FR3046233A1 - Capteur de seuil d`effort - Google Patents

Abstract

Elément d'appui (23,40) au sol d'un exosquelette (1), comprenant un capteur de contact à seuil (50, 51) pour détecter un effort d'appui appliqué sur l'élément d'appui, le capteur de contact à seuil (50,51) comprenant un premier interrupteur de haute précision (55) et un élément élastiquement déformable (64, 54) agencé pour faire passer le premier interrupteur de haute précision (55) d'un premier état électrique à un deuxième état électrique lorsque ledit élément élastiquement déformable (54,64) est soumis à un effort d'appui supérieur à un premier seuil prédéterminé, l'élément élastiquement déformable (54,64) et le premier interrupteur de haute précision (55) étant agencés pour que le premier interrupteur de haute précision (55) passe du deuxième au premier état électrique lorsque l'effort d'appui est inférieur au premier seuil déterminé. Capteur de contact à seuil (50,51)

Description

DOMAINE DE L'INVENTION

La présente invention concerne le domaine des exos-quelettes ambulatoires et plus particulièrement celui des appuis au sol de tels exosquelettes.

ARRIERE PLAN DE L'INVENTION

Un exosquelette est un dispositif destiné à être porté par un utilisateur est dont la fonction est de suppléer, accompagner ou amplifier les efforts exercés par cet utilisateur sur son environnement. Un exosquelette comprend typiquement des segments articulés entre eux par des actionneurs commandés, les segments étant reliés à au moins un élément d'appui au sol pour la reprise des composantes verticales des efforts appliqués sur l'ensemble exosquelette + utilisateur. Ces segments sont liés aux membres de l'utilisateur et transmettent les efforts depuis l'utilisateur vers les actionneurs (efforts de commande) et depuis les actionneurs vers l'utilisateur. Un exosquelette est dit ambulatoire lorsqu'il assiste la marche de l'utilisateur.

On distingue deux classes principales de phases dans la commande d'un exosquelette ambulatoire : les phases d'équilibre stable dans lesquelles l'utilisateur ne cherche pas à se déplacer et les phases d'équilibre instable permettant une marche dynamique et dans laquelle l'utilisateur réalise des pas. Afin de commander finement un exosquelette ambulatoire, il est important de pouvoir distinguer ces deux phases et l'intention de l'utilisateur de passer de l'une à l'autre de ces phases.

Classiquement, le passage d'une phase statique à une phase de marche dynamique implique que l'utilisateur lève le pied et annule donc les efforts d'appui appliqués sous celui-ci. Dans le cas d'un exosquelette ambulatoire, la détection du soulèvement du pied peut se faire en mesurant un effort d'appui vertical sous le pied de l'utilisateur de 1'exosquelette. La mesure de l'effort est généralement réalisée sous toute la surface du pied afin de pouvoir également mesurer les efforts lorsque les appuis sont principalement effectués sur le talon ou sous la pointe du pied (aussi appelée « bol »).

Les capteurs d'efforts utilisés doivent pouvoir supporter des sollicitations importantes (poids de l'utilisateur + inertie) et aussi mesurer les efforts faibles correspondant aux phases transitoires de de décollement ou de prise de contact du pied. En outre, il est important de pouvoir connaître ce moment afin de commander les actionneurs qui contrôle l'application ou la cessation de l'effort d'appui de la jambe de manière synchrone avec ceux de l'utilisateur. Ceci requiert donc une haute sensibilité ainsi qu'une haute reproductibilité et une absence de dérive des mesures réalisées par le capteur .

Il est connu d'utiliser des éléments d'appuis au sol intégrant un capteur matriciel analogique souple couvrant l'intégralité de la surface d'appui et permettant d'enregistrer le champ de pression. Un tel capteur s'avère sensible à la déformation et les mesures sont fortement bruitées sur la plage basse de valeurs ce qui limite sa sensibilité. Enfin, un tel capteur analogique présente une dérive importante et requiert des moyens de calcul conséquents pour obtenir la valeur de la résultante verticale issue du champ de pression mesuré.

OBJET DE L'INVENTION

Un but de l'invention est de réduire la dérive et d'augmenter la sensibilité d'un élément d'appui au sol pour exosquelette. L'invention concerne également un capteur apportant ces améliorations.

RESUME DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit un élément d'appui au sol d'un exosquelette comprenant un capteur de contact à seuil pour détecter un effort d'appui appliqué sur l'élément d'appui, selon l'invention, le capteur de contact à seuil comprend un premier interrupteur de haute précision et un élément élastiquement déformable agencé pour exercer un effort d'actionnement pour faire passer le premier interrupteur de haute précision d'un premier état électrique à un deuxième état électrique lorsque ledit élément élastiquement déformable est soumis à un effort d'appui supérieur à un premier seuil prédéterminé, l'élément élastiquement déformable et le premier interrupteur de haute précision étant agencés pour que le premier interrupteur de haute précision passe du deuxième au premier état électrique lorsque l'effort d'appui est inférieur au premier seuil déterminé. L'utilisation d'un interrupteur de haute précision et/ou à très faible hystérésis permet une détection nette du franchissement du seuil et ce dans les deux sens de déclenchement. Un tel interrupteur présente également une dérive quasi nulle tout comme les autres éléments de la chaîne de détection (élément élastiquement déformable) et l'élément d'appui ainsi obtenu présente des caractéristiques de sensibilité et de dérive bien supérieures aux capteurs de l'art antérieur.

Avantageusement, l'élément élastiquement déformable comprend une membrane destinée à être directement soumise à l'effort d'appui et agencée pour venir déformer un membre élastique lorsque la membrane est soumise à un effort d'appui supérieur au premier seuil déterminé. L'élément élastique composite ainsi obtenu est alors plus facile à dimensionner et à fabriquer. Une variante particulièrement intéressante dans laquelle la membrane et le membre élastique sont en appui simple autorise le glissement de la membrane sur le membre élastique, ce qui permet de rendre le capteur insensible à une composante d'effort sensiblement normale au plan de la membrane.

Avantageusement encore, le capteur de contact à seuil comprend un deuxième interrupteur de haute précision agencé de sorte que le deuxième interrupteur passe d'un premier état électrique à un deuxième état électrique lorsque l'élément élastiquement déformable est soumis à un effort d'appui supérieur à deuxième seuil prédéterminé, l'élément élastiquement déformable et le deuxième interrupteur de haute précision étant agencés pour que le deuxième interrupteur de haute précision passe du deuxième au premier état électrique lorsque l'effort d'appui est inférieur au deuxième seuil déterminé. Ceci permet de calculer une vitesse de l'évolution de l'effort d'appui exercé sur l'élément d'appui par le pied de l'utilisateur et ainsi d'anticiper finement le moment où il y aura soit cessation effective de l'effort appliqué à l'élément d'appui par 1'exosquelette (juste avant la fin du contact de celui-ci avec le sol) soit gérer finement l'application de l'effort d'appui sur l'élément d'appui lors d'une prise de contact. Ces deux moments sont en effet très importants dans la commande des ac-tionneurs d'un exosquelette car ils correspondent à la transition entre deux état d'équilibre de l'ensemble utilisateur + exosquelette (simple support à double support et vice versa).

Avantageusement encore, le capteur de contact à seuil est agencé pour que la direction de l'effort d'actionnement soit comprise dans un plan sensiblement orthogonal à la direction de l'effort d'appui. Ceci permet d'obtenir un capteur extrêmement compact pouvant être logé dans la semelle d'une chaussure ou dans un élément d'appui plan.

Selon un mode de réalisation particulier, l'élément d'appui comprend un deuxième capteur de contact à seuil, l'un des capteurs étant positionné pour se trouver sensiblement à l'aplomb du bol du pied d'un utilisateur de 1'exosquelette, l'autre capteur étant positionné pour se trouver sensiblement à l'aplomb du talon du pied de l'utilisateur de l'exosquelette. Une telle configuration permet d'estimer le type d'allure (course, marche vers l'avant, vers l'arrière) adoptée par l'utilisateur et de permettre l'application d'effort d'appui de 1'exosquelette même dans des situations particulières telles que la montée d'escalier (appui essentiellement sur le bol) , la descente d'escalier (appui essentiellement sur le talon), ou une posture de travail comprenant une position agenouillée, dans laquelle les talons ne sont pas en appui sur le sol.

Selon un mode de réalisation préféré, l'élément d'appui comprend en outre un capteur de pression analogique agencé pour mesurer une pression d'appui de l'élément d'appui sur le sol. Le capteur analogique fournit des mesures qui viennent recouper celles des capteurs de contact à seuil et permet d'affiner les estimations relatives à l'évolution de l'effort d'appui. L'invention concerne également un capteur pour élément d'appui. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limitatifs de l'invention.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

Il sera fait référence aux figures annexées, parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique en perspec tive d'un exosquelette ; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un élément d'appui selon l'invention ; - la figure 3 est une vue schématique en perspec tive partiellement écorchée d'un premier mode de réalisation d'un capteur selon l'invention ; - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale du capteur de la figure 3 ; - la figure 5 est une vue de dessus d'un deuxième mode de réalisation d'un capteur selon l'invention ; - la figure 6 est une vue en coupe longitudinale du capteur de la figure 5 dans un premier état électrique; - la figure 7 est une vue identique à la figure 6 du capteur dans un deuxième état électrique ; - la figure 8 est une vue en coupe longitudinale d'un troisième mode de réalisation de l'élément d'appui selon l'invention ; - la figure 9 est une vue en coupe longitudinale d'un quatrième mode de réalisation de l'élément d'appui selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence à la figure 1, un exosquelette, généralement désigné 1, est porté par un opérateur 100 représenté ici en pointillés. L'exosquelette 1 comprend un élément de bassin 10 situé sensiblement à la hauteur du bassin de l'opérateur 100 et relié à celui-ci par une ceinture 2. Une charge utile peut également être supportée par l'élément de bassin 10.

Deux membres inférieurs 20 et 30 de 1'exosquelette 1 sont respectivement articulés sur deux extrémités 11 et 12 de l'élément de bassin 10 et s'étendent sensiblement parallèlement aux membres inférieurs 120 et 130 de l'opérateur 100. Le membre inférieur gauche 20 de 1'exosquelette 1 comporte un segment de cuisse 21 articulé à un segment de jambe 22 lui-même articulé à un élément d'appui 23. L'élément d'appui 23 du membre inférieur gauche 20 comprend une interface plane 24 sur laquelle repose le pied gauche 123 de l'opérateur. De manière symétrique, le membre inférieur droit 30 de 1 'exosquelette 1 comporte un segment de cuisse 31 articulé à un segment de jambe 32 lui-même articulé à un élément d'appui 33. L'élément d'appui 33 du membre inférieur droit 30 comprend une interface plane 34 sur laquelle repose le pied droit 133 de l'opérateur.

Un premier mode de réalisation de l'élément d'appui 23 du membre inférieur gauche 20 va maintenant être décrit en référence aux figures 2 à 4. L'élément d'appui 33 du membre inférieur droit est identique à l'élément d'appui 23.

En référence à la figure 2, l'élément d'appui 23 est une semelle 40 d'une chaussure 41 (représentée en pointillés) et comprend un premier capteur 50 de contact à seuil positionné pour se trouver sensiblement à l'aplomb du bol du pied 123, un deuxième capteur 51 identique au capteur 50 et positionné pour être sensiblement à l'aplomb du talon du pied 123. Deux capteurs 52.1 et 52.2 de pression analogique sont respectivement situés sous les capteurs 50et 51. Ce montage en série implique que les capteurs 52.1 et 52.2 sont soumis à la même pression d'appui que les capteurs 50 et 51.

En référence aux figures 3 et 4, le capteur 50 comprend un boîtier 53 sensiblement parallélépipédique qui renferme une lame 54 incurvée en acier ressort occupant toute la largeur du boîtier 53 et un interrupteur 55 de haute précision s'étendant parallèlement à un fond 56 du boîtier 53. La lame 54 comprend une première extrémité 57 vissée au fond 56 du boîtier 53 et une deuxième extrémité 58 libre pourvue d'un rabat 59 s'étendant face à un contacteur 60 de l'interrupteur 55 en étant séparé de celui-ci par une première distance di. L'interrupteur 55 est relié à une unité de commande 9 de 1'exosquelette 10 via un câble 61. Une cale 62 s'étend en saillie du fond 56 à l'aplomb de la portion incurvée 54.1 de la lame 54. La partie supérieure 54.2 de la portion incurvée 54.1 de la lame 54 affleure avec un plan P comprenant les bords supérieur 63 du boîtier 53. En outre, une membrane ressort 64 s'étendant parallèlement au fond 56 du boîtier 53 ferme celui-ci. La membrane ressort 64 est solidaire d'un seul des bords du boîtier 53 et peut reposer librement sur les autres bords du boîtier 53. Préférentiellement, la membrane ressort 64 est solidaire du boîtier 53 le long d'un bord situé à l'aplomb de la première extrémité 57 de la lame 54. La membrane ressort 64 est donc en appui simple sur la lame 54 et autorise le glissement de la membrane ressort 64 sur le membre élastique. Le capteur 50 est alors insensible à une composante d'effort sensiblement normale au plan de la membrane ressort 64. AU sens de la présente demande, le terme « appui simple » signifie que les éléments peuvent librement se déplacer l'un par rapport à l'autre dans des directions comprises dans un plan sensiblement tangentiel au point d'appui.

Au sens de la présente demande, un interrupteur de haute précision est un interrupteur dont la répétabilité d'enclenchement est inférieure à 0.1 millimètre. Parmi ces interrupteurs, ceux dont la répétabilité d'enclenchement correspond à l/2000eme de la valeur de la course totale sont préférés. Ceux dont la répétabilité d'enclenchement est comprise entre 0,001 et 0.01 millimètre seront privilégiés.

Le fonctionnement de l'interrupteur 50 va maintenant être décrit en référence aux figures 2 à 4.

Lorsque l'utilisateur 100 pose son pied gauche 123 au sol (et donc la semelle 40) , la portion de la semelle 40 comprenant le capteur 50 situé sensiblement à l'aplomb du bol du pied 123 vient au contact du sol. Au fur et à mesure que l'utilisateur prend appui sur le bol de son pied gauche 123, il exerce une force d'appui F sur le capteur 50. L'effort d'appui F comprend une composante normale FN et une composante tangentielle FT au fond 56 du boîtier 53. Les composantes FN et FT s'étendent selon des directions respectivement sensiblement verticale et sensiblement horizontale quand le pied vient au contact d'un sol horizontal. La membrane ressort 64 opère une filtration de la composante tangentielle FT et soumet ainsi la lame 54 à un effort résultant exclusivement de la composante normale FN de l'effort d'appui F. Sous l'effet de la composante normale FN, la membrane ressort 64 se déforme et applique un effort de commande Fc proportionnel a la composante normale FN de l'effort d'appui F sur la partie supérieure 54.2 de la lame 54. Sous l'effet de l'effort de commande Fc/ la lame 54 se déforme jusqu'à ce que le rabat 59 vienne exercer un effort d'actionnement Fa sur le contacteur 60 de l'interrupteur 55 après avoir parcouru la première distance di. Sous l'effet de l'effort d'actionnement Fa, l'interrupteur 55 passe d'un premier état électrique (interrupteur ouvert) à un deuxième état électrique (interrupteur fermé). Lorsque l'effort d'appui F dépasse une valeur maximale Fmax, la face inférieure de la partie incurvée 54.1 vient au contact de la cale 62 qui en bloque la déformation afin de préserver l'intégrité de la lame 54 et de l'interrupteur 55. Les raideurs respectives de la membrane ressort 64 et de la lame 54 sont définies de manière à ce que l'interrupteur 55 change d'état électrique lorsque l'effort d'appui F est supérieur à un premier seuil Si prédéterminé, idéalement compris entre cinq et cinquante Newtons. On remarquera que la direction de l'effort d'actionnement Fa est comprise dans un plan sensiblement orthogonal à la direction de l'effort d'appui F. Lorsque l'utilisateur 100 souhaite décoller son pied gauche 123, l'effort d'appui F diminue, passe par la valeur Fmax, et diminue encore jusqu'à devenir inférieur au premier seuil Si. Lorsque l'effort d'appui F passe sous le premier seuil Si, l'effort de commande Fc est insuffisant pour que le rabat 59 continue à exercer un effort d'actionnement Fa maintenant l'interrupteur 55 dans son deuxième état électrique, et celui-ci passe du deuxième état électrique (interrupteur fermé) au premier état électrique (interrupteur ouvert) .

On obtient ainsi un capteur 50 de détection d'un effort d'appui F comprenant un interrupteur 55 qui passe d'un premier à un deuxième état électrique lorsque l'effort d'appui F à laquelle il est soumis est supérieur à un premier seuil Si. L'interrupteur 55 repasse du deuxième au premier état électrique lorsque l'effort d'appui F à laquelle il est soumis est inférieur au premier seuil Si.

Les éléments identiques ou analogues à ceux précédemment décrits porteront une référence numérique identique à ceux-ci dans la description qui suit des deuxième et troisième modes de réalisation de l'invention.

En référence aux figures 5 à 7, le boîtier 53 du capteur 70 comprend un deuxième interrupteur 71 de haute précision s'étendant parallèlement à l'interrupteur 55 et comprenant un contacteur 72. La lame 54 a, ici, une forme de I selon la vue de dessus de la figure 5. La première extrémité 57 (la base du I) est vissée au fond 56 du boîtier 53 et la deuxième extrémité libre 58 de la lame incurvée(le sommet du I) s'étend parallèlement à un petit côté 73 du boîtier 53 de manière à ce que le rabat 59 s'étende face aux contacteurs 60 et 72 respectivement de l'interrupteur 55 et du deuxième interrupteur 71. La partie supérieure 54.2 de la portion incurvée 54.1 de la lame 54 vient en saillie d'un plan P comprenant les bords supérieurs du boîtier 53 et s'étend à l'aplomb d'une cale 62. Le rabat 59 est, ici, en contact avec les contacteurs 60 et 72 et exerce, en l'absence d'effort d'appui appliqué sur le capteur 50, un effort de précharge Fp qui maintient les contacteurs 60 et 72 enfoncés dans les interrupteurs 55 et 70. Dans cette configuration, les interrupteurs 55 et 7 0 adoptent un état électrique fermé en l'absence d'effort d'appui appliqué sur le capteur 50. Les interrupteurs 55 et 71 sont respectivement reliés à des borniers 74 et 75 pour transmettre leur état électrique à l'unité de commande 9 via des câbles 61 et 76. Le boîtier 53 est, ici, fermé par une membrane ressort 77 bombée fixée le long d'un bord supérieur 78 du boîtier 53 à l'aplomb duquel la lame 54 est vissée. La portion incurvée 54.1 de la lame 54 vient en appui contre la face inférieure de la membrane ressort 77 bombée.

La position respective des interrupteurs 55 et 71-et donc de leurs contacteurs 60 et 72 respectifs- est décalée d'une distance d2 de telle sorte que, en cas de déplacement du rabat 59 tendant à réduire l'effort de précharge Fp appliqué sur les contacteurs 60 et 72, le con-tacteur 60 de l'interrupteur 55 vienne en fin de course (faisant ainsi passer l'interrupteur 55 à l'état électrique ouvert) pour une valeur intermédiaire non nulle de l'effort de précharge Fp avant que le contacteur 72 du deuxième interrupteur 71 ne soit en fin de course, celui-ci demeurant dans sa plage de surcourse. Le deuxième interrupteur 71 passe de l'état électrique fermé à ouvert lorsque l'effort de précharge Fp est sensiblement nul.

En fonctionnement, lorsque l'utilisateur 100 pose le pied 123 au sol, il applique un effort d'appui F sur la membrane 77 (fiqure 6) qui se déforme. La membrane 77 applique un effort de commande Fc proportionnel à la composante normale FN de l'effort d'appui F sur la partie supérieure 54.2 de la lame 54. L'effort d'actionnement Fa résultant de l'effort de commande Fc appliqué sur la lame 54 s'oppose alors à l'effort de précharge Fp et la résultante (Fp-Fa) qui s'applique sur les contacteurs 60 et 72 passe en dessous d'une valeur seuil non nulle Fpl entraînant un déplacement du rabat 59 qui correspond à une venue en fin de course du contacteur 60. L'interrupteur 55 passe alors de l'état électrique fermé à l'état électrique ouvert (figurer 7) . La résultante (Fp-Fa) qui s'applique sur les contacteurs 60 et 72 passe sous la valeur seuil Fpi lorsque la force d'appui F devient inférieure au premier seuil Si. Lorsque l'utilisateur continue à transférer son poids sur le bol du pied 123, la force d'appui F augmente et l'effort d'actionnement Fa est tel que la résultante (Fp-Fa) s'appliquant sur le contacteur 72 passe alors en dessous de la valeur seuil Fp2>0. Le rabat 59 a alors effectué un déplacement qui amène le contacteur 72 en bout de course. L'interrupteur 71 passe alors de l'état électrique fermé à l'état électrique ouvert .

Les raideurs respectives de la membrane bombée 77, de la lame 54 ainsi que la valeur du décalage des positions relatives des interrupteurs 55 et 71 sont choisies de manière à ce que le passage de l'effort de précharge Fp sous le seuil Fpl correspond à une force d'appui F qui devient inférieure au premier seuil Si et que le passage de l'effort de précharge Fp sous le seuil Fp2 correspond à une force d'appui F qui devient inférieure à un deuxième seuil S2 prédéterminé.

Lorsque l'utilisateur 100 souhaite décoller son pied gauche 123, l'effort d'appui F diminue jusqu'à devenir inférieur au deuxième seuil S2 tout en demeurant supérieur au premier seuil Si. La résultante (Fp-Fa) devient alors supérieur à 0 (seuil Fp2) et le rabat 59 vient au contact du contacteur 72 et fait passer 1'interrupteur 72 d'un état électrique ouvert à un état électrique fermé. Lorsque l'utilisateur 100 poursuit son mouvement de décollement du pied gauche 123, l'effort d'appui F diminue jusqu'à passer sous le premier seuil Si. La résultante (Fp-Fa) devient alors supérieure au seuil Fpi. Le rabat 59 vient au contact du contacteur 60 et fait passer l'interrupteur 55 d'un état électrique ouvert à un état électrique fermé.

On obtient ainsi un capteur 50 de détection d'un effort d'appui F comprenant un premier interrupteur 55 qui passe d'un premier à un deuxième état électrique lorsque l'effort d'appui F à laquelle il est soumis est supérieure à un premier seuil Si. L'interrupteur 55 repasse du deuxième au premier état électrique lorsque l'effort d'appui F à laquelle il est soumis est inférieur au premier seuil Si. Le capteur 50 comprend également un deuxième interrupteur 71 qui passe d'un premier à un deuxième état électrique lorsque l'effort d'appui F auquel il est soumis est supérieur à un deuxième seuil S2. L'interrupteur 71 repasse du deuxième au premier état électrique lorsque l'effort d'appui F auquel il est soumis est inférieur au deuxième seuil S2.

Préférentiellement, la différence entre le premier seuil Si prédéterminé et le deuxième seuil S2 prédéterminé est comprise entre 0.5 Newton et 2 Newtons.

Selon un troisième mode de réalisation de l'élément d'appui selon l'invention représenté en figure8, la semelle 40 comprend une plaque 80 de concentration s'étendant sensiblement parallèlement à la surface plane 24. Deux éléments 81 et 82 sensiblement coniques viennent en saillie de la face inférieure 83 de la plaque 80 et ont leurs sommets respectifs 84 et 85 à l'aplomb des capteurs 50 et 51. Lorsqu'un champ de pression d'appui P est appliqué sur la face supérieure 86 de la plaque 80, la plaque 80 convertit le champ de pression d'appui P en deux efforts d'appui Fi et F2 sensiblement ponctuels appliqués sur les capteurs 50 et 51. Les mesures effectuées par les capteurs 50 et 51 sont alors insensibles à la distribution de la pression d'appui P sur la semelle 40.

Un quatrième mode de réalisation de l'élément d'appui selon l'invention est représenté en figure 9. Ce quatrième mode de réalisation de l'élément d'appui est identique au troisième mode de réalisation à la différence près que la plaque 80 de concentration comporte une portion articulée 87 relativement au reste de la plaque 80 de concentration (le mouvement de la portion articulée 87 étant symbolisé par une double flèche à la figure 9) alors que dans le troisième mode de réalisation la plaque 80 de concentration est d'un seul tenant. De préférence, cette portion articulée 87 est agencée de sorte que dans une première position d'extrémité, la portion articulée 87 vient reposer contre le reste de la plaque 80 de concentration et de sorte que dans une deuxième position d'extrémité, la portion articulée 87 soit soulevée du reste de la plaque 80 de concentration. La portion articulée 87 est également agencée de sorte que dans la première position d'extrémité, la portion articulée 87 est agencée de sorte à reposer sur la portion de la plaque 80 de concentration à partir de laquelle s'étend l'un des deux éléments 82. De préférence, la portion articulée 87 est agencée de sorte à reposer sur la portion de la plaque 80 de concentration à partir de laquelle s'étend l'élément 82 qui est situé au-dessus du capteur 51 positionné au niveau du talon du pied 123 de l'utilisateur.

Ainsi, la portion articulée 87 permet de suivre le mouvement naturel d'articulation du pied 123 lors par exemple d'un mouvement de marche où le bol du pied 123 est d'abord posé puis le talon du pied 123.

On peut ainsi mesurer d'abord un seul effort d'appui Fi au niveau du capteur 50 positionné au niveau du bol du pied lorsque seul le bol du pied est posé (comme illustrée à la figure 9) avant de mesurer deux efforts d'appui au niveau des deux capteurs 50, 51 lorsque tout le pied 153 repose au sol (ce qui revient alors à la situation du troisième mode de réalisation illustré à la figure 8).

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications.

En particulier, - bien qu'ici l'invention soit décrite dans son application à un exosquelette inférieur à deux membres, l'invention s'applique également à d'autres types d'exosquelettes ambulatoires comme par exemple des exos-quelettes complet (inférieur et supérieur) ou partiels (un seul membre inférieur) ; - bien qu'ici les capteurs soient compris dans une semelle d'une chaussure, l'invention s'applique également à d'autres types d'éléments d'appui comme par exemple une semelle intérieure à glisser dans une chaussure, un appui ponctuel, ou plusieurs sous-éléments articulés entre eux ; - bien qu'ici l'élément d'appui comprenne deux capteurs de contact à seuil et un capteur analogique, l'invention s'applique également à un élément d'appui comprenant un capteur de contact à seuil accompagné ou non d'un capteur analogique de pression, ou encore plus de deux capteurs de contact à seuil ; - bien qu'ici les capteurs soient placés sensiblement à l'aplomb du bol d'un pied de l'utilisateur et à l'aplomb du talon du pied de l'utilisateur, l'invention s'applique également à des capteurs d'appui placés à d'autres endroits de l'élément d'appui ; - bien qu'ici la lame ressort incurvée comporte une seule portion de courbe, l'invention s'applique également à d'autres types de membres élastiques, comme par exemple une lame comprenant plusieurs portions de courbe, un bloc élastomère ou encore un ressort à boudins ; - bien qu'ici la membrane possède une raideur qui contribue à l'élasticité de l'élément élastiquement déformable, l'invention s'applique également à un élément élastiquement déformable comprenant une membrane de raideur insignifiante et un membre élastique qui assure l'essentiel de l'élasticité. Plus généralement, la raideur de l'élément élastiquement déformable peut être répartie entre la membrane et le membre élastique ; - bien qu'ici l'élément élastiquement déformable comprenne une membrane ressort et une lame ressort comportant une portion de courbe, l'invention s'applique également à d'autres types d'éléments élastiquement déformable comme par exemple un élément élastiquement déformable constitué exclusivement d'une lame ressort comportant une portion de courbe ou encore un bloc élasto-mère, ou un coussin gonflable; - bien qu'ici le membre élastique et la membrane ressort soient en acier ressort, l'invention s'applique également à d'autres types de matière pour constituer les éléments élastiques de l'invention comme par exemple un élastomère, un composite, une matière synthétique ; - bien qu'ici la lame ressort incurvée occupe toute la largeur du boîtier ou adopte une forme de I, l'invention s'applique également à d'autres géométrie de lame ressort comme par exemple des lames en forme de H, de T ou de Z ; - bien qu' ici la lame ressort soit vissée sur le fond du boîtier, l'invention s'applique également à d'autres moyens de fixation du membre élastique comme par exemple une fixation par rivetage, boulonnage, brasage, soudage, collage, frettage ou encore encliquetage. Le membre élastique peut être fixé au boîtier sur d'autres éléments que le fond de celui-ci ; - bien qu'ici les deux interrupteurs du capteur soit actionnés par un même membre élastique, l'invention s'applique également à des interrupteurs actionnés par des membres élastiques différents ; - bien qu' ici les seuils de déclenchement des premier et deuxième interrupteurs soient établis par un décalage dans la position relative des interrupteurs, l'invention s'applique également à d'autres moyens d'établir une différence de seuil de déclenchement pour les interrupteurs comme par exemple des contacteurs de longueurs différentes ou un déport réalisé dans le rabat, ou encore deux rabats implantés à des positions distinctes; - bien qu' ici la membrane soit élastique et de forme rectangulaire en application à un boîtier parallélépipédique, l'invention s'applique également à d'autres types de membranes comme par exemple une membrane dépourvue de raideur, l'élasticité de l'élément élastique déformable étant alors assuré exclusivement par le membre élastique, la membrane peut également présenter une géométrie différente comme par exemple une forme circulaire, triangulaire ou quelconque et être fixée au boîtier sur un seul de ses côtés, plusieurs côtés ou toute sa périphérie ; - bien qu'ici la plaque de concentration comprenne deux éléments sensiblement coniques pour convertir la pression d'appui en efforts sensiblement ponctuels, l'invention s'applique également à une plaque de concentration comprenant un nombre différents d'éléments, comme par exemple une plaque comprenant un unique élément ou plus de deux, ces éléments pouvant ne pas être coniques et adopter tout type de forme apte à appliquer un effort sensiblement ponctuel comme par exemple une forme cylindrique, sphérique ou hémisphérique ou une forme quelconque ; - bien qu'ici la plaque de concentration comporte une portion articulée, la plaque de concentration pourra directement être composée d'au moins deux portions articulées l'une à l'autre. La plaque de concentration pourra ainsi être par exemple articulée en son centre.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS

   1. Elément d'appui (23,40) au sol d'un exosque-lette (1), comprenant un capteur de contact à seuil (50, 51) pour détecter un effort d'appui appliqué sur l'élément d'appui, caractérisé en ce le capteur de contact à seuil (50,51) comprend un premier interrupteur de haute précision (55) et un élément élastiquement déformable (64, 54) agencé pour faire passer le premier interrupteur de haute précision (55) d'un premier état électrique à un deuxième état électrique lorsque ledit élément élastiquement déformable (54,64) est soumis à un effort d'appui supérieur à un premier seuil prédéterminé, l'élément élastiquement déformable (54,64) et le premier interrupteur de haute précision (55) étant agencés pour que le premier interrupteur de haute précision (55) passe du deuxième au premier état électrique lorsque l'effort d'appui est inférieur au premier seuil déterminé.
2. 2. Elément d'appui (23,40) selon la revendication 1, dans lequel l'élément élastiquement déformable (54,64) comprend une membrane (64) destinée à être directement soumise à l'effort d'appui et agencée pour venir déformer un membre élastique (54) lorsque la membrane (64) est soumise à un effort d'appui supérieur au premier seuil déterminé.
3. 3. Elément d'appui (23,40) selon la revendication 1, dans lequel le capteur de contact à seuil (50,51) comprend un deuxième interrupteur de haute précision (71) agencé de sorte que le deuxième interrupteur de haute précision (71) passe d'un premier état électrique à un deuxième état électrique lorsque l'élément élastiquement déformable (54,64) est soumis à un effort d'appui supérieur à deuxième seuil prédéterminé, l'élément élastiquement déformable (54,64) et le deuxième interrupteur de haute précision (71) étant agencés pour que le deuxième interrupteur de haute précision (71) passe du deuxième au premier état électrique lorsque l'effort d'appui est inférieur au deuxième seuil déterminé .
4. 4. Elément d'appui (23,40) selon la revendication 1, dans lequel le capteur de contact à seuil (50,51) est agencé pour que la direction d'un effort d'actionnement faisant passer le premier interrupteur d'un premier état électrique à un deuxième état électrique soit comprise dans un plan sensiblement orthogonal à la direction de l'effort d'appui.
5. 5. Elément d'appui (23,40) selon la revendication 3, dans lequel la différence entre le premier et le deuxième seuil est comprise entre 0.5 Newton et 2 Newtons.
6. 6. Elément d'appui (23,40) selon la revendication 1, comprenant une plaque de concentration (80) pour convertir une pression d'appui en au moins un effort sensiblement ponctuel.
7. 7. Elément d'appui (23,40) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un deuxième capteur de contact à seuil (51), l'un des capteurs (50,51) étant positionné pour se trouver sensiblement à l'aplomb du bol du pied (123) d'un utilisateur (100) de 1'exosquelette (1), l'autre capteur (50,51) étant positionné pour se trouver sensiblement à l'aplomb du talon du pied (123) de l'utilisateur (100) de 1'exosquelette (D ·
8. 8. Elément d'appui (23,40) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'élément d'appui est une semelle (40).
9. 9. Elément d'appui (23, 40) selon la revendication 1, comprenant une cale (62) pour bloquer la déformation de l'élément élastiquement déformable (54, 64) lorsque l'effort d'appui est supérieur à une valeur maximale.
10. 10. Elément d'appui (23, 40) selon la revendication 1, dans lequel l'élément élastiquement déformable (54, 64) comprend une lame (54) comportant une portion de courbe (54.1) .
11. 11. Elément d'appui selon la revendication 11, dans lequel une des deux extrémités (58) de la lame (54) comprend un rabat (59).
12. 12. Capteur de contact à seuil (50, 51) pour détecter un effort d'appui appliqué sur un élément d'appui (23, 40) au sol d'un exosquelette (1), comprenant : un interrupteur de haute précision (50,51) pourvu d'un contacteur (60,72) ; et un élément élastiquement déformable (54,64); l'élément élastiquement déformable (54,64) étant agencé pour faire passer l'interrupteur de haute précision (50,51) d'un premier état électrique à un deuxième état électrique lorsque ledit élément élastiquement déformable (54,64) est soumis à un effort d'appui supérieur à un premier seuil prédéterminé, l'élément élastiquement déformable (54,64)et l'interrupteur de haute précision (50,51) étant agencés pour que l'interrupteur de haute précision (50,51) passe du deuxième au premier état électrique lorsque l'effort d'appui est inférieur au premier seuil déterminé.