Brevet FR2860590A1 — publié le 20050408

La présente invention concerne une poignée pour la mesure de forces du type comportant une pluralité de jauges de contraintes. Le but de l'invention est de proposer une poignée, de préférence adaptable à divers appareillages, et qui permette de mesurer l'intensité de la force exercée par l'utilisateur sur ladite poignée, quelle que soit la direction de cette force dans un plan donné. La demanderesse a choisi d'utiliser une technique de fixation de jauges de contrainte par collage sur une surface. Cette technique est utilisée pour mesurer la déformation d'un levier sur lequel les jauges, collées par 2 ou 4 sur une surface, reçoivent toutes la même information car l'effort à mesurer se situe dans un plan perpendiculaire à celui de ladite surface. En outre cette technique nécessite autant de collages que de jauges ce qui augmente les coûts de façon importante. Cette technique est également utilisée pour la mesure des contraintes sur une surface, par exemple des contraintes de cisaillement, par exemple sur une aile d'avion où l'on dispose trois jauges croisées symétriquement à 120 de façon à former une rosette nécessitant une seule opération de collage. L'idée inventive consiste à employer une rosette de ce type sur un levier de manière à mesurer une force exercée, dans un plan déterminé, par un utilisateur ou par un objet extérieur au levier. Dans ce type de situation l'idée inventive consiste à coller la rosette sur une membrane solidaire du levier, de façon à ce que la rosette soit placée dans le plan où s'exerce la force, les trois jauges ainsi placées dans le plan de travail reçoivent des informations différentes contrairement à celles de la première application. L'idée inventive consiste également à prévoir sur le levier une zone de striction dont la fonction est de concentrer les forces. Plus particulièrement, l'invention consiste en une poignée pour la mesure de forces du type comportant une pluralité de jauges de contraintes caractérisée en ce que lesdites jauges sont disposées en rosette et en ce que ladite rosette est fixée sur une surface de la poignée par un collage, ladite surface étant disposée dans le plan de travail où s'exerce l'effort ou parallèlement à celui-ci. Préférentiellement la rosette est collée sur une membrane disposée perpendiculairement à la direction axiale de la poignée. Préférentiellement la poignée comporte une striction, ayant pour effet de 35 concentrer les contraintes dues à la force exercée sur l'axe au centre de la membrane. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description ci-après faite en référence aux figures annexées suivantes: - figure 1: vue en coupe d'un mode de réalisation préféré des principaux éléments d'une poignée instrumentée selon l'invention, - figure 2: vue de dessus de la poignée de la figure 1. La poignée (1) est une poignée instrumentée, c'est-à-dire intégrant un capteur permettant de mesurer les efforts fournis par l'utilisateur. Les figures 1 et 2 représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation d'une telle poignée instrumentée. Une telle poignée se compose d'un préhenseur (2) amovible et adaptable sur un corps d'épreuve (3) lui-même positionné sur un appareil par exemple au sommet d'un arceau formé par deux bras d'un appareil de réadaptation/rééducation objet d'une autre demande de brevet déposée le même jour par la demanderesse. Le corps d'épreuve (3) est constitué des zones suivantes: un axe (6) permettant l'adaptation de différents types de préhenseur (2), s'appuyant sur une collerette (7) de l'axe, et permettant par exemple de déplacer la poignée à une ou deux mains par exemple pour simuler des manches d'outils dans le cadre d'une rééducation à un geste de travail, une striction (8), ayant pour effet de concentrer les contraintes dues à la force exercée sur l'axe au centre de la membrane ci-après. - une membrane (9) en forme de disque qui est la zone sensible du corps d'épreuve ayant pour fonction de réagir aux contraintes transmises par la striction en se déformant de manière élastique, elle comporte en sous face une rosette (4) de jauges de contraintes par exemple trois jauges disposées selon des directions croisées et espacées régulièrement à 120 (nombre et disposition non limitatifs). Les directions des rosettes se croisent en un point dit central qui est collé au centre de la membrane. Préférentiellement mais non limitativement, la poignée comporte un moyen 30 d'adaptation amovible sur tout type d'appareil, par exemple une base (5) en forme d'anneau dirigée à l'opposé de l'axe (6) permettant d'adapter la poignée sur l'appareil. Les dimensions des différentes zones sont définies grâces aux lois de déformation des matériaux de manière à obtenir un capteur sensible dans la 35 plage de forces retenue. Les jauges de contraintes collées au centre la membrane transmettent des signaux qu'il est possible d'interpréter électroniquement et/ou informatiquement afin de déterminer avec précision l'intensité et la direction de la force exercée sur la poignée. Cette poignée nous permet de mesurer l'intensité de la force exercée dans le plan de travail par l'utilisateur quelle que soit la direction de son effort, sans que l'effort axial influe sur la mesure. Par plan de travail on comprend toute surface plane ou quasi plane décrite par la trajectoire de la force comme par exemple une calotte de sphère de très 10 grand rayon. Une poignée selon l'invention est combinée à une carte électronique qui traite les données reçues par les jauges de contraintes les adressent via une liaison filaire ou non filaire à un ordinateur qui les traite selon un logiciel spécifique et affiche sur un écran les paramètres résultants du traitement informatique. Ces informations peuvent alors être utilisées de manière à calculer différents paramètres comme le sens et/ou la vitesse du déplacement ou la puissance développée par l'utilisateur lors de son exercice. L'appareil selon l'invention présente de nombreux avantages et notamment: 20 - possibilité de travailler à force constante dans un plan de travail quel que soit le mouvement réalisé, - la force appliquée par l'utilisateur, ainsi que de la position de la poignée dans le plan de travail sont mesurés en temps réel par des capteurs intégrés au mécanisme, possibilité d'adapter le préhenseur au type d'appareil, et pour d'autres applications (par exemple pour la mesure des efforts sur un levier de vitesse ou autre). 4 REVENDICATIONS 1. Poignée pour la mesure de forces du type comportant une pluralité de jauges de contraintes caractérisée en ce que lesdites jauges sont disposées en rosette (4) et en ce que ladite rosette est fixée sur une surface de la poignée par un collage, ladite surface étant disposée dans le plan de travail où s'exerce l'effort ou parallèlement à celui-ci. 2. Poignée selon la revendication 1, caractérisée en ce que la rosette est collée sur une membrane (9) disposée perpendiculairement à la direction 10 axiale de la poignée. 3. Poignée selon la revendication 2 caractérisée en ce que la poignée comporte une striction (8), ayant pour effet de concentrer les contraintes dues à la force exercée sur l'axe au centre de la membrane. 4. Poignée selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la poignée se compose d'un préhenseur (2) amovible et adaptable sur un corps d'épreuve (3) lui-même positionné sur un appareil, le corps d'épreuve étant constitué des zones suivantes: - un axe (6) permettant l'adaptation de différents types de préhenseur (2) , s'appuyant sur une collerette (7) de l'axe, une striction (8), ayant pour effet de concentrer les contraintes dues à la force exercée sur l'axe au centre de la membrane, une membrane (9) en forme de disque comportant en sous face la rosette de jauge. 7. Poignée selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen d'adaptation amovible sur tout type d'appareil. 8. Poignée selon la revendication 5, caractérisée en ce que le moyen d'adaptation est une base (10) en forme d'anneau dirigée à l'opposé de l'axe (6) permettant d'adapter la poignée sur l'appareil. 9. Poignée selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la 30 rosette comporte trois jauges disposées à 120 se croisant en un point central collé au centre de la membrane.