Brevet FR2978690A1 — publié le 20130208

DOMAINE TECHNIQUE Le domaine technique de l'invention est celui des exosquelettes et plus particulièrement des structures harnachées au corps d'un opérateur, en l'occurrence pour l'aider à soulever et porter à pieds des charges. Dans ce domaine, les recherches concernent à ce jour un futur relativement lointain où l'exosquelette électronique décuple les forces de l'homme, et notamment du militaire et de l'ouvrier de grande industrie, ou permet à un handicapé moteur de retrouver une mobilité. ETAT ANTERIEUR En revanche, on ne trouve rien, dans l'état antérieur de la technique, pour aider l'homme d'aujourd'hui dans des tâches pragmatiques et physiques de .tous les jours, notamment soulever du sol et déplacer une charge, à une exception près : dans le domaine de la prise de vues cinématographique, de nombreux inventeurs, y compris celui de la présente invention, ont travaillé à mettre au point des harnais et des bras amortisseurs permettant à l'opérateur de prise de vues de porter sans peine une caméra lestée d'un moniteur et de batteries, formant des stabilisateurs mécaniques sur cardan pivotant (US4017168, WO2009087299 et tant d'autres améliorations). Trois inventeurs ont également travaillé à la suspension des caméras devant l'opérateur, pour lui éviter d'avoir à les porter sur l'épaule ou à la main (SU996787, SU1525665, et une simplification mineure WO199525926). Autant dire que ces techniques concernent une infime minorité d'utilisateurs et laisse de côté la plus grande majorité des hommes et femmes ayant tous les jours à soulever et porter une charge, qui peut être lourde : les ouvriers d'industrie, les livreurs en tous genres, les déménageurs, etc. i Or, les chiffres de la sécurité sociale, dans le monde entier, fait état de dépenses faramineuses, de centaines de millions d'Euros, en arrêts maladie, en prise en charge de traitements médicaux ou d'opérations chirurgicales, liées à l'usure des corps et le mal de dos des "travailleurs laborieux" - et notamment ceux qui portent de lourdes charges à bout de bras ou qui en ramassent au sol, les transportent, puis les déposent. L'usure des corps engendre également des situations ubuesques, où un ouvrier d'usine de tôlerie a reçu l'interdiction par la médecine du travail de porter plus de 2,5 kg à bout de bras. Ce qui revient à une incapacité presque totale d'exercer. Le travail pénible s'insinue également dans la vie non professionnelle de celui ou celle qui l'exécute en lui interdisant des activités physiques de loisir stimulant leur mal de dos, d'épaule, d'articulation, de lombaires, etc. Enfin, il a été démontré qu'un mal localisé conduit la personne qui en souffre à adopter une mauvaise posture qui atténue ce mal mais qui finit par en induire d'autres : une chaîne de maux consécutifs est engendrée par la seule source maligne localisée. La présente invention s'attache à apporter une solution aux maux nés du levage et du portage de charges et ainsi : 1. préserver la santé du travailleur, 2. améliorer son temps et sa capacité de travail à la 30 satisfaction de l'employeur, 3. réduire les dépenses considérables liées à l'usure des corps pour le plus grand bien des organismes de sécurité sociale. 35 EXPOSE DE L'INVENTION Comment soulève-t-on une charge aujourd'hui ? Sans réflexion sur le sujet, ni apprentissage par un ergonomiste, l'homme aurait naturellement tendance à plier son dos, tendre les bras vers l'objet à soulever, et se servir de sa colonne vertébrale comme d'une grue à haubans pour y parvenir. Les disques des lombaires (27) peuvent alors subir un moment de force de plusieurs centaines de kilos ou déca-newtons. Ce mode instinctif de levage est le plus néfaste possible - il induit presque inévitablement la culture d'un mal de dos. Un médecin du travail ou un ergonomiste préconisent de s'accroupir devant la charge, le dos le plus droit possible et de la lever en se redressant droit, en poussant sur les jambes, à la manière d'un haltérophile. Ce sont alors les hanches (29) mais surtout les genoux (28) qui subissent des efforts usants et blessants. Une fois soulevée, on porte naturellement la charge tout contre soi pour reporter un peu d'appui, par frottement, sur les abdominaux et diminuer le bras de levier tirant sur les lombaires. Les bras demeurent en tension constante et les muscles des biceps (30) mais surtout des avants-bras (31) se saturent plus ou moins vite d'acide lactique. Une fois saturés, il faut reposer la charge et attendre la baisse du taux d'acide. Une contraction musculaire peut survenir, lorsque la charge est lourde, et perdurer plusieurs jours. La présente invention entend apporter une solution à ces trois risques de blessures, aux lombaires, aux hanches et genoux et aux muscles des bras. Pour ce faire, elle met en oeuvre d'une part un système de levage et de maintien en 3 suspension des charges et d'autre part une interface entre ce dernier et le corps du sujet sur lequel il est harnaché. Pour l'interface d'harnachement, la présente invention met en oeuvre un harnais dorsal (1), qui peut être une coque rigide épousant le dos du sujet et dont le confort est assuré par des coussins en mousse non réticulée ou en gel ou des poches d'air gonflables. Si cette solution est ergonomiquement la meilleure, elle pose le problème de la non-universalité de l'objet et la nécessité d'une fabrication artisanale sur mesure. Selon un autre mode de réalisation, à visées industrielles, l'invention met en oeuvre deux coussins indépendants et réglables en hauteur, soit une ceinture de longueur réglable (6) enveloppant les lombaires et tirant sur les hanches, et un large dossier (7) formant un appui dans le haut du dos d'une surface suffisante pour repartir l'effort confortablement sans effet de poinçonnement. La position du dossier est réglable en hauteur sur la potence. Outre l'universalité de taille, cette dernière technique présente l'avantage d'une bonne aération du dos, caractéristique utile si le travailleur porte le harnais en continu durant deux demies-journées consécutives. Le dossier du harnais présente deux bretelles (8) qui le contreventent sur le corps du travailleur et l'en solidarise. Pour le système de levage, l'invention veut axer la charge sur le plan de symétrie du corps humain, pour une égale répartition de son poids et la suspendre devant lui. Elle met en oeuvre une potence (2), dont le cintrage épouse l'arrière du crâne du travailleur et vient amener le crochet de levage juste au dessus et en avant de lui. Des vérins (9) latéraux solidaires du dossier et des flancs de la ceinture permettent de reprendre un bonne partie des moments de force exercés sur le dossier par la potence et de les descendre sur la ceinture et les hanches du travailleur : leur réglage en longueur permet d'ajuster la quantité d'efforts repris. Pour le levage-même, l'invention prévoit à l'arrière du harnais dorsal un treuil motorisé (3), alimenté par une batterie (10) de faibles voltage et ampérage, 12V et 12A par exemple, son câble ou sa corde (4) courant à l'intérieur ou à l'extérieur de la potence sur plusieurs réas (11) jusqu'à une poulie (12) et permettant au crochet (5) de levage d'être abaissé électriquement jusqu'à la charge au sol. Le porte-à-faux (13) de la potence peut se régler d'avant en arrière en fonction de l'encombrement de la charge ou celui du ventre du travailleur. La poignée (14) de commande du treuil peut être filaire, son câble électrique (15) peut alors être spiralé, ou sans fil à émission de hautes fréquences. Elle peut présenter un double interrupteur à variateur de vitesse (16), commandé par l'index et le majeur. La poignée et le crochet peuvent se ranger le long (17) ou à l'extrémité (21) du bras horizontal de la potence lorsqu'ils ne sont pas utilisés pour dégager le champ de vision du travailleur et éviter les chocs avec son visage. Le câble (4) peut traverser la poignée (14) qui permet alors non seulement de contrôler les vitesses de levage et de dépôt, mais aussi la position de la charge avec la seule main tenant la poignée. Celle-ci peut présenter un levier à ressort (18) actionné par la paume de la main, qui en libère ou en bloque la position en hauteur le long du câble. La poignée peut aussi présenter un affichage mécanique ou électronique (19) du poids pris en charge et émettre une alarme sonore (20) en cas de dépassement d'un seuil pré-programmé. Le travailleur se baisse alors uniquement pour arrimer la charge au crochet, puis se redresse et peut lever la charge en conservant le dos droit, les hanches, genoux et chevilles à peine plus sollicités qu'en station debout sans charge, et les bras, ou le seul bras utile actionnant la commande, à peine plus sollicité qu'au repos. Il peut alors déplacer la charge, la déposer à l'endroit voulu ou la garder sur lui le temps nécessaire, avec un effort minimum, qui s'exerce principalement sur ses jambes non-pliées donc peu sollicitées. Pour l'amélioration de la phase de transport, un ressort (22) peut être mis en oeuvre entre le crochet et le câble de levage en vue d'amortir les chocs aux articulations, notamment des hanches, et aux lombaires, qui pourraient survenir durant le transport à pieds de la charge, à chaque pas sur sol dur et accidenté ou sur escaliers. Le ressort peut être habillé d'un soufflet ou d'un pochon en tissu extensibles. La préservation de la santé du travailleur, comme son temps et sa capacité de travail sont améliorés de façon 10 spectaculaires. La potence peut être conçue pour se désolidariser aisément du harnais et permettre au travailleur qui le porte de circuler en véhicule à moteur sans le retirer et ainsi gagner encore 15 du temps. Arrivé à destination, il n'aurait plus qu'à "clipser" la potence pour décharger confortablement sa livraison. Des fixations mettant en oeuvre le principe des queues d'aronde ou des entonnoirs coniques sont un mode de réalisation. 20 La batterie (10) du treuil peut être par ailleurs munie d'une prise allume-cigare au bout d'un câble rétractable permettant sa recharge dans ledit véhicule. 25 La batterie peut également être remplacée par un transformateur et un dérouleur de câble électrique au bout duquel se trouve une prise d'alimentation secteur 110V/220V - le dérouleur doit libérer suffisamment de longueur de câble électrique pour autoriser un déplacement sur une longueur 30 utile au travailleur. Dans l'hypothèse où la charge ne serait pas cerclée, ni préparée en aucune façon pour son levage par le crochet, l'invention prévoit la mise en oeuvre de poignées adhésives 35 (23) que le travailleur peut instantanément disposer sur sa charge et utiliser. La poignée jetable, possiblement conditionnée en rouleau d'adhésifs prédécoupé (25), serait imprimée du poids maximum admissible que son épaisseur permettrait de porter après application d'un coefficient de sécurité, et d'un schéma d'application (26) de l'adhésif donnant pour instruction de faire travailler la surface collante en cisaillement mais en aucun cas à l'arrachement. La poignée aurait une douzaine de centimètres de surface rétrécie et sans colle (24) où serait arrimé le crochet, mais permettant aussi un portage facilité à la main, comme une valise. PRESENTATION DES FIGURES La figure 1 représente une vue générale détaillant toutes les 15 caractéristiques principales de l'invention. représente une charge sur laquelle a été posé levage de l'invention. en représente un mode de conditionnement en schéma d'utilisation. 5 représente un mode de levage où le dos notamment sont dangereusement sollicités. 6 représente un mode de levage où les genoux hanches notamment sont dangereusement sollicités. 25 La figure 7 représente le nouveau mode de levage permis par l'invention, où la santé du travailleur est préservée autant qu'elle puisse l'être. La figure 8 représente le mode de avant-bras et les biceps notamment et limitent l'endurance du travailleur. La figure 9 représente le nouveau mode de portage permis par l'invention, où l'endurance du travailleur est grandement préservée. EXEMPLE DE MODE PARTICULIER DE REALISATION La figure 2 l'adhésif de La figure 3 rouleau. 20 La figure 4 en représente le La figure lombaires La figure et les et les portage antérieur où les sont beaucoup sollicités 30 35 Selon un mode particulier de réalisation, la présente invention met en oeuvre : 1. Pour la ceinture (6), un assemblage de trois tôles d'aluminium AG3 30/l0èmes roulées, longueur 440 mm, hauteur 120 mm, légèrement courbes dans leur dessin à plat, percées régulièrement de trous carrés. Des boulons M5 à tête ronde et collet carré sont insérés dans les trous choisis pour ajuster ad libitum la longueur totale de la ceinture. Le serrage s'effectue par des molettes M5 diamètre 32mm, hauteur 11mm, en nylon noir. La partie centrale arrière de la ceinture présente quatres pliages formant un renfoncement où est attaché par "Velcro" (marque déposée) un coussinet gonflable à poire qui vient appuyer le creux du dos et les lombaires. De part et d'autre du renfoncement, de façon symétrique, sont cinq trous alignés verticalement tous les 30 mm : la potence viendra s'y visser avec une possibilité de réglage de hauteur sur 150mm donc. Deux boucles pour sangle polypropylène 40mm à ouverture rapide sont attachées aux deux ceintures latérales, à l'avant, au moyen de petites pièces de tôlerie en aluminium 10/10èmes pliées dans la largeur et fixées à la ceinture avec des boulons TRCC M5*10 et écrous stop M5. Les ceintures latérales présentent enfin deux pattes pliées orientées vers le dossier et munies de trous de fixation des vérins. Des coussins en mousse EVA non réticulée, habillés à l'extérieur de toile "Cordura" (marque déposée), à l'intérieur de tissu alvéolé "Mesh 3D", légèrement plus grand que les ceintures en pièce de tôlerie, y sont fixés de manière amovible grâce à des bandes "Velcro" (marque déposée). La bande "boucle" est cousue aux coussins. La bande "crochet" est adhésive et collée aux ceintures, ses deux extrémités y sont par ailleurs rivetées au moyen de rivets "POP" (marque déposée) noirs 4*8mm. La ceinture se ferme au moyen de boucle à serrage par levier et de languettes crantées du type mis en oeuvre sur les 35 chaussures de ski par exemple. 2. Pour les vérins (9), une tige acier M6, classe 12.9, fixée auxdites pattes au moyen d'écrous habillés de capes de finition en PEHD, sur laquelle se visse et se dévisse un cylindre moleté taraudé en nylon noir M6, diamètre 12mm, fixé au dossier au moyen d'un boulon à tête bombée M6. Ce dernier assemblage laisse libre, grâce à des jeux de rondelles nylon formant des butées de rotation, le vissage/dévissage du cylindre qui permet l'ajustement de la longueur du vérin. 3. Pour le dossier (7), une tôle d'aluminium 40/10 de forme rectangulaire, de dimension 330*190mm, présentant sur son axe de symétrie deux trous carrés pour TRCC M6 disposés verticalement qui serviront à leur fixation à la potence sur un trou oblong autorisant un réglage en hauteur. Le dossier présente lesdites pattes de fixation des vérins, pliées orientées vers les pattes des ceintures latérales. Un coussin en mousse EVA non réticulée, habillé à l'extérieur de toile "Cordura" (marque déposée), à l'intérieur de tissu alvéolé "Mesh 3D", légèrement plus grand que le dossier en tôle d'aluminium, y est fixé de manière amovible grâce à des bandes "Velcro" (marque déposée). La bande "boucle" est cousue au coussin. La bande crochet est adhésive et collée au dossier, ses deux extrémités y sont par ailleurs rivetées au moyen de rivets "POP" (marque déposée) noirs 4*8mm. Deux fois deux oblongs de longueur 44mm, de largeur 3mm, permettent de glisser la sangle 40mm qui forme chaque bretelle, fixée à l'avant de la ceinture au moyen desdites boucles à ouverture rapide. 4. Pour la potence (2), un tube acier de diamètre 55mm, d'épaisseur 2mm, écrasé sur sa partie verticale longue de 600mm pour former un surface plate de 30mm de largeur contre laquelle s'appuient le dossier et la partie arrière centrale de la ceinture, puis écrasé selon le plan orthogonal au premier dans la partie cintrée au rayon 200 mm pour la renforcer, puis à nouveau écrasé selon le plan orthogonal au précédent sur la partie horizontale longue de 200 mm minimum au bout de laquelle sera fixée la poulie. Ce tube façonné présente donc le trou oblong par lequel se fixe et se règle en hauteur le dossier. Il présente aussi des 2978690 io trous M5 de fixation au treuil dont le guide de déroulement du câble s'emboîte à son extrémité. Il présente des trous de fixation de réas (11) montés à l'intérieur du tube en nombre suffisant pour que le câble ne 5 subissent aucun frottement à l'intérieur du tube, surtout dans la partie cintrée. Le tube présente à son extrémité horizontale une section plus grande (13), venant la coiffer et pouvant coulisser d'avant en arrière ainsi qu'une fente et des pattes serrables au 10 moyen d'une poignée à levier indexable, le tout formant un assemblage permettant le réglage d'avant en arrière de la position de la poulie. Cette section présente des faces aimantées (17) permettant d'y escamoter la poignée de commande lorsqu'elle n'est pas utilisée. Selon un autre mode 15 de réalisation, elle présente des anneaux ouverts souples où la poignée peut être arrimée. Selon un dernier mode de réalisation, l'escamotage de la poignée s'obtient en actionnant sa commande d'enroulement jusqu'à ce que le câble la tire contre la poulie et une surface d'appui verticale 20 (21), où elle se plaque et demeure horizontalement rangée. 5. Pour le treuil (10), un moteur 12V et 12A associé à des engrenages de démultiplication, capable de développer un effort de traction 60kg, un câble souple de section 3mm, 25 tressant des faisceaux de brins métalliques, enroulé sur un tambour de diamètre 80mmm, ces éléments étant assemblés au sein d'une double coque en plastique. Une batterie de forme ronde (10) est clipsée sur le bloc moteur de façon amovible pour être aisément remplacée une fois déchargée. Le bloc 30 moteur présente un enrouleur mécanique à ressort pour un câble de rechargement de la batterie sur une prise allume-cigare. Une double coque en plastique de forme similaire à celle de la batterie peut contenir un transformateur, un enrouleur de 35 câble électrique type "aspirateur", et une prise d'alimentation secteur, dans l'hypothèse où le levage et le déplacement des charges se feraient sur une superficie assez restreinte pour préférer l'astreinte du câble secteur. 6. Pour la poignée (14), un objet en plastique formé de deux coques moulées, vissées, montées de telle sorte que le câble coure à l'intérieur de la poignée une fois montée : un levier de serrage à ressort (18) à l'arrière de la poignée la bloque sur le câble à l'endroit désiré, à moins qu'il ne soit actionné par la paume de la main pour la libérer ou permettre l'enroulement ou le déroulement du câble. A l'avant se trouve la double commande d'enroulement/déroulement à variateur de vitesse (16), à la forme de commande de zoom d'objectif vidéo professionnel . elle permet d'assurer lentement et avec contrôle les phases de levage ou de dépose des charges, mais aussi de gérer rapidement les phases simples d'ascension ou de descente. Le câble de liaison avec le bloc moteur est spiralé (15) sur sa section apparente, à l'extérieur de la potence, pour permettre le déplacement en hauteur de la poignée : le câble du treuil court au sein des spirales. A l'arrière et en haut de la poignée se trouve un afficheur digital (19) à 2 caractères ou trois, le dernier étant alors séparé d'une virgule pour la décimale, en plus des mentions "kg" et "lbs". L'afficheur communique par hautes fréquences avec le pesoir situé entre le câble et le crochet et indique au travailleur le poids de la charge qu'il soulève grâce au treuil. Au dessus de l'afficheur se trouvent sur la double coque en plastique des trous (20) permettant de mieux diffuser l'alarme sonore émise par un composant électronique, sitôt un seuil de charge pré-programmé atteint. La programmation s'effectue au moyen de petits boutons montés sur l'un des côtés de l'afficheur digital sur le circuit imprimé - le mode de programmation est semblable à celui d'un petit réveil matin de voyage. 7. Outre la sonde de relevé de poids, un ressort (22) est placé entre l'extrémité du câble du treuil et le crochet . ses spires se décollent dès 15kg de charge et s'allonge de 10cm sous 45kg. Plus la charge est importante, plus le ressort amortira les chocs transmis aux articulations, notamment des hanches, et aux lombaires, qui pourraient survenir durant le transport à pieds de la charge à chaque pas sur sol dur et accidenté ou sur escaliers. Le ressort peut être habillé d'un soufflet ou d'un pochon textile extensibles. 8. Pour le levage, l'invention prévoit la mise en oeuvre de morceaux de film adhésif (23) en polypropylène 500 microns, possiblement armé ou toilé de fibre de verre, de longueur 550 mm, de largeur 200 mm, présentant en son milieu sur 120 mm un rétrécissement sans colle caoutchouc (24), formant une poignée d'accrochage ou de portage à la main façon valise. L'adhésif présente outre l'indication de charge maximale admissible, un schéma de montage (26) indiquant qu'il convient de faire travailler les surfaces collantes en cisaillement, mais en aucun cas à l'arrachement. APPLICATION INDUSTRIELLE La présente invention trouve une application industrielle dans tous les domaines nécessitant le levage et le transport de charges par un livreur ou un ouvrier. Le spectre est extrêmement étendu sociétés de transports express, transports de colis, transports spéciaux, déménageurs professionnels ou particuliers, ouvriers d'industries métallurgiques et autres, plate-formes logistiques, etc. 35 REVENDICATIONS1. Un exosquelette de levage et de portage de charges, composé d'un harnais dorsal (1) confortablement harnaché au corps du travailleur de telle manière à repartir autant d'efforts que possible sur les hanches, par la mise en oeuvre notamment d'une ceinture semi-rigide (6), d'un dossier suffisamment large (7), de bretelles (8), de vérins réglables (9), et d'une potence (2) munie d'un câble (4) au bout duquel pend un crochet (5), caractérisé en ce que le câble peut être déroulé d'un treuil motorisé (3) alimenté notamment par batterie (10) et le crochet descendu au sol où repose la charge à lever, lui être arrimé et remonter électriquement et de manière contrôlée en soulevant la charge, tandis que le travailleur se tient droit en préservant son dos et ses jambes, et en ne sollicitant ses bras que pour stabiliser devant lui la charge suspendue à la hauteur désirée. 2. Un exosquelette selon la revendication 1, caractérisé en ce que le treuil motorisé présente une poignée (14) à télécommande filaire ou sans fil, avec commande de soulèvement et d'abaissement de la charge à variateur de vitesse (16), permettant un bon contrôle des phases délicates de mise en suspension et de repose au sol des charges, mais aussi une rapidité et une efficacité dans les phases de simple réglage de hauteur. 3. Un exosquelette selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes, caractérisé en ce que le câble (4) court à l'intérieur de la poignée. 4. Un exosquelette selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la poignée présente un levier à ressort 35 (18) qui serre le câble, à moins que le levier ne soit actionné. 5. Un exosquelette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la poignée et le crochet sont escamotables et rangeables le long (17) ou à l'extrémité (21) de la partie horizontale (13) de la potence. 6. Un exosquelette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le câble présente un pesoir mécanique ou électronique et l'invention un affichage sur cadran ou écran digital (19), permettant le contrôle par le travailleur du poids qu'il prend en charge. 7. Un exosquelette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pesoir électronique présente un composant émettant une alarme sonore (20), qui se déclenche sitôt atteint un seuil de poids maximal pré-programmé. 8. Un exosquelette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la position relative de la poulie et du crochet par rapport au corps du travailleur est réglable d'avant en arrière (13). 9. Un exosquelette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un ressort (22) est mis en oeuvre entre le câble et le crochet en vue d'amortir les chocs aux articulations, notamment des hanches, et aux lombaires, qui pourraient survenir durant le transport à pieds de la charge à chaque pas sur sol dur et accidenté ou sur escaliers. 10. Un exosquelette selon la revendication 1, caractérisé en ce que la potence et le treuil solidaire sont décrochables du harnais dorsal et raccrochables aisément. 11. Un exosquelette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la batterie du treuil est munie d'une prise allume-cigare permettant sa recharge dans un véhicule à moteur. 12. Un exosquelette selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la batterie du treuil peut être remplacée par un transformateur et un dérouleur de câble électrique au bout duquel se trouve une prise d'alimentation secteur 110V/220V ou autre. 13. Un exosquelette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le crochet est arrimé à la charge par l'intermédiaire d'une poignée adhésive (23) préalablement collée à la charge, le poids maximum autorisé ainsi que le mode d'installation préconisé (26) étant imprimés sur ladite poignée adhésive. Celle-ci est dimensionnée (24) pour être aussi confortablement prise à pleine main. 25 30 35