Brevet FR2747469A1 — publié le 19971017

Dispositif de mesure des efforts exercés par au moins une jambe sur une surface. L'invention se rattache au secteur technique des appareils d'analyse et de mesure à usage médical biomécanique notamment, et à usage sportif. Dans le cas d'une rééducation fonctionnelle, il est souvent important de connaître soit les efforts appliqués par chacune des jambes, lors d'une marche naturelle, soit les efforts appliqués simultanément par les deux jambes. Pour tenter de mesurer les efforts d'appui appliqués lors du déplacement d'un individu, on a proposé d'équiper des tapis roulants de différents capteurs d'efforts. Généralement, les capteurs sont disposés entre la sole, sur laquelle glisse la bande du tapis et la structure dudit châssis. Ces dispositions permettent de mesurer essentiellement les efforts d'appui verticaux mais ne peuvent, en aucun cas, permettre de mesurer des efforts tangentiels, compte-tenu du frottement exercé par le tapis sur la sole. Pour résoudre le problème posé de pouvoir mesurer les efforts verticaux et tangentiels, en ayant pour objectif de s'affranchir totalement des frottements, il est apparu nécessaire d'isoler du sol, la partie recevant le tapis roulant. Une solution technique apte à résoudre ce problème, est décrite dans la demande de brevet FR 9501692 dont le demandeur de la présente est également titulaire. Selon cette demande de brevet, le tapis roulant présente une structure rigide recevant les différents éléments du tapis pour son entrainement, cette structure étant portée par des capteurs de mesure de force multi-directionnelles qui sont solidaires d'une plaque commune d'appui au sol. Il en résulte que les forces de frottement du tapis sur son support et de tous les éléments d'entrainement, sont des forces internes qui, en aucun cas, ne sont appliquées aux capteurs d'appuis portant la structure. Cette solution technique répond parfaitement au problème posé, de pouvoir mesurer les différents efforts verticaux et tangentiels. Toutefois, cette solution nécessite d'employer des capteurs spécifiques aptes à mesurer les trois composantes orthogonales d'une force dynamique agissant dans une direction quelconque. A partir de cette constatation selon laquelle il est nécessaire d'isoler du sol la partie recevant le tapis roulant, il a été conçu et mis au point une nouvelle solution technique permettant d'utiliser des capteurs de mesures de forces de conception classique. Pour résoudre un tel problème, il a été conçu et mis au point un dispositif de mesure des efforts exercés par au moins une jambe sur une surface. Selon l'invention, la surface est isolée du sol en étant suspendue à un organe support d'appui au sol en étant assujettie à plusieurs capteurs de forces aptes à mesurer les efforts verticaux, latéraux et tangentiels exercés sur ladite surface. Avantageusement, la surface est un tapis roulant motorisé comprenant au moins deux rouleaux entrainés par un moteur et sur lesquels est tendu le tapis, en appui sur une plaque constituant la sole, l'ensemble étant monté dans une structure qui est suspendue à l'organe support pour ne pas être en appui au sol. Pour résoudre le problème posé d'isoler du sol, l'ensemble du tapis roulant, ce dernier est suspendu à l'organe support par l'intermédiaire de tringles articulées. Compte-tenu du problème posé d'utiliser des capteurs de mesure de force de conception classique - les capteurs, pour mesurer les efforts verticaux, sont disposés entre le tapis et la sole que présente la structure ou bien sont disposés au niveau de l'accrochage des tringles de suspension sur l'organe support. - les capteurs, pour mesurer les efforts latéraux, sont disposés entre les bords latéraux du tapis considérés perpendiculairement aux axes d'entrainement des rouleaux et une partie fixe de l'organe support, - les capteurs, pour mesurer les efforts tangentiels sont disposés au niveau des bords transversaux du tapis considérés parallèlement au sens d'entrainement des rouleaux, en combinaison avec une partie fixe de l'organe support. Un autre problème que se propose de résoudre l'invention, est de pouvoir mesurer les efforts verticaux, latéraux et tangentiels, en séparant les appuis exercés par la jambe droite de ceux exercés par la jambe gauche. Pour résoudre un tel problème, le tapis est en deux parties parallèles et séparées, entrainées chacune par un moteur de manière à constituer deux ensembles indépendants correspondant à chacune des jambes. Chacun des ensembles est suspendu aux deux côtés latéraux de l'organe support. Avantageusement, l'organe support, apte à permettre la suspension du tapis pour l'isoler du sol, est constitué par un portique. L'invention est exposée, ci-après plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels La figure 1 est une vue de face du tapis suspendu à un portique. La figure 2 est une vue de côté correspondant à la figure 1. La figure 3 est une vue correspondant à la figure 2, dans le cas où le tapis est en deux parties séparées. La figure 4 est une vue en plan correspondant à la figure 3. Selon l'invention, le dispositif de mesure des efforts est établi à partir d'un tapis roulant motorisé (E) de tout type connu et approprié. Pour l'essentiel, ce tapis comprend deux rouleaux (1) et (2) sur lesquels est tendue une bande sans fin (3). Cette bande (3) est en appui sur une plaque ou sole (5a) disposée entre les deux rouleaux (1) et (2) et dont la surface de contact avec ladite bande, est traitée pour améliorer le glissement. L'un des rouleaux au moins (1) est entrainé positivement en rotation par un moteur (4) à vitesse constante ou variable. L'ensemble est monté sur une structure rigide (5), laquelle peut avantageusement être complétée par des barres de soutien et autres. De même, l'ensemble du tapis peut être équipé de tout système d'indication visuelle et de contrôle des efforts fournis. Selon l'invention, l'ensemble du tapis motorisé, tel que défini et quelle que soit sa forme de réalisation, est suspendu à un élément suport d'appui au sol sous forme d'un portique (6). Par exemple, la structure rigide (5) du tapis est suspendue au portique (6) par l'intermédiaire de tringles (7) articulées en (7a) et (7b) pour permettre, à l'ensemble du tapis, d'être soumis à des déplacements multidirectionnels par rapport au portique (6) qui constitue une partie fixe. L'ensemble du tapis est assujetti à plusieurs capteurs de force (8) (9) (10) aptes à mesurer les efforts verticaux, latéraux et tangentiels. Les capteurs (8), pour la mesure des efforts verticaux, peuvent par exemple être disposés entre le tapis (3) et la sole (5a) de la structure rigide (5). Ou bien, les capteurs (8) sont disposés au niveau de l'accrochage (7a) des tringles de suspension (7), avec le portique (6). Les capteurs (9), pour la mesure des efforts latéraux, sont disposés entre les bords latéraux parallèles (5b) et (5c) de la structure (5) et une partie fixe du portique (6). Les bords latéraux (5b) et (5c) sont disposés perpendiculairement aux axes d'entrainement des rouleaux (1) et (2) de la bande sans fin (3) du tapis. Les capteurs (10), pour la mesure des efforts tangentiels, sont disposés entre les bords transversaux (5d) et (5e) de la structure (5), et une partie fixe du portique (6). Les bords transversaux (5d) (5e) sont disposés parallèlement aux axes d'entrainement des rouleaux (1) et (2). Compte-tenu de ces dispositions, l'ensemble du tapis étant isolé du sol, il est possible de mesurer les différents efforts, notamment verticaux et tangentiels étant donné que l'on s'affranchit totalement des frottements. Cette solution technique trouve également une application avantageuse, dans le cas où il est nécessaire de mesurer les efforts verticaux et horizontaux des appuis au sol de plusieurs pas successifs en séparant les appuis exercés par la jambe droite de ceux exercés par la jambe gauche. Dans ce but, l'ensemble du tapis est en deux parties parallèles et séparées, entrainées chacune par un moteur (4) de manière à constituer deux ensembles indépendants (El) et (E2) correspondant à chacune des jambes. Chacun des ensembles (El) et (E2) est conçu, comme indiqué précédemment, c'est-à-dire essentiellement avec les deux rouleaux (1) et (2), la bande sans fin (3), le tout étant monté sur une structure rigide (5). Les deux ensembles (El) et (E2) sont disposés parallèlement d'une manière quasi jointive, en étant suspendus au portique (6). Dans ce but, la structure (5) de l'ensemble (El) est suspendue directement à l'un des côtés latéraux du portique et, à l'autre côté du portique, par l'intermédiaire d'un élément d'accouplement (5f) solidaire de la structure (5) et traversant par exemple l'ensemble (E2). L'ensemble (E2) est suspendu au portique (6), de la même façon que l'ensemble (ex), c'est-à-dire que la structure (5) est suspendue directement à l'un des côtés latéraux du portique et, à l'autre côté de ce portique, par l'intermédiaire d'un élément d'accouplement (5g) traversant l'ensemble (ex). Les avantages ressortent bien de la description. REVE NDICATIONS -1- Dispositif de mesure des efforts exercés par au moins une jambe sur une surface, caractérisé en ce que la surface (3) est isolée du sol en étant suspendue à un organe support (6) d'appui au sol en étant assujettie à plusieurs capteurs de forces (8) (9) (10) aptes à mesurer les efforts verticaux, latéraux et tangentiels exercés sur ladite surface (3). -2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface (3) est un tapis roulant motorisé (E) comprenant au moins deux rouleaux (1) et (2) entrainés par un moteur et sur lesquels est tendu une bande sans fin (3), en appui sur une plaque constituant la sole (5a), l'ensemble étant monté dans une structure (5) qui est suspendue à l'organe support (6) pour ne pas être en appui au sol. -3- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tapis (E) est suspendu à l'organe support (6) par l'intermédiaire de tringles articulées (7). -4- Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les capteurs (8), pour mesurer les efforts verticaux, sont disposés entre la bande (3) et la sole (5a) que présente la structure (5). -5- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les capteurs (8), pour mesurer les efforts verticaux, sont disposés au niveau de l'accrochage (7a) des tringles (7) de suspension sur l'organe support (6). -6- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les capteurs (9), pour mesurer les efforts latéraux, sont disposés entre les bords latéraux du tapis considérés perpendiculairement aux axes d'entrainement des rouleaux (1) (2) et une partie fixe de l'organe support (6). -7- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les capteurs (10), pour mesurer les efforts tangentiels sont disposés au niveau des bords transversaux du tapis considérés parallèlement aux axes d'entrainement des rouleaux (1) (2), en combinaison avec une partie fixe de l'organe support (6). -8- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tapis (E) est en deux parties parallèles et séparées, entrainées chacune par un moteur de manière à constituer deux ensembles indépendants (El) et (E2) correspondant à chacune des jambes. -9- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que chacun des ensembles (El) et (E2) est suspendu aux deux côtés latéraux de l'organe support. -10- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe support (6) est constitué par un portique.