique également à d’autres types de dispositifs de contention de l’armature pour appliquer sur l’armature un effort sensiblement normal à la première direction comme par exemple un ou plusieurs filins ou bandes élastiques et/ou précontraints qui s’étendrait en périphérie de l’armature ;
- bien qu’ici les baleines possèdent des extrémités articulées sur les supports, l’invention s’applique également à d’autres types de liaisons et/ou d’armatures autorisant une rotation du premier support relativement au deuxième support autour d’un axe sensiblement parallèle à la première direction, comme par exemple des baleines flexibles en torsion ou pourvue de deux parties montées à pivotement l’une relativement à l’autre autour d’un axe parallèle à la première direction ;
- bien qu’ici l’exosquelette comprenne un câble, l’invention s’applique également à d’autres types d’éléments de transmission d’un effort de traction comme par exemple une chaîne, une courroie crantée ou lisse ou un ruban, un organe hybride comprenant des bielles reliées par câble ;
- bien qu’ici le câble soit renvoyé à l’aide d’une poulie, l’invention s’applique également à d’autres types de renvois de câble comme par exemple un œillet, un axe pourvu d’un revêtement antifriction ou un tambour ;
- bien qu’ici les baleines soient reçues dans des fourreaux rapportés par couture sur la deuxième enveloppe, l’invention s’applique également à d’autres types de fourreaux comme par exemple un ou plusieurs anneaux rapportés sur l’une ou l’autre des enveloppes par collage ;
- bien qu’ici les supports décrivent des portions de cercle d’amplitude sensiblement égale à soixante degrés, l’invention s’applique également à d’autres types de support comme par exemple des supports de forme quelconque, non continus, qui couvrent des secteurs angulaires différents comme par exemple un support en forme de ceinture qui forme un boucle fermée ou un support ouvert dont l’amplitude est comprise entre quinze et trois-cent soixante degrés ;
- bien qu’ici les deuxièmes baleines soient identiques aux premières baleines, l’invention s’applique également à des deuxièmes baleines qui disposeraient de propriétés différentes des premières baleines, comme par exemple une raideur, une résistance à la torsion, une longueur, une section, un module d’Young différent de celui des premières baleines ;
- bien qu’ici une même deuxième enveloppe s’étende autour du premier, deuxième support et du troisième support supplémentaire, l’invention s’applique également à d’autres configurations des moyens de contention comme par exemple une deuxième enveloppe qui entoure les premier et deuxième support et une enveloppe supplémentaire qui entoure le deuxième support et le troisième support supplémentaire ;
- bien qu’ici le dispositif d’actionnement comprenne un vérin à câble à vis menée, l’invention s’applique également à d’autres types de dispositifs d’actionnement comme par exemple un dispositif d’actionnement comprenant un vérin à câble de type à écrou mené ou un motoréducteur, ou un actionneur linéaire de type vérin.
- although here the belts comprise quick-release clips, the invention also applies to other types of fastening device such as for example a belt buckle with a pin, a self-gripping strip or an eyelet cooperating with a hook;
- - although here the reinforcements have been shown attached to an external face of the supports, the invention also applies to reinforcements attached to an internal face of the supports or whose ends are embedded in a thickness of the support;
- although here the frame comprises four ribs, the invention also applies to other types of frame such as for example a frame comprising one, two, three or more than four ribs, a sheet, a shell or a lattice possibly in the form of a sleeve;
- although here the ribs are straight cylindrical carbon tubes, the invention also applies to other types of ribs such as for example solid ribs, of various sections such as square, or rectangular and which can be made of other materials such as polyacetal or steel, for example in the form of ribs known as "piano wire". The ribs can also be shaped to adopt curved shapes;
- although here the member comprises a second lycra envelope, the invention also applies to other types of frame retention devices for applying to the frame a force substantially normal to the first direction, such as for example one or more elastic and/or pre-stressed cables or bands which would extend around the periphery of the frame;
- although here the whales have ends articulated on the supports, the invention also applies to other types of connections and/or frames allowing rotation of the first support relative to the second support around an axis substantially parallel to the first direction, such as for example whales flexible in torsion or provided with two parts mounted to pivot relative to each other around an axis parallel to the first direction;
- although here the exoskeleton comprises a cable, the invention also applies to other types of elements for transmitting a traction force such as for example a chain, a toothed or smooth belt or a ribbon, a hybrid member comprising connecting rods connected by cable;
- although here the cable is returned using a pulley, the invention also applies to other types of cable returns such as for example an eyelet, an axle provided with an anti-friction coating or a drum;
- although here the whales are received in sheaths added by sewing to the second envelope, the invention also applies to other types of sheaths such as for example one or more rings added to one or other of the envelopes by gluing;
- although here the supports describe portions of a circle with an amplitude substantially equal to sixty degrees, the invention also applies to other types of support such as, for example, supports of any shape, non-continuous, which cover different angular sectors such as, for example, a belt-shaped support which forms a closed loop or an open support whose amplitude is between fifteen and three hundred and sixty degrees;
- although here the second ribs are identical to the first ribs, the invention also applies to second ribs which would have properties different from the first ribs, such as for example a stiffness, a resistance to torsion, a length, a section, a Young's modulus different from that of the first ribs;
- although here a same second envelope extends around the first, second support and the third additional support, the invention also applies to other configurations of the containment means such as for example a second envelope which surrounds the first and second support and an additional envelope which surrounds the second support and the third additional support;
- although here the actuating device comprises a driven screw cable jack, the invention also applies to other types of actuating devices such as for example an actuating device comprising a driven nut type cable jack or a geared motor, or a cylinder type linear actuator.
Claims (14)
- un premier support (10, 210) ;
- un deuxième support(20, 220) ;
- une armature (30) s’étendant selon une première direction (D1) entre le première support (10, 210) et le deuxième support (20, 220) pour transmettre un effort de compression et/ou de traction depuis le premier support (10, 210) vers le deuxième support (20, 220) ;
- un dispositif de contention (60) de l’armature (30) pour appliquer sur l’armature (30) un effort sensiblement normal à la première direction (D1).
- a first support (10, 210);
- a second support (20, 220);
- a frame (30) extending in a first direction (D1) between the first support (10, 210) and the second support (20, 220) to transmit a compressive and/or tensile force from the first support (10, 210) to the second support (20, 220);
- a device (60) for restraining the frame (30) in order to apply to the frame (30) a force substantially normal to the first direction (D1).
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2023
- 2023-02-13 FR FR2301311A patent/FR3145697A1/en active Pending
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2024
- 2024-02-05 WO PCT/FR2024/050149 patent/WO2024170842A1/en unknown
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