INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La plateforme 3 selon l’invention comporte des moyens de centrage 11, illustrés en particulier sur la , conçus pour centrer le positionnement de la platine hôte 4 sur la surface d’appui 5. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures, les moyens de centrage 11 comportent une pluralité de lardons 12 de centrage, en l’occurrence quatre, entourant la surface d’appui 5. Les lardons 12 sont, par exemple, disposés de sorte à définir les coins de la surface d’appui 5 et présentent chacun une arrête 13, visible sur la , rectiligne conçu pour coopérer avec des bords de la platine hôte 4.
La plateforme 3 d’accueil comporte également des moyens d’indexage 14, illustrés sur la , conçus pour coopérer avec des moyens complémentaires d’indexage 15, illustrés en transparence sur la , ménagés sur la platine hôte 4 pour garantir l’orientation de la platine hôte 4 lorsqu’elle est positionnée en appui sur la surface d’appui 5. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures, les moyens d’indexage 14 comportent au moins deux doigts d’indexage 16 faisant saillie de la surface d’appui 5. Les doigts d’indexage 16 sont positionnés de sorte qu’une seule orientation possible de la platine hôte 4 ne soit possible afin d’amener la platine hôte 4 sur la surface d’appui 5. Dans ce mode de réalisation, les moyens complémentaires d’indexage 15 comportent des perçages 17, chaque perçage 17 étant conçu pour recevoir un doigt d’indexage 16. La plateforme 3 d’accueil est conçue pour être fixée à la zone de travail par des moyens de fixation, non illustrés, tels que des boulons.
Comme illustré sur la , la platine hôte 4 selon l’invention est formé d’une plaque métallique 18 dimensionnée pour supporter le robot 2 d’assistance. La platine hôte 4 s’étend entre une première 19 et une deuxième 20 face. La première face 19 de la platine hôte 4 est conformée pour être mise en appui sur la surface d’appui 5 de la plateforme 3 d’accueil. Les dimensions de la première face 19 sont semblables ou inférieures à celles de la surface d’appui 5. La deuxième face 20 de la platine hôte 4 est quant à elle conçue pour y fixer le robot 2 d’assistance. Par exemple, le robot 2 est vissé sur la deuxième face 20. La deuxième face 20 présente en outre la pluralité de surfaces de bridage 7, chacune ménagée dans une encoche 21 de bridage, illustrées sur la . Les encoches 21, comme illustrées sur la , débouchent sur les bords de la plaque métallique 18. Les encoches 21 sont ménagées sur les coins de la platine hôte 4 et sont conformées pour permettre aux sauterelles de bridage 10 de s’appuyer dans les encoches 21 afin de permettre l’immobilisation de la platine hôte 4 sur la plateforme 3.
Plus précisément, elle concerne un procédé de mise en mouvement d’un exosquelette.
Récemment, sont apparus pour les personnes avec des problèmes de mobilité importants comme les paraplégiques, des dispositifs de marche assistée appelés exosquelettes, qui sont des dispositifs robotisés externes que l’opérateur (l’utilisateur humain) vient « enfiler » grâce à un système d’attaches qui lie les mouvements de l’exosquelette à ses propres mouvements. Les exosquelettes de membres inférieurs disposent de plusieurs articulations, généralement au moins au niveau des genoux et des hanches, pour reproduire le mouvement de marche. Des actionneurs permettent de mouvoir ces articulations, qui à leur tour font se mouvoir l’opérateur. Un système d’interface permet à l’opérateur de donner des ordres à l’exosquelette, et un système de commande transforme ces ordres en commande pour les actionneurs. Des capteurs viennent généralement compléter le dispositif.
Ces exosquelettes constituent une avancée par rapport aux fauteuils roulants, car ils permettent aux opérateurs de se remettre debout et de marcher. Les exosquelettes ne sont plus limités par les roues et peuvent théoriquement évoluer dans la majorité des environnements non plats : les roues, au contraire des jambes, ne permettent pas de franchir des obstacles importants comme des marches, escaliers, obstacles d’une hauteur trop importante, etc.
La difficulté principale reste la détection des intentions de l’opérateur lorsque la partie du corps équipée de l’exosquelette est complètement paralysée. En effet, la plupart des exosquelettes « amplifient » les mouvements de l’opérateur, mais cela n’est pas possible si l’opérateur n’est pas capable de mouvements en premier lieu.
Ainsi, on utilise aujourd’hui le plus souvent une télécommande pour requérir une transition d’état (initier une marche, changer d’allure, s’arrêter, etc.). Une telle solution est fiable et robuste mais peu naturelle.
Par ailleurs, l’opérateur peut être muni d’un gilet de capteurs (moyens de mesure inertielle) permettant de détecter la configuration de son buste (orientation de celui-ci). La requête de transition d’état peut correspondre à une posture particulière de l’opérateur, par exemple se pencher en avant, signifiant son intention d’initier un mouvement vers l’avant, et donc ordonnant aux moyens de traitement de commander l’exécution de ce mouvement. Cette méthode impose cependant de faire des mouvements exagérés peu naturels (forte amplitude) et reste limitée.
Ainsi, on utilise aujourd’hui le gilet de capteurs en combinaison avec la télécommande. L’idée est de confirmer la transition initiée par la télécommande par les mesures du gilet : il s’agit de vérifier que la posture est cohérente avec la commande saisie sur la télécommande.
Alternativement, il a été proposé de mesurer des signaux électrophysiologiques (EEG ou EMG) de sorte à détecter directement l’intention de l’opérateur. Cette solution est théoriquement optimale, mais les signaux à reconnaître s’avèrent très variables, ce qui limite la robustesse d’une technique qui reste aujourd’hui insuffisante.
Il serait par conséquent souhaitable de disposer d’une nouvelle technique de mise en mouvement d’un exosquelette qui s’affranchisse des contraintes actuelles, et qui soit robuste, universelle, intuitive et confortable.
PRESENTATION DE L’INVENTION La présente invention se rapporte ainsi selon un premier aspect à un procédé de mise en mouvement d’un exosquelette recevant un opérateur humain, le procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend la mise en œuvre par les moyens de traitement de données d’étapes de :
Obtention de données descriptives d’un mouvement des membres supérieurs de l’opérateur. Pendant l’exécution d’une trajectoire de l’exosquelette, détermination de si ledit mouvement des membres supérieurs de l’opérateur est représentatif d’une intention de l’opérateur de maintenir ladite trajectoire de l’exosquelette, à partir desdites données descriptives du mouvement des membres supérieurs de l’opérateur ; Poursuite de l’exécution de ladite trajectoire de l’exosquelette seulement si ledit mouvement des membres supérieurs de l’opérateur est déterminé représentatif d’une intention de l’opérateur de maintenir ladite trajectoire de l’exosquelette.
Selon d’autres caractéristiques avantageuses et non-limitatives :
Ledit mouvement des membres supérieurs de l’opérateur est représentatif d’une intention de l’opérateur de maintenir ladite trajectoire de l’exosquelette s’il correspond à un mouvement naturel des membres supérieurs d’un humain en mouvement conformément à ladite trajectoire de l’exosquelette.
Ladite trajectoire de l’exosquelette est une marche et ledit mouvement naturel des membres supérieurs d’un humain en mouvement conformément à ladite trajectoire de l’exosquelette est un balancement des membres supérieurs en opposition de phase.
Chaque membre supérieur de l’opérateur est équipé d’un capteur de mouvement.
Bien entendu, une pièce d’outil peut également être agencée comme une moitié de moule de coulée et l’autre pièce d’outil comme un coulisseau. L’outil de coulée peut en outre, par exemple, avoir un noyau (non représenté) ou d’autres composants de moule.
Les figures 2 à 6 illustrent des modes de réalisation en exemple de la pièce coulée 2 selon l’invention. La pièce coulée 2 présente la flèche en porte-à-faux 8 déjà mentionnée avec la contre-dépouille 24. En particulier, la flèche 8 s’étend le long d’une direction longitudinale 66 et présente comme contre-dépouille 24 une saillie 68 s’étendant transversalement à la direction longitudinale 66.
À l’état démoulé 70 (voir ) de la pièce coulée 2 à force nulle, la flèche 8 présente une position qui, par comparaison à un état non démoulé 72 (voir ) de la pièce coulée 2, est déviée en direction d’un côté 74 opposé à la contre-dépouille 24. Ceci est illustré sur la . En particulier, la position de la flèche 8 à l’état démoulé 70 et la position de la flèche 8 à l’état non démoulé 72, indiquée par des lignes en pointillés, sont juxtaposées pour illustrer la déviation de la flèche 8.
La direction de la déviation et donc la direction du post-moulage peuvent être influencées de manière ciblée, car la contre-dépouille 24 est agencée au verso du côté 74 de la flèche 8 vers lequel la flèche 8 doit être déviée. Pour cela, la saillie 68 de la flèche 8 peut être opposée au côté 74.
Sur les figures 4 et 5, la flèche 8 est déformée plastiquement au moins partiellement par comparaison à l’état non démoulé 72, en particulier par comparaison à l’état immédiatement après la coulée, et est ainsi déviée de manière permanente.
La pièce coulée 2 de la à la est par exemple un boîtier de connecteur 76 avec une chambre de contact 78. Cette chambre de contact 78 peut, par exemple, résulter de l’espace libre 48 déjà mentionné, laissé par la pièce d’outil 20’.
La flèche 8 fait partie du boîtier de connecteur 76. En particulier, la flèche 8 est agencée sous la forme d’un crochet d’encliquetage 79 ou d’une patte d’encliquetage 80 qui dépasse d’une paroi interne 82 du boîtier de connecteur 76, fait saillie dans la chambre de contact 78 et s’étend au moins partiellement le long de la chambre de contact 78. À l’intérieur de la chambre de contact 78, la patte d’encliquetage 80 offre une surface d’appui 84 pour un élément de contact reçu dans la chambre de contact 78 (non représenté). Grâce à la déformation plastique, la patte d’encliquetage 80 peut être pliée en permanence dans la chambre de contact 78 afin de chevaucher davantage la chambre de contact 78 et d’augmenter ainsi la surface d’appui 84 disponible pour l’élément de contact.
L’outil de coulée 1 représenté sur les figures 2 à 5 est agencé de manière correspondante pour mouler le boîtier de connecteur 76. L’espace vide 18 représente le moule négatif 12 de la patte d’encliquetage 80. La totalité de la cavité 14 de l’outil de coulée 1 forme à son tour le moule négatif 12 de la totalité du boîtier de connecteur 76.
La pièce coulée 2 selon l’invention peut bien entendu également présenter plusieurs flèches en porte-à-faux 8. Dans ce cas, par exemple, la pièce d’outil 20 délimite pour chaque flèche 8 un espace vide 18 qui forme un moule négatif de la flèche 8 respective dans la pièce d’outil 20. Pour que chaque espace vide 18 présente une contre-dépouille 24, plusieurs saillies de type contre-dépouille 38 sont par exemple prévues sur la pièce d’outil 20. Ceci est indiqué dans la vue détaillée de la par des lignes en pointillés qui représentent la pièce d’outil 20 se trouvant dans la position de coulée 22.
La pièce coulée 2 selon l’invention représentée sur la est un composant 86 avec un élément de maintien de place intérieur 88 qui doit être retiré sans bavure si nécessaire et qui est donc maintenu uniquement sur une paroi interne 82 du composant 86 par des ponts de matériau isolés 90. Entre la paroi interne 82 et l’élément de maintien de place 88 s’étend un interstice interne 92 du composant 86, qui ne peut pas être fermé par une liaison par adhérence entre l’élément de maintien de place 88 et la paroi interne 82 en raison de l’amovibilité nécessaire.
Afin de maintenir l’interstice 92 aussi petit que possible, les flèches 8 sont agencées respectivement comme des éléments en forme de volet 94, qui sont formés ultérieurement lors du démoulage du composant 86 au moyen des contre-dépouilles 24. En particulier, les éléments 94 sont rabattus par les saillies de contre-dépouille 38 lors du retrait de la pièce d’outil 20, afin de fermer au moins partiellement l’interstice interne 92. Ceci est indiqué sur la par des flèches en pointillées 100.
Le procédé selon l’invention pour le post-moulage de la pièce coulée 2 peut être mis en œuvre de manière intégrée dans un procédé de coulée pour la fabrication de la pièce coulée 2. Dans le cadre du procédé de coulée, un outil de coulée 1 selon l’un des modes de réalisation ci-dessus est fourni dans la position de coulée 22. Dans la cavité 14 de l’outil de coulée 1, la matière fondue déjà mentionnée ci-dessus, par exemple une matière plastique fondue, est introduite, coulée ou injectée. La matière fondue est ensuite durcie au moins partiellement, de sorte qu’elle se solidifie au moins partiellement en une pièce coulée 2. La illustre cet état, dans lequel, pour des raisons de vue d’ensemble, les moitiés de moule de coulée entourant la pièce coulée 2 exposée et les coulisseaux 64, 64’ ne sont pas représentés explicitement.
Enfin, la pièce coulée 2 est démoulée à partir de l’outil de coulée 1. À cet effet, par exemple, le coulisseau 64’ sans contre-dépouille 24 est retiré en premier de l’outil de coulée 1 le long de la direction de séparation 28. Ceci est indiqué sur la par la flèche 102. Comme le montre également la , la pièce coulée 2 reste avec la contre-dépouille 24, entre autres en raison de la contre-dépouille 24 sur le coulisseau 64. De plus, la pièce coulée 2 peut également être retenue par les moitiés de moule de coulée non montrées.
Ensuite, le coulisseau 64 avec contre-dépouille 24 est retiré de l’outil de coulée 1 dans la direction opposée. Ceci est indiqué sur la par la flèche 104. La flèche 8 est déviée au moyen de la contre-dépouille 24 transversalement à la direction de séparation 28. Afin d’assurer une malléabilité suffisante de la flèche 8 pendant ce temps, cette déviation a lieu si possible avant le durcissement complet de la pièce coulée 2 ou de la masse fondue. Il en résulte la déformation plastique de la flèche 8 représentée sur la .
En d’autres termes, le post-moulage de la flèche 8 se produit lors du démoulage de la pièce coulée 2 en raison de la contre-dépouille 24 prévue de manière ciblée. En particulier, la pièce coulée 2 peut encore se trouver dans l’outil de coulée 1 ou être sur le point d’être complètement détachée de la pièce d’outil 20 avec la contre-dépouille 24.
Références numériques 1 Outil de coulée 2 Pièce coulée 4 Outil de moulage par injection 6 Outil de moulage par injection de plastique 8 Flèche 10 Position finale 12 Moule négatif 14 Cavité 16 Section 18 Espace vide 20, 20’ Pièce d’outil 22 Position de coulée 24 Contre-dépouille 26 Position de séparation 28 Direction de séparation 30 Déplacement relatif 32 Direction 34 Section 36 Évidement 38 Saillie 40 Pente d’extraction 42 Courbure 44 Chanfrein 48 Espace libre 50, 50’ Moitié de moule de coulée 52 Plan de séparation 54 Partie de carotte 56 Partie d’éjecteur 58 Buse 60 Dispositif éjecteur 62 Tige d’éjecteur 64, 64’ Coulisseau 66 Direction longitudinale 68 Saillie 70 État 72 État 74 Côté 76 Boîtier de connecteur 78 Chambre de contact 79 Crochets d’encliquetage 80 Patte d’encliquetage 82 Paroi interne 84 Surface d’appui 86 Composant 88 Élément de maintien de place 90 Pont de matériau 92 Interstice 94 Éléments 100 Flèches 102 Flèche 104 Flèche
Selon un mode de réalisation préféré, le présent procédé de marche peut impliquer un premier et/ou un deuxième serveur 10a, 10b au sein d’une architecture telle que représentée par la .
Le premier serveur 10a est un éventuel serveur de génération de trajectoires, et le deuxième serveur 10b est un éventuel serveur d’apprentissage.
Le deuxième serveur 10b est alors un serveur pour la mise en œuvre d’un procédé d’apprentissage de paramètres d’un modèle de classification utilisé dans un mode de réalisation avantageux de l’invention, voir plus loin.
Dans tous les cas, il est tout à fait possible que ces deux serveurs soient confondus, mais en pratique le deuxième serveur 10b est le plus souvent un serveur distant alors que le premier serveur 10a peut être embarqué par l’exosquelette 1 pour fonctionnement en temps réel, comme cela est représenté par la .
A noter que le premier serveur 10a peut générer une ou plusieurs trajectoires de l’exosquelette 1 de toute manière connue, mais on peut alternativement avoir des trajectoires prédéfinies stockées sur des moyens de stockage 12c de l’exosquelette 1, et dans tous les cas l’exosquelette 1 applique normalement directement ladite trajectoire pour se mettre en mouvement.
Chacun de ces serveurs 10a, 10b est typiquement un équipement informatique relié à un réseau étendu 20 tel que le réseau internet pour l’échange des données, même si en pratique une fois la ou les trajectoires générées et fournies par le premier serveur 10a et/ou le modèle de classification appris et fourni par le deuxième serveur 10b, la communication peut être interrompue, du moins par intermittence. Chacun comprend des moyens de traitement de données 11a, 11b de type processeur (en particulier les moyens de traitement de données 11b du deuxième serveur ont une forte puissance de calcul, car l’apprentissage du modèle peut être long et complexe), et le cas échéant des moyens de stockage de données 12a, 12b telle qu’une mémoire informatique, par exemple un disque dur. Une base de données d’apprentissage peut être stockée par la mémoire 12b du deuxième serveur 10b.
On comprendra qu’il peut y avoir une pluralité d’exosquelettes 1 embarquant chacun leur premier serveur 10a (qui peut alors être de puissance et d’encombrement limités, dans la mesure où il ne génère de trajectoires que pour l’exosquelette 1 auquel il est dédié), ou bien une pluralité d’exosquelettes 1 connectés chacun à un premier serveur 10a plus puissant et éventuellement confondu avec le second serveur 10b (et ayant la capacité de générer des trajectoires à la volée pour tous les exosquelettes 1).
Trajectoire
Comme expliqué, on entend classiquement par « trajectoire » de l’exosquelette les évolutions de chaque degré de liberté (en particulier actionné) exprimées en fonction du temps ou d’une variable de phase. Dans la suite de la présente description, par « position » de l’exosquelette 1 on entendra les positions articulaires des degrés de liberté actionnés, qui sont avantageusement au nombre de six par jambe.
Par ailleurs, on sait définir un mouvement « complexe » comme une séquence de trajectoires dites « élémentaires » le cas échéant entrecoupées de transitions. Par trajectoire élémentaire, on entend toute trajectoire correspondant à un pas, i.e. appliquée sur la durée du pas de sorte que partant d’un état initial de l’exosquelette 1 au début d’un pas (moment de contact du pied), on retourne au même état au début du pas suivant. A noter qu’on a une alternance de pas gauche et pas droit, de sorte que l’état à la fin d’un pas est « symétrisé » (ce n’est plus le même pied devant), et il faut techniquement deux pas pour retourner exactement dans le même état (même pied devant). On appelle trajectoire périodique une succession stable de trajectoires élémentaires permettant la marche.
Cela englobe toute marche à plat, mais également sur rampe, une montée ou descente d’un escalier, etc.).
Une trajectoire élémentaire est associée à une marche donnée de l’exosquelette 1 (une marche étant définie par un n-uplet de paramètres de marche), et permet de maintenir cette marche de manière stable et faisable. Comme expliqué, lesdits paramètres de marche correspondent à des « caractéristiques » de la façon de marcher, telles que la longueur des pas, la fréquence de marche et l'inclinaison du buste, mais également hauteur des marches en cas de franchissement d'escaliers, l'angle de rotation instantané pour les mouvements courbes ; et également à des caractéristiques morphologiques de l’opérateur (un sous-groupe des paramètres de marche dits paramètres patient) telles que sa taille, son poids, la longueurs des cuisses ou des tibia, la position du centre de masse (valeur du décalage vers l’avant) et le débattement latéral du buste dans le cadre d'activité de rééducation.
Lesdites « contraintes » d’une marche évoquées ci-avant peuvent être variées et dépendre du type de marche souhaitée, par exemple une marche « pied plat », ou « avec déroulé », etc. Le présent procédé ne sera limité à aucun type de marche souhaité, et on supposera qu’on peut disposer d’autant de trajectoires que nécessaires.
Les éventuelles transitions correspondent à des changements de marche, i.e. des variations de valeurs desdits paramètres de marche (par exemple une augmentation de la longueur de pas) : connaissant un jeu initial de paramètres de marche et un jeu final de paramètres de marche, et donc une trajectoire périodique initiale (associée au jeu initial de paramètres de marche) et une trajectoire périodique finale (associée au jeu final de paramètres de marche), ladite transition est un fragment de trajectoire permettant de passer de la trajectoire périodique initiale à la trajectoire finale. On note qu’il peut y avoir des transitions « initiale » ou « finale », correspondant à des démarrage et fin du mouvement.
La présente invention propose astucieusement de ne pas se focaliser sur les changements d’état, mais le maintien d’un état en mouvement.
Selon un autre mode de réalisation, pour asservir la puissance du signal Vin en l'absence de signaux d'interférence Vint, le circuit AGC n'est pas configuré pour fournir le courant I3. Dans un tel mode de réalisation, les courants I1 et I2 sont du même ordre de grandeur, de préférence sont égaux. Ainsi, lorsque la tension Vout est comprise entre les seuils VtH et VtL, la tension sur la grille du transistor T1 reste sensiblement constante. La prévision de courants I1 et I2 du même ordre de grandeur permet d'avoir un comportement symétrique en ce qui concerne la vitesse de charge et de décharge de l'élément capacitif C1, donc un comportement symétrique lors de l'apparition et de la disparition de signaux d'interférence Vint. Dans ce cas, le circuit AGC peut être dépourvu de circuit de remise à zéro de la tension aux bornes de la capacité C1.
La mise en œuvre du dispositif 1, et plus particulièrement des circuits DET et AGC est à la portée de la personne du métier à partir des indications fonctionnelles données en relation avec la .
La représente de manière plus détaillée un exemple de mode de réalisation du circuit AGC du dispositif 10 de la .
Le circuit AGC comprend une entrée 200 configurée pour recevoir la tension Vout, et une sortie 202 couplée, de préférence connectée, à la grille du transistor T1 du dispositif 10 de la .
Dans l'exemple de mode de réalisation de la , le circuit ACG comprend un circuit 206 et un circuit 208.
Le circuit 206 est configuré pour fournir le courant I1 à la sortie 202, donc à la grille du transistor T1 ( ), uniquement lorsque la tension Vout est inférieure au seuil VtL.
A titre d'exemple, le circuit 206 comprend une entrée configurée pour recevoir la tension Vout, une entrée configurée pour recevoir le seuil VtL et une sortie couplée, de préférence, connectée à la sortie 202. La sortie du circuit 206 est configurée pour fournir le courant I1 à la sortie 202, uniquement lorsque la tension Vout est inférieure au seuil VtL.
Le circuit 208 est configuré pour tirer le courant I2 sur la sortie 202, donc sur la grille du transistor T1 de la , uniquement lorsque la tension Vout est supérieure au seuil VtH.
A titre d'exemple, le circuit 208 comprend une entrée configurée pour recevoir la tension Vout, une entrée configurée pour recevoir le seuil VtH et une sortie couplée, de préférence connectée, à la sortie 202. La sortie du circuit 208 est configurée pour tirer le courant I2 sur la sortie 202 uniquement lorsque la tension Vout est supérieure au seuil VtH.
Selon un mode de réalisation, comme cela est illustré en , le circuit AGC est en outre configuré pour fournir le courant I3 uniquement lorsque la tension Vout est inférieure au seuil VtH. A titre d'exemple, le circuit 208, ou, dit autrement, la sortie du circuit 208, est alors également configuré pour fournir le courant I3 à la sortie 202 uniquement lorsque la tension Vout est inférieure au seuil VtH.