EP3821953A1 - Système d'exercice physique en réalité virtuelle - Google Patents

Système d'exercice physique en réalité virtuelle Download PDF

Info

Publication number
EP3821953A1
EP3821953A1 EP20207442.3A EP20207442A EP3821953A1 EP 3821953 A1 EP3821953 A1 EP 3821953A1 EP 20207442 A EP20207442 A EP 20207442A EP 3821953 A1 EP3821953 A1 EP 3821953A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
frame
person
detector
extension
virtual reality
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20207442.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Charles TRAN VAN HO
Jean-Baptiste Martin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ezygain
Original Assignee
Ezygain
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ezygain filed Critical Ezygain
Publication of EP3821953A1 publication Critical patent/EP3821953A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00—Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06—Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • A63B71/0619—Displays, user interfaces and indicating devices, specially adapted for sport equipment, e.g. display mounted on treadmills
    • A63B71/0622—Visual, audio or audio-visual systems for entertaining, instructing or motivating the user
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00—Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0087—Electric or electronic controls for exercising apparatus of groups A63B21/00 - A63B23/00, e.g. controlling load
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00—Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/02—Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00 for large-room or outdoor sporting games
    • A63B71/023—Supports, e.g. poles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00—Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0087—Electric or electronic controls for exercising apparatus of groups A63B21/00 - A63B23/00, e.g. controlling load
    • A63B2024/009—Electric or electronic controls for exercising apparatus of groups A63B21/00 - A63B23/00, e.g. controlling load the load of the exercise apparatus being controlled in synchronism with visualising systems, e.g. hill slope
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00—Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0087—Electric or electronic controls for exercising apparatus of groups A63B21/00 - A63B23/00, e.g. controlling load
    • A63B2024/0096—Electric or electronic controls for exercising apparatus of groups A63B21/00 - A63B23/00, e.g. controlling load using performance related parameters for controlling electronic or video games or avatars
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00—Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06—Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • A63B71/0619—Displays, user interfaces and indicating devices, specially adapted for sport equipment, e.g. display mounted on treadmills
    • A63B71/0622—Visual, audio or audio-visual systems for entertaining, instructing or motivating the user
    • A63B2071/0638—Displaying moving images of recorded environment, e.g. virtual environment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00—Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06—Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • A63B71/0619—Displays, user interfaces and indicating devices, specially adapted for sport equipment, e.g. display mounted on treadmills
    • A63B71/0622—Visual, audio or audio-visual systems for entertaining, instructing or motivating the user
    • A63B2071/0638—Displaying moving images of recorded environment, e.g. virtual environment
    • A63B2071/0644—Displaying moving images of recorded environment, e.g. virtual environment with display speed of moving landscape controlled by the user's performance
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B22/00—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements
    • A63B22/02—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements with movable endless bands, e.g. treadmills
    • A63B22/0235—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements with movable endless bands, e.g. treadmills driven by a motor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/80—Special sensors, transducers or devices therefor
    • A63B2220/803—Motion sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/80—Special sensors, transducers or devices therefor
    • A63B2220/806—Video cameras
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/80—Special sensors, transducers or devices therefor
    • A63B2220/83—Special sensors, transducers or devices therefor characterised by the position of the sensor
    • A63B2220/833—Sensors arranged on the exercise apparatus or sports implement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2225/00—Miscellaneous features of sport apparatus, devices or equipment
    • A63B2225/50—Wireless data transmission, e.g. by radio transmitters or telemetry

Definitions

  • the present invention relates to the practice of a physical exercise, such as those practiced for the rehabilitation of a patient, in a virtual reality environment.
  • Machines Physical exercise using machines is known from the state of the art. Such machines are, for example, used for sports training.
  • Some rehabilitations can be carried out using suitable machines, the structure and properties of which are similar to those used for sports training. It is for example known to use a treadmill fitted with a standing device in order to re-educate a patient's motor functions.
  • the reconstruction of a virtual reality environment requires the presence of a detector of the patient's movements during physical exercise.
  • the processing unit which reconstructs the virtual reality environment then transcribes the movements detected in the virtual reality environment which is projected into the patient's field of vision.
  • the detectors are fixed to the walls of the room where the system is placed or fixedly mounted on tripods arranged around the system. .
  • tripods are susceptible to being moved accidentally. This makes it necessary to recalibrate the system in order to be able to continue the exercise. Otherwise, the movements of the patient are not reproduced faithfully in the virtual reality environment, resulting in significant discomfort for the patient. These regular recalibrations make the use of such systems long and tedious.
  • An object of the invention is to provide a system for the practice by a person of a physical exercise in a virtual reality environment, which is compact and easy to handle, while offering the person a stable and continuous recovery within of the virtual reality environment throughout his physical exercise.
  • the system footprint is reduced, since it is no longer necessary to have additional tripods.
  • the risk of interference is reduced or even eliminated.
  • a system 1 for the practice by a person 10 of a physical exercise comprises a frame 2.
  • the system 1 is particularly suited to the practice by the person 10 of a physical exercise in a virtual reality environment.
  • the system 1 comprises a detector 3 of a movement of the person 10 relative to the chassis 2, the detector 3 being fixedly mounted on the chassis 2, a processing unit 4 configured to reconstitute the virtual reality environment as a function of the detected movement of the person 10 relative to the frame 2, and means 5 for projecting said virtual reality environment into a field of vision of the person 10.
  • fixed mounted is understood to mean the fact that an element is integral with another element during the operation of the system 1, that is to say during a physical exercise performed by a person 10. This does not in any way prejudge the modular and / or removable nature of the elements of the system 1, with respect to each other, outside of the operating phases, for example during the transport or the installation of the system 1.
  • all of the elements which are described as fixedly mounted on the frame 2 are indeed stationary in the terrestrial frame of reference in operation, the person 10 being in motion relative to the frame 2.
  • movement we understand any type of movement of the person 10 relative to the frame of reference of the frame 2, stationary, in operation, in the frame of reference. earthly. Such movements can for example be the walking of the person 10, or a movement of the head or of an upper limb of the person 10.
  • the system 1 can also be used for the practice by a person 10 of a physical exercise without immersion in a virtual reality environment.
  • the person 10 can get rid of the projection means 5.
  • the presence of the processing unit 4 and of the detector 3 does not hinder the physical exercise, since the detector 3 and the control unit. Treatment 4 are not located within Person 10's exercise area.
  • the physical exercise practiced by the person 10 can be of different natures. Indeed, this physical exercise can be part of a sports training or rehabilitation framework.
  • the frame 2 comprises a frame 20 having a first frame end 201 and a second frame end 202, the second frame end 202 preferably being opposite the first frame end 201.
  • the frame 20 extends substantially along a frame plane C, the two frame ends 201, 202 belonging to the plane C. This is not, however, limiting, since the frame 20 can also be in a circular or circular shape. circular part surrounding the person 10 during the practice of physical exercise. In this case, the frame ends 201, 202 form any two points of the circle or of the portion of a circle formed by the frame 20.
  • the frame 20 comprises two longitudinal cross members 21, 22 extending between the first frame end 201 and the second frame end 202.
  • Two transverse beams 23, 24 can advantageously be mounted fixed at the level of the first end of the frame 201, and extend transversely to the main direction of the longitudinal cross members 21, 22.
  • each of the two longitudinal cross members 21, 22 can advantageously rest by its base on a support cross member 25, 26 adapted to be placed on the ground.
  • the frame 2 can however be moved, for example to be stored and / or transported.
  • the frame 2 can advantageously be provided with at least one wheel 250, 260, preferably two or four wheels 250, 260 allowing the frame 2 to roll on the ground in order to simplify handling.
  • Each wheel 250, 260 of the frame 2 can then advantageously be housed at one end of each of the support crossbars 25, 26, as visible on the figure 2 .
  • the system 1 can advantageously comprise two extensions 61, 62.
  • the first extension 61 and / or the second extension 62 is then fixedly mounted at the first end of frame 201 or at the second end of frame 202.
  • each of the extensions 61, 62 is fixedly mounted at the first frame end 201.
  • This configuration can for example be presented in the embodiment where the frame 20 is in a circular or partly circular form, the extensions 61, 62 then being able to be fixedly mounted on the frame 20 at different places of the frame 20 surrounding the person 10.
  • each of the first extension 61 and of the second extension 62 preferably extends in the extension of the frame 20, as for example visible on the figures 1 to 3 .
  • each extension 61, 62 has a first extension end 611, 621 and a second extension end 612, 622, the second extension end 612, 622 preferably being opposite the first extension end 611. , 621, the extension 61, 62 being fixedly mounted on the frame 2 at the level of the second extension end 612, 622.
  • the first extension end 611, 621 is remote from the end of the frame 201, 202 on which said extension 611, 621 is fixedly mounted (in this case the first end of the frame 201 in the embodiment illustrated in figure 3 ) with a length I of between 20 and 70 cm, preferably between 30 and 50 cm.
  • the extensions 61, 62 are advantageously in the form of rods 61, 62 which have the advantage of being compact and of which the fixed mounting on the frame 2 can be implemented easily.
  • the system 1 further comprises four support elements 71, 72, 73, 74, for example plates.
  • Two support elements 73, 74 among these four support elements 71, 72, 73, 74 are fixedly mounted on each of the two extensions 61, 62, preferably at the level of the respective first end 611, 621 of these extensions 61, 62.
  • the two other support elements 71, 72 are, for their part, fixedly mounted on the frame 20, preferably between the first end of the frame 201 and the second end of the frame 202 as visible on the figure. figure 1 .
  • each support element 71, 72, 73, 74 extends substantially along a support plane S.
  • the support plane S is inclined relative to the frame plane C, with an angle a of between 90 ° and 180 °, preferably between 100 ° and 130 °.
  • the line which forms the intersection between the support plane S and the frame plane C is parallel to the ground during the operation of the system 1.
  • the frame 2 also has a coating capable of absorbing a signal emitted by the detector 3 in the direction of the frame 2. This makes it possible to avoid multiple reflections of the signals emitted by the detector 3 which would be. likely to disrupt the reconstruction of the virtual reality environment.
  • the system 1 comprises a treadmill 8.
  • the treadmill 8 is suitable for the practice of walking, for example for the rehabilitation of the lower limbs of a person 10.
  • the system 1 could also include any type of device suitable for the practice of a physical exercise, such as a force platform, a multi-axis motorized platform equipped with force sensors, a support provided with balance monitoring sensors, one or more soles equipped with gait monitoring sensors, the support and the soles then being able to be used with a frame 2 and / or a frame 20 on which the person 10 is likely to lean during the exercise, or a training bike.
  • the conveyor belt 8 is driven by a motor, preferably an electric motor, which can be housed in a housing of the frame 2 provided for this purpose.
  • the speed of the electric motor can be controlled, for example by servo-control, by virtue of measurements taken by speed sensors of the treadmill 8, preferably placed within the treadmill 8.
  • the system 1 comprises sensors of the weight and of the center of pressure of the person 10. At rest, the center of pressure of the person 10 corresponds to the projection of the center of gravity of the person 10 on the ground. During walking, on the other hand, the center of pressure and the projection of the center of gravity are no longer confused. These sensors can then be placed under the surface of the treadmill 8 which comes into contact with the person 10. The measurements taken by these sensors can advantageously be used to analyze the properties of gait and posture of the person during physical exercise.
  • the treadmill 8 is advantageously mounted to pivot on the frame 2. More specifically, the treadmill 8 is capable of pivoting between a low position where the treadmill 8 rests flat on the ground, as illustrated in figure 1 , and a high position where the conveyor belt 8 is brought closer to the frame 20 of the chassis 2, as illustrated in figure 2 .
  • This swiveling character of the conveyor belt 8 makes the system 1 more compact and easier to transport.
  • the treadmill 8 can also be mounted in translation relative to the frame 2.
  • the treadmill 8 is mounted fixed relative to the frame 2, for example in its low position. , and, thus, immobile in the terrestrial frame of reference, during the operation of the system 1. In this way, the movements of the person 10 relative to the treadmill 8 are also detected by the detector 3.
  • the system 1 also comprises a ramp 80.
  • This ramp advantageously facilitates access to the conveyor belt 8 for a person 10 with reduced mobility using a wheelchair.
  • the ramp 80 is attached to one end of the treadmill 8 opposite the end of the treadmill 8 by which the treadmill is pivotally mounted on the frame 2.
  • the system also comprises a verticalization system 9 adapted to verticalize the person 10 from a seated position to a standing position, and to maintain the person 10 in said standing position, optionally by relieving all or part of his weight.
  • the verticalization system 9 is fixedly mounted on the frame 2.
  • the verticalization system 9 comprises two straps 91, 92, each strap having a hooked end 911, 921 and a drive end 912, 922.
  • each strap 91, 92 comprises a loop 910, 920 at its hooking end 911, 921.
  • Each loop 910, 920 is able to cooperate with a complementary loop of a harness arranged at the level of the pelvis of the person 10 practicing physical exercise.
  • the drive end 912, 922 of each strap 91, 92 is also connected to a drive member, for example a motor, preferably electric.
  • Each strap 91, 92 is also passed through an eyelet 230, 240 provided in each of the transverse beams 23, 24 of the frame 2.
  • a person 10 is verticalized, then kept upright, to finally be rested in a seated position, by driving the drive ends 912, 922 and scrolling the straps 91, 92 through the eyelets 230, 240 of the transverse beams 23, 24 of the frame 2.
  • This verticalization can also be controlled by means of a control means connected to the drive member.
  • the detector 3 is fixedly mounted on the frame 2, so as to be able to detect a movement of the person 10 relative to the frame 2. Furthermore, the system 1 advantageously comprises at least one beacon 30 to be worn by the person 10.
  • the detector 3 is configured to emit a signal, for example an electromagnetic signal, in the direction of the person 10 ,.
  • the detector 3 emits a signal in its entire field of view in order to scan all the available space.
  • the detector 3 comprises, for example, at least one laser mounted on motors which make it possible to scan the space in two privileged directions.
  • the detector 3 is configured to encode the angle of emission within the transmitted signal, in a manner known to those skilled in the art.
  • the detector 3 comprises a laser
  • the detector 3 is capable of flashing the laser.
  • the beacon 30 is configured to receive a signal emitted by the detector 3 in the direction of the person 10.
  • the beacon 30 is able to determine its own position and its own rotation.
  • the beacon 30 is able to communicate said position and said rotation to a processing unit 4 of the system 1.
  • the processing unit is then configured to determine a movement of the person 10 relative to the frame 2 from the information. communicated by the beacon 30.
  • the exchanges between the beacon 30 and the processing unit 4 can be carried out by wired communication, or by wireless communication of the “Wifi”, “Bluetooth” or infrared type.
  • the beacon 30 is configured to emit a signal, for example an electromagnetic signal, typically an infrared signal, in the direction of the detector 3.
  • a signal for example an electromagnetic signal, typically an infrared signal
  • the detector 3 is, moreover, configured to communicate with the processing unit 4 in order to communicate to the latter all or part of the movements of the person 10 relative to the frame 2 that said detector 3 has detected.
  • These exchanges can be carried out by wired communication, or by wireless communication of the “Wifi”, “Bluetooth” or infrared type.
  • each detector 3 has a privileged orientation V in a plane parallel to the ground when the system 1 is in operation, which can be represented by a straight line corresponding to the mean sighting direction according to which said detector 3 is suitable for transmitting and / or receiving a signal.
  • the person 10 with a plurality of tags 30, for example at the level of the joints of the person 10, preferably by providing him with a tag 30 per ankle, per knee, per wrist and per wrist. shoulder, but also by equipping the person 10 with a tag at the level of each of his torso and his head.
  • One or more beacons 30 can also be placed on the frame 2 and / or the treadmill 8 in order to facilitate their reconstitution in the virtual reality environment projected in the field of vision of the person 10.
  • the system 1 comprises at least two detectors 3, preferably four detectors 3. At least one, preferably two, detector (s) 3 is (are) placed at an altitude higher than the altitude of the other, preferably the other two, detector (s) 3.
  • the detector (s) 3 positioned at the altitude the highest (ie the furthest from the treadmill 8) allows the detection of the movements of the upper body of the person 10 (eg head, arms, trunk), while the detector (s) 3 positioned at the lowest altitude (ie those closest to the treadmill 8) make it possible to detect the movements of the lower body of the person 10 (ie pelvis, legs).
  • two first detectors 3 are respectively mounted fixed on each of the two extensions 61, 62, the other two detectors 3 being mounted fixed on the frame 20, between the first end of the frame 201 and the second end of frame 202.
  • the term “altitude” denotes the elevation relative to the ground on which the frame rests during the operation of the system 1.
  • the system 1 can comprise a single detector 3 mounted fixedly relative to the frame 2, at an altitude greater than the first end 201 of the frame 2, for example by being mounted fixed on a central extension, mounted fixedly. on the frame 2 between the two longitudinal cross members 21, 22, for example at an equal distance therefrom.
  • the detector 3 is capable of mainly detecting the movements of the upper part of the person 10, typically his head provided with the projection means 5.
  • each pair of detectors 3 being disposed at an altitude different from the altitude of the other pair, is preferred.
  • pairs of detectors 3 improves the detection field of the different limbs of the person 10.
  • the back and forth movement of the legs when walking can be advantageously detected by a pair of detectors. 3, while a single detector 3 would be unable to provide the precise position of a leg when the opposite leg comes to pass through the detection field.
  • each detector 3 is respectively mounted fixed, preferably by its underside, as shown on the figures 1 to 4 , on a support element 71, 72, 73, 74 previously described of the frame 2.
  • the preferred orientation V of each detector 3 is inclined with respect to a plane P orthogonal to the frame plane C, with an angle between 5 ° and 30 °, preferably between 10 ° and 20 °.
  • the projection means 5 are advantageously in the form of a helmet 50 attached to the head of the person 10 practicing physical exercise.
  • a helmet 50 also comprises a projection interface, such as two screens placed side by side and arranged vis-à-vis the eyes of the person 10. This is not, however, limiting, since the projection means 5 may also be present under the lens. glasses shape.
  • the helmet 50 is also capable of forming a beacon 30 operating according to one or the other of the two embodiments described above.
  • the helmet 50 comprises a sensor for the movements of the head of the person 10 during the practice of physical exercise, typically an inertial unit.
  • a sensor for the movements of the head of the person 10 during the practice of physical exercise typically an inertial unit.
  • the movements of the person are transcribed by combining the information extracted from a signal received by at least one beacon 30 integrated into the helmet 50, coming from a detector 3, and the data from the inertial unit.
  • the inertial unit generally behaves in a very reactive manner and provides measurements at a very high frequency, but exhibits a relatively rapid drift.
  • the exchanges between detector 3 and beacon 30 provide the position and the rotation of the helmet 50 very precisely, but with a relatively low frequency.
  • the combination of the inertial unit and of a detector 3 according to the first embodiment described above therefore makes it possible to capture the movements of the person 10 relative to the chassis almost instantaneously.
  • the projection means 5 are capable of exchanging signals with the processing unit 4 in order to restore the field of vision of the person 10 in the virtual reality environment reconstructed by the processing unit. treatment 4 according to the movements detected by the detector 3.
  • the processing unit 4 comprises, for its part, computer processing means capable of acquiring signals coming from the detectors 3 and / or the beacons 30, of carrying out the reconstruction of a virtual reality environment from these signals. , and to emit signals in the direction of the projection means 5 so that the latter can project the virtual reality environment into the field of vision of the person 10.
  • the system 1 is first transported from a storage location to a physical exercise location, for example by rolling the chassis 2 on the ground.
  • the frame 2 is then placed so as to be mounted fixed in a terrestrial frame of reference throughout the physical exercise.
  • the person 10 places himself, or is placed, on the treadmill 8, possibly using the ramp 80 and / or the verticalization device 9.
  • the virtual reality environment is calibrated using the beacons 30 placed on the frame 2 and / or the conveyor belt 8. This makes it possible to transcribe and position the frame 2 and / or the treadmill. treadmill 8 of the virtual reality environment which will be projected into the field of vision of the person 10. In this way, the real evolution of the person 10 is achieved with respect to the same benchmarks in the environment of the person. virtual reality. This makes it possible to secure the practice of physical exercise by preventing the person 10 from hitting the frame 2 and / or leaving the treadmill 8 during the physical exercise.
  • the projection means 5 are then actuated so as to project the virtual reality environment into the field of vision of the person 10. Thanks to the beacons 30 arranged on the different members, it is possible to transcribe a representation of said members in the image. virtual reality environment, and take into account their exact movements, thanks to the cooperation of the detectors 3 and the beacons 30. In this way, the risk of the person 10 falling during the exercise is reduced. Furthermore, it has been observed that the fact of reconstructing certain joints of the person 10 in the virtual reality environment, typically the knees, made it possible to promote the practice of certain physical exercises, such as passing an obstacle on the ground. .

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un système (1) pour la pratique par une personne (10) d'un exercice physique dans un environnement de réalité virtuelle, le système (1) comprenant :- un châssis (2),- un détecteur (3) d'un mouvement de la personne (10) relativement au châssis (2), le détecteur (2) étant monté fixe sur le châssis (2),- une unité de traitement (4) configurée pour reconstituer ledit environnement de réalité virtuelle en fonction du mouvement détecté de la personne (10) relativement au châssis (2), et- des moyens de projection (5) dudit environnement de réalité virtuelle dans un champ de vision de la personne (10).

Description

    DOMAINE DE L'INVENTION
  • La présente invention concerne la pratique d'un exercice physique, tel que ceux pratiqués pour la rééducation d'un patient, dans un environnement de réalité virtuelle.
    • ETAT DE LA TECHNIQUE
  • L'exercice physique à l'aide de machines est connu de l'état de la technique. De telles machines sont, par exemple, utilisées pour l'entraînement sportif.
  • Dans le domaine de la rééducation médicale, il est commun de faire pratiquer un exercice physique à un patient afin de lui faire recouvrir tout ou partie d'une fonctionnalité somatique.
  • Certaines rééducations peuvent être mises en œuvre à l'aide de machines adaptées, dont la structure et les propriétés sont similaires à celles utilisées pour l'entraînement sportif. Il est par exemple connu d'utiliser un tapis roulant muni d'un dispositif de verticalisation afin de rééduquer des fonctions motrices d'un patient.
  • De tels systèmes de rééducation n'apportent toutefois pas entière satisfaction. En effet, l'environnement entourant les machines est, bien souvent, peu propice à la motivation du patient, qui demeure généralement inhibé, ce qui ralentit ses progrès. Il a donc été proposé d'immerger le patient dans un environnement de réalité virtuelle lors d'un exercice physique de rééducation. Dans un tel environnement, le patient se voit offrir des défis ludiques et immersifs qui aident à le désinhiber et à le motiver.
  • La reconstitution d'un environnement de réalité virtuelle nécessite la présence de détecteur des mouvements du patient lors de l'exercice physique. L'unité de traitement qui reconstitue l'environnement de réalité virtuelle retranscrit alors les mouvements détectés dans l'environnement de réalité de virtuelle qui est projeté dans le champ de vision du patient. Dans les systèmes de rééducation physique à l'aide de la réalité virtuelle qui sont connus de l'état de la technique, les détecteurs sont fixés sur les parois de la pièce où le système est disposé ou montés fixes sur des trépieds disposés autour du système.
  • Ceci présente néanmoins de nombreux inconvénients.
  • En effet, l'utilisation et le transport du système sont rendus complexes à cause de l'encombrement important des trépieds.
  • De plus, les trépieds sont susceptibles d'être déplacés de manière accidentelle. Ceci oblige à recalibrer le système afin de pouvoir poursuivre l'exercice. Autrement, les mouvements du patient ne sont pas restitués fidèlement dans l'environnement de réalité virtuelle, ce qui entraîne une gêne importante pour le patient. Ces recalibrations régulières rendent l'utilisation de tels systèmes longue et fastidieuse.
  • Les déplacements accidentels des trépieds entraînent également des instabilités de la projection de l'environnement de réalité virtuelle dans le champ de vision du patient. Or, ce phénomène peut notamment cause des vertiges au patient, ce qui est inacceptable dans le cadre d'une rééducation médicale.
  • Enfin, en fixant les détecteurs sur les parois de la pièce, il existe un risque d'interférences de la part des personnes évoluant autour du système lors de l'exercice physique, mais aussi d'autres objets présents dans la pièce. Ceci peut également entraîner des disfonctionnements importants du système. En outre, la fixation des détecteurs aux parois de la pièce peut entraîner une détérioration desdites parois.
  • Il existe donc un besoin de pallier au moins un des inconvénients précités.
    • EXPOSE DE L'INVENTION
  • Un but de l'invention est de proposer un système pour la pratique par une personne d'un exercice physique dans un environnement de réalité virtuelle, qui soit compact et facile à manipuler, tout en offrant à la personne une reconstitution stable et continue au sein de l'environnement de réalité virtuelle tout au long de son exercice physique.
  • Il est à cet effet proposé, selon un aspect de l'invention, un système pour la pratique par une personne d'un exercice physique dans un environnement de réalité virtuelle, le système comprenant :
    • un châssis,
    • un détecteur d'un mouvement de la personne relativement au châssis, le détecteur étant monté fixe sur le châssis,
    • une unité de traitement configurée pour reconstituer ledit environnement de réalité virtuelle en fonction du mouvement détecté de la personne relativement au châssis, et
    • des moyens de projection dudit environnement de réalité virtuelle dans un champ de vision de la personne.
  • En montant fixe le détecteur sur le châssis, l'encombrement du système est réduit, puisqu'il n'est plus nécessaire de disposer de trépieds supplémentaires. En outre, il n'est plus nécessaire de recalibrer le système au cours de l'exercice physique de la personne car il n'y a aucun risque que le détecteur ne soit accidentellement déplacé. Ceci améliore donc la stabilité de l'environnement de réalité virtuelle dans le champ de vision de la personne. Enfin, en plaçant le détecteur au plus près de la zone d'exercice de la personne, le risque d'interférence est réduit voire supprimé.
  • Avantageusement, mais facultativement, le système selon l'invention peut en outre comprendre l'une ou plusieurs parmi les caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
    • le système comprend en outre au moins une balise à porter par la personne, la balise étant configurée pour recevoir un signal émis par le détecteur en direction de la personne et/ou pour émettre un signal en direction du détecteur, afin de déterminer le mouvement de la personne relativement au châssis,
    • le châssis est monté fixe dans un référentiel terrestre,
    • le système comprend plus d'un détecteur d'un mouvement de la personne relativement au châssis, de préférence quatre détecteurs,
    • le système comprend en outre deux extensions, de préférence deux baguettes, et
      • * le châssis comprend un cadre présentant une première extrémité de cadre et une deuxième extrémité de cadre, la deuxième extrémité de cadre étant de préférence opposée à la première extrémité de cadre, la première extension et/ou la deuxième extension étant monté fixe à la première extrémité de cadre ou à la deuxième extrémité de cadre, et s'étendant de préférence dans le prolongement du cadre, et
      • * deux premiers détecteurs sont respectivement montés fixes sur chacune des deux extensions, les deux autres détecteurs étant montés fixes sur le cadre, de préférence entre la première extrémité de cadre et la deuxième extrémité de cadre,
    • le système comprend en outre quatre éléments supports, deux éléments supports étant respectivement montés fixes sur chacune des deux extensions, les deux autres éléments supports étant montés fixes sur le cadre, de préférence entre la première extrémité de cadre et la deuxième extrémité de cadre, chaque détecteur étant respectivement monté fixe sur un élément support,
    • chaque élément support s'étend sensiblement selon un plan support, le cadre s'étendant sensiblement selon un plan de cadre, le plan support étant incliné par rapport au plan de cadre, avec un angle compris entre 90° et 180°, de préférence entre 100° et 130°,
    • chaque détecteur présente une orientation privilégiée selon laquelle ledit détecteur est adapté pour émettre et recevoir un signal, ladite orientation privilégiée étant inclinée par rapport à un plan orthogonal au plan de cadre, avec un angle compris entre 5° et 30°, de préférence entre 10° et 20°,
    • chaque extension présente une première extrémité d'extension et une deuxième extrémité d'extension, la deuxième extrémité d'extension étant de préférence opposée à la première extrémité d'extension, chaque extension étant montée fixe sur le châssis au niveau de la deuxième extrémité d'extension, la première extrémité d'extension étant distante de l'extrémité du châssis sur laquelle ladite extension est montée fixe, d'une longueur comprise entre 20 et 70 cm, de préférence entre 30 et 50 cm,
    • le châssis présente en outre un revêtement apte à absorber un signal émis par le détecteur en direction du châssis,
    • le système comprend en outre un dispositif de verticalisation :
      • * adapté pour :
        • ° verticaliser la personne depuis une position assise à une position debout, et
        • ° maintenir la personne dans ladite position debout, et
      • * monté fixe sur le châssis, et
      le système comprend en outre un tapis roulant, de préférence monté à pivotement sur le châssis.
    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 figure 1 illustre de façon schématique un système pour la pratique par la personne d'un exercice physique dans un environnement de réalité virtuelle selon un premier mode de réalisation de l'invention.
    • La figure 2 illustre de façon schématique un système pour la pratique par la personne d'un exercice physique dans un environnement de réalité virtuelle selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.
    • La figure 3 est une vue de côté d'une partie du système illustré sur la figure 1.
    • La figure 4 est une vue de dessus d'une partie du système illustré sur la figure 1.
  • Sur l'ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.
    • DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Système 1
  • En référence aux figures 1 et 2, un système 1 pour la pratique par une personne 10 d'un exercice physique comprend un châssis 2.
  • Le système 1 est particulièrement adapté à la pratique par la personne 10 d'un exercice physique dans un environnement de réalité virtuelle. En effet, le système 1 comprend un détecteur 3 d'un mouvement de la personne 10 relativement au châssis 2, le détecteur 3 étant monté fixe sur le châssis 2, une unité de traitement 4 configurée pour reconstituer l'environnement de réalité virtuelle en fonction du mouvement détecté de la personne 10 relativement au châssis 2, et des moyens de projection 5 dudit environnement de réalité virtuelle dans un champ de vision de la personne 10.
  • De manière générale, on entend par « monté fixe » le fait qu'un élément soit solidaire d'un autre élément lors du fonctionnement du système 1, c'est-à-dire lors d'un exercice physique pratiqué par une personne 10. Ceci ne préjuge en rien du caractère modulaire et/ou démontable des éléments du système 1, les uns par rapport aux autres, en dehors des phases de fonctionnement, par exemple lors du transport ou de l'installation du système 1. Il est toutefois à noter que l'ensemble des éléments qui sont décrits comme montés fixes sur le châssis 2 sont bien immobiles dans le référentiel terrestre en fonctionnement, la personne 10 étant en mouvement par rapport au châssis 2.
  • De même, par « mouvement », on comprend tout type de déplacement de la personne 10 par rapport au référentiel du châssis 2, immobile, en fonctionnement, dans le référentiel terrestre. De tels mouvements peuvent par exemple être la marche de la personne 10, ou un mouvement de tête ou d'un membre supérieur de la personne 10.
  • Le système 1 peut également être utilisé pour la pratique par une personne 10 d'un exercice physique sans immersion dans un environnement de réalité virtuelle. Dans ce cas, la personne 10 peut se défaire des moyens de projection 5. De plus, la présence de l'unité de traitement 4 et du détecteur 3 n'entrave pas l'exercice physique, puisque le détecteur 3 et l'unité de traitement 4 ne sont pas situés à l'intérieur de la zone d'exercice de la personne 10.
  • En tout état de cause, l'exercice physique pratiqué par la personne 10 peut être de différentes natures. En effet, cet exercice physique peut s'inscrire dans un cadre d'entraînement sportif ou de rééducation.
    • Châssis 2
  • Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 1 et 2, le châssis 2 comprend un cadre 20 présentant une première extrémité de cadre 201 et une deuxième extrémité de cadre 202, la deuxième extrémité de cadre 202 étant de préférence opposée à la première extrémité de cadre 201. En référence aux figures 3 et 4, le cadre 20 s'étend sensiblement selon un plan de cadre C, les deux extrémités de cadre 201, 202 appartenant au plan C. Ceci n'est toutefois pas limitatif, puisque le cadre 20 peut également se présenter sous une forme circulaire ou en partie circulaire entourant la personne 10 lors de la pratique de l'exercice physique. Dans ce cas, les extrémités de cadre 201, 202 forment deux points quelconques du cercle ou de la portion de cercle formée par le cadre 20.
  • Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 4, le cadre 20 comprend deux traverses longitudinales 21, 22 s'étendant entre la première extrémité de cadre 201 et la deuxième extrémité de cadre 202.
  • Deux poutres transversales 23, 24 peuvent avantageusement être montées fixes au niveau de la première extrémité de cadre 201, et s'étendre transversalement à la direction principale des traverses longitudinales 21, 22.
  • Le châssis 2 est monté fixe dans un référentiel terrestre. Plus précisément, le châssis 2 demeure fixe dans le référentiel terrestre tout au long de l'exercice physique pratiqué par la personne 10. Pour ce faire, comme visible sur les figures 1 et 2, chacune des deux traverses longitudinales 21, 22 peut avantageusement reposer par sa base sur une traverse support 25, 26 adaptée pour être posée sur le sol.
  • Par ailleurs, le châssis 2 peut toutefois être déplacé, par exemple pour être rangé et/ou transporté. Pour ce faire, le châssis 2 peut avantageusement être muni d'au moins une roue 250, 260, de préférence deux ou quatre roues 250, 260 permettant au châssis 2 de rouler sur le sol afin d'en simplifier la manipulation. Chaque roue 250, 260 du châssis 2 peut alors avantageusement être logée à une extrémité de chacune des traverses supports 25, 26, comme visible sur la figure 2.
  • Comme visible sur les figures 1 à 3, le système 1 peut avantageusement comprendre deux extensions 61, 62. La première extension 61 et/ou la deuxième extension 62 est alors montée fixe à la première extrémité de cadre 201 ou à la deuxième extrémité de cadre 202. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 3, chacune des extensions 61, 62 est montée fixe à la première extrémité de cadre 201. Ceci n'est toutefois pas limitatif, car les deux extensions 61, 62 peuvent également être montées fixes à la deuxième extrémité de cadre 202, ou l'une des extensions 61, 62 être montée à la première extrémité de cadre 201, et l'autre des extensions 61, 62 être montée à la deuxième extrémité de cadre 202. Cette configuration peut par exemple se présenter dans le mode de réalisation où le cadre 20 se présente sous une forme circulaire ou en partie circulaire, les extensions 61, 62 pouvant alors être montées fixes sur le cadre 20 en différents endroits du cadre 20 entourant la personne 10.
  • En tout état de cause, chacune de la première extension 61 et de la deuxième extension 62 s'étend de préférence dans le prolongement du cadre 20, comme par exemple visible sur les figures 1 à 3. Par ailleurs, chaque extension 61, 62 présente une première extrémité d'extension 611, 621 et une deuxième extrémité d'extension 612, 622, la deuxième extrémité d'extension 612, 622 étant de préférence opposée à la première extrémité d'extension 611, 621, l'extension 61, 62 étant montée fixe sur le châssis 2 au niveau de la deuxième extrémité d'extension 612, 622. Avantageusement, la première extrémité d'extension 611, 621 est distante de l'extrémité du châssis 201, 202 sur laquelle ladite extension 611, 621 est montée fixe (en l'occurrence la première extrémité de châssis 201 dans le mode de réalisation illustré sur la figure 3) d'une longueur I comprise entre 20 et 70 cm, de préférence entre 30 et 50 cm.
  • Comme visible sur les figures 1 à 3, les extensions 61, 62 se présentent avantageusement sous la forme de baguettes 61, 62 qui présentent l'avantage d'être peu encombrantes et dont le montage fixe sur le châssis 2 peut être mis en œuvre de manière aisée.
  • De manière davantage préférentielle, le système 1 comprend en outre quatre éléments supports 71, 72, 73, 74, par exemple des platines. Deux éléments supports 73, 74 parmi ces quatre éléments supports 71, 72, 73, 74 sont montés fixes sur chacune des deux extensions 61, 62, de préférence au niveau de la première extrémité respective 611, 621 de ces extensions 61, 62. Les deux autres éléments supports 71, 72 sont, quant à eux, montés fixes sur le cadre 20, de préférence entre la première extrémité de cadre 201 et la deuxième extrémité de cadre 202 comme visible sur la figure 1. Par ailleurs, comme particulièrement visible sur les figures 3, et 4, chaque élément support 71, 72, 73, 74 s'étend sensiblement selon un plan support S. Dans un mode de réalisation privilégié, le plan support S est incliné par rapport au plan de cadre C, avec un angle a compris entre 90° et 180°, de préférence entre 100° et 130°. De préférence, comme visible sur la figure 3, la droite qui forme l'intersection entre le plan support S et le plan cadre C est parallèle au sol lors du fonctionnement du système 1.
  • Enfin, dans un mode de réalisation avantageux, le châssis 2 présent en outre un revêtement apte à absorber un signal émis par le détecteur 3 en direction du châssis 2. Ceci permet d'éviter de multiples réflexions des signaux émis par le détecteur 3 qui seraient susceptibles de perturber la reconstruction de l'environnement de réalité virtuelle.
    • Tapis roulant 8
  • Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 1 et 2, le système 1 comprend un tapis roulant 8. Le tapis roulant 8 est propre à la pratique de la marche, par exemple pour la rééducation de membres inférieurs d'une personne 10. Ceci n'est toutefois pas limitatif, puisque le système 1 pourrait également comprendre tout type de dispositif apte à la pratique d'un exercice physique, tel qu'une plateforme de force, une plateforme motorisée multiaxes équipée de capteurs de forces, un support muni de capteurs de suivi de l'équilibre, une ou plusieurs semelles dotée(s) de capteurs de suivi de la marche, le support et les semelles pouvant alors être utilisés avec un châssis 2 et/ou un cadre 20 sur lequel la personne 10 est susceptible de s'appuyer lors de l'exercice, ou un vélo d'appartement. Avantageusement, le tapis roulant 8 est entraîné par un moteur, de préférence un moteur électrique, pouvant être logé dans un logement du châssis 2 prévu à cet effet. La vitesse du moteur électrique peut être pilotée, par exemple par asservissement, grâce à des mesures relevées par des capteurs de vitesse de rotation du tapis roulant 8, de préférence disposés au sein du tapis roulant 8. De manière également avantageuse, le système 1 comprend des capteurs du poids et du centre de pression de la personne 10. Au repos, le centre de pression de la personne 10 correspond à la projection du centre de gravité de la personne 10 sur le sol. Pendant la marche, en revanche, le centre de pression et la projection du centre de gravité ne sont plus confondus Ces capteurs peuvent alors être disposés sous la surface du tapis roulant 8 qui entre en contact avec la personne 10. Les mesures relevées par ces capteurs peuvent avantageusement être utilisés pour analyser les propriétés de la marche et de la position de la personne 10 au cours de l'exercice physique.
  • Comme visible sur les figures 1 et 2, le tapis roulant 8 est avantageusement monté à pivotement sur le châssis 2. Plus précisément, le tapis roulant 8 est susceptible de pivoter entre une position basse où le tapis roulant 8 repose à plat sur le sol, comme illustré en figure 1, et une position haute où le tapis roulant 8 est rapproché du cadre 20 du châssis 2, comme illustré en figure 2. Ce caractère pivotable du tapis roulant 8 rend le système 1 plus compact et plus facile à transporter.
  • Ceci n'est toutefois par limitatif, puisque le tapis roulant 8 peut également être monté à translation par rapport au châssis 2. En tout état de cause, le tapis roulant 8 est monté fixe par rapport au châssis 2, par exemple dans sa position basse, et, ainsi, immobile dans le référentiel terrestre, au cours du fonctionnement du système 1. De cette manière, les mouvements de la personne 10 par rapport au tapis roulant 8 sont également détectés par le détecteur 3.
    • Rampe 80
  • Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1, le système 1 comprend également une rampe 80. Cette rampe facilite avantageusement un accès au tapis roulant 8 pour une personne 10 à mobilité réduite évoluant en fauteuil.
  • De préférence, la rampe 80 est rapportée à une extrémité du tapis roulant 8 opposée à l'extrémité du tapis roulant 8 par laquelle le tapis roulant est monté à pivotement sur le châssis 2.
    • Système de verticalisation 9
  • Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 1 et 2, le système comprend également un système de verticalisation 9 adapté pour verticaliser la personne 10 depuis une position assise à une position debout, et pour maintenir la personne 10 dans ladite position debout, éventuellement en soulageant tout ou partie de son poids.
  • Le système de verticalisation 9 est monté fixe sur le châssis 2.
  • Plus précisément, le système de verticalisation 9 comprend deux sangles 91, 92, chaque sangle présentant une extrémité d'accroché 911, 921 et une extrémité d'entraînement 912, 922. Comme visible sur les figures 1 et 2, chaque sangle 91, 92 comprend une boucle 910, 920 au niveau de son extrémité d'accroche 911, 921. Chaque boucle 910, 920 est apte à coopérer avec une boucle complémentaire d'un harnais disposé au niveau du bassin de la personne 10 pratiquant l'exercice physique. L'extrémité d'entraînement 912, 922 de chaque sangle 91, 92 est par ailleurs reliée à un organe d'entraînement, par exemple un moteur, de préférence électrique. Chaque sangle 91, 92 est, en outre, passée à travers un œillet 230, 240 ménagé dans chacune des poutres transversales 23, 24 du châssis 2.
  • Ainsi, une personne 10 est verticalisée, puis maintenue debout, pour enfin être reposée en position assise, par entraînement des extrémités d'entraînement 912, 922 et défilement des sangles 91, 92 à travers les œillets 230, 240 des poutres transversales 23, 24 du châssis 2. Cette verticalisation peut en outre être pilotée grâce à un moyen de commande relié à l'organe d'entraînement.
    • Balise 30 et détecteur 3
  • En référence à la figure 1, le détecteur 3 est monté fixe sur le châssis 2, de sorte à pouvoir détecter un mouvement de la personne 10 par rapport au châssis 2. Par ailleurs, le système 1 comprend avantageusement au moins une balise 30 à porter par la personne 10.
  • Dans un premier mode de réalisation, le détecteur 3 est configuré pour émettre un signal, par exemple un signal électromagnétique, en direction de la personne 10,. De préférence, le détecteur 3 émet un signal dans tout son champ de vision afin de balayer tout l'espace disponible. Pour ce faire, le détecteur 3 comprend, par exemple, au moins un laser monté sur des moteurs qui permettent de balayer l'espace dans deux directions privilégiées. En outre, le détecteur 3 est configuré pour encoder l'angle d'émission au sein du signal émis, de manière connue de l'homme du métier. Par exemple, lorsque le détecteur 3 comprend un laser, le détecteur 3 est susceptible de faire clignoter le laser. Dans ce premier mode de réalisation, la balise 30 est configurée pour recevoir un signal émis par le détecteur 3 en direction de la personne 10. De cette réception, la balise 30 est apte à déterminer sa propre position et sa propre rotation. De préférence, la balise 30 est apte à communiquer ladite position et ladite rotation à une unité de traitement 4 du système 1. L'unité de traitement est alors configurée pour déterminer un mouvement de la personne 10 par rapport au châssis 2 à partir des informations communiquées par la balise 30. Les échanges entre la balise 30 et l'unité de traitement 4 peuvent être réalisés par communication filaire, ou par communication sans fil de type « Wifi », « Bluetooth », ou infrarouge.
  • Dans un deuxième mode de réalisation, la balise 30 est configurée pour émettre un signal, par exemple un signal électromagnétique, typiquement un signal infrarouge, en direction du détecteur 3. En fonction des propriétés du signal reçu, le détecteur 3 est, en outre, configuré pour échanger avec l'unité de traitement 4 afin de communiquer à cette-dernière tout ou partie des mouvements de la personne 10 par rapport au châssis 2 que ledit détecteur 3 a détecté. Ces échanges peuvent être réalisés par communication filaire, ou par communication sans fil de type « Wifi », « Bluetooth », ou infrarouge.
  • En tout état de cause, et comme visible sur la figure 4, chaque détecteur 3 présente une orientation privilégiée V dans un plan parallèle au sol lorsque le système 1 est en fonctionnement, qui peut être représentée par une droite correspondant à la direction de visée moyenne selon laquelle ledit détecteur 3 est adapté pour émettre et/ou recevoir un signal.
  • Par ailleurs, il est avantageux de doter la personne 10 d'une pluralité de balises 30, par exemple au niveau des articulations de la personne 10, de préférence en la dotant d'une balise 30 par cheville, par genou, par poignet et par épaule, mais également en équipant la personne 10 avec une balise au niveau de chacun de son torse et de sa tête.
  • Une ou plusieurs balises 30 peuvent également être disposé(s) sur le châssis 2 et/ou le tapis roulant 8 afin d'en faciliter la reconstitution dans l'environnement de réalité virtuelle projeté dans le champ de vision de la personne 10.
  • Dans un mode de réalisation avantageux, le système 1 comprend au moins deux détecteurs 3, de préférence quatre détecteurs 3. Au moins un, de préférence deux, détecteur(s) 3 est (sont) placé(s) à une altitude supérieure à l'altitude de l'autre, de préférence des deux autres, détecteur(s) 3. Le (ou les) détecteur(s) 3 positionné(s) à l'altitude la plus élevée (i.e. les plus éloignés du tapis roulant 8) permet(tent) de détecter les mouvements du haut du corps de la personne 10 (e.g. tête, bras, tronc), tandis que le (ou les) détecteur(s) 3 positionné(s) à l'altitude la moins élevée (i.e. les plus proches du tapis roulant 8) permet(tent) de détecter les mouvements du bas du corps de la personne 10 (i.e. bassin, jambes). En référence aux figures 1 et 2, dans un mode de réalisation privilégié, deux premiers détecteurs 3 sont respectivement montés fixes sur chacune des deux extensions 61, 62, les deux autres détecteurs 3 étant montés fixes sur le cadre 20, entre la première extrémité de cadre 201 et la deuxième extrémité de cadre 202. Par « altitude », on désigne l'élévation par rapport au sol sur lequel repose le châssis lors du fonctionnement du système 1.
  • Dans un autre mode de réalisation, le système 1 peut comprendre un seul détecteur 3 monté fixe par rapport au châssis 2, à une altitude supérieure à la première extrémité 201 du châssis 2, par exemple en étant monté fixe sur une extension centrale, montée fixe sur le châssis 2 entre les deux traverses longitudinales 21, 22, par exemple à égale distance de celles-ci. De cette manière, le détecteur 3 est susceptible de détecter principalement les mouvements de la partie supérieure de la personne 10, typiquement sa tête munie des moyens de projection 5.
  • La présence des deux paires de détecteurs 3, chaque paire étant disposée à une altitude différente de l'altitude de l'autre paire, est préférée.
  • En effet, elle permet de conserver une profondeur de champ suffisamment importante, quelle que soit la position de la personne 10 au sein de la zone d'exercice. De fait, si la personne 10 s'approche d'un des détecteurs 3 au point qu'il est impossible audit détecteur 3 d'échanger avec les balises 30 en un temps d'acquisition suffisant, alors l'autre détecteur 3 est, quant à lui, suffisamment éloigné de la personne 10, pour pouvoir échanger avec les balises 30 en un temps d'acquisition suffisant, et ainsi fournir une estimation précise du mouvement de la personne 10 par rapport au châssis 2, lors de son exercice physique.
  • De plus, l'utilisation de paires de détecteurs 3 améliore le champ de détection des différents membres de la personne 10. Par exemple, le mouvement de va-et-vient des jambes lors de la marche peut être avantageusement détectés par une paire de détecteurs 3, tandis qu'un seul détecteur 3 serait dans l'impossibilité de fournir la position précise d'une jambe lorsque la jambe opposée vient à passer dans le champ de détection.
  • Il est toutefois à noter que l'utilisation d'un unique détecteur 3, typiquement monté fixe sur une extension centrale comme précédemment décrit, peut suffire à la pratique de certains exercices physiques, typiquement ceux où seuls les mouvements de de la partie supérieure de la personne 10, typiquement sa tête munie des moyens de projection 5, est nécessaire.
  • Afin de garantir une détection optimale de l'ensemble d'une personne 10 lors de l'exercice physique, quelle que soit la taille et la corpulence de ladite personne 10, chaque détecteur 3 est respectivement monté fixe, de préférence par sa face inférieure, comme illustré sur les figures 1 à 4, sur un élément support 71, 72, 73, 74 précédemment décrits du châssis 2. En outre, l'orientation privilégiée V de chaque détecteur 3 est inclinée par rapport à un plan P orthogonal au plan de cadre C, avec un angle compris entre 5° et 30°, de préférence entre 10° et 20°. Grâce à la position des éléments supports 71, 72, 73, 74 au niveau de la première extrémité d'extension 611, 621 des extensions 61, 62, mais aussi à l'orientation des éléments supports 71, 72, 73, 74 et des détecteurs 3 montés fixes sur ceux-ci telles qu'elles ont été présentées précédemment, il a été constaté que le mouvement de personnes 10 entre 1,20 et 2,30 mètres, particulièrement entre 1,50 et 1,90 mètres, pouvait être détecté et transcrit dans l'environnement de réalité virtuelle sans aucune difficulté. En outre, une telle orientation des éléments supports 71, 72, 73, 74 et des détecteurs 3 montés fixes sur ceux-ci permettent de détecter les mouvements d'une personne 10 évoluant dans une zone d'exercice suffisamment volumineuse, c'est-à-dire en autorisant des mouvements de la tête de la personne 10 sur toute l'étendue qui sépare les poutres transversales 23, 24 entre elles, et qui sépare le châssis 2 de l'extrémité du tapis roulant 8 où est rapportée la rampe 80.
    • Moyens de projection 5 et unité de traitement 4
  • En référence à la figure 1, les moyens de projection 5 se présentent avantageusement sous la forme d'un casque 50 rapporté sur la tête de la personne 10 pratiquant l'exercice physique. Un tel casque 50 comprend également une interface de projection, telle que deux écrans accolés et disposés vis-à-vis des yeux de la personne 10. Ceci n'est toutefois pas limitatif, puisque les moyens de projection 5 peuvent également se présenter sous la forme de lunettes.
  • Le casque 50 est également susceptible de former une balise 30 fonctionnant selon l'un ou l'autre des deux modes de réalisation précédemment décrits.
  • Avantageusement, le casque 50 comprend un capteur des mouvements de la tête de la personne 10 lors de la pratique de l'exercice physique, typiquement une centrale inertielle. Ceci permet de restituer les mouvements de la tête de la personne 10 au sein de l'environnement de réalité virtuelle, et de pouvoir ainsi retranscrire les différents points de vue associés à ces mouvements de tête. De manière préférentielle, les mouvements de la personne sont retranscrits en combinant les informations extraites d'un signal reçu par au moins une balise 30 intégrée au casque 50, en provenance d'un détecteur 3, et les données de la centrale inertielle. En effet, la centrale inertielle se comporte généralement de manière très réactive et fournit des mesures à une très haute fréquence, mais présente une dérive relativement rapide. D'un autre côté, les échanges entre le détecteur 3 et la balise 30 fournissent la position et la rotation du casque 50 de façon très précise, mais avec une fréquence relativement faible. La combinaison de la centrale inertielle et d'un détecteur 3 selon le premier mode de réalisation précédemment décrit permet donc de capter les mouvements de la personne 10 par rapport au châssis de manière quasi instantanée.
  • En tout état de cause, les moyens de projections 5 sont susceptibles d'échanger des signaux avec l'unité de traitement 4 afin de restituer dans le champ de vision de la personne 10 dans l'environnement de réalité virtuelle reconstruit par l'unité de traitement 4 en fonction des mouvements détectés par le détecteur 3.
  • L'unité de traitement 4 comprend, quant à elle, des moyens de traitement informatiques aptes à acquérir des signaux en provenance des détecteurs 3 et/ou des balises 30, à réaliser la reconstitution d'un environnement de réalité virtuelle à partir de ces signaux, et à émettre des signaux en direction des moyens de projections 5 afin que ces-derniers puissent projeter l'environnement de réalité virtuelle dans le champ de vision de la personne 10.
  • La reconstitution de l'environnement de réalité virtuelle ainsi que la retranscription des mouvements des membres et de la tête de la personne 10 au sein de cet environnement, en fonction des données acquises par les détecteurs 3 et/ou le casque 50 comprenant les moyens de projection 5, sont connus en soi par l'homme du métier, et ne seront pas détaillées ici.
    • Fonctionnement du système 1
  • Le système 1 est tout d'abord transporté d'un lieu de stockage à un lieu d'exercice physique, par exemple en faisant rouler le châssis 2 sur le sol.
  • Le châssis 2 est ensuite posé de sorte à être monté fixe dans un référentiel terrestre tout au long de l'exercice physique.
  • La personne 10 se place, ou est placée, sur le tapis roulant 8, éventuellement à l'aide de la rampe 80 et/ou du dispositif de verticalisation 9.
  • Lors de la première utilisation du système 1, l'environnement de réalité virtuelle est calibré à l'aide des balises 30 disposées sur le châssis 2 et/ou le tapis roulant 8. Ceci permet de transcrire et positionner le châssis 2 et/ou le tapis roulant 8 de l'environnement de réalité virtuelle qui sera projeté dans le champ de vision de la personne 10. De cette manière, l'évolution réelle de la personne 10 est réalisée vis-à-vis des mêmes repères dans l'environnement de réalité virtuelle. Ceci permet de sécuriser la pratique de l'exercice physique en empêchant la personne 10 de heurter le châssis 2 et/ou de quitter le tapis roulant 8 au cours de l'exercice physique.
  • Les moyens de projection 5 sont ensuite actionnés de sorte à projeter l'environnement de réalité virtuelle dans le champ de vision de la personne 10. Grâce aux balises 30 disposées sur les différents membres, il est possible de retranscrire une représentation desdits membres dans l'environnement de réalité virtuelle, et de rentre compte de leurs exacts mouvements, grâce à la coopération des détecteurs 3 et des balises 30. De cette manière, le risque de chute de la personne 10 lors de l'exercice est réduit. Par ailleurs, il a été constaté que le fait de reconstituer certaines articulations de la personne 10 dans l'environnement de réalité virtuelle, typiquement les genoux, permettaient de favoriser la pratique de certains exercices physiques, tels que le passage d'un obstacle au sol. Même, les résultats dans un environnement de réalité virtuelle sont souvent meilleurs pour certaines personnes 10 souffrant de troubles cognitifs qui ne comprennent pas la consigne de lever le pied dans un environnement réel, mais ont conservé le réflexe de lever le pied devant un obstacle, tel que ceux qui leur sont opposés dans l'environnement de réalité virtuelle.

Claims (11)

  1. Système (1) pour la pratique par une personne (10) d'un exercice physique dans un environnement de réalité virtuelle, le système (1) comprenant :
    - un châssis (2),
    - un détecteur (3) d'un mouvement de la personne (10) relativement au châssis (2), le détecteur (2) étant monté fixe sur le châssis (2),
    - une unité de traitement (4) configurée pour reconstituer ledit environnement de réalité virtuelle en fonction du mouvement détecté de la personne (10) relativement au châssis (2),
    - des moyens de projection (5) dudit environnement de réalité virtuelle dans un champ de vision de la personne (10), et
    - un dispositif de verticalisation (9) :
    * adapté pour :
    ° verticaliser la personne (10) depuis une position assise à une position debout, et
    ° maintenir la personne (10) dans ladite position debout, et
    * monté fixe sur le châssis (2)..
  2. Système (1) selon la revendication 1, comprenant en outre au moins une balise (30) à porter par la personne (10), la balise (30) étant configurée pour recevoir un signal émis par le détecteur (3) en direction de la personne (10) et/ou pour émettre un signal en direction du détecteur (3), afin de déterminer le mouvement de la personne (10) relativement au châssis (2).
  3. Système (1) selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le châssis (2) est monté fixe dans un référentiel terrestre.
  4. Système (1) selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant plus d'un détecteur (3) d'un mouvement de la personne (10) relativement au châssis (2), de préférence quatre détecteurs (4).
  5. Système (1) selon la revendication 4, comprenant en outre deux extensions (61, 62), de préférence deux baguettes (61, 62), et dans lequel :
    - le châssis (2) comprend un cadre (20) présentant une première extrémité de cadre (201) et une deuxième extrémité de cadre (202), la deuxième extrémité de cadre (202) étant de préférence opposée à la première extrémité de cadre (201), la première extension (61) et/ou la deuxième extension (62) étant monté fixe à la première extrémité de cadre (201) ou à la deuxième extrémité de cadre (202), et s'étendant de préférence dans le prolongement du cadre (20), et
    - deux premiers détecteurs (3) sont respectivement montés fixes sur chacune des deux extensions (61, 62), les deux autres détecteurs (3) étant montés fixes sur le cadre (20), de préférence entre la première extrémité de cadre (201) et la deuxième extrémité de cadre (202).
  6. Système (1) selon la revendication 5, comprenant en outre quatre éléments supports (71, 72, 73, 74), deux éléments supports (73, 74) étant respectivement montés fixes sur chacune des deux extensions (61, 62), les deux autres éléments supports (71, 72) étant montés fixes sur le cadre (20), de préférence entre la première extrémité de cadre (201) et la deuxième extrémité de cadre (202), chaque détecteur (3) étant respectivement monté fixe sur un élément support (71, 72, 73, 74).
  7. Système (1) selon la revendication 6, dans lequel chaque élément support (71, 72, 73, 74) s'étend sensiblement selon un plan support (S), le cadre (20) s'étendant sensiblement selon un plan de cadre (C), le plan support (S) étant incliné par rapport au plan de cadre (C), avec un angle (a) compris entre 90° et 180°, de préférence entre 100° et 130°.
  8. Système (1) selon la revendication 7, dans lequel chaque détecteur (3) présente une orientation privilégiée (V) selon laquelle ledit détecteur (3) est adapté pour émettre et recevoir un signal, ladite orientation privilégiée (V) étant inclinée par rapport à un plan (P) orthogonal au plan de cadre (C), avec un angle (b) compris entre 5° et 30°, de préférence entre 10° et 20°.
  9. Système (1) selon l'une des revendications 5 à 8, dans lequel chaque extension (61, 62) présente une première extrémité d'extension (611, 621) et une deuxième extrémité d'extension (621, 622), la deuxième extrémité d'extension (621, 622) étant de préférence opposée à la première extrémité d'extension (611, 621), chaque extension (61, 62) étant montée fixe sur le châssis (2) au niveau de la deuxième extrémité d'extension (612, 622), la première extrémité d'extension (611, 621) étant distante de l'extrémité du châssis (201, 202) sur laquelle ladite extension (61, 62) est montée fixe, d'une longueur (I) comprise entre 20 et 70 cm, de préférence entre 30 et 50 cm.
  10. Système (1) selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel le châssis (2) présente en outre un revêtement apte à absorber un signal émis par le détecteur (3) en direction du châssis (2)
  11. Système (1) selon l'une des revendications 1 à 10, comprenant en outre un tapis roulant (8), de préférence monté à pivotement sur le châssis (2).
EP20207442.3A 2019-11-15 2020-11-13 Système d'exercice physique en réalité virtuelle Withdrawn EP3821953A1 (fr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1912813A FR3103112A1 (fr) 2019-11-15 2019-11-15 Système d’exercice physique en réalité virtuelle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3821953A1 true EP3821953A1 (fr) 2021-05-19

Family

ID=70008643

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20207442.3A Withdrawn EP3821953A1 (fr) 2019-11-15 2020-11-13 Système d'exercice physique en réalité virtuelle

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP3821953A1 (fr)
FR (1) FR3103112A1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220143463A1 (en) * 2020-11-11 2022-05-12 Total Gym Global Corp. Exercise device system and method of using same

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160317866A1 (en) * 2012-08-31 2016-11-03 Blue Goji Llc Variable-resistance exercise machine with wireless communication for smart device control and interactive software applications
US20170232289A1 (en) * 2014-08-08 2017-08-17 Gregory Kelvin POUCHET Postural dynamics exercise system
US9916011B1 (en) * 2015-08-22 2018-03-13 Bertec Corporation Force measurement system that includes a force measurement assembly, a visual display device, and one or more data processing devices
US10216262B1 (en) * 2015-08-22 2019-02-26 Bertec Corporation Force management system that includes a force measurement assembly, a visual display device, and one or more data processing devices
US20190111318A1 (en) * 2016-08-27 2019-04-18 Peloton Interactive, Inc. Exercise machine controls
US20190336827A1 (en) * 2016-08-27 2019-11-07 Peloton Interactive, Inc. Exercise machine controls

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160317866A1 (en) * 2012-08-31 2016-11-03 Blue Goji Llc Variable-resistance exercise machine with wireless communication for smart device control and interactive software applications
US20170232289A1 (en) * 2014-08-08 2017-08-17 Gregory Kelvin POUCHET Postural dynamics exercise system
US9916011B1 (en) * 2015-08-22 2018-03-13 Bertec Corporation Force measurement system that includes a force measurement assembly, a visual display device, and one or more data processing devices
US10216262B1 (en) * 2015-08-22 2019-02-26 Bertec Corporation Force management system that includes a force measurement assembly, a visual display device, and one or more data processing devices
US20190111318A1 (en) * 2016-08-27 2019-04-18 Peloton Interactive, Inc. Exercise machine controls
US20190336827A1 (en) * 2016-08-27 2019-11-07 Peloton Interactive, Inc. Exercise machine controls

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220143463A1 (en) * 2020-11-11 2022-05-12 Total Gym Global Corp. Exercise device system and method of using same

Also Published As

Publication number Publication date
FR3103112A1 (fr) 2021-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3125848B1 (fr) Exosquelette comprenant une structure de pied
EP2616035B1 (fr) Dispositif d'aide a la marche par soutenement
FR3018681A1 (fr) Exosquelette comprenant une structure de bassin
FR2716826A1 (fr) Appareil exosquelettique pour assister le travail musculaire d'un être humain.
WO1987001923A1 (fr) Appareil de detection et de correction d'anomalies d'equilibre du corps humain
FR2971419A1 (fr) Dispositif de reeducation ambulatoire autonome
EP3821953A1 (fr) Système d'exercice physique en réalité virtuelle
KR101807187B1 (ko) 자동 흔들 그네
WO2018096175A1 (fr) Véhicule à gyropode
EP0580850B1 (fr) Vehicule automobile pour prise de vues en terrains difficiles
WO2015114263A1 (fr) Exosquelette a port frontal et procede d'utilisation d'un tel exosquelette.
WO2017121971A1 (fr) Exosquelette avec jambes télescopiques a l'arrière
EP3634589A1 (fr) Dispositif d'entraînement a la marche
EP3883844B1 (fr) Appareil d'exercice physique et méthode d'entraînement sur un tel appareil
FR3055798A1 (fr) Dispositif d'aide au deplacement d'un utilisateur
WO2018185658A1 (fr) Dispositif générateur dynamique et système de réalité virtuelle l'incorporant
EP4251503A1 (fr) Dispositif d'aide au deplacement d'une charge
WO2016051081A1 (fr) Exosquelette avec porte outil centre et procédé d'utilisation d'un tel exosquelette
EP4216821A1 (fr) Dispositif et procede de mesure d'une force musculaire d'un patient
EP3414058A1 (fr) Robot mobile d'assistance comprenant au moins un systeme d'appui
FR3053258A1 (fr) Appareil de locomotion a roulettes
FR2731158A1 (fr) Dispositif d'analyse et de reeducation de la perception vestibulaire d'un patient
FR3106492A1 (fr) Fauteuil roulant
FR3000407A1 (fr) Dispositif de divertissement d'une cinematique de nacelle pour circuit de montagne russe
WO2022096489A1 (fr) Dispositif et procede de mesure d'une force musculaire d'un patient

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20201113

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20211120