Brevet FR2619723A1 — publié le 19890303

APPAREIL D'EXERCICES PHYSIQUES A MODES MULTIPLES ET PROCEDE DE COMMANDE D'UN TEL APPAREIL présente invention est relative Il ri appareil d'exercices physiques offrant à l'utilisateur une contre-réaction à un mouvement donné, et plus particulièrement à un appareil d'exercices physiques à modes multiples : isométrique, conduit, assisté, à charge constante ou isotonique, avec ou sans excitation de la boucle d'innervation r. La présente invention se rapporte aussi au procédé de commande de tels appareil.. appareil peut avantageusement être uti isÉ soit dans les hapitaux ou dans les centre,- de kinésithérapie pour rééduquer des muscles suite à unE@ maladie ou un accident, soit dans des clubs sportifs.. des clubs de maintien de la forme physique ou par des privés pour développer et entretenir la musculation. La rééducation comprend essentiellement les étapes su'vantes le repos articulaire avec immobilisation souvent. plâtrée, une première mobilisation articulaire pendant laquelle le membre est déplacé sans faire intervenir le muscle du patient, puis une mobilisation active pendant laquelle l'effort du muscle du patient est assisté et enfin le renforcement musculaire proprement dit pendant lequel le patient déplace un membre contre une force résistante. on distingue dans cette dernière étape une phase de musculat analytique, c'est-à-dire ne faisant intervenir que un ou plusieurs muscles spécifiques, suivie d'une phase de musculation globale. La musculation pratiquée dans les centre. d'entretien de la condition physique comprend essentiellement des mouvements que les personnes. n'effectuent que rarement dans leur.vie quotidienne tel le travail des muscles abdominaux. A l'inverse, la musculation des sportifs, outre le maintien de leur condition générale, tend à développera les muscle particuliers nécessaires à leur sport respectif tels que ceux des jambes pour un joueur de tennis. On distingue usuellement la musculation isométrique': contraction du muscle sans mouvement du membre, la musculation à charge constante pendant laquelle un poids est déplacé verticalement par un jeu de cables et de poulies et. ce plus ou moins rapidement selon l'effort de la personne, la musculation isokinétique pendant laquelle la vitesse du mouvement est imposée par la machine à une valeur constante et enfin la musculation isotonique nécessitant des appareils d'exercices plus sophistiqués imposant une force de contre-réaction et une vitesse de mouvement de telle sorte que le tonus du muscle impliqué reste constant. Un mouvement est. décrit comme concentrique lorsque le membre qui l'effectue se déplace vers le corps, et à l'inverse, le mouvement est décrit comme excentrique lorsque le membre s'éloigne du corps. En gardant à l'esprit que tout membre dispose de deux muscles, l'un agoniste l'autre antagoniste, tel". que le biceps et le triceps pour le bras, on peut. ainsi définir quatre efforts musculaires distincts d'un membre par rapport à un levier, soit pour l'avant bras par exemple , contraction du biceps pour tirer dans un mouvement concentrique le levier, effort du biceps pour retenir le levier se déplaçant dans un mouvement excentrique, poussée par le triceps du levier dans uT: mouvement excentrique et retenue par le triceps du levier se déplaçant concentriquement. Des défi ions données précédemment on peut comprendre la grande variété d'exercices musculaire ainsi que la multitude des enchaînements possibles, d'où l'intérêt porté aux appareils d'exercices physiquez polyvalents permettant de réduire les investissement nécessaires pour un hôpital ou un club sportif. Des progrès en électronique, notamment pour la commande de moteurs électriques,, hydrauliques au mécaniques, ainsi que pour la mesure des mouvements accomplis et la présentation des résultats de manière claire, ont incité les fabricants à développer deF. appareils d'exercices de physique plus adaptés au>- besoins. Ainsi, dans l'exposé WO 860540'4 est présenté un appareil comprenant un levier sur lequel l'utilisateur exerce une force musculaire et dont le mouvement en rotation est contrôlé par un moteur électrique à commande électronique de telle sorte que la vitesse soit constante à une valeur choisie initialement, et ce tant que la force exercée sur le levier est supérieure à une valeur prédéterminée mesurée par un capteur de force monté en bout du levier. Mais cet appareil n'est que isocinétique et ne permet l'enregistrement de la puissance developpée par l'utilisateur au cours de l'exercice que par des moyens annexes. L'a pparei presenté dans l'exposé US 3 848 467 comprend une barre tenue par deux. cables à des tambour eux-mêmes reliés par un axe à un servomoteur électrique à aimant permanent. Ce servomoteur agissant- alternativement en tant qu'élément de freinage puis en tant qu'élément moteur permet des mouvements concentriques puis excentriques à vitesse constante avec, à chaque fin de course, une désaccélération suivie d'une inversion du sens du mouvement automatique. L'amplitude du mouvement, la itesse et l'accélération en fin de course sont établies avant l'exercice selon les. possibilités de l'utilisateur. Des moyens électroniqu e permettent de présenter sur un tableau numérique la quantité de travail developpée, donc à l'utilisateur de moduler la suite de son exercice en fonction de ses objectifs. Cet appareil est toutefois limité aux seul exercices de musculation isocinétique. Dans une version améliorée de l'appareil précédent., décrite dans l'exposé W0 860024, le tambour autour duquel est enroulé le cable est relié au moteur par une transmission hydraulique appliquant au tambour un couple selon la vitesse de rotation du moteur. Un microprocesseur contrôle la vitesse du moteur électrique en fonction du mouvement instantané du cable tel que vu par un capteur de mouvement ou de vitesse et en fonction d'un programme chargé à partir' d'un microordinateur de telle sorte que l'effort musculaire developpé par l'utilisateur tirant ou retenant le cable soit isométrique, isocinétique ou isotonique, et ce à des valeurs évoluant selon les répétitions et les séances. Mais, de part l'emploi de cette transmission hydraulique qui a un grand moment d'inertie, il est difficile de réaliser des séquences plus complexes faisant immédiatement suivre en un point bien détermi un mouvement purement isocinétique à un mouvement purement isotonique. Un autre type d'appareil, décrit dans l'exposé FR 2 494 008, comprend un levier contrblé par un vérin hydraulique lui même piloté par une soupape. Le mouvement de la soupape est commandé par un moteur pas-à-pas selon les instructions d'un microordinateur qui compare la position angulaire du levier mesurée par un décodeur placé son extrémité ainsi que la force exercée sur la barre grâce à un capteur de pression placé sur le vérin '; des valeurs préenregistrées définissant un type d'exercice. Toutefois, du fait des erreurs introduite. lors de la mesure de la pression et de celles introduites lors de la transformation de cette pression en une valeur de force selon une formule introduite dans l'ordinateur et du fait de l'utilisation d'un moteur pas- à-pas pour commander la soupape du vérin hydraulique, cet apparei n'apparait pas suffisamment dynamique et précis pour réaliser des mouvements autres que ceux à force contre-résistantes élevées. Par ailleurs, une théorie médicale introduit la notion d'innervations r complémentaires aux innervations a et p déjà connues. Alors que l'innervation a intervient pour contracter le muscle agoniste, l'innervation B pour relâcher le muscle antagoniste, l'innervation r intervient essentiellement pour ajuster en vitesse et en précision le mouvement lors de sa réalisation. Aucun appareil connu à l'heure actuelle n'offre 1 a possibilité d'exciter cette innervation r en particulier, au cours d'un exercice donné. La présente invention a pour but, dans un appareil d'exercice physique fonctionnant selon une séquence prédéterminée associant à chaque position atteinte successivement par un élément d'exercice une valeur de vitesse de déplacement et/ou une valeur de force de contre réaction, un procédé de commande permettant une excitation de cette boucle d'innervation y ce qui améliore de manière remarquable les performance des utilisateurs patients ou sportif". De plus, le procédé de commande doit aussi permettre la réalisation de mouvements délicats tels que conduits, assités ou étirés. L'appareil pour la mise en oeuvre du procédé précédent doit plus particulièrement être capable de répondre par des mouvements fins, dynamiques et précis aux sollicitations des utilisateurs. Cet appareil doit aussi être polyvalent pour être utilisable à la fois dans les milieux médicaux pour la rééducation de muscles et dans les centres d'entraInement sportif pour la musculation. Selon un premier mode d'exécution préféré, le procédé de commande, selon l'invention, d'un appareil comprenant .un élément d'exercice déplacé par un utilisateur, un dispositif moteur contrôlant le mouvement de l'élément d'exercice, des moyens de commandes pilotant le dispositif moteur selon une séquence prédéterminée, se caractérise en ce qu'il comprend un cycle qui consiste à provoquer lors du déplacement de l'élément d'exercice selon la séquence prédéterminée initiale un brusquF- retour compris entre 0,1 et 5 degré de l'élément d'exercice dans le sens opposé à la force exercée par l'utilisateur causant une augmentation de la force, puis à poursuivre le déplacement de l'élément selon la séquence prédéterminée. Selon un second mode d'exécution préféré, le procédé -4- commande comprend un cycle qui, consiste à provoquer lors du déplacement de l'élément d'exercice selon la séquence prédéterminée initiale une brusque avancée comprise entre 0,1 et 5 degré de l'élément devant la force exercée par l'utilisateur causant un affaiblissement de la force, à provoquer ensuite un brusque retour compris entre 0,1 et 5 degré de l'élément dans le sens opposé à la force exercée par l'utilisateur causant une augmentation de la force, puis à poursuivre le déplacement de l'élément selon la séquence de déplacement initiale. Avantageusement, ce cycle est répété plusieurs fois tout au long ou en des parties distinctes seulement de la séquence de déplacement initiale. De préférence, ce cycle est répété à une fréquence comprise entre 1 et 100 hertz. Suivant une forme de réalisation de l'invention, l'appareil d'exercice physique comprend une barre d'exercice dont l'une des extrémités est montée en rotation sur un chassis et l'autre extrémité est déplacée par l'utilisateur, un vérin hydraulique contrblant le mouvement de la barre en lui appliquant une force en contre-réaction à celle appliquée par l'utilisateur et qui est piloté par une valve hydraulique régulant la circulation de fluide hydraulique, et des moyen éléctroniques et informatiques de commande de la valve pilote du vérin selon une séquence déterminée à partir du résultat. de la comparaison à chaque instant ou pour chaque position de la barre d'exercice telle que lue par un décodeur entre d'une part la vitesse instantanée de cette barre et/ou a force qui lui est effectivement exercée telle que lue par un capteur de force et, d'autre part, des valeurs optimales de ces grandeurs. préalablement mémorisées dans les moyens informatiques. Cet appareil se caractérise en ce que la valve pilotant le vérin est une servo-valve essentiellement constituée de trois sections : un dispositif de commande, un amplificateur hydraulique et. un piston de distribution, le dispositif de commande comprenant. un inducteur agissant. sur un i it solidaire du carter de la servo- valve par un tube flexible et à partir duquel se prolonge vers 1e bas un levier de pilotage coaxial au tube ; l'amplificateur hydraulique comprenant les deux côtés du piston, deux conduits traversés par un courant de fluide hydraulique sous pression et reliant ces côtés à une chambre dans laquelle les conduits débouchent par deux orifices opposés et l'extrémité du levier de pilotage arrivant dans la chambre entre les deux orifices ; Un piston de distribution mettant en communication les lignes hydrauliques par des rainures externes. De préférence, le capteur de force est localisé sur la barre d'exercice en l'extrémité déplacée par l'utilisateur et il permet de mesurer la force exercée de manière concentrique et excentrique. Ut i 1 eurent , 1 e signal de commande de 1 a o- valve se présente sous la forme d'un signal alternat2ï carré de fréquence constante dont la largeur de l'alternance positive est modulée en fonction de la commande à transmettre. Selon un mode d'exécution, le procédé de commande pour l'appareil décrit précédemment fait que, pour chaque position successive de la barre, celle-ci poursuit son mouvement si et seulement si la force exercée sur la barre est inférieure à une valeur compri5#-.e entre 0,1 et SO daN préalablement mémorisée pour la position. Selon un autre mode d'exécution avantageux, le procédé de commande pour l'appareil décrit précédemment fait que la barre poursuit son mouvement si et seulement si la force exercée sur ladite barre par l'utilisateur est inférieure à une valeur comprise entre zéro et la résultante sur un capteur de force du poids du membre employé pour déplacer la barre,_valeur préalablement mémorisée. Selon une autre forme d'exécution préférentielle, le procédé de commande pour l'appareil de commande décrit précédemment fait que la barre d'exercice poursuit son mouvement si et seulement si la force exercée sur 1 a barre par l'utilisateur est inférieure à une valeur préalablement mémorisée correspondant su seuil de douleur. L'invention sera mieux comprise à l'étude d'un mode de réalisation d'un. appareil d'exercices des muscles. jambiers pris titre d'exemple nullement limitatif et décrit par les figures suivantes: - la figure 1 est une vue en perspective d'uni- réalisation pour le travail des muscles jambiers, - la figure 2 est un schéma de principe de la cinématique de appareil, - la Bure 3 est un schéma de principe de la commande électronique, - la figure 4 est un schéma du groupe hydraulique commandé par les moyens électroniques et pilotant le vérin hydraulique de la figure 1, et - la figure 5 présente. l'organigramme de lz. logique de contrôle de l'appareil. En référence à la figure 1, le châssis de l'appareil d'exercices comprend un siège 50 réglable dans le plan hori ontal, un dossier 55 réglable en inclinaison, deux poignées latérales 56 que l'utilisateur aggripe pour maintenir et une jambe métallique projettent l'avant. jambe métallique est constituée d'une barre fixe 70 légerement. oblique vers le haut et â l'extrémité de laquelle monté en rotation par un axe 140 un levier 100. fier 100 est animé par un vérin 120 sous-jacent parallèle à la barre 70. L'utilisateur cAle ses pieds dans deux patins 160 montés à l'extrémité du levier 100. Le siège réglable 50 permet à l'utilisateur de faire coincider son axe articulaire avec l'axe mécanique 140. Un clavier 320 et un écran de visualisation 310 sont montés sur un bras latéral vertical et offre lu possibilité à l'ut.ilisateur de réagir en permanence avec l'a.ppareil, c'est-à-dire de visualiser les efforts accomplis et de répondre aux questions de l'appareil. Tel que représenté sur la figure 2, le vérin 120 comprend un piston intérieur 130 relié à un axe 110 solidaire en rotation avec le levier 100. Selon que le liquide hydraulique arrive sur la ligne A ou sur la ligne B, le piston imprime au levier 100 un mouvement concentrique ou excentrique respectivement. Ces lignes A et B sont reliées au travers d'une serv.o-valve â un groupe hydraulique représenté sur la figure 4. L'angle de déplacement du levier 100 est lu par un codeur 150 qui peut être au choix soit un simple potentiomètre sans fin ou un système plus complexe mais plus précis comprenant une cellule photoélectrique disposée devant un disque gradué. Le signal représentatif de l'angle de déplacement du levier est appliqué sur la ligne 9. Le débattement maximum de ce levier est de 1,15 degré, et il est généralement ramené lors de la programmation des moyens électroniques à une amplitude de mouvement de l'ordre de 100 degré. Des capteurs de force, de préférence des jauges de contraintes, sont montés à la fois dans les patins inférieurs et supérieurs 160 qui bloquent le pied, ce qui permet de mesurer aussi bien la force exercée de manière concentrique qu'excentrique. Le signal représentatif de cette force est appliqué sur la ligne F. Les lignes 0 et F sont reliées aux moyens électroniques de commande représentés sur la figure 3. Ces moyens de commande électroniques et informatiques comprennent un microprocesseur 200, un étage d'amplification en option 400 et un microordinateur 300. Le microprocesseur comprend, rattaché à une ligne omnibus 230, un processeur 240 incluant une unite logique reliée à des registres et à une unité de mémoire 260 au travers d'un contrtleur de mémoire 250, un chien de garde 285, un convertisseur analogue/numérique 220 recevant les valeurs de force F et de déplacement 8 en série après le multiplexeur 210, une interface de sortie 290 à modulation par la largeur de l'impulsion et, enfin, une interface série en relation avec le générateur d'impulsions 270 et permettant au travers d'une ligne RS- 232-C des communications avec le microordinateur 300 muni lui-méme d'une carte interface série correspondante 340. L'utilisateur peut communiquer avec 1-,e microordinateur 300 grâce à l'écran de visualisation 310 et au clavier 320 cités précédemment. La logique ,l'appareil d'exercices physiques décrite plus tard en référence à la figure 5 est d'abord rédigée à l'aide du microordinateur 300, puis elle est transférée au travers de la liaison RS-232-C, de la ligne omnibus 230, de l'unité logique 240 et du contr8leur de mémoire 20 à l'intérieur de la mémoire 250. Cette logique est caractéristique d'une cinématique donnée : soit un appareil pour exercer les jambes ou pour exercer les bran ou adapté pour exercer une autre partie du corps. La première phase de l'utilisation de l'appareil correspondant à l'établissement des différent paramètres de l'exercice fait essentiellement intervenir le microordinateur 300 où sont préalablement mémorisés les paramètres correspondants à des exercices type. Eventuellement, selon le choix e fectué par l'utilisateur, le microordinateur est amené à solliciter le microprocesseur 200, lors d'un pré-enregistrement des possibilités physiques de cet utilisateur par exemple. Lors de cette phase initiale, le microordinateur procède, au fur et à mesure des options prises par l'utilisateur, à l'établissement de divers paramètres tels que le tableau indiquant les valeurs des forces de contre-réaction à exercer par l'appareil en fonction de la position angulaire 'du levier et/ou durée d'un mouvement. et/ou la répétition d'un mouvement. Le microordinateur procède aussi à l'élaboration d'exercices complexes enchaînant par exemple, une portion isométrique puis isotonique terminée par un mouvement conduit. A la fin de cette phase d'initial isation, ces différents paramètres sont transférés dans une section de la mémoire 260 et le commandement de la suite des opérations relatives à l'exercice est transféré au microprocesseur 200. De part sa rapidité d'exécution des étapes du programme pré-mémorisé, le microprocesseur peut comparer de manière quasi instantanée les informations en force et en déplacement reçues sur les lignes F et 8 avec les paramètres mis en mémoire pour produire un signal s de commande du vérin hydraulique. Un chien de garde 26r. vérifie en permanence la centrale de calcul 240 est toujours en activité auquel cas il réinitialise 1c programme du microprocesseur au début. Cette sécurité est nécessaire pour éviter que l'appareil ne réalise dé.- mouvements désordonnés suite à une détérioration de la partie électronique. De par le choix de la servo-valve qui va être décrite en référence à la figure 4, le signal de commande s se présente sous la forme d'un signal alternatif carré de fréquence constante dont la largeur de l'alternance positive est modulée en fonction de la commande à transmettre. Selon les caractéristiques de la servo-valve, on peut soit utiliser le signal s pour la commander, soit on a besoin d'utiliser une carte 400 d'adaptation d'impédance qui comprend un amplificateur opérationnel 410 relié à deux transistors complémentaires 420 et 430 montés symétriquement en collecteur commun, et qui amplifie en intensité s en un signal S. La figure 4 présente le groupe hydraulique ,alimentant. le vérin 120 de la figure 2. Il comprend un réservoir 600 de fluide hydraulique 601, normalement de l'huile, une pompe 602 alimentant par une ligne E une servo-valve 605 qui délivre selon la position du piston de distribution 650 le fluide hydraulique à haute pression soit sur la ligne A ou sur la ligne B. Le fluide venant en retour sur l'autre ligne est dirigé par le même piston 650 sur la ligne de retour R. Sur la ligne S est. appliqué le signal de commande établi par les moyens électroniques et informatiques décrits en référence à la figure 3. Cette ligne S est reliée un inducteur 610. Dans la servo-valve 605, un induit 620 est maintenu au milieu de l'inducteur 610 par un tube flexible 615 et il est muni en sa partie inférieure d'un levier de pilotage 630 coaxial au tube flexible 615. Ce levier de pilotage se poursuit jusqu'à l'intérieur du piston 650, où il est mobile à l'intérieur d'une chambre taillée dans ce piston. Cette chambre est reliée à chacun des côtés du piston par deux canaux inverseurs 653 et 655 qui débouchent dans cette chambre par les orifices 652 et 654 respectivement. Sur le pourtour du piston 650 sont taillées deux. rainures profondes 658 et 659 de communication. Le piston 650 tel qu'il est representé sur la figure 4 est dans une position médiane de telle sorte qu'aucune liane A, B ou E, R ne soient reliées entre elles. Telle que décrite précédemment, la servo-valve fonctionne de la manière suivante : la position de l'induit 620 est ajustée par la vis 640 et le ressort 642 de te 1 1 e sorte que, tenu par 1 e tube 615, cet induit se situe exactement au milieu de l'inducteur, donc que l'extrémité du levier de pilotage 630 soit en une position médiane entre les orifices 652 et 654. Le fluide sous pression arrive sur la ligne E et, en passant au travers du filtre 656 se dirige au travers de conduits tai 1 1 és dans 1 e carter de 1 a va 1 ve vers 1 es deux -côtés respectifs du piston 650. Le fluide poursuit sa progression à l'intérieur des conduits 653 et 655 débouchant par les orifices 652 et 654 dans la chambre intérieure d'où il quitte la servo-valve sur la ligne R. De par l'évidement à l'intérieur du piston 650, le canal inverseur gauche 653 a une longueur identique au canal droit 655. Tant que 1 e levier de commande 630 est Z, unL position médiane entre les orifices 652 et 654, 1a pression exercée par le fluide sur chacun des c8tés du piston est identique, le piston reste immobile, les lignes A et B restent fermées et le piston 130 du vérin. ne se déplace pas. L'inducteur 620 se déplace vers la droite lorsque le signal S est positif, dans l'autre sens lorsque le signal S est négatif. Initialement, les deux alternances positives et négatives constituant le signal S alternatif carré sont de largeur égale. L'induit 620 vibre donc autour de sa position centrale. Lors d'une alternance positive de S, l'inducteur 610 déplace vers la droite l'induit 620. I1 s'ensuit par conséquence un déplacement vers la gauche du levier de commande 630 ce qui obstrue l'orifice 652. La pression hydraulique augmente légèrement dans le. conduit 655 et sur le c8té droit du piston qui commence à se déplacer vers la gauche jusqu'à ce que ce levier de commande E-30 soit â nouveau en une position intermédiaire entre les deux orifices. A l'inverse, lors d'une alternance négative de S, l'inducteur 610 déplace l'induit vers la gauche, donc le piston 650 vers la. droite. Ainsi, la vibration de l'induit 620 provoque aussi une vibration équivalente du piston 650 ce qui annule en permanence la composante statique, toujours désavantageuse, des forces de frottement s'exerçant entre le piston et le cylindre. Si, maintenant, la largeur de l'a1terra rice posi ive de S augmente par rapport à l'alternance négative, alors l'induit oscille toujours, mais autour d'une position décalée vers la droite. Le piston oscille alors autour d'une position décalée vers la gauche et la rainure de communication 659 relie la ligne E à la ligne B, la rainure 658 relie la ligne A à, la ligne R et le piston 130 du vérin avance. A l'inverse, si la largeur de l'alternance positive de S diminue, alors l'induit 620 oscille autour d'une position décalée vers la gauche, lc- pist oscille autour d'une position décalée vers la droite, ce qui met en communication la ligne E avec la ligne A ainsi que la ligne B avec la ligne de retour R. l'axe 110 du vérin hydraulique se rétracte. En d'autres termes, 1a servo-valve 605 est essentiellement constituée de trois sections : un dispositif de commande, un amplificateur hydraulique et un piston de distribution 650. Le dispositif de commande comprend un inducteur 610 agissant sur un induit 620 solidaire du carter de la servo-valve 605 par un tube flexible E-15 et à partir duquel se prolonge vers le bas un levier de pilotage 630 coaxial au tube 615. Ce dispositif de commande convertit un signal électrique continu en un pivotement du levier de pilotage. L'amplificateur hydraulique comprend les deux côtés du piston 650, les conduits 653 et 655 reliant ces côtés une chambre interne du piston dans laquelle ces conduits débouchent par deux orifices opposés 652 et 654, et l'extrémité du levier de pilotage 630 arrivant dans la chambre interne entre les deux orifices 652 et 654. Le piston de distribution 650 est déplacé par les pressions hydrauliques apparaissant sur ses côtés en fonction de la position de l'extrémité du levier de pilotage 631, par rapport aux orif' 652 et 659 et met en communication les lignes hydrauliques E,R et A,B de par ses rainurer 658 et 659. On peut ainsi constater que cette servo-valve convertit un signal électrique de faible puissance (environ 1,5 W) en un signal hydraulique de sortie de grande puissance. Grâce à des caractéristiques dynamiques très favorables (temps de réponse inférieur b E. ms), cette valve permet de contrôler efficacement des cycles très rapides. De plus, i 1 y a proportionnalité entre 1 a variation de la largeur de l'alternance positive du signal d'entrée inductif et l'ouverture de la valve, soit le débit de fluide hydraulique délivré au vérin ce qui permet de contrôler la vitesse de déplacement de l'axe 110 du vérin, donc du levier 100. En combinant ces possibilités particulières des servo-valves à des capteurs de force de haute précision situés de préférence sur les patins 160, alors il est seulement possible de demander à l'appareil de réaliser des mouvements fins, précis tout en réagissant immédiatement au comportement de l'utilisateur. La manière dont l'appareil fonctionne peut être mieux comprise en se reportant d l'organigramme de la figure 5. En général un exercice comprend une première phase de choix parmi diverses options proposées par la logique résidant dans le microordinateur de l'appareil et une deuxième phase de travail proprement dite sous le contrôle principal du microprocesseur. Une fois installé dans le fauteuil, l'utilisateur actionne un bouton marche/arrêt, si celo n'a pas été déjà fait, ce qui initialise le groupe hydraulique et aussi les moyens ectroniques et informatiques par l'accomplissement sous-programmes d'initialisation caractéristiques microprocesseur utilisé. Sous la commande du programme résidant dans 1 e microordinateur, l'appareil propose un premier choix correspondant à la case 10 entre des mouvements concentriques et/ou excentriques. Puis l'appareil demande de définir l'amplitude du mouvement en précisant un angle de départ X compris entre 0 et 135 degré et un anale final Y compris entre X et 135 degré. Une confimation des. réponses est éxigée par l'appareil. Ceci correspond à 1-t case 20 de l'organigramme. L'utilisateur se voit ensuite proposer l'option de l'excitation de l'innervation r (case 25). Dans le caZ positif, il doit de plus définir le type d'excitation et les zones lors du déplacement du levier au cour. desquelles il souhaite que cette excitation soit effectuée (case 26). Cette option consiste à superposer sur la courbe définissant la force à appliquer en fonction du déplacement du levier une série d'impulsionz de courte durée et d'amplitude réglable. Un premier type d'impulsion consiste en un mouvement d'amplitude restreinte, de l'ordre de 0,3 degré., du levier en sens inverse du mouvement initial. Un deuxième type d'impulsion provoque lors du déplacement du bras une brusque avance bras devant la force excercée d'environ 1 degré ce décontracte 1 E muscle, suivi immédiatement d'un brusque. retour en arrière du bras d'environ 0,5 degré contre 1 a force, ce qui crée une contraction brève du muscle et enfin un retour à la courbe normale. Ces impulsions peuvent être individuelles ou, de préférence, répétées à une fréquence comprise entre 10 et 100 hertz. Puis l'appareil propose un menu de différent. exercices correspondant sur l'organigramme aux cases 31 à 38. L'utilisateur répond par le numéro correspondant dans le menu à l'exercice à choisir entre ; isométrique 31, mouvement conduit 32, mouvement assisté 33, étirement 34, échauffement 35 correspondant à des exercices à charge constante, exercices dynamiques 36 et des combinaisons de mouvements prédéfinies dans les cases 37 et au-delà. Lorsque l'utilisateur a opté pour un mouvement isométrique, l'appareil lui demande de définir l'une ou les différentes positions o0 il désire que la machine s'arrête pour y effectuer une contraction isométrique (case 41), ainsi que la durée de ces arrêts à choisir entre 3 et 20 secondes (case 51). Après avoir validé ces options, le commandement de l'appareil passe au microprocesseur et le levier 110 se dirige vers le premier point d'exercice où l'utilisateur applique un effort sur ce levier (case 61). Les résultats de cet effort tels que mesurés par les capteurs de force situés dans les butées 160 sont affichés sur l'écran de visualisation 310 (case 71). Puis l'appareil vérifie si une nouvelle position a été demandée (case 81) et dans le cas positif, (option 1) déplace le levier en la deuxième position et s'apprête à mesurer l'effort exercé er, c point par l'utilisateur (case 61 bis). Ce cycle ezt répété à chaque position déterminée précédemment (ca:ce 41). Une fois toutes les positions accomplies, l'appareil s'arrête (case 91) ou revient au menu initial. Lorsque l'utilisateur a opté pour un mouvement conduit (case 32), l'appareil lui demandr- la force maximum Fo avec laquelle elle est autorisée à déplacer le membre (case 42). Le commandement passe alors au microprocesseur et l'appareil commence le déplacement de ce membre partir de la position initiale X. Pour chaque unité de déplacement parcourue, l'appareil détermine r'il n'est pas arrivé en fin de course (question 62) auquel cas elle s'arrête (option 1), sinon il mesure la force F exercée par 1 e membre sur 1 e capteur de force. Si cett force F vient à dépasser la force Fo prédéterminée, donc que le membre présente une raideur (option b) elle arrête immédiatement ce mouvement ; sinon elle poursuit ce déplacement (option a). On comprend donc que, en suivant cette séquence de commande, l'appareil va conduire le membre en déplacement tant qu'une raideur de la part de l'utilisateur n'apparaft pas. Si l'utilisateur a opté pour un mouvement assisté (case 33), l'appareil commence par effectuer une mesure du poids du membre de l'utilisateur tel que vu par le capteur de force (case 43), puis demande l'utilisateur ou au rééducateur d'entrer une force de référence Fo comprise entre zéro et le poids mesuré précédemment (case 53). L'appareil peut aussi être programmé de telle sorte qu'il déplace le levier à vitesse lente tout en 'effectuant une mesure en chacun deZ angles de déplacement du levier de la résultante du de ce membre telle que lue par le capteur de force lca@. 43). Une seconde courbe de valeur de force de référencr_ Fo en fonction du déplacement angulaire est ensuite introduite (case 53). Le commandement de l'appareil passe alors au microprocesseur et l'utilisateur est alors invité déplacer de par lui même son membre. Une mesure de la force F instantanée est réalisée (case 63). Si la force F est inférieure à la force de référence Fo, soit l'o@@tic.n e correspondant au fait que l'utilisateur parvient à alléger le poids de son membre sur le levier voir annuler complètement l'appui qu'il exerce sur ce levier en déplaçant tout seul son membre, alors le levier sc déplace pour suivre le membre (case 83). Si la tentativi_: de mouvement se traduit par un allègement insuffisant, c'est-à-dire que la force F lue par le capteur supérieure à Fo, alors le levier reste immobile en attente (option c). Enfin, si à la suite d'un découragement l'utilisateur laisse son membre reposer complètement sur le levier, ce qui se traduit pur 1û lecture d'une force F égale ou éventuellement supérieure à la valeur de la résultante du poids mesuré précédemment, alors l'exercice se transforme automatiquement en un mouvement conduit (option d). il apparaft de manière évidente que le choix d'une valeur presque nulle pour Fo correspond à 1' intention de l'utilisateur de déplacer son membre sans assistance. A l'inverse, le choix pour Fo d'une valeur proche du poids du membre correspond à l'intention de l'utilisateur de ne fournir qu'un très faible effort pour passer eventuellement rapidement à un seul mouvement conduit. La stimulation de l'innervation r associée à cet exercice permet de meilleurs résultats. Un exercice d'étirement consiste à amener le membre vers une position limite de l'amplitude articulaire, et à forcer le mouvement du membre au-del de ce point de raideur sans toutefois excéder un seuil de douleur préétablie. Au début de cette option 34, une force de référence que ne doit pas dépasser la machine lors de l'étirement est choisie par l'utilisateur ou 1E rééducateur. Une durée D de l'étirement. est aussi indiquée à l'appareil (case 44). Le commandement de l'appareil passe au microprocesseur et le levier 110 commence à se déplacer vers la position extrême Y tout en mesurant au fur et à mesure la force F appliquée sur le capteur (case 54). Si cette force F reste inférieure à la force Fo indiquée précédemment (option f), le levier continue son déplacement vers la position extrême. Ce cycle se répète tant que le levier n'a pas atteint, voire dépassé, la position de raideur donc que la force F reste inférieure à la force Fo de référence. Lorsque le point de douleur maximal autorisé est atteint, l'utilisateur exerce naturellement sur le levier une force F au moins égale â Fo (option g). L'appareil immobilise alors le levier 110 (case 74) et maintient cette position pendant une durée D indiquée précédemment (case 84), puis revient en arrière pour relâcher l'étirement (case 94). Si pour une raison ou pour une autre l'utilisateur vient à contracter le muscle de son membre lors du déplacement du levier, donc. imprlmc sur le capteur une force F supérieure Fo, (option h) alors 1 e levier s'arrête et revient automatiquement er. arrière (case 94). A ce stade l'appareil est disponibIc pour un nouveau choix d'exercice (case 104). L'option 35 correspond à des exercices à charge constante utilisés couramment pour échauffer les muscles avant des exercices plus sophistiqués. Après avoir entré la force Fo contre-résistante (case 45) et le nombre de répétitions I (case 55), le commandement de l'appareil est transféré au microprocesseur qui déplace lentement le levier à la position X de départ. L'utilisateur est alors invité à déplacer le levier avec une force égale à Fo (case 65, 75 et 85, option i, j). Lorsque le levier arrive en fin de course (option k à la sortie de la case 95), le levier revient en arrière à vitesse constante lente (case 105), le compteur de répétition p e-t augmenté d'une unité (case 115), la nouvelle valeur p est comparée à I (case 125). Tant que cette valeur p est inférieure à I (option m), l'utilisateur est invité à recommencer le mouvement (retour à la case 65), sinon l'exercice s'arrête (case 135). Cet exercice étant réalisé à force constante, la vitesse de déplacement du levier varie en fonction de la puissance développée par utilisateur. Lorsque l'utilisateur a opté pour des exercices dynamiques (option 36), l'appareil lui demande d'abord '1 souhaite effectuer ces exercices en mode direct ou en opposition, c'est-à-dire imprimer un mouvement en appliquant une force de déplacement au levier ou s'opposer à un mouvement du levier (case 46). Puis l'appareil, toujours sous 1 e contr2@ 1 e du microordinateur, passe en mode d'acquisition et d'enregistrement : le bras quitte sa position neutre pour s'arrêter la position de départ X. Un message apparaît alors invitant l'utilisateur à produire son effort maximum. Après un court temps d'immobilisation, le brap se met en mouvement à vitesse constante, par exemple 75 degré/seconde, et l'appareil mémorise les valeurs données par le capteur de force tout au long de la course du levier. Une courbe de la force devëloppée en fonction du déplacement angulaire du levier apparaît sur l'écran de visualisation 310 (case 66). Du fait que cette courbe été enregistrée à vitesse constante, elle represente aussi la puissance developpée par l'utilisateur en chacun des points. En la case 67, i 1 est demandé à l'uti 1 ' . eur s'il veut effectuer des corrections sur cette courbe ou non. Dans l'affirmative (option 1); la courbe mémorisée est comparée à une courbe type dont le choix est proposé. Des recherches médicales récentes dans ce domaine tendent à prouver que ces courbes types sont différentes selon que l'uti isateur pratique intensivement un sport. La comparaison de ces courbes a pour but de génerer une nouvelle courbe représentant les variations de la valeur de consigne Fo en fonction du déplacement du bras. Pour ce faire la logique résidant dans le microordinateur détermine automatiquement la force minimum Fmin exercée entre la position angulaire égale à 50 et 90 degré. Puis la courbe type retenue, soit standard soit correspondant à un sportif determiné, est ajustée en fonction de cette valeur minimale Fmin augmentée ou diminuée d'un pourcentage choisi. Enfin, d'ultimes corrections- peuvent être appliquées sur toute ou sur des portions choisie-. dc la courbe (case 86). La commande de l'exercice est alors transférée au microprocesseur, et l'utilisateur est invité déplacer le bras. En tout point du déplacement, une comparaison est faite entre la mesure de la force F telle que lue par le capteur et la valeur de consigne correspondant à ce point (case 116). Si la force F instantanée est inférieure à Fo, le levier reste immobile (option 0 à la sortie de la case 6). Dans l'autre car le vérin se déplace de 'telle sorte que la puissance développée reste identique à la puissance enregistrée (case 136). En d'autres termes, si l'utilisateur développe en chaque position angulaire du levier une force identique à celle développée lors de l'enregistrement, le levier se déplace à vitesse constante, sinon cette vitesse augmente ou diminue de telle sorte que la valeur de la force appliquée revienne à celle de la courbe prédéterminée Une fois arrivé en fin de course (case 146), le bras revient en position de départ vitesse constante si seul un exercice concentrique ou excentrique a été demandé en 10, ou l'exercice se répète en montée et en descente. Un test est effectué pour arrêter l'exercice lorsque le nombre de répétitions correspond à celui requis (case 156 à 186). Les options 37 et les suivantes correspondent â des exercices combinant les exercices élémentaires décrit précédemment. A titre d'exemple, l'option 37 peut correspondre à une technique dite "contracté-relàché" dans laquelle le muscle est étiré jusqu'à un seuil douloureux de manière analogue à l'option 34, puis une contraction statique est demandée pour une période d'environ 6 secondes avec affichage des résultats dE- manière analogue â l'option 31, puis l'utilisateur effectue un relâchement musculaire et l'appareil poursuit un étirement additionnel. Décrite dans le cadre d'un appareil d'exercice pour les muscles Jambiers, les principes selon l'invention peuvent s'appliquer avec peu de modifications à un appareil exerçant les deux jambes séparément voirc_ même, à des appareils pour l'exercice des bras ou pc-ur des appareils d'exercices concernant d'autres groupez musculaire. REVENDICATION:: 1 . Procédé de commande d'un appas e i 1 d'exerc i ct:-. physiques comprenant un élément d'exercice déplacé par un utilisateur, un dispositif moteur contrôlant le mouvement. de l'élément d'exercice en lui appliquant une force en contre-réaction à celle appliquée par l'utilisateur, de:-. moyens de commande pilotant 1 e dispositif moteur ::e 1 ors une séquence prédéterminée associant à chaque 1?0 i t i @!I@ atteinte successivement par l'élément d'eyercirc- unie valeur de vitesse de déplacement et/ou un valeur de de contre-réaction, caractérisé en ce qu'il comprend uri cycle qui consiste à provoquer loirs du déplacement du l'élément d'exercice selon la séquence prédétermiriéc- initiale un brusque retour compris entre 0,1 et 5 degz@.-. de l'élément d'exercice dans le sens opposé à la force exercée par l'utilisateur causant une augmentation de la force, puis à poursuivre le déplacement de l'élément selon la séquence de déplacement initiale. 2. Procédé de commande d'un appareil d'exercice:: physiques selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un cycle qui consiste à provoquer lors du déplacement de l'élément d'exercice selon la séquence prédéterminée initiale une brusque avancée comprise entre 0,1 et 5 degrés de l'élément devant la force exercée pat l'utilisateur causant un affaiblissement. de la force, provoquer ensuite un brusque retour compris entre 0,1 et 5 degrés de l'élément dans le sens opposé à la force exercée par l'utilisateur causant une augmentation de la force, puis à poursuivre le déplacement de l'élément selon la séquence de déplacement initiale. 3. Procédé de commande d'un appareil d'exercicei# physiques selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le cycle est répété plusieurs fois tout au long de la séquence de déplacement. de l'élément. d'exercice ou sur une ou plusieurs parties distinctes de la séquence. 4. Procédé de commande d'un appareil d'exercice: physiques selon la revendication 3, caractérisé en ce que le cycle est répété à une fréquence comprise entre 1 et 100 hertz. 5. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant une barre d'exercice dont l'une des extrémités est montée en rotation sur un châssis et l'autre extrémité est déplacée par. l'utilisateur, hydraulique contrôlant. le mouvement de la barre en lui appliquant une force en contre-réaction à celle appliquée par l'utilisateur et qui est piloté par une valve hydraulique régulant la circulation de fluide hydraulique, et des moyenz électroniques et informatiques de commande de la valve pilote du vérin selon une séquence déterminée à partir du résultat de la comparaison à chaque instant ou pour chaque position de la barre d'exercice telle que lue par un décodeur entre d'une part la vitesse instantanée de cette barre et/ou la force qui lui est effectivement exercée telle que lue par un capteur de force et d'autre part des valeurs optimales de ces grandeurs préalablement mémorisées dans les moyens informatiques, caractérisé en ce que la valve pilotant le vérin est une servo-valve essentiellement constituée de trois sections : un dispositif de commande, un amplificateur hydraulique et un piston de distribution, le dispositif de commande comprenant un inducteur (610) agissant sur un induit (620) solidaire du carter de la servo-valve (605) par tir, tube flexible (615) et à partir duquel se prolonge vers le bas un levier de pilotage (630) coaxial au tube (615) ; l'amplificateur hydraulique comprenant les deuy c8tés du piston (650), deux conduits (653,655) travers & :-- par un courant de fluide hydraulique sous pressi4@ri reliant ces cités à une chambre dans laquelle l conduits (653,655) débouchent par deux. orifices oppo^é-. ( 6 5 2 , 6 5 9) , e t l'extrémité du levier de pi lotage (6311) arrivant dans la chambre entre les deux orificc^. ; un piston de distribution 650 mettant en communication le:-. ligne: hydrauliques par des rainures externe^ (E.5 ,E.@@9). E. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que l e capteur de force est l oca 1 i:>é sur 1 a barre d'exercice en l'extrémité déplacée par l'utilisateur. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le capteur de force permet de mesurer la force exercée de manière concentrique ou excentrique par l'utilisateur. 8. Appareil selon la revendication 5, caractérise en ce que le signal de commande (S) de la servo-valvc (605) se présente sous la forme. d'un signal alternatif carré de fréquence constante dont la largeur de l'alternance positive est modulée en fonction de la commande à transmettre. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que, pour chaque position successive de la barre, celle-ci poursuit son mouvement si et seulement si la force exercée sur la barre par l'utilisateur est inférieure ` une valeur de cette force comprise entre 0,1 et 50 daN, préalablement mémorisée pour la-position. 10. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que barre d'exercice poursuit son mouvement si et seulement si la force exercée sur la barre-par l'utilisateur est inférieure à une valeur préalablement mémorisée comprise entre zéro et la résultante sur un capteur force du poids du membre emp oyé par l'utilisateur pour déplacer la barre. 11. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que la barre d'exercice poursuit son mouvement si et seulement si la force exercée sur la barre par l'utilisateur est. inférieure à une valeur préalablement. mémorisée correspondant à un seuil de douleur.