ES2956207T3

ES2956207T3 - Dispositivo y procedimiento de asistencia para la movilización de una articulación

Info

Publication number: ES2956207T3
Application number: ES19790653T
Authority: ES
Inventors: Lilas Deville; Jérémy Gastebois
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-09-19
Filing date: 2019-09-17
Publication date: 2023-12-15
Anticipated expiration: 2039-09-17
Also published as: EP3852709C0; EP3852709B8; WO2020058621A1; EP3852709A1; FR3085838A1; US20220023134A1; FR3085838B1; EP3852709B1

Abstract

Dispositivo (100) para ayudar a movilizar una articulación (3) que comprende, cuando la persona usa un primer y un segundo elemento guía, estando colocado el primer elemento guía flexible (102) en uno de los segmentos (4), que tiene un primer par de pasos de cables dispuestos en el lado de la cara trasera (52) y en el lado de la cara frontal (54), estando posicionado el segundo elemento guía flexible (104) en el otro de los segmentos (5), teniendo un primer par de pasos de cables, dispuestos en el lado de la cara trasera (52) y en el lado de la cara frontal (54), comprendiendo además el segundo elemento de guía un par de puntos de anclaje dispuestos en el lado de la cara frontal (52) y en el lado de la cara trasera (54), una pieza de soporte flexible sobre la cual están dispuestos un par de actuadores (M11, M12) asociados con un par de bobinadoras, para provocar que la bobinadora asociada gire en la dirección de bobinado y en la dirección de desenrollado. , y un par de cables (C11, C12) que se extienden desde las bobinadoras, hasta los puntos de anclaje del segundo elemento guía, pasando por los pasos de cable del primer par de pasos de cable del primer y segundo elemento guía. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo y procedimiento de asistencia para la movilización de una articulación

Campo técnico

La invención se sitúa en el campo de los dispositivos exoesqueletos flexibles de asistencia para la movilización de al menos una articulación de un cuerpo, y más particularmente en el de los exoesqueletos flexibles de asistencia para la movilización por cable de al menos una articulación.

La invención también se refiere a un producto de programa de ordenador para la ejecución de las etapas de un procedimiento de control de un dispositivo según la invención.

Estado de la técnica anterior

De la solicitud internacional WO 2017/026943, se conoce un dispositivo de asistencia por cable para la movilización de una articulación de un cuerpo, y esto según un movimiento de flexión o un movimiento de extensión del codo. El dispositivo presenta dos cables, uno conectado a la parte posterior del antebrazo, el otro conectado a la parte anterior del antebrazo.

En la presente descripción, el sistema de referencia de anatomía se utiliza, cuando el sujeto está en la posición estándar anatómica humana, posición denominada de Paul Poirier.

El dispositivo según la técnica anterior no es totalmente satisfactorio.

Este dispositivo puede no ser adecuado para un gran número de personas cuando intentan aplicarlo a una articulación tal como la de la rodilla la cual articula el fémur con la tibia y la rótula.

En efecto, algunas personas pueden sufrir de valgo o varo. En el caso de la rodilla, el varo corresponde a una rotación externa del fémur, la cual separa lateralmente la articulación de la rodilla, resultando visualmente en piernas arqueadas. Por el contrario, el valgo es una rotación interna del fémur la cual acerca la rodilla al eje longitudinal, lo que da como resultado las rodillas denominadas «arqueado hacia dentro» o «en X». Se entiende que la aplicación del dispositivo según la técnica anterior a una persona que padece de valgo o varo conduciría a generar un par de rotación en el tobillo según el eje anteroposterior, lo cual no se desea.

Además, es difícil determinar con precisión el eje de rotación de la rodilla, el cual no siempre es colineal con el eje transversal. Asimismo, la utilización del dispositivo según la técnica anterior podría conducir a aplicar un par de rotación a la articulación de la rodilla la cual presenta un componente no colineal con el eje de la articulación, lo cual podría ser doloroso e incluso peligroso. Para conocer la posición del eje de rotación de una articulación, los biomecánicos pueden recurrir a técnicas de captura de movimiento, las cuales permiten llegar a una precisión razonable, a costa de una implementación complicada. Por lo tanto, estas técnicas no se consideran para un exoesqueleto que quiere adaptarse fácilmente. Además, la posición del eje de rotación de una articulación puede desplazarse durante el movimiento, este es, por ejemplo, el caso de la rodilla.

Por lo tanto, en el contexto de la articulación de la rodilla, se entiende que el dispositivo propuesto por la técnica anterior no es totalmente satisfactorio para algunas personas.

En realidad, el dispositivo según la técnica anterior tampoco es totalmente satisfactorio en el contexto de su utilización para un codo. En efecto, además de los movimientos de flexión y de extensión del antebrazo con respecto al brazo, las articulaciones del codo permiten un segundo grado de libertad que es la prono-supinación, que es la rotación del antebrazo alrededor de su eje longitudinal.

Aún otras articulaciones se ven afectadas. Por ejemplo, la articulación del tobillo, la cual conecta la pierna y el pie, puede presentar una eversión, lo cual corresponde a una rotación externa lateral. En el caso del hueso del talón (el calcáneo), la planta del pie está orientada lateralmente. Por el contrario, la inversión es una rotación interna medial. Luego, la planta del pie se orienta medialmente. Son posibles otros movimientos del pie, debido a las articulaciones propias del pie. Por lo tanto, el posicionamiento de un pie con respecto a una pierna solo por medio de dos cables es muy aproximado.

Asimismo, en el cuerpo humano, los músculos responsables de los movimientos funcionan en pares, y se denominan agonistas y antagonistas. El cuádriceps femoral y los isquiotibiales de la rodilla o de los bíceps y los tríceps del codo son dos ejemplos de estos pares de músculos.

Cuando el músculo agonista se contrae para realizar un movimiento, por ejemplo, una flexión de la rodilla, su músculo antagonista se estira con el fin de no impedir el movimiento. Los roles se invierten cuando se efectúa el movimiento inverso. En el contexto de la rodilla, los cuádriceps se contraen y los isquiotibiales se estiran durante la extensión de la rodilla. Por el contrario, el cuádriceps se estira y los isquiotibiales se contraen durante la flexión de la rodilla.

El dispositivo según la técnica anterior prevé utilizar un solo motor para accionar de manera alternativa los dos cables. En otras palabras, una sola dirección de desplazamiento del brazo no puede ser solicitada al mismo tiempo cuando se utiliza un dispositivo según la técnica anterior. Esto genera un problema de pretensión del cable el cual no se acciona. Asimismo, no es entonces posible aplicar un esfuerzo según dos sentidos opuestos. En conclusión, solo es posible utilizar este tipo de dispositivo para un número limitado de guías en la posición de la articulación.

También se conoce el documento US 1308 675 A el cual solo presenta un par de cables los cuales se separan en dos por encima de las caderas. Los dos cables que pasan por delante de la rodilla son controlados simultáneamente por la unidad de accionamiento situada en la espalda. Los dos cables situados detrás de la rodilla son accionados simultáneamente de manera pasiva por los resortes situados en la parte delantera del torso. El sentido del par articular no se puede controlar.

También se conocen los documentos WO 2016/089466 A2, WO 2018/135402 A1, WO 2014/109799 A1 los cuales solo presentan un cable (o un cable dividido en dos) que pasa por delante de la cadera y por detrás de la rodilla, o al nivel de la cadera y del tobillo y presentan al menos los mismos inconvenientes que el documento US 1308675 A.

Exposición de la invención

Un objetivo de la invención es, especialmente, remediar todos o parte de los inconvenientes mencionados anteriormente.

Según un primer aspecto de la invención, se propone un dispositivo de asistencia para la movilización de una articulación que conecta un segmento superior (es decir, un hueso) y un segmento inferior de una persona, que incluye:

- un primer elemento de guía flexible configurado para ser posicionado sobre o cerca de uno de los segmentos, presentando el primer elemento de guía un primer par de pasos de cable, estando un paso de cable, respectivamente el otro paso de cable del primer par de pasos de cable del primer elemento de guía dispuesto en el lado de la cara posterior, respectivamente en el lado de la cara anterior, del dicho segmento cuando la persona lleva puesto el primer elemento de guía,

- un segundo elemento de guía flexible configurado para ser posicionado sobre o cerca del otro de los segmentos, presentando el segundo elemento de guía un primer par de pasos de cable, estando un paso de cable, respectivamente el otro paso de cable, del primer par de pasos de cable dispuesto en el lado de la cara posterior, respectivamente en el lado de la cara anterior, del dicho segmento cuando la persona lleva puesto el segundo elemento de guía, incluyendo además el segundo elemento de guía un par de puntos de anclaje, estando un punto de anclaje, respectivamente el otro punto de anclaje, del par de puntos de anclaje dispuesto en el lado de la cara anterior, respectivamente en el lado de la cara posterior, del dicho segmento,

- una pieza de soporte flexible dispuesta para ser llevada por la persona y sobre la cual están dispuestos un par de accionadores y un par de carretes, estando cada uno de los accionadores del par de accionadores asociado con un carrete del par de carretes y estando dispuesto para hacer girar el carrete asociado según el sentido de enrollamiento y el sentido de desenrollamiento,

- incluyendo un par de cables un primer cable, respectivamente un segundo cable que se extiende desde uno de los carretes, respectivamente el otro de los carretes, del par de carretes, hasta uno de los puntos de anclaje, respectivamente el otro de los puntos de anclaje, del elemento de anclaje flexible, pasando por un lado, a través de un paso de cable, respectivamente el otro paso de cable, del primer par de pasos de cable del primer elemento de guía y por otro lado por un paso de cable, respectivamente el otro paso de cable, del primer par de pasos de cable del segundo elemento de guía,

- un controlador configurado para controlar de manera independiente cada uno de los accionadores del par de accionadores, en el cual:

- el primer elemento de guía flexible incluye además un segundo par de pasos de cable, estando un paso de cable, respectivamente el otro paso de cable, del dicho segundo par de pasos del primer elemento de guía dispuesto en el lado de la cara posterior, respectivamente en el lado de la cara anterior, del dicho segmento cuando la persona lleva puesto el primer elemento de guía,

- el segundo elemento de guía flexible incluye además un segundo par de pasos de cable, estando un paso de cable, respectivamente el otro paso de cable, del dicho segundo par de pasos del segundo elemento de guía dispuesto en el lado de la cara posterior, respectivamente en el lado de la cara anterior, del dicho segmento cuando la persona lleva puesto el segundo elemento de guía, pudiendo además el segundo elemento de guía incluir un segundo par de puntos de anclaje, estando un punto de anclaje, respectivamente el otro punto de anclaje, del segundo par de puntos de anclaje dispuesto en el lado de la cara anterior, respectivamente en el lado de la cara posterior, del segmento inferior cuando la persona lleva puesto el segundo elemento de guía,

El dispositivo incluye además un segundo par de accionadores y un segundo par de carretes, estando cada uno de los accionadores del segundo par de accionadores asociado con un carrete del segundo par de carretes y estando dispuesto para hacer girar el carrete asociado según el sentido de enrollamiento y el sentido de desenrollamiento, estando los segundos pares de accionador y de carrete fijados en la pieza de soporte flexible, e incluyendo un segundo par de cables un primer cable, respectivamente un segundo cable, que se extiende desde uno de los carretes, respectivamente el otro de los carretes, del segundo par de carretes, hasta uno de los puntos de anclaje, respectivamente el otro de los puntos de anclaje, del segundo elemento de guía, pasando por un lado, a través de un paso de cable, respectivamente el otro paso de cable, del segundo par de pasos de cable del primer elemento de guía y por otro lado a través de un paso de cable, respectivamente el otro paso de cable, del segundo par de pasos de cable del segundo elemento de guía, estando además el controlador configurado para controlar, de manera independiente, cada uno de los accionadores del segundo par de accionadores.

Ventajosamente, el controlador está configurado para controlar los accionadores del par de accionadores según una ley de control predeterminada.

Cada uno de los cables del primero y/o, en su caso, del segundo, par de cables puede ser un cable flexible que puede deslizarse en una funda flexible. El cable flexible puede ser del tipo de las líneas utilizadas en los deportes aéreos tales como el parapente, por razones de facilidad de implementación. Este tipo de cordón soporta cargas muy pesadas, casi no se deforma y es fácil de implementar. Presenta la ventaja de ser muy flexible y puede enrollarse fácilmente alrededor de bobinas de pequeño diámetro. El cable flexible también puede ser de acero trenzado, de un diámetro cuidadosamente elegido.

Los dos extremos de cada cable pueden estar provistos con un conector engastado o atornillado, y se conectan, respectivamente, a uno de los carretes y su punto de anclaje. La funda puede estar compuesta de un resorte con espiras unidas, y puede estar envuelta en una funda de algodón o de plástico.

Cuando el primer elemento de guía flexible y el segundo elemento de guía flexible están dispuestos sobre la persona, cada uno de los cables presenta un punto destacable, determinado como el punto más cercano a una posición estimada del eje de rotación de la articulación.

Según una posibilidad, la dirección formada por los puntos destacados del primer par de cable, y la formada por los dos puntos destacados del segundo par de cable son sustancialmente ortogonales.

Ventajosamente, las direcciones forman un ángulo de 45 ° con el eje transversal y el eje anteroposterior, cuando la persona lleva puesto el elemento de anclaje (en otras palabras, izquierda derecha adelante detrás).

De manera aún más ventajosa, se propone implementar más de dos pares de cables. Se obtiene entonces una redundancia de accionamiento. En el contexto de grandes articulaciones, tales como la espalda, por ejemplo, la redundancia de accionamiento permite utilizar un número más grande de motores menos potentes y además distribuir mejor la carga sobre el paciente.

Según una particularidad, el dispositivo según el primer aspecto de la invención incluye un medio de determinación de la orientación del segmento superior y/o del segmento inferior con respecto al eje longitudinal.

De preferencia, el dispositivo según el primer aspecto de la invención incluye además un medio de determinación del par de torsión articular.

El medio de determinación del par articular, así como la orientación de los segmentos con respecto al eje longitudinal (orientación con respecto a la gravedad) pueden ser realizados a partir de un medio de determinación de los dos ángulos formados entre el segmento superior y el segmento inferior.

A título de ejemplo, el medio de determinación de los dos ángulos puede ser realizado por medio de dos inclinómetros bidireccionales, colocados uno sobre el segmento superior y otro sobre el segmento inferior. Los dos inclinómetros permiten medir los ángulos del segmento superior y del segmento inferior en los planos sagital y transversal. Estos sensores de ángulos permiten medir la disposición geométrica de los segmentos y deducir el par de gravedad estático sobre la rodilla. La medición de la disposición geométrica de los segmentos permite una reconstrucción estimada de la posición del eje de rotación, y se pueden accionar los dos pares de cables con el fin de generar un par el cual sea lo más alineado posible con esta reconstrucción del eje rotación.

El medio de determinación del par articular puede incluir las centrales inerciales. Una determinación del par articular puede entonces tener en cuenta los fenómenos dinámicos. Se pueden medir las aceleraciones soportadas por cada uno de los segmentos, y, por tanto, poder deducir los esfuerzos que experimentan. De esta manera es posible determinar el par ejercido sobre la articulación, el cual es la suma del par de gravedad y de todas las otras contribuciones que puedan intervenir (inercia, etc.). El par de gravedad se puede deducir de la posición, la cual es posible obtener mediante dos integraciones sucesivas de las aceleraciones. La utilización de centrales inerciales permite una mejor aproximación de la reconstrucción del eje de rotación.

Según un modo de realización, está previsto utilizar sensores de esfuerzo colocados en el extremo de cada uno de los cables, y medir la diferencia entre la tensión de los cables medida por estos sensores y el par desarrollado por los accionadores, por ejemplo, medido a partir de la intensidad en los motores, lo cual determina una medición de la «intención» del usuario del exoesqueleto. En efecto, el par accionador representa el par proporcionado por el exoesqueleto y la medición de los sensores permite determinar si la persona tira sobre algunos cables o relaja otros, lo cual permite deducir el sentido de evolución del movimiento.

A título de ejemplo, el dispositivo según el primer aspecto de la invención, o uno o más de sus perfeccionamientos, incluye un medio de detección de un apoyo del segmento inferior sobre un suelo o un bastidor.

Todavía a título de ejemplo, el dispositivo según el primer aspecto de la invención, o uno o más de sus perfeccionamientos, presenta una cadena de transmisión entre un motor y un punto de anclaje que incluye un aparejo. Según un segundo aspecto de la invención, se propone un producto de programa de ordenador para la ejecución de las etapas de un procedimiento de asistencia, no terapéutico, de manera preferencial en el contexto de una actividad de ocio o deportiva o incluso aplicaciones para la asistencia a la persona en el domicilio (se piensa por ejemplo en personas mayores, o que tengan dificultades de movilidad), para la movilización de una articulación que conecta un segmento superior y un segmento inferior, que incluye un dispositivo para la movilización de la articulación según el primer aspecto de la invención, o uno o más de sus perfeccionamientos.

Se pueden utilizar sensores de esfuerzo para controlar el dispositivo según la invención.

Según una posibilidad, el procedimiento de asistencia puede comprender además una etapa de estimación del par articular a partir de informaciones que proceden de sensores instalados en el dispositivo, y una etapa de cálculo y de aplicación de un par de asistencia, correspondiente a un porcentaje de asistencia predeterminado.

Ventajosamente, el procedimiento de asistencia puede comprender además una etapa de filtrado, por ejemplo, de tipo paso bajo, de las informaciones que proceden de los sensores.

El procedimiento de asistencia puede incluir una etapa de filtrado, en la cual la ley de control del dispositivo se determina a partir de una trayectoria predeterminada.

El procedimiento de asistencia puede incluir un seguimiento de la evolución de la desviación de posición en valor absoluto entre, por un lado, la posición real del segmento inferior en un instante determinado y, por otro lado, la consigna de posición de la trayectoria determinada para el dicho instante determinado.

El procedimiento de asistencia puede incluir una aplicación a través de los accionadores del dispositivo, por un lado, de una fuerza reactiva cuando la dicha desviación aumenta y por otro lado de una fuerza activa cuando la dicha desviación disminuye.

Según el segundo aspecto de la invención, se propone que el producto de programa de ordenador, que puede cargarse directamente en la memoria interna de un ordenador, comprenda porciones de código de software para la ejecución de las etapas del procedimiento de visualización según el segundo aspecto de la invención, o uno o más de sus perfeccionamientos, cuando el dicho programa se ejecuta en un ordenador.

El producto de programa de ordenador puede incluir medios de ajuste del procedimiento de asistencia, por ejemplo, por medio de una interfaz de usuario, de preferencia visualizada en una pantalla de un ordenador o un teléfono inteligente.

Los ajustes pueden ser, por ejemplo, ajustes de intensidad de asistencia, de modo de funcionamiento.

Descripción de las figuras

Otras ventajas y particularidades de la invención aparecerán con la lectura de la descripción detallada de implementaciones y de modos de realización de ningún modo limitativos, con respecto a los dibujos adjuntos en los cuales:

- La Figura 1 representa esquemáticamente, tres vistas en perspectiva y parciales de una pierna derecha, respectivamente desde la izquierda, desde la parte posterior, y desde la derecha, equipada con un dispositivo según un modo de realización de la invención.

- La Figura 2 representa esquemáticamente el posicionamiento de puntos de paso destacables del cable del dispositivo representado en la Figura 1, según un plano transversal; es una vista en sección de la rodilla (y del dispositivo) según el plano transversal.

Descripción de modos de realización

Los modos de realización descritos más adelante no son en modo alguno limitativos, se pueden, especialmente, considerar las variantes de la invención que comprendan únicamente una selección de las características descritas, posteriormente aisladas de las otras características descritas, si esta selección de características es suficiente para conferir una ventaja técnica o para diferenciar la invención tal como se describe en las reivindicaciones, con respecto al estado de la técnica anterior. Esta selección comprende al menos una característica, de preferencia funcional sin detalles estructurales, o con únicamente una parte de los detalles estructurales si únicamente esta parte es suficiente para conferir una ventaja técnica o para diferenciar la invención del estado de la técnica anterior.

En las figuras un elemento que aparece en varias figuras conserva la misma referencia.

Las Figuras 1A, 1B y 1C representan una parte de una persona 1, y designan una pierna 2 derecha, respectivamente según una vista lateral izquierda, una vista posterior y una vista lateral derecha.

La pierna 2 está equipada con un dispositivo 100 de asistencia para la movilización de una articulación 3 que conecta un segmento 4 superior y un segmento 5 inferior.

Según el modo de realización ilustrado, la articulación 3 es una rodilla derecha, estando el segmento 4 superior, respectivamente el segmento 5 inferior, formado con un fémur, respectivamente de la tibia y de la rótula.

El dispositivo 100 incluye:

- un primer elemento 102 de guía flexible configurado para ser posicionado sobre o cerca del segmento 4 superior de la persona, cuando la persona lleva puesto el primer elemento de guía,

- un segundo elemento 104 de guía flexible configurado para ser posicionado sobre o cerca del segmento 5 inferior de ^{la persona}1^{, cuando la persona lleva puesto el segundo elemento de guía,}

^{- una pieza 106 de soporte flexible (no se representa) dispuesta para ser llevada por la persona}1^.

El primer elemento 102 de guía incluye:

- un primer par de pasos de cable, estando un paso P112 de cable, respectivamente el otro paso P122 de cable, del primer par de pasos de cable dispuesto en el lado de la cara 52 posterior, respectivamente en el lado de la cara 54 anterior, del dicho segmento cuando la persona lleva puesto el primer elemento de guía,

- un segundo par de pasos de cable, estando un paso P212 de cable, respectivamente el otro paso P222 de cable, del segundo par de pasos de cable dispuesto en el lado de la cara 52 posterior, respectivamente en el lado de la cara 54 anterior, del dicho segmento cuando la persona lleva puesto el primer elemento de guía,

El segundo elemento 104 de guía de anclaje flexible incluye:

- un primer par de pasos de cable, estando un paso P114 de cable, respectivamente el otro paso P124 de cable, del primer par de pasos de cable dispuesto en el lado de la cara 52 posterior, respectivamente en el lado de la cara 54 anterior, del dicho segmento cuando la persona lleva puesto el segundo elemento de guía,

- un segundo par de pasos de cable, estando un paso P214 de cable, respectivamente el otro paso P224 de cable, del segundo par de pasos de cable dispuesto en el lado de la cara 52 posterior, respectivamente en el lado de la cara 54 anterior, del dicho segmento cuando la persona lleva puesto el primer elemento de guía,

- estando un primer par de puntos de anclaje, un punto A11 de anclaje, respectivamente el otro punto A12 de anclaje, del primer par de puntos de anclaje dispuestos en el lado de la cara 52 anterior, respectivamente en el lado de la cara 54 posterior, del dicho segmento, cuando la persona lleva puesto el segundo elemento 104 de guía,

- un segundo par de puntos de anclaje, un punto A21 de anclaje, respectivamente el otro punto A22 de anclaje, estando el segundo par de puntos de anclaje dispuesto en el lado de la cara 52 anterior, respectivamente en el lado de la cara 54 posterior, del dicho segmento, cuando la persona lleva puesto el segundo elemento 104 de guía.

Dos pares de accionadores M11, M12 y M21, M22 de tipo motorreductores y dos pares de carretes (no se representan) están dispuestos sobre la pieza 106 de soporte flexible, estando cada uno de los accionadores del par de accionadores asociados con un carrete del par de carretes y estando dispuesto para hacer girar el carrete asociado de tipo bobina según el sentido de enrollamiento y el sentido de desenrollamiento.

El dispositivo 100 incluye, además:

- dos pares de cables C11, C12 y C21, C22,

- un controlador (no se representa) configurado para controlar cada uno de los accionadores del par de accionadores.

El primer par de cables C11, C12 incluye un primer cable C11, respectivamente un segundo cable C12, que se extienden desde el carrete conectado al accionador M11, respectivamente el otro carrete conectado al accionador M12, de cada uno de los pares de carretes, hasta uno de los puntos A11 de anclaje, respectivamente el otro de los puntos A12 de anclaje, del segundo elemento 104 de guía, pasando por un lado, a través de un paso P112 de cable, respectivamente el otro paso P122 de cable, del primer par de pasos de cable del primer elemento 102 de guía y por otro lado a través de un paso P114 de cable, respectivamente el otro paso P124 de cable, del primer par de pasos de cable del segundo elemento 104 de guía.

El segundo par de cables C21, C22 incluye un primer cable C21, respectivamente un segundo cable C22, que se extienden desde el carrete conectado al accionador M21, respectivamente el otro carrete conectado al accionador M22, hasta uno de los puntos A21 de anclaje, respectivamente el otro de los puntos A22 de anclaje, del segundo elemento 104 de guía, pasando por un lado, a través de un paso P212 de cable, respectivamente el otro paso P222 ^{de cable, del segundo par de pasos de cable del primer elemento}102 ^{de guía y por otro lado a través de un paso}P214 de cable, respectivamente el otro paso P224 de cable, del segundo par de pasos de cable del segundo elemento 104 de guía.

Cuando el primer elemento de guía flexible y el segundo elemento de guía flexible están dispuestos sobre la persona, cada uno de los cables presenta un punto destacable, determinado como el punto más cercano del eje de rotación de la articulación.

La Figura 2 ilustra una sección de la rodilla de la pierna derecha vista desde abajo, en el plano transversal. Allí están representados el plano PS sagital y el plano PF frontal, así como los cuatro puntos destacables respectivamente PR11, PR12, PR21 y PR22 a través de los cuales pasan, respectivamente, los cables C11, C12, C21 y C22.

Como se ilustra en la Figura 2, las direcciones formadas son sustancialmente ortogonales. La superposición de los pares producidos por los dos pares de cables permite generar cualquier par perpendicular al plano transversal.

Más precisamente, las direcciones formadas por los puntos PR11, PR12 destacables del primer par de puntos destacables, respectivamente los dos puntos PR21, PR22 destacables del segundo par de puntos destacables, forman un ángulo de 45 ° con el eje transversal y el eje anteroposterior, cuando la persona lleva puesto el elemento de anclaje. Esta disposición de los cables es más cómoda que si se dispusieran dos cables en el plano frontal, lo cual sería particularmente incómodo. En efecto, uno de los dos cables de un par estaría situado entre las piernas, dificultando así la marcha y uno de los dos cables del otro par estaría situado detrás de la rodilla, lo cual sería una dificultad para doblar completamente la rodilla.

Se utiliza el posicionamiento de los pasos de cables para garantizar una distancia entre cada cable y una posición estimada del centro de la articulación. También se utilizan los pasos de tal modo que las porciones libres de los cables tensados se distribuyan lo más uniformemente posible alrededor de la circunferencia de la rodilla. Los cables se pueden insertar en fundas tipo Bowden con el fin de limitar al máximo la deformación de los cables bajo tensión. Las imprecisiones de posicionamiento de los pasos de cable pueden compensarse por medio de una ley de control robusta.

El controlador está configurado para controlar los accionadores del par de accionadores según una ley de control predeterminada.

Implementación de un dispositivo de asistencia para la movilización de la articulación

Con un dispositivo según la invención, según una primera posibilidad, se propone un producto de programa de ordenador para la ejecución de las etapas de un procedimiento de asistencia al movimiento, que incluye:

- una etapa de estimación del par articular a partir de informaciones de los sensores (estático o dinámico) - una etapa de cálculo y de aplicación de un par de asistencia, correspondiente a un porcentaje de asistencia elegido antes, por ejemplo, por un médico.

Por tanto, según una posibilidad, se propone una solución no farmacológica, que permita recuperar o conservar una actividad física y así fortalecer las articulaciones afectadas proporcionando un nivel de asistencia adaptado al caso del paciente afectado. Por tanto, es posible retrasar o aligerar el uso del tratamiento médico, y retrasar la utilización de prótesis en los casos más severos.

Por tanto, según una posibilidad, se propone una solución que permite proporcionar una asistencia para la movilidad en el contexto de las prácticas de ocio o deportivas, así como en el día a día para las personas que tengan dificultades de movilidad.

Según una segunda posibilidad, se propone un procedimiento de aprendizaje de un movimiento, que no forma parte de la invención, en el cual la ley de control del dispositivo se determina a partir de una trayectoria predeterminada. El procedimiento comprende el seguimiento de la evolución de la desviación de posición en valor absoluto entre, por un lado, la posición real del segmento inferior en un instante determinado y, por otro lado, la consigna de posición de la trayectoria determinada en el dicho instante determinado, y una aplicación a través de los accionadores del dispositivo, por un lado de una fuerza reactiva cuando la dicha desviación aumenta y por otro lado de una fuerza activa cuando la dicha desviación disminuye.

De manera más precisa, el procedimiento que no forma parte de la invención comprende:

- una etapa de registro de un movimiento por aprender,

- una etapa de generación del campo de fuerza correspondiente al movimiento por aprender,

- una etapa de estimación del valor absoluto de la desviación de posición,

o si el valor absoluto de la desviación de posición aumenta, una generación de un campo de fuerza adicional que se opone al movimiento de la persona,

o si el valor absoluto de la desviación de posición disminuye o se vuelve cero, una generación de un campo de fuerza, eventualmente cero, que asista, o que no dificulte el movimiento.

Para la etapa de registro del movimiento que se va a aprender, se prevé equipar a una persona que domine el gesto que se va a aprender con un dispositivo según la invención. Entonces estaría en modo «registro» y mediría pasivamente la trayectoria seguida. Esta trayectoria sería utilizada para crear un campo de fuerza tridimensional, cuya función sería alentar el «buen» movimiento y desalentar el «mal» movimiento. Cuando la persona equipada con el exoesqueleto y que debe aprender el movimiento se desvía de la trayectoria por seguir, el exoesqueleto le opone una resistencia que aumenta con la desviación de la trayectoria. Por el contrario, cuando el individuo sigue una trayectoria cercana a la trayectoria que debe seguir, el exoesqueleto no ejerce ninguna resistencia, o incluso ofrece una asistencia adecuada.

Este mismo principio podría ser utilizado para aplicaciones de rehabilitación, haciendo más énfasis en la asistencia al paciente.

Asimismo, además de guiar el movimiento para obtener una trayectoria predeterminada, por ejemplo, una trayectoria según un movimiento de marcha, el procedimiento podría guiar para obtener un movimiento en el contexto de las prácticas deportivas: ejercicio de «ascenso a los anillos» en gimnasia, movimiento de golf, movimiento de natación. Eliminación de los temblores

Con un dispositivo según la invención, también es posible proponer un procedimiento de reducción de los temblores, que no forma parte de la invención.

Determinadas enfermedades como la enfermedad de Parkinson provocan temblores descontrolados en las personas afectadas. Se puede considerar programar el controlador del dispositivo según la invención con una asistencia similar a la descrita en el contexto de la primera posibilidad, y añadirle un filtro de paso bajo bien ajustado que permita filtrar los temblores molestos del sujeto.

Por supuesto, la invención no se limita a los ejemplos que se acaban de describir, y se pueden hacer muchos ajustes a estos ejemplos sin apartarse del contexto de la invención tal como se describe en las reivindicaciones.

Además, las diferentes características, formas, variantes y modos de realización de la invención pueden estar asociados entre sí según diversas combinaciones en la medida en que no sean incompatibles o excluyentes entre sí y que se limiten a las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo (100) de asistencia para la movilización de una articulación (3) que conecta un segmento (4) superior y un segmento (5) inferior de una persona (1), que incluye:

- un primer elemento (102) de guía flexible configurado para ser posicionado sobre o cerca de uno de los segmentos (4) , presentando el primer elemento de guía un primer par de pasos de cable fijados sobre el dicho primer elemento de guía, estando un paso (P112) de cable, respectivamente el otro paso (P122) de cable, del primer par de pasos de cable del primer elemento de guía dispuesto en el lado de la cara (52) posterior, respectivamente en el lado de la cara (54) anterior, del dicho segmento cuando la persona lleva puesto el primer elemento de guía,

-un segundo elemento (104) de guía flexible configurado para ser posicionado sobre o cerca del otro de los segmentos (5) , presentando el segundo elemento de guía un primer par de pasos de cable fijados sobre el dicho segundo elemento de guía, estando un paso (P114) de cable, respectivamente el otro paso (P124) de cable, del primer par de pasos de cable del segundo elemento de guía dispuesto en el lado de la cara (52) posterior, respectivamente en el lado de la cara (54) anterior, del dicho segmento cuando la persona lleva puesto el segundo elemento de guía, incluyendo además el segundo elemento de guía un par de puntos de anclaje, estando un punto (A11) de anclaje, respectivamente el otro punto (A12) de anclaje, del par de puntos de anclaje dispuesto en el lado de la cara (54) anterior, respectivamente en el lado de la cara (52) posterior, del dicho segmento, cuando la persona lleva puesto el segundo elemento de guía,

- una pieza de soporte flexible dispuesta para ser llevada por la persona y sobre la cual están dispuestos un par de accionadores (M11, M12) y un par de carretes, estando cada uno de los accionadores del par de accionadores asociado con un carrete del par de carretes y estando dispuesto para hacer girar el carrete asociado según el sentido de enrollamiento y el sentido de desenrollamiento,

- un par de cables (C11, C12) que incluyen un primer cable (C11), respectivamente un segundo cable (C12) que se extiende desde uno de los carretes, respectivamente el otro de los carretes, del par de carretes, hasta uno de los puntos de anclaje, respectivamente el otro de los puntos de anclaje, del segundo elemento de guía, pasando por un lado, a través de un paso de cable, respectivamente el otro paso de cable, del primer par de pasos de cable del primer elemento de guía y por otro lado a través de un paso de cable, respectivamente el otro paso de cable, del primer par de pasos de cable del segundo elemento de guía,

- un controlador configurado para controlar de manera independiente cada uno de los accionadores del par de accionadores,

en el cual:

- el primer elemento (102) de guía flexible incluye además un segundo par de pasos de cable fijados sobre el dicho primer elemento de guía, estando un paso (P212) de cable, respectivamente el otro paso (P222) de cable, del dicho segundo par de pasos de cable del primer elemento de guía dispuesto en el lado de la cara (52) posterior, respectivamente en el lado de la cara (54) anterior, del dicho segmento cuando la persona lleva puesto el primer elemento de guía,

- el segundo elemento (104) de guía flexible incluye además un segundo par de pasos de cable fijados sobre el dicho segundo elemento de guía, estando un paso (P214) de cable, respectivamente el otro paso (P224) de cable, del dicho segundo par de pasos de cable del segundo elemento de guía dispuesto en el lado de la cara (52) posterior, respectivamente en el lado de la cara (54) anterior, del dicho segmento cuando la persona lleva puesto el segundo elemento de guía, incluyendo además el segundo elemento de guía un segundo par de puntos de anclaje, estando un punto (A21) de anclaje, respectivamente el otro punto (A22) de anclaje, del segundo par de puntos de anclaje dispuesto en el lado de la cara (54) anterior, respectivamente en el lado de la cara (52) posterior, del segmento (5) inferior de la persona (1) cuando la persona lleva puesto el segundo elemento de guía,

incluyendo además el dispositivo:

- un segundo par de accionadores (M21, M22) y un segundo par de carretes, estando cada uno de los accionadores del segundo par de accionadores asociado con un carrete del segundo par de carretes y estando dispuesto para hacer girar el carrete asociado según el sentido de enrollamiento y el sentido de desenrollamiento, estando los segundos pares de accionador y de carrete fijados sobre la pieza de soporte flexible,

- incluyendo un segundo par (C21, C22) de cables un primer cable (C21), respectivamente un segundo cable (C22), que se extiende desde uno de los carretes, respectivamente el otro de los carretes, del segundo par de carretes, hasta uno de los puntos de anclaje, respectivamente el otro de los puntos de anclaje, del segundo elemento de guía, pasando por un lado, a través de un paso de cable, respectivamente el otro paso de cable, del segundo par de pasos de cable del primer elemento de guía y por otro lado a través de un paso de cable, respectivamente el otro paso de cable, del segundo par de pasos de cable del segundo elemento de guía,

estando además el controlador configurado para controlar de manera independiente cada uno de los accionadores del segundo par de accionadores.

2. Dispositivo según la reivindicación anterior, en el cual el controlador está configurado para controlar los accionadores del par de accionadores según una ley de control predeterminada.

3. Dispositivo según la reivindicación anterior, en el cual, cuando el primer elemento de anclaje y el segundo elemento de anclaje están dispuestos sobre la persona, cada uno de los cables presenta un punto destacable, determinado como el punto más cercano a una posición estimada del eje de rotación de la articulación, y la dirección formada por los dos puntos (PR11, PR12) destacables del primer par de cables y la dirección formada por los dos puntos (PR21, PR22) destacables del segundo par de cables son sustancialmente ortogonales.

4. Dispositivo según la reivindicación anterior, en el cual, las direcciones forman un ángulo de 45 ° con el eje transversal y el eje anteroposterior.

5. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye más de dos pares de cables.

6. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye un medio de determinación del par articular.

7. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye un medio de determinación de la orientación del segmento superior y/o del segmento inferior con respecto al eje longitudinal.

8. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye un medio de detección de un apoyo del segmento inferior sobre un suelo o un bastidor.

9. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual una cadena de transmisión entre un motor y un punto de anclaje incluye un aparejo.

10. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual la articulación es una rodilla, el segmento superior está formado por un fémur y el segmento inferior está formado por la tibia y la rótula.

11. Producto de programa de ordenador, cargable directamente en la memoria interna de un ordenador, que comprende porciones de código de software para la ejecución de las etapas de un procedimiento de control de un dispositivo de asistencia para la movilización de una articulación según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, cuando el dicho programa es ejecutado en un ordenador.

12. Producto de programa de ordenador según la reivindicación anterior, en el cual el procedimiento de control incluye una etapa de estimación del par articular a partir de informaciones que proceden de sensores instalados en el dispositivo, y una etapa de cálculo y de aplicación de un par de asistencia, correspondiente a un porcentaje de asistencia predeterminado.

13. Producto de programa de ordenador según la reivindicación anterior, en el cual el procedimiento de control incluye además una etapa de filtrado de tipo paso bajo de las informaciones que proceden de los sensores.

14. Producto de programa de ordenador según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, cuando el dispositivo de movilización de la articulación se realiza según la reivindicación 2, en el cual la ley de control del dispositivo se determina a partir de una trayectoria predeterminada.

15. Producto de programa de ordenador según la reivindicación anterior, en el cual el procedimiento de control incluye un seguimiento de la evolución de la desviación de posición en valor absoluto entre, por un lado, la posición real del segmento inferior en un instante determinado y por otro lado la consigna de la posición de la trayectoria determinada en el dicho instante determinado, y una aplicación a través de los accionadores del dispositivo, por un lado de una fuerza reactiva cuando la dicha desviación aumenta y por otro lado de una fuerza activa cuando la dicha desviación disminuye.