Brevet FR3160606A1 — publié le 20251003

Exosquelette d’assistance des mouvements du tronc L’invention porte principalement sur un exosquelette (1) d’assistance des mouvements du tronc d’un porteur, comprenant des moyens de maintien au buste (6) dudit porteur, caractérisé en ce qu’il comprend un système de soutien dorso-costal (56) comprenant une ceinture dorso-costale (73) actionnable entre une position de relâchement et une position de soutien en contention costale, et des moyens d’actionnement (65) de la ceinture dorso-costale (73) vers sa position de soutien en contention costale lorsque le porteur réalise un mouvement du tronc, lesquels moyens d’actionnement (65) comprennent des moyens de liaison (66) aux moyens de maintien au buste (6) du porteur. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1 Exosquelette d’assistance des mouvements du tronc. L’invention s’inscrit dans le domaine des systèmes d’assistance physique des mouvements du corps humain, et plus particulièrement dans le domaine des exosquelettes d’assistance physique des mouvements du tronc d’un utilisateur portant un tel exosquelette. ART ANTERIEUR ET INCONVENIENTS DE L’ART ANTERIEUR Dans de nombreuses situations, la plupart du temps liées à l’activité professionnelle, les individus doivent régulièrement réaliser des mouvements du tronc – en particulier en se baissant pour soulever une charge – ce qui entraine une sollicitation importante des vertèbres lombaires sous la tension des muscles lombaires. Ces mouvements répétés et prolongées entrainent à terme des douleurs lombaires, voire des lésions. Il est connu différents modèles d’exosquelettes qui comprennent classiquement des ceintures dorsales qui travaillent en compression autour de la taille de l’utilisateur. Ces ceintures comprennent notamment des sangles de réglage pour s’adapter à la morphologie de l’utilisateur. Un inconvénient de ces systèmes de l’art antérieur réside dans le nombre important de sangles utilisées. Ces dernières sont parfois complexes à installer et engendre des zones d’appui autour de la taille. En outre, l’efficacité du maintien est dépendant du serrage de la ceinture, qui n’est pas toujours facile à maitriser pour un néophyte, qui doit trouver l’équilibre entre confort et maintien suffisant. OBJECTIF DE L’INVENTION L’invention vise donc à proposer un exosquelette d’assistance des mouvements du tronc simple à installer, peu encombrant, ergonomique et plus efficace. À cet effet, l’invention vise un exosquelette d’assistance des mouvements du tronc d’un porteur, comprenant des moyens de maintien au buste dudit porteur, un système de soutien dorso-costal comprenant une ceinture dorso-costale actionnable entre une position de relâchement et une position de soutien en contention costale, et des moyens d’actionnement de la ceinture dorso-costale vers sa position de soutien en contention costale lorsque le porteur réalise un mouvement du tronc, lesquels moyens d’actionnement comprennent des moyens de liaison aux moyens de maintien au buste du porteur. L’exosquelette peut également comporter les caractéristiques optionnelles suivantes considérées isolément ou selon toutes les combinaisons techniques possibles : La ceinture dorso-costale comprend un dispositif de soutien dorsal et un dispositif de soutien costal relié aux moyens d’actionnement et monté mobile relativement au dispositif de soutien dorsal entre la position de relâchement et la position de soutien en contention costale. Le dispositif de soutien costal comprend deux branches latérales de soutien costal sensiblement parallèles entre elles et perpendiculaires au dispositif de soutien dorsal, chaque branche comprenant une extrémité libre costale destinée à venir en appui contre les flancs du porteur et une extrémité opposée de liaison reliée à coulissement dans le dispositif de soutien dorsal par les moyens d’actionnement entre la position de relâchement et la position de soutien en contention costale. Les moyens de liaison sont formés par des câbles gainés dont les extrémités opposées sont respectivement reliées aux extrémités de liaison des branches de soutien costal et aux moyens de maintien au buste du porteur. Les moyens d’actionnement comprennent au moins un organe élastique solidaire des moyens de maintien au buste, lequel organe élastique est relié aux câbles gainés et est apte à exercer une force de rappel des branches de soutien costal vers leur position de soutien costal transmise par les câbles gainés. Les moyens de maintien au buste comprennent une armature articulée, des points de support de l’armature contre le dos et contre le thorax du porteur, et des moyens de mise à distance de l’armature des épaules du porteur lorsque ce dernier est équipé de l’exosquelette. L’armature comprend deux branches cervicales articulées aptes à s’étendre de part et d’autre des cervicales du porteur équipé de l’exosquelette depuis une extrémité libre dorsale jusqu’à une extrémité libre thoracique. Les extrémités libres dorsales de chacune des deux branches cervicales sont solidarisées entre elles en formant une unique extrémité dorsale, et en ce que chacune des extrémités libres thoraciques des deux branches cervicales forment deux extrémités thoraciques distinctes. Les extrémités considérées des câbles gainés sont reliées à l’extrémité dorsale des branches cervicales. L’organe élastique des moyens d’actionnement est solidaire de l’extrémité dorsale des branches cervicales. PRESENTATION DES FIGURES D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront clairement de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées parmi lesquelles : FIG. 1 La FIG. 1 représente une vue en perspective de l’exosquelette de soutien dorso-costal selon un mode de réalisation. FIG. 2 La FIG. 2 représente une vue en perspective d’un détail des moyens d’actionnement du système de soutien dorso-costal de l’exosquelette de la FIG. 1 . DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION Il est tout d’abord précisé que sur les figures, les mêmes références désignent les mêmes éléments quelle que soit la figure sur laquelle elles apparaissent et quelle que soit la forme de représentation de ces éléments. De même, si des éléments ne sont pas spécifiquement référencés sur l’une des figures, leurs références peuvent être aisément retrouvées en se reportant à une autre figure. Il est également précisé que les figures représentent essentiellement un mode de réalisation de l’objet de l’invention mais qu’il peut exister d’autres modes de réalisation qui répondent à la définition de l’invention. L’invention porte sur un exosquelette dorso-costal 1, prévu pour être installé sur le buste et au niveau de la taille d’un porteur pour accompagner les mouvements d’extension du tronc dudit porteur. En référence aux figures 1 à 2, l’exosquelette 1 comprend d’une part des moyens de maintien 6 au buste d’un porteur dudit exosquelette 1, et d’autre part un système de soutien dorso-costal 56 pour accompagner tout mouvement de flexion du tronc du porteur équipé dudit exosquelette 1. Par buste, on entend la partie supérieure du corps comprise entre la tête et la taille du porteur. En corollaire, les moyens de maintien 6 de l’exosquelette 1 selon l’invention ne coopèrent pas avec les parties du corps du porteur situées au niveau de et sous la taille. Les moyens de maintien 6 sur le buste du porteur comprennent une armature articulée 2, par exemple réalisée en aluminium, laquelle armature 2 comprend deux branches principales courbées ou coudées 7 qui s’étendent, lorsque le porteur est équipé de l’exosquelette 1, au-dessus des épaules du porteur de part et d’autre de ses cervicales. Ainsi, chaque branche principale 7 s’étend depuis une extrémité libre dorsale 11 jusqu’à une extrémité libre thoracique 12 lorsque le porteur est équipé de l’exosquelette 1, laquelle extrémité libre thoracique 12 est prévue pour venir en appui contre le thorax du porteur de l’exosquelette 1 plus précisément sous l’une de ses clavicules. Par ailleurs, pour améliorer le positionnement et le maintien des branches principales 7 sur le buste du porteur, les extrémités libres dorsales desdites branches principales 7 sont solidarisées entre-elles pour former une unique extrémité dorsale 11, tandis que les extrémités libres thoraciques des deux branches principales 7 forment deux extrémités thoraciques distinctes 12. Chaque branche principale 7 est formée d’une partie dorsale 33 comprenant l’extrémité dorsale 11, d’une partie thoracique 34 comprenant l’extrémité thoracique 12 et d’une partie centrale 35 reliant les parties thoraciques et dorsale via des articulations pivot 14. De fait et à l’instar des autres modes de réalisation, les parties dorsale 33 et thoracique 34 sont mobiles à pivotement par rapport à la partie centrale 35 entre une position déployée et une position repliée. En particulier, les articulations 14 sont crantées, ce qui assure le maintien des branches dans leur position choisie (dépliée ou déployée). En référence à la FIG. 1 , la partie dorsale 33 de chaque branche 7 est formée d’un tube télescopique avec crans de blocage qui permet de régler la longueur de ladite partie dorsale 33 et ainsi de régler de manière optimale l’armature 2 sur les épaules du porteur. En outre, les parties dorsales sont inclinées et s’étendent depuis leur extrémité dorsale commune 11 symétriquement par rapport à l’axe de la nuque du porteur. En d’autres termes, les angles formés entre l’axe de nuque et la partie dorsale des deux branches respectives sont identiques, ces deux angles étant aigus. Ceci facilite la mise en place et le confort de port de l’exosquelette 1d sur le porteur. En outre, la partie centrale 35 de chaque branche 7 est réglable de manière à adapter les branches 7 à la morphologie du porteur. La partie centrale 35 peut également comprendre une saillie de fixation (non représentée) prévue pour coopérer avec un autre exosquelette (non représenté) prévu pour accompagner les mouvements des membres supérieurs du porteur. Les moyens de maintien 6 comprennent des points de support 8 de l’armature 2 contre le dos et le thorax du porteur. Ces points de support 8, ménagés aux extrémités thoraciques 12 et à l’extrémité dorsale 11 des branches principales 7, comprennent des plots de contact 9 montés de manière articulée par l’intermédiaire d’une articulation rotule 10 sur chaque extrémité thoracique 12 ou dorsale 11. Plus précisément, chaque extrémité thoracique 12 ou dorsale 11 est reliée à un plot de contact 9, lui-même monté sur une articulation rotule 10 solidaire de l’extrémité considérée 11, 12. De la sorte, toute la surface de contact de chaque plot de contact 9 est en appui contre le thorax ou le dos du porteur lorsque celui-ci est équipé de l’exosquelette 1. Par ailleurs et de manière particulièrement avantageuse, cet effet de pince permet, pour le porteur équipé de l’exosquelette 1, de maintenir les branches principales 7 à distance des épaules dudit porteur. Les branches principales 7 ne forment donc aucun point d’appui sur les épaules de l’utilisateur de part et d’autre des cervicales, c’est à dire ni sur le haut du dos ni sur les trapèzes du porteur. Le caractère rigide des branches principales 7 et les extrémités 11, 12 desdites branches 7 forment des moyens de mise à distance de l’armature 2 des épaules du porteur lorsque ce dernier est équipé de l’exosquelette 1. Ainsi, les moyens de maintien 6 de l’exosquelette 1 ne provoquent aucun inconfort au porteur. En outre, la surface de contact entre les moyens de maintien 6 et le buste du porteur étant limitée aux plots de contact 9, les mouvements du porteur n’ont pas d’influence sur le réglage des branches 7 et des points de support 8. De manière optionnelle et en référence à la FIG. 1 , l’exosquelette 1 comprend un dispositif d’accompagnement des mouvements d’extension de la tête du porteur 3. Ce dispositif d’accompagnement 3 comprend un appui-tête 4 solidaire de l’armature 2. Plus précisément, le dispositif d’accompagnement 3 comprend un support 47 de l’appui-tête 4 relié à l’armature 2 et à des moyens de rappel. Le support 47 est un dispositif de liaison articulé de l’appui-tête 4 à l’armature 2 et comprend une rotule 49 solidaire de l’appui tête 4, un organe de réception 50 de la rotule 49 – en particulier un coussinet 50 – dans lequel ladite rotule 49 est libre à rotation, et une pièce de liaison 51 de l’organe de réception 50 à l’armature 2, laquelle pièce de liaison 51 s’étend parallèlement à la nuque du porteur équipé de l’exosquelette 1 et comporte une extrémité solidaire de l’organe de réception 50 et une extrémité opposée solidaire de l’extrémité dorsale 11 des deux branches principales 7. Pour augmenter le confort et adapter l’appui-tête 4 à n’importe quel porteur, la pièce de liaison 51 est formée d’un tube télescopique pour en régler la longueur. En outre, la pièce de liaison 51 est coudée, pour améliorer le confort et la surface de contact entre l’appui-tête 4 et le porteur. Enfin, le tube télescopique 51 est mobile selon un axe antéro-postérieur en fonction des mouvements du porteur. Un moyen de rappel élastique permet de ramener le tube 51 depuis une position postérieure vers une position antérieure, selon une direction d’éloignement du plan frontal du porteur. La rotule 49 comprend une saillie sensiblement cylindrique 55, tandis que le logement de la rotule 49 ménagé dans l’organe de réception 50 comprend une ouverture traversante 54 : de la sorte, lorsque la rotule 49 est engagée dans l’organe de réception 50, une partie de la rotule 49 traverse l’ouverture traversante 54 de l’organe de réception 50 et en particulier la saillie cylindrique 55. L’appui-tête 4 quant à lui comprend un arceau de réception 46 de la tête du porteur et s’étend selon un axe longitudinal qui est perpendiculaire à l’axe de la nuque du porteur lorsque ce dernier est équipé de l’exosquelette 1, lequel arceau 46 est solidaire du support 47 et plus particulièrement de la rotule 49. Pour permettre l’ajustement de l’arceau 46 sur la tête du porteur, ledit arceau 46 comprend des moyens de réglage de son rayon de courbure 52. Enfin, les moyens de rappel comprennent un organe élastique dont les extrémités sont solidaires respectivement de la saillie cylindrique 55 de la rotule 49 et de la pièce de liaison 51. De la sorte, l’organe élastique s’étend également parallèlement à l’axe de la nuque du porteur. L’organe élastique a une triple fonction. En premier lieu, l’organe élastique exerce une force de compensation du mouvement d’extension de la tête du porteur appliquée sur au moins une portion de l’appui-tête 4. En second lieu, l’organe de rappel exerce une force de contact de l’arceau 46 contre la tête du porteur. Ainsi, dès que le porteur est équipé de l’exosquelette 1 muni du dispositif d’accompagnement 3, l’organe de rappel élastique va assurer la mise au contact de l’arceau 46 contre la tête du porteur. En troisième lieu, l’organe élastique, la rotule 49, l’organe de réception 50 et la pièce de liaison 51 sont tous disposés selon un axe principal parallèle à l’axe de la nuque du porteur. Ainsi, l’organe élastique permet de s’opposer à un pivotement de l’arceau 46 provoqué par exemple par un mouvement de flexion latérale de la tête du porteur, et de ramener l’arceau 46 selon une position perpendiculaire à l’axe de la nuque du porteur. Le porteur est donc naturellement amené à redresser sa tête lorsqu’il est équipé de l’exosquelette 1 équipé du dispositif d’accompagnement 3, et corolairement, le porteur ressent – via une tension de l’organe élastique selon une composante perpendiculaire à l’axe de la nuque – que l’exosquelette 1c doit être mieux positionné sur lui. Selon l’invention, l’exosquelette 1 comprend un système de soutien dorso-costal 56 qui va maintenant être décrit. Le système de soutien costal 56 comprend une ceinture de soutien dorso-costal 73 qui comprend un dispositif d’appui dorsal 57 et un dispositif de soutien costal 53 comportant deux branches latérales de soutien costal 62. Caque branche costale 62 comprend une extrémité libre costale 64 et une extrémité de liaison opposée 63 reliée à coulissement audit dispositif d’appui dorsal 57. Le dispositif d’appui dorsal 57 – qui s’étend selon un axe longitudinal perpendiculaire à l’axe de la colonne vertébrale du porteur équipé – comprend deux pièces dorsales 58 dont des premières extrémités respectives sont reliées entre elles par un organe souple de type sangle 61, pour permettre un meilleur positionnement et un meilleur appui des deux pièces dorsales 58 contre le dos du porteur équipé de l’exosquelette 1. Les extrémités opposées des deux pièces dorsales 58 sont quant à elles reliées à coulissement aux extrémités de liaison 63 des deux branches latérales de soutien costal respectives 62 : chaque branche 62 est ainsi mobile à coulissement dans un espace de coulissement 59 ménagé dans la pièce dorsale considérée 58 et qui s’étend selon l’axe longitudinal du dispositif d’appui dorsal 58, entre une position écartée et une position de soutien costal en appui contre le buste du porteur de l’exosquelette 1. Chaque branche de soutien costal 62 comprend en outre, au niveau de son extrémité libre costale 64, un point de support 8 muni d’un plot de contact 9 apte à venir au contact du buste du porteur. Le système de soutien dorso-costal 56 comprend en outre des moyens d’actionnement 65 des branches depuis leur position écartée vers leur position de soutien costal. Ces moyens d’actionnement 65 comprennent des moyens de liaison souples 66 reliant les moyens de maintien au buste 6 et la ceinture de soutien dorso-costal 73, et plus précisément reliant l’extrémité libre dorsale 11 des branches principales 7 et ladite ceinture de soutien dorso-costal 73. Ces moyens de liaison 66 sont formées par des câbles gainés, qui comprennent chacun un câble 67 logé dans une gaine souple 68, par exemple du type câble de frein de vélo, chaque câble gainé 66 comprenant une partie d’extrémité dorsale 70 reliée à l’extrémité dorsale 11 des branches principales 7, et une partie d’extrémité costale opposée 69 solidaire de la ceinture de soutien dorso-costal 73. Ce type de câbles gainés 66 assure un confort optimal pour le porteur équipé, en suivant la courbure du dos quelques soient les mouvements du porteur. Plus précisément et comme représenté sur la FIG. 1 , la partie d’extrémité costale 69 de chaque câble gainé 66 est disposée dans un logement 60 ménagé dans la pièce dorsale considérée 58 du dispositif d’appui dorsal 57, lequel logement 60 débouche dans l’espace de coulissement 59 de la pièce considérée 58. L’extrémité du câble 69 est alors reliée à l’extrémité de liaison 63 de la branche coulissante considérée 62. Sur la FIG. 1 , les câbles gainés 66 sont représentés sectionnés pour illustrer la présence des câbles 67 à l’intérieur des gaines 68, mais l’homme du métier comprend bien entendu que ces câbles gainés 66 sont continus entre leurs parties d’extrémité respectives 69, 70. En outre, la partie d’extrémité dorsale 70 de chaque câble gainé 66 est logée dans un fourreau 71 solidaire des moyens de maintien au buste 6, et plus précisément solidaire de l’extrémité dorsale 11 des branches principales 7. Encore plus précisément, l’extrémité du câble 67 logée dans le fourreau 71 est reliée à au moins un ressort de compression 72 solidaire de la surface interne du fourreau 71 ( FIG. 2 ), lesquels ressort 72 permettent de maintenir une traction permanente sur les câbles 67 afin que ces derniers tendent à amener les branches costales 62 auxquelles ils sont respectivement reliés vers leur position de soutien costal en appui contre les flancs du porteur de l’exosquelette 1. Les ressorts 72 et les câbles gainés 66 forment les moyens d’actionnement 65. Le système de soutien dorso-costal 56 fonctionne comme suit : lorsque le porteur équipé de l’exosquelette 1 effectue des mouvements du tronc, cela a pour effet d’éloigner ledit système de soutien 56 des moyens de maintien au buste 6, provoquant le mouvement des câbles 67 à l’intérieur de leurs gaines 68. En d’autres termes, lorsque le porteur fait un mouvement du tronc, les fourreaux 71 solidaires de l’extrémité dorsale 11 des branches principales 7 tirent sur les extrémités considérées des câbles 67, ce qui provoque par réaction le coulissement des branches latérales de soutien costal 62 vers leur position de soutien costal. Ainsi, plus le porteur fléchit le tronc, plus les branches de soutien 62 ont tendance à se déplacer vers leur position de soutien costal, et plus la force d’appui des branches de soutien costale 62 contre le buste augmente et meilleur est le soutien, notamment lors du déplacement de charges. De plus les effets générés par le système de soutien dorso-costal 56 sur le porteur lui donnent des informations sur sa posture et l’incite à prendre une bonne position, plus ergonomique. A l’inverse, lorsque le porteur se redresse, la force de tirage des câbles 67 au niveau des fourreaux 71 diminue, provoquant le déplacement des branches de soutien costal 62 vers leur position écartée et de fait la diminution de la force d’appui desdites branches 62 contre le buste du porteur. Exosquelette (1) d’assistance des mouvements du tronc d’un porteur, comprenant des moyens de maintien au buste (6) dudit porteur, caractérisé en ce qu’il comprend un système de soutien dorso-costal (56) comprenant une ceinture dorso-costale (73) actionnable entre une position de relâchement et une position de soutien en contention costale, et des moyens d’actionnement (65) de la ceinture dorso-costale (73) vers sa position de soutien en contention costale lorsque le porteur réalise un mouvement du tronc, lesquels moyens d’actionnement (65) comprennent des moyens de liaison (66) aux moyens de maintien au buste (6) du porteur. Exosquelette (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la ceinture dorso-costale (73) comprend un dispositif de soutien dorsal (57) et un dispositif de soutien costal (53) relié aux moyens d’actionnement (65) et monté mobile relativement au dispositif de soutien dorsal (57) entre la position de relâchement et la position de soutien en contention costale. Exosquelette (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif de soutien costal (53) comprend deux branches latérales de soutien costal (62) sensiblement parallèles entre elles et perpendiculaires au dispositif de soutien dorsal (57), chaque branche (62) comprenant une extrémité libre costale (64) destinée à venir en appui contre les flancs du porteur et une extrémité opposée de liaison (63) reliée à coulissement dans le dispositif de soutien dorsal (57) par les moyens d’actionnement (65) entre la position de relâchement et la position de soutien en contention costale. Exosquelette (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de liaison (66) sont formés par des câbles gainés dont les extrémités opposées sont respectivement reliées aux extrémités de liaison (63) des branches de soutien costal (62) et aux moyens de maintien au buste (6) du porteur. Exosquelette (1) selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les moyens d’actionnement (65) comprennent au moins un organe élastique (72) solidaire des moyens de maintien au buste (6), lequel organe élastique (72) est relié aux câbles gainés (66) et est apte à exercer une force de rappel des branches de soutien costal (62) vers leur position de soutien costal transmise par les câbles gainés (66). Exosquelette (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de maintien au buste (6) comprennent une armature articulée (2), des points de support (8) de l’armature (2) contre le dos et contre le thorax du porteur, et des moyens de mise à distance de l’armature (2) des épaules du porteur lorsque ce dernier est équipé de l’exosquelette (1). Exosquelette (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’armature (2) comprend deux branches cervicales articulées (7) aptes à s’étendre de part et d’autre des cervicales du porteur équipé de l’exosquelette depuis une extrémité libre dorsale (11) jusqu’à une extrémité libre thoracique (12). Exosquelette (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les extrémités libres dorsales de chacune des deux branches cervicales (7) sont solidarisées entre elles en formant une unique extrémité dorsale (11), et en ce que chacune des extrémités libres thoraciques (12) des deux branches cervicales (7) forment deux extrémités thoraciques distinctes (12). Exosquelette (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les extrémités considérées des câbles gainés (66) sont reliées à l’extrémité dorsale (11) des branches cervicales (7). Exosquelette (1) selon la revendication 8 ou 9 et selon la revendication 5, caractérisé en ce que l’organe élastique (72) des moyens d’actionnement (65) est solidaire de l’extrémité dorsale (11) des branches cervicales (7).