Brevet FR2616334A2 — publié le 19881216

FR 2616334 A2 19881216 FR 8708574 A 19870615 PROCEDE DE COMMANDE ET DE MEMORISATION DE LOIS D'EFFORT POUR APPAREILS DE MUSCULATURE. Le présent perfectionnement concerne un dispositif permettant simultanément l'optimisation du cycle contraction-élongation et de la relation angle-force d'un muscle ou d'un groupe musculaire sollicité lors d'un exercice. Le brevet français NO 2 581 552 du même auteur, intitulé "Dispositif de programmation pour appareils de musculature", ne comportait pas de moyen permettant de différencier les gradients de force antagonistes selon le type de travail musculaire effectué. I1 ne décrivait pas, par ailleurs, les moyens permettant d'optimiser le travail d'exercice de la musculature en offrant une force antagoniste en exacte opposition dans la relation angle-force du muscle ou du groupe musculaire sollicité. Or, on sait que la force d'un muscle ou d'un groupe musculaire est une relation complexe, en particulier caractérisée - par le mode contraction ou élongation définissant au niveau musculaire un travail de type concentrique (racourcissement des fibres musculaires) ou du type excentrique (étirement des fibres musculaires). - par une relation angle-force du groupe musculo-squelettique sollicité. Le travail du renforcement musculaire à fin de préparation culturiste, sportive, de rééducation aprés traumatisme, est généralement constitué d'alternances contractions-élongations mettant ainsi en jeu la relation angle-force de l'articulation sollicitée. I1 est démontré que la force concentrique est inférieure à la force excentrique (il est plus facile de retenir une charge que de la soulever), que la relation angle-force est essentiellement variable suivant les muscles ou groupes musculaires sollicités. La relation angle-force étant par ailleurs différente selon le type de contraction, concentrique ou excentrique. Les développements récents des appareils de musculation traditionnels, à charges passives, travaillant selon les principes de la gravité (monter et descendre un poids) ont permis la mise au point de système d'adaptation à la relation angle-force, généralement constitués d'une came mécanique. La force du levier musculo-squelettique est ainsi adaptée par la variation du levier mécanique de la came. Ce procédé présente deux inconvénients majeurs - il spécialise à l'ultra les machines d'entrainement (la relation angle-force variant d'un muscle à l'autre). - il permet uniquement le travail du type concentrique. Selon le présent perfectionnement, au brevet nO 2 581 552 qui visait un appareil du type général, un montage électronique permet de simultanément - différencier les gradients de force selon les cycles alternés contraction ou élongation lors d'un exercice musculaire. - adapter la force antagoniste de l'actionneur à la relation torce-angle du muscle sollicité lors de chaque contraction concentrique et excentrique. Dans ce montage , on dispose - d'un capteur de position donnant à tout moment la situation angulaire du mécanisme sur lequel s'exerce la force musculaire. - d'un circuit auxiliaire, classique, de détection du sens du mouvement du dit mécanisme. - d'une mémoire dans lequel auront ete paramétrées, dans deux zones distinctes, les relations angle-force propres a la contraction concentrique et à la contraction excentrique du muscle sollicitant le mécanisme. Les données de sortie de la mémoire seront donc, à tout moment, simultanément représentatives de la position angulaire du mécanisme et du sens d'actionnement du dit mécanisme. Par ailleurs, on dispose d'un circuit d'affichage du niveau de force d'exercice souhaité par l'opérateur désirant exercer sa musculature. Le produit des deux informations est alors transmis comme consigne au système d'asservissement des forces antagonistes décrit dans le brevet nO 2 581 552. I1 est donné à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation se référant au dessins ci-annexes. Figure 1 : vue du dispositif utilisant le procédé de commande. Figure 2 :schéma synoptique de fonctionnement. Figure 3 : schémas représentants les relations force-angle de l'articulation du coude. La figure 1 représente : appareil de muscslation du quadriceps utilisant le procédé de commande ou l'on voit le capteur de position relié å l'axe d'articulation du mécanisme sur lequel le sujet exerce son effort. La figure 3 représente : les courbes typiques des relations force-angle (force en ordonnée - angle en abcisse) du coude en mode excentrique (courbe trait plein) et concentrique (courbe trait pointillé) lors du travail des muscles fléchisseurs (courbes a) et des extenseurs (courbes b). On a illustré à la figure 2 le principe de ce montage qui se compose de D'un capteur de position (1) permettant de connaitre à tout moment la situation angulaire du mécanisme d'entrainement sollicité. Ce capteur étant par exemple un potentiomètre alimenté par une tension continue fixe, la tension résultante de la position angulaire du mécanisme est convertie en un code numérique dans un circuit du type C.A.D (2). Une mémoire (3) dans laquelle sont programmées les relations gradient de force (f) de l'angle articulaire, dans deux zones distinctes représentatives des efforts concentriques ou excentriques propres au muscle ou groupe musculaire sollicité, les mémoires peuvent etre du type MEMOIRE MORTE pour uhe relation figée particulières à un type d'appareil ou constituée de la MEMOIRE VIVE d'un ordinateur si on souhaite effectuer des modifications de cette relation. Dans un circuit (5) auxiliaire, on détecte le sens du mouvement du mécanisme d'entrainement. Le signe de ce sens détermine la zone de mémoire concernée par le type de contraction exercée (concentrique ou excentrique). Le code numérique en sortie du C.A.D (2) est représentatif de la position angulaire, le signe du sens détermine la relation excentrique ou concentrique. Ces deux informations adressent la mémoire (3) dont les données numériques en sortie représentent à tout moment le gradient de force souhaitée. Le coéfficient représen tartit de ce gradient est convertie en une tension analogique par le convertisseur Numérique - Analogique (4). Par ailleurs, le niveau d'exercice souhaité est affiché par l'opérateur dans un compteur (6) et transmis à l'entrée d'un C.N.A dont la fonction de sortie est du type a.B ou "a" est un coéfficient O a 1 représentant le gradient de force, particulier à la position angulaire et B le niveau de force de travail souhaité. Afin de renforcer la différenciation de travail concentriqueexcentrique on peut adjoindre, au dispositif tel que décrit ci-dessus, un deuxième circuit d'affichage (8) et par un circuit d'aiguillage (9) en relation avec le sens du déplacement, pouvoir à volonté afficher les niveaux de force de travail en mode excentrique ou concentrique. REVENDICATIONS l)Procédé de commande et de mise en mémoire de lois d'efforts relatives a l'exercice musculaire selon la revendication 3 du brevet principal, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur de position donnant à tout moment la situation angulaire du mécanisme sur lequel s'exerce la force musculaire, et une mémoire dans laquelle ont été paramétrées dans deux zones distinctes, les relations angle-force propres à la contraction concentrique et à la contraction excentrique du muscle sollicitant le mécanisme. 2)Procédé de commande et de mise en mémoire des lois d'efforts relatives â l'exercice musculaire selon la revendication 1 caractérisé en ce que la détection du sens de déplacement du mécanisme valide la zone de mémoire concentrique ou excentrique. 3)Procédé de commande et de mise en mémoire des lois d'efforts relatives à exercice musculaire selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le niveau d'exercice souhaité est affiché préalablement par l'opérateur. 4)Procédé de commande et de mise en mémoire de lois d'efforts relatives à l'exercice musculaire selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que dans une variante, il est adjoint un deuxième circuit d'affichage du niveau d'exercice de façon qu'un circuit d'aiguillage en relation avec le sens du déplacement permette de travailler selon des intensités différentes en mode concentrique ou excentrique. 5)Procédé de commande et de mise en mémoire de lois d'efforts relatives à l'exercice musculaire selon la revendication 1 caractérisé en ce que le capteur de position (1) est un potentiomètre alimenté par une tension continue fixe. 6)Procédé de commande et de mise en mémoire de lois d'efforts relatives a l'exercice musculaire selon la revendication-l caractérisé en ce que la mémoire (3) peut etre du type mémoire morte pour une relation figée particulière à un type d'appareil de musculation donné. 7)Procédé de commande et de mise en mémoire de lois d'efforts relatives à ltexercice musculaire selon les revendications 1,2,3 caractérisé en ce que dans un circuit auxiliaire, on détecte le sens du mouvement du mécanisme d'entrainement. Le signe de ce sens la zone de mémoire concernée par le type de contraction exercée (concentrique ou excentrique). Le code numérique en sortie d'un C.A.D est alors représentatif de la position angulaire, le signe du sens détermine la relation excentrique ou concentrique. Ces deux informations adressent une mémoire dont les données numériques en sortie représentent à tout moment, le gradient de force souhaitée. Le coéfficient représentatif de ce gradient est convertie en une tension analogique par un convertisseur Numérique-Analogique. Par ailleurs, le niveau d'exercice souhaité est affiché par l'opérateur dans un compteur et transmis l'entrée d'un C.N.A dont la fonction de sortie est du type a.B ou "a" est un coéfficient O a 1 représentant le gradient de force, particulier à la position angulaire et B le niveau de force de travail souhaité.