Brevet FR3134966A1 — publié le 20231103

La présente invention concerne une orthèse (1) comprenant une liaison mécanique de hanche (4) comprenant une liaison pivot frontale (10), une liaison pivot sagittale (20) et une liaison pivot transversale (30) composée d’une pluralité de liaisons pivot (31-37) raccordées deux à deux par des biellettes (38-45) de sorte à former une liaison pivot virtuelle (30) de sorte que l’axe de pivotement transversal (X3) coupe le volume délimité par le plan sagittal (P1), par un plan (P4) normal à l’axe de pivotement frontal (X2) et comprenant l’axe de pivotement sagittal (X1), par la structure de hanche (2) et par la structure de jambe (3). Figure pour l’abrégé : Fig. 6 Orthèse comprenant une liaison mécanique de hanche à trois degrés de liberté La présente demande concerne un système d’aide à la mobilité d’une personne, ou exosquelette, capable notamment de supporter un utilisateur touché par une déficience motrice. ETAT DE LA TECHNIQUE Un exosquelette comprend, de manière générale, une structure de bassin, deux structures de jambes, deux structures de pied et deux structures de hanche. La structure de bassin est configurée pour se positionner derrière les reins d’un utilisateur lorsqu’il porte l’exosquelette et peut être attachée au bassin à l’aide d’un harnais ou de sangles au corps de l’utilisation. Chaque structure de jambe est configurée pour se positionner en regard de l’une des jambes (gauche ou droite, selon la structure) de l’utilisateur, et comprend un segment de jambe supérieur et un segment de jambe inférieur, agencés pour venir en regard de la cuisse et du mollet de l’utilisateur, respectivement. Chaque structure de pied comprend par ailleurs un plan de support sur lequel l’un des pieds (gauche ou droit, selon la structure) de l’utilisateur peut venir en appui lorsque le pied est à plat. Enfin, chaque structure de hanche est configurée pour se positionner en regard de l’une des hanches (gauche ou droite, selon la structure). Le contrôle complet de l’exosquelette nécessite des actionneurs et des liaisons mécaniques pour permettre le mouvement de l’exosquelette et autoriser ainsi un déplacement de l’utilisateur portant l’exosquelette. Les liaisons mécaniques comprennent généralement des liaisons pivot, glissière et/ou rotule, tandis que les actionneurs peuvent comprendre notamment des vérins ou des moteurs. Ces liaisons mécaniques et actionneurs sont choisis de manière à permettre le déplacement de l’exosquelette sans risquer de blesser l’utilisateur qui le porte. A cet effet, il est notamment important de ne pas appliquer d’efforts non supportés par les membres de l’utilisateur et de proposer un exosquelette présentant à la fois un faible encombrement et un poids modéré. Afin de permettre le mouvement de marche, l’exosquelette comprend notamment des liaisons mécaniques de hanche configurées pour relier la structure de hanche et chaque structure de jambe. Généralement, ces liaisons mécaniques comprennent une liaison pivot configurée pour permettre des mouvements de flexion/extension dans le plan sagittal de l’utilisateur. Certains exosquelettes peuvent comprendre une liaison pivot additionnelle configurée pour permettre des mouvements d’abduction/adduction dans le plan frontal. Les axes de pivotement de ces liaisons mécaniques sont proches des axes de pivotement de la hanche de l’utilisateur et les liaisons pivot sont montées sur l’exosquelette de sorte à s’étendre à la périphérie du corps de l’utilisateur. L’utilisateur peut ainsi se déplacer vers l’avant ou l’arrière dans l’exosquelette. Certains exosquelettes comme l’exosquelette Atalante commercialisé par la Demanderesse comprennent en outre une troisième liaison pivot configurée pour permettre des mouvements de rotation interne/externe dans le plan transversal de l’utilisateur. Toutefois, pour reproduire la liaison pivot transversale de l’être humain, cette liaison pivot devrait être positionnée au sein de l’exosquelette, à l’endroit où se trouve le patient. La troisième liaison pivot de l’exosquelette Atalante a donc été déportée sur la partie arrière de l’exosquelette. Toutefois, ce déport a pour conséquence de générer des mouvements parasites de l’utilisateur (son bassin devant avancer lors des mouvements de rotation externe) et implique en outre de limiter le débattement de la structure de jambe par rapport à la structure de hanche à une vingtaine de degrés dans le plan transversal pour éviter tout risque de blessure de l’utilisateur résultant de ces mouvements parasites. Les mouvements possibles de l’exosquelette, et donc de l’utilisateur, bien qu’améliorés en comparaison avec les liaisons mécaniques dépourvues de liaison transversale, peuvent encore être optimisés. Un but de la présente demande est de remédier aux inconvénients précités, en proposant une orthèse pour un être vivant, de préférence un être humain, comprenant une liaison mécanique de hanche capable de permettre davantage de mouvements dans les plans frontal, sagittal et transversal, qui soit plus ergonomique et plus anthropomorphe que les orthèses connues. Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect, une orthèse comprenant une liaison mécanique de hanche reliant une structure de hanche configurée pour se positionner en regard d’une hanche d’un utilisateur et une structure de jambe configurée pour recevoir une jambe de l’utilisateur, la liaison mécanique de hanche comprenant une liaison pivot frontale configurée pour autoriser un mouvement de rotation de la structure de jambe par rapport à la structure de hanche selon un axe de pivotement frontal de l’orthèse, une liaison pivot sagittale configurée pour autoriser un mouvement de rotation de la structure de jambe par rapport à la structure de hanche selon un axe de pivotement sagittal de l’orthèse et une liaison pivot transversale configurée pour autoriser un mouvement de rotation de la structure de jambe par rapport à la structure de hanche selon un axe de pivotement transversal de l’orthèse. De plus, l’axe de pivotement sagittal et l’axe de pivotement frontal étant concourants. Par ailleurs, la liaison pivot transversale étant composée d’une pluralité de liaisons pivot raccordées deux à deux par des biellettes de sorte à former une liaison pivot virtuelle de sorte que l’axe de pivotement transversal coupe le volume délimité par le plan sagittal, par un plan normal à l’axe de pivotement frontal et comprenant l’axe de pivotement sagittal, par la structure de hanche et par la structure de jambe. Certaines caractéristiques préférées mais non limitatives de l’orthèse selon le premier aspect sont les suivantes, prises individuellement ou en combinaison : - l’axe de pivotement transversal est normal à un plan formé par l’axe de pivotement frontal et l’axe de pivotement sagittal, un premier point d’intersection défini par l’intersection entre le plan et l’axe de pivotement transversal étant situé à une distance inférieure à 150 mm d’un deuxième point d’intersection défini par l’intersection des axes de pivotement sagittal et frontal, de préférence inférieure à 120 mm, de préférence inférieure ou égale à 100 mm, par exemple inférieure ou égale à 92 mm ; - le premier point d’intersection est situé à une distance inférieure ou égale à 90 mm du plan sagittal de l’orthèse, de préférence inférieure ou égal à 60 mm, plus préférentiellement inférieure ou égale à 40 mm, par exemple supérieure ou égale à 0 mm et inférieure ou égale à 10 mm ; - le premier point d’intersection est situé à une distance inférieure ou égale à 90 mm d’un plan parallèle au plan frontal de l’orthèse et comprenant l’axe de pivotement sagittal, de préférence inférieure ou égale à 70 mm ; - les liaisons pivot composant la liaison pivot transversale comprennent : * deux premières liaisons pivot raccordées par une première biellette ; * une deuxième et une troisième liaison pivot raccordées chacune à une première liaison pivot correspondante par une deuxième et une troisième biellette, respectivement, la deuxième et la troisième biellette étant de même longueur ; * une quatrième liaison pivot raccordée à la deuxième liaison pivot par une quatrième biellette qui est encastrée avec la deuxième biellette ; * une cinquième et une sixième liaison pivot raccordées respectivement à la deuxième liaison pivot et à la quatrième liaison pivot par une cinquième et une sixième biellette, respectivement, la cinquième et la sixième biellette étant de même longueur ; * une septième biellette raccordant la deuxième et la troisième liaison pivot et étant encastrée avec la cinquième biellette ; et * une huitième biellette raccordant la cinquième et la sixième liaison pivot ; - la liaison pivot frontale est raccordée mécaniquement à la structure de hanche, la liaison pivot sagittale est raccordée mécaniquement à la structure de jambe, et la liaison pivot transversale est raccordée mécaniquement à la liaison pivot frontale et à la liaison pivot sagittale ; - l’orthèse comprend en outre un actionneur transversal configuré pour actionner la liaison pivot transversale, un actionneur frontal configuré pour actionner la liaison pivot frontale et un actionneur sagittal configuré pour actionner la liaison pivot sagittale, l’actionneur transversal, l’actionneur frontal et l’actionneur sagittal étant indépendants les uns des autres ; - l’orthèse comprend en outre en outre un actionneur transversal configuré pour actionner la liaison pivot transversale, l’actionneur transversal comprenant une biellette d’actionnement comportant une première extrémité raccordée à la liaison pivot transversale par l’intermédiaire d’une première liaison rotule et une deuxième extrémité raccordée à la structure de hanche par l’intermédiaire d’une deuxième liaison rotule ; - la deuxième liaison rotule est décalée par rapport à l’axe de pivotement frontal ; - l’actionneur transversal comprend une platine d’actionnement coaxiale à l’axe de pivotement frontal ; - la deuxième liaison rotule est raccordée à la platine d’actionnement en étant décalée par rapport à l’axe de pivotement frontal ; - l’axe de pivotement sagittal de la liaison pivot sagittale est solidaire en mouvement d’un centre de rotation de la première liaison rotule ; - l’orthèse comprend en outre en outre un actionneur frontal configuré pour actionner la liaison pivot frontale, l’actionneur frontal étant déporté par rapport à l’axe de pivotement frontal ; - l’actionneur frontal comprend deux câbles montés croisés d’une part sur un arbre de sortie de l’actionneur frontal et d’autre part sur la liaison pivot frontale afin de faire pivoter la liaison pivot frontale autour de l’axe de pivotement frontal ; - l’orthèse comprend en outre en outre au moins l’une parmi les butées mécaniques suivantes : une butée frontale configurée pour limiter une rotation de la structure de jambe autour de l’axe de pivotement frontal, une butée sagittale configurée pour limiter une rotation de la structure de jambe autour de l’axe de pivotement sagittal, une butée transversale configurée pour limiter une rotation de la structure de jambe autour de l’axe de pivotement transversal ; et/ou - l’orthèse est un exosquelette. L’invention s’applique par exemple à des exosquelettes, mais également à tout type d’orthèse comprenant une structure de hanche et une structure de jambe. DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : La est une modélisation cinématique d’un exemple de réalisation d’une liaison mécanique de hanche pour une orthèse conforme à un mode de réalisation de l’invention, lorsque l’orthèse est au repos ; La est une vue de dessus de la modélisation cinématique de la ; La correspond à la modélisation cinématique de la lors d’un mouvement de rotation pure autour de l’axe de pivotement frontal de l’orthèse ; La correspond à la modélisation cinématique de la lors d’un mouvement de rotation pure autour de l’axe de pivotement transversal de l’orthèse ; La correspond à la modélisation cinématique de la lors d’un mouvement de rotation pure autour de l’axe de pivotement sagittal de l’orthèse ; La est une vue simplifiée en perspective d’un mode de réalisation d’une orthèse conforme à un mode de réalisation de l’invention illustrant un exemple d’actionnement de la liaison mécanique transversale de l’orthèse ; La est une vue de dos simplifiée d’un exemple de réalisation d’une orthèse conforme à un mode de réalisation de l’invention illustrant un exemple d’actionnement de la liaison mécanique frontale de l’orthèse, la structure de jambe étant illustrée en deux positions différentes ; La est une vue de dos simplifiée d’un exemple de réalisation d’une orthèse conforme à un mode de réalisation de l’invention illustrant un exemple de butées mécaniques dans la liaison pivot frontale ; La est une vue de dessus simplifiée d’un exemple de réalisation d’une orthèse conforme à un mode de réalisation de l’invention illustrant un exemple de butée mécanique dans la liaison pivot transversale ; La est une vue de côté simplifiée d’un exemple de réalisation d’une orthèse conforme à un mode de réalisation de l’invention illustrant un exemple de butées mécaniques dans la liaison pivot sagittale ; et La est une vue simplifiée d’un exemple d’exosquelette comprenant une liaison mécanique de hanche conforme à un mode de réalisation de l’invention. Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques. Orthèse (1) comprenant une liaison mécanique de hanche (4) reliant une structure de hanche (2) configurée pour se positionner en regard d’une hanche d’un utilisateur et une structure de jambe (3) configurée pour recevoir une jambe de l’utilisateur, la liaison mécanique de hanche (4) comprenant une liaison pivot frontale (10) configurée pour autoriser un mouvement de rotation de la structure de jambe (3) par rapport à la structure de hanche (2) selon un axe de pivotement frontal (X2) de l’orthèse (1), une liaison pivot sagittale (20) configurée pour autoriser un mouvement de rotation de la structure de jambe (3) par rapport à la structure de hanche (2) selon un axe de pivotement sagittal (X1) de l’orthèse (1) et une liaison pivot transversale (30) configurée pour autoriser un mouvement de rotation de la structure de jambe (3) par rapport à la structure de hanche (2) selon un axe de pivotement transversal (X3) de l’orthèse (1) ; l’axe de pivotement sagittal (X1) et l’axe de pivotement frontal (X2) étant concourants ; la liaison pivot transversale (30) étant composée d’une pluralité de liaisons pivot (31-37) raccordées deux à deux par des biellettes (38-45) de sorte à former une liaison pivot virtuelle (30) de sorte que l’axe de pivotement transversal (X3) coupe le volume délimité par le plan sagittal (P1), par un plan (P4) normal à l’axe de pivotement frontal (X2) et comprenant l’axe de pivotement sagittal (X1), par la structure de hanche (2) et par la structure de jambe (3). Orthèse (1) selon la revendication 1, dans laquelle l’axe de pivotement transversal (X3) est normal à un plan formé par l’axe de pivotement frontal (X2) et l’axe de pivotement sagittal (X1), un premier point d’intersection (I1) défini par l’intersection entre le plan et l’axe de pivotement transversal (X3) étant situé à une distance (d1) inférieure à 150 mm d’un deuxième point d’intersection (I2) défini par l’intersection des axes de pivotement sagittal et frontal, de préférence inférieure à 120 mm, de préférence inférieure ou égale à 100 mm, par exemple inférieure ou égale à 92 mm. Orthèse (1) selon la revendication 2, dans laquelle le premier point d’intersection (I1) est situé à une distance (d2) inférieure ou égale à 90 mm du plan sagittal (P1) de l’orthèse (1), de préférence inférieure ou égal à 60 mm, plus préférentiellement inférieure ou égale à 40 mm, par exemple supérieure ou égale à 0 mm et inférieure ou égale à 10 mm. Orthèse (1) selon l’une des revendications 2 et 3, dans laquelle le premier point d’intersection (I1) est situé à une distance (d3) inférieure ou égale à 90 mm d’un plan parallèle au plan frontal (P2) de l’orthèse (1) et comprenant l’axe de pivotement sagittal (X1), de préférence inférieure ou égale à 70 mm. Orthèse (1) selon l’une des revendications 1 à 4, dans laquelle les liaisons pivot (31-37) composant la liaison pivot transversale (30) comprennent : - deux premières liaisons pivot (31, 32) raccordées par une première biellette (38) ; - une deuxième et une troisième liaison pivot (33, 34) raccordées chacune à une première liaison pivot (31, 23) correspondante par une deuxième et une troisième biellette (39, 40), respectivement, la deuxième et la troisième biellette (30, 40) étant de même longueur ; - une quatrième liaison pivot (35) raccordée à la deuxième liaison pivot (33) par une quatrième biellette (41) qui est encastrée avec la deuxième biellette (39) ; - une cinquième et une sixième liaison pivot (36, 37) raccordées respectivement à la deuxième liaison pivot (33) et à la quatrième liaison pivot (35) par une cinquième et une sixième biellette (42, 43), respectivement, la cinquième et la sixième biellette (42, 43) étant de même longueur ; - une septième biellette (44) raccordant la deuxième et la troisième liaison pivot (33, 34) et étant encastrée avec la cinquième biellette (42) ; et - une huitième biellette (45) raccordant la cinquième et la sixième liaison pivot (36, 37). Orthèse (1) selon l’une des revendications 1 à 5, dans laquelle la liaison pivot frontale (10) est raccordée mécaniquement à la structure de hanche (2), la liaison pivot sagittale (20) est raccordée mécaniquement à la structure de jambe (3), et la liaison pivot transversale (30) est raccordée mécaniquement à la liaison pivot frontale (10) et à la liaison pivot sagittale (20). Orthèse (1) selon l’une des revendications 1 à 6, comprenant en outre un actionneur transversal (32) configuré pour actionner la liaison pivot transversale (30), un actionneur frontal (12) configuré pour actionner la liaison pivot frontale (10) et un actionneur sagittal (22) configuré pour actionner la liaison pivot sagittale (20), l’actionneur transversal (32), l’actionneur frontal (12) et l’actionneur sagittal (22) étant indépendants les uns des autres. Orthèse (1) selon l’une des revendications 1 à 7, comprenant en outre un actionneur transversal (32) configuré pour actionner la liaison pivot transversale (30), l’actionneur transversal (32) comprenant une biellette d’actionnement (47) comportant une première extrémité raccordée à la liaison pivot transversale (30) par l’intermédiaire d’une première liaison rotule (48) et une deuxième extrémité raccordée à la structure de hanche (2) par l’intermédiaire d’une deuxième liaison rotule (49). Orthèse (1) selon la revendication 8, dans laquelle la deuxième liaison rotule (49) est décalée par rapport à l’axe de pivotement frontal (X2). Orthèse (1) selon l’une des revendications 8 et 9, dans laquelle l’actionneur transversal (32) comprend une platine d’actionnement (50) coaxiale à l’axe de pivotement frontal (X2). Orthèse (1) selon la revendication 10, dans laquelle la deuxième liaison rotule (49) est raccordée à la platine d’actionnement en étant décalée par rapport à l’axe de pivotement frontal (X2). Orthèse (1) selon l’une des revendications 8 à 11, dans laquelle l’axe de pivotement sagittal (X1) de la liaison pivot sagittale (20) est solidaire en mouvement d’un centre de rotation de la première liaison rotule (48). Orthèse (1) selon l’une des revendications 1 à 12, comprenant en outre un actionneur frontal (12) configuré pour actionner la liaison pivot frontale (10), l’actionneur frontal (12) étant déporté par rapport à l’axe de pivotement frontal (X2). Orthèse (1) selon la revendication 13, dans laquelle l’actionneur frontal (12) comprend deux câbles (16, 17) montés croisés d’une part sur un arbre de sortie (15) de l’actionneur frontal (12) et d’autre part sur la liaison pivot frontale (10) afin de faire pivoter la liaison pivot frontale (10) autour de l’axe de pivotement frontal (X2). Orthèse (1) selon l’une des revendications 1 à 14, comprenant en outre au moins l’une parmi les butées mécaniques (19a, 19b ; 25a, 25b, 52) suivantes : une butée frontale (19a, 19b) configurée pour limiter une rotation de la structure de jambe (3) autour de l’axe de pivotement frontal (X2), une butée sagittale (25a, 25b) configurée pour limiter une rotation de la structure de jambe (3) autour de l’axe de pivotement sagittal (X1), une butée transversale (52) configurée pour limiter une rotation de la structure de jambe (3) autour de l’axe de pivotement transversal (X3). Orthèse (1) selon l’une des revendications 1 à 15, ladite orthèse étant un exosquelette.