FR3046744A1 - Exosquelette avec jambes telescopiques a l’arriere. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un exosquelette de membres inférieurs comportant deux jambes (2, 3), un bâti (4) du type sac à dos destiné à être fixé sur le dos d'un utilisateur et à supporter une charge, des moyens d'actionnement des jambes en fonction des mouvements de l'utilisateur, chaque jambe étant reliée à une extrémité au bâti, par une première articulation (42, 43), et à une autre extrémité à un élément de liaison (5, 6) avec le pied de l'utilisateur, par une deuxième articulation. Les jambes (2, 3) sont du type télescopique et situées à l'arrière du corps de l'utilisateur, en cours d'utilisation

Description

EXOSQUELETTE AVEC JAMBES TELESCOPIQUES A L'ARRIERE

La présente invention concerne le domaine des exosquelettes et plus particulièrement un exosquelette de membres inférieurs.

De façon générale, un exosquelette est conçu pour permettre le transfert au sol d'une charge, normalement supportée par un utilisateur, sans passer par son corps. Il permet donc de limiter la fatigue de l'utilisateur ainsi que des douleurs liées à de mauvaises postures.

Par ailleurs, un exosquelette peut être utilisé avec des outils à forte pénibilité, notamment du fait des efforts importants à fournir au niveau de l'outil lui-même, ou encore avec des charges portées par un utilisateur sur son dos. L'invention s'intéresse à ce dernier type d'exosquelette qui est utile lorsque des charges ne peuvent pas être transportées par des véhicules à roues, compte tenu du terrain sur lequel doit évoluer l'utilisateur. Un exosquelette de ce type trouve notamment son utilité dans le domaine militaire.

On peut citer le document US 2012/0156661 qui décrit un exosquelette de membres inférieurs comprenant une paire de jambes pseudo anthropomorphiques et motorisées qui est couplée à un module de hanche, et un bâti du type sac à dos, sur lequel des charges lourdes peuvent être fixées.

Chaque jambe comporte un premier segment couplé d'une part, à la hanche par une articulation et d'autre part, à un deuxième segment, par une articulation de genou, ce deuxième segment étant relié à une semelle par une articulation de cheville.

Un vérin hydraulique motorisé, relié entre le premier segment et la partie supérieure du deuxième segment, permet d'appliquer un couple à l'articulation de genou et d'assurer le déplacement de chaque jambe en fonction des mouvements de l'utilisateur.

Par ailleurs, une motorisation est prévue au niveau du module de hanche, pour compenser le couple créé par le bras de levier entre les hanches de 1'exosquelette et le centre de gravité de la charge.

Enfin, chaque jambe de 1'exosquelette est reliée à une jambe de l'utilisateur au moyen de sangles.

Cet exosquelette permet de transférer une charge depuis le bâti du type sac à dos et le module de hanche aux jambes puis aux semelles et enfin au sol. Cet exosquelette permet donc d'isoler le porteur de la charge fixée sur le bâti.

Cet exosquelette présente l'avantage de pouvoir facilement piloter des jambes, grâce à des capteurs placés sous chacune des semelles de 1'exosquelette.

Il présente cependant l'inconvénient de ne pas être adapté à toutes les morphologies d'utilisateur du fait de la présence d'un module de hanche relativement encombrant.

Il nécessite de plus un système de sangles pour sa fixation sur les jambes de l'utilisateur qui peut constituer une gêne.

Enfin, il requiert un préréglage de la longueur d'au moins un des segments formant la jambe articulée en fonction de la morphologie de l'utilisateur. Cette étape supplémentaire est relativement fastidieuse. L'invention a pour objet de pallier ces inconvénients en proposant un exosquelette de membres inférieurs assurant efficacement le transfert d'une charge située dans le dos d'un utilisateur directement vers le sol, tout en s'adaptant facilement à toutes les morphologies et à toutes les positions d'un utilisateur.

Ainsi, l'invention concerne un exosquelette de membres inférieurs comportant deux jambes, un bâti du type sac à dos destiné à être fixé sur le dos d'un utilisateur et à supporter une charge, chaque jambe étant reliée à une extrémité au bâti, par une première articulation, et à l'autre extrémité à un élément de liaison avec le pied de l'utilisateur, par une deuxième articulation, 1'exosquelette comprenant également des moyens d'actionnement des jambes en fonction des mouvements de l'utilisateur, caractérisé en ce que les jambes sont du type télescopique et situées à l'arrière du corps de l'utilisateur, en cours d'utilisation.

Ainsi, cet exosquelette permet de transférer le poids d'une charge située dans le dos d'un utilisateur directement vers le sol sans qu' il soit nécessaire de fixer ses jambes sur les jambes de l'utilisateur.

De plus, l'utilisation de jambes télescopiques permet de facilement régler leur longueur en fonction de l'utilisateur et rend 1'exosquelette adaptable à toutes les morphologies et à toutes les positions d'un utilisateur.

Ces jambes de type télescopique présentent également d'autres avantages du fait de l'absence d'articulation au niveau du genou.

Tout d'abord, en cours d'utilisation, les jambes étant situées à l'arrière du corps de l'utilisateur, celui-ci peut se positionner vers l'avant, comme il le ferait en l'absence d'exosquelette.

Il convient encore de noter que cet exosquelette ne comporte aucun élément sur les côtés de l'utilisateur.

En d'autres termes, son encombrement reste dans les limites définies par l'utilisateur lui-même et le bâti de support de la charge. L'exosquelette ne génère donc notamment aucune gêne pour l'utilisateur lorsqu'il marche et balance ses bras.

Cette absence d'articulation au niveau du genou permet également de rendre 1' exosquelette très compact en vue de son rangement ou de son stockage, en emboîtant les différents segments des jambes les uns dans les autres.

Dans des modes de réalisation avantageux, on a par ailleurs et/ou de plus recours à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes : - Les jambes sont reliées directement au bâti, aucun module de hanche comportant une motorisation pour compenser un éventuel porte à faux n'étant prévu ; - l'élément de liaison est dépourvu de semelle, de façon à permettre le contact direct entre le pied de l'utilisateur et le sol en cours d'utilisation, des moyens de mesure étant prévus au niveau de l'élément de liaison pour détecter les mouvements de l'utilisateur ; - le bâti comporte deux éléments sensiblement perpendiculaires, un premier élément destiné à venir en contact avec le dos de l'utilisateur et un deuxième élément destiné à recevoir la charge ; - par la première articulation, une jambe est articulée autour d'un premier axe sensiblement perpendiculaire au premier élément du bâti et autour d'un deuxième axe, perpendiculaire au premier axe et situé dans le plan du deuxième élément en position de repos des jambes, les deuxièmes axes de chaque jambe étant indépendants l'un de l'autre ; - le bâti est entièrement situé à l'arrière du corps de l'utilisateur en cours d'utilisation ; - les moyens d'actionnement des jambes sont situés dans la partie inférieure du bâti ; - chaque élément de liaison comporte un élément en forme de U, les deux branches du U étant destinées à venir de part et d'autre de la chaussure de l'utilisateur et en contact avec le sol et le fond du U supportant la deuxième articulation d'une jambe ; - l'élément de liaison comprend un système de fixation entre chaque élément en forme de U et une chaussure d'un utilisateur ; - 1'exosquelette comprend des moyens équilibreurs des hanches, à l'arrière du bâti ; - les moyens équilibreurs des hanches comprennent, pour chaque jambe, un treuil avec un tambour situé dans le bâti et à distance de la première articulation et sur lequel est enroulé un câble, l'extrémité libre du câble étant fixée à l'élément de liaison, le câble s'étendant entre le bâti et l'élément de liaison de la jambe, pour assurer l'équilibrage du bâti par rapport aux jambes ; - 1'exosquelette comprend des moyens reliés au bâti pour le port de charges à l'avant de l'utilisateur ; - ces moyens pour le port de charges à l'avant comprennent une paire de bras s'étendant en avant du bâti dans le sens de la marche, de façon à être positionnée de part et d'autre du torse de l'utilisateur, en cours d'utilisation, pour assurer l'équilibrage des bras par rapport au bâti ; - 1'exosquelette comporte des moyens pour le levage de charge à l'avant de l'utilisateur qui sont supportés par le bâti ; - les moyens de levage comprennent une potence équipée d'un palan. L'invention propose également un procédé de mise en œuvre de l'exosquelette, tel que décrit ci-dessus.

Elle propose ainsi un procédé de transport d'une charge par un utilisateur au moyen d'un exosquelette de membres inférieurs comprenant deux jambes, un bâti du type sac à dos, des moyens d'actionnement des jambes en fonction des mouvements de l'utilisateur, chaque jambe étant reliée à une extrémité au bâti, par une première articulation, et à une autre extrémité à un élément de liaison avec le pied de l'utilisateur par une deuxième articulation, caractérisé en ce que les jambes sont du type télescopique, situées à l'arrière du corps de l'utilisateur en cours d'utilisation, et des moyens de détection étant prévus au niveau de l'élément de liaison pour détecter les mouvements de l'utilisateur, procédé selon lequel l'utilisateur : fixe sur son dos le bâti supportant la charge, grâce à des moyens de liaison, - fixe, à chacun de ses pieds, un élément de liaison, la longueur des jambes télescopiques étant réglée automatiquement en fonction de son anatomie et les moyens de détection des mouvements de l'utilisateur commandant les moyens d'actionnement des jambes de 1'exosquelette en fonction de ces mouvements. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation donnés ci-après à titre d'exemples non limitatifs et qui sera faite au regard des dessins annexés suivants dans lesquels :

La figure 1 est une vue latérale d'un exosquelette selon un mode de réalisation de l'inventeur, porté par un utilisateur.

La figure 2 est une vue de face correspondant à la figure 1.

Les figures 3A et 3B sont des vues latérales d'un exosquelette selon un mode de réalisation de l'invention, illustrant son utilisation par un opérateur marchant sur un terrain accidenté.

Les figures 4A et 4B sont des vues latérales illustrant un exosquelette selon l'invention dans sa position de rangement (figure 4A) et dans une position intermédiaire entre celle illustrée à la figure 4A et celle illustrée à la figure 1.

Les figures 5A et 5B illustrent de manière schématique l'articulation entre les jambes et le bâti de 1'exosquelette, la figure 5A étant une vue de côté et la figure 5B une vue en perspective avant, 1 ' exosquelette étant en position de repos.

Les figures 6A et 6B sont des vues de côté illustrant un élément de liaison comportant une semelle.

Les figures 7A à 7C illustrent un élément de liaison sans semelle, les figures 7A et 7B étant des vues de côté de l'élément de liaison et la figure 7C une vue en perspective correspondant à la figure 7A.

La figure 8 est une vue de côté d'un exosquelette selon un autre mode de réalisation et porté par un utilisateur.

La figure 9 est une vue de côté d'un exosquelette selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, porté par un utilisateur.

Dans la suite de la description, on utilisera les mêmes références numériques pour désigner les éléments identiques ou similaires.

Il est tout d'abord fait référence aux figures 1 et 2 qui illustrent un exosquelette selon un mode de réalisation de l'invention.

Cet exosquelette 1 comporte deux jambes 2 et 3 et un bâti 4.

Comme l'illustre la figure 1, le bâti est destiné à être fixé sur le dos d'un utilisateur, par des moyens de liaison 47 du type harnais et à supporter une charge 48.

Chaque jambe de 1'exosquelette comporte également un élément de liaison avec le pied de l'utilisateur qui sera décrit plus en détail dans la suite de la description.

Les deux jambes 2 et 3 sont du type télescopique, c'est-à-dire qu'elles comportent au moins deux segments qui s'emboîtent et coulissent les uns dans les autres.

Dans l'exemple illustré sur les différentes figures, les jambes 2 et 3 comportent trois segments 20, 21, 22 et 30, 31, 32 qui s'emboîtent et coulissent les uns dans les autres.

Chaque jambe 2, 3 est reliée par une extrémité au bâti 4, au moyen d'une première articulation. Cette extrémité de la jambe correspond à l'extrémité libre du segment supérieur 20, 30 de la jambe 2, 3.

Cette première articulation est référencée 42, 43 pour la jambe 2, 3 et cette première articulation sera décrite plus en détail en référence aux figures 5A et 5B. A son extrémité opposée, chaque jambe 2, 3 est reliée à un élément de liaison 6, 5 par une deuxième articulation 60, 50 qui sera décrite plus en détail en référence aux figures 6A-6B et 7A-7C. Cette extrémité de la jambe correspond à l'extrémité libre du segment inférieur 22, 32 de la jambe 2, 3.

La figure 1 montre que ces deuxièmes articulations 60, 50 sont situées à l'arrière des pieds de l'utilisateur, lorsque celui-ci a revêtu l'exosquelette. Ainsi, les deux jambes 2 et 3 sont situées à l'arrière du corps de l'utilisateur, aucune liaison entre les jambes 2 et 3 et les jambes de l'utilisateur n'étant nécessaire.

Cet exosquelette n' est donc pas du type anthropomorphique et le poids de la charqe fixée sur le bâti est directement transféré au sol, sans passer par le corps de l'utilisateur.

Ce transfert direct vers le sol est schématisé par la flèche F.

Il est maintenant fait référence à la figure 2, sur laquelle est schématisée la charge 48 placée sur le bâti 4, par des contours en pointillés.

La figure 2 confirme que 1'exosquelette selon l'invention ne comporte aucun élément sur les côtés de l'utilisateur. Il ne peut donc pas gêner le mouvement des bras de l'utilisateur.

Par ailleurs, le positionnement des jambes à l'arrière de son corps permet à l'utilisateur de se positionner naturellement vers l'avant, comme lorsqu'il ne porte pas 1'exosquelette.

De façon classique, 1'exosquelette comporte des moyens d'actionnement des jambes qui sont, de préférence, situés dans la partie inférieure du bâti 4.

Ces moyens d'actionnement sont commandés, de façon également classique, grâce à des moyens de détection des mouvements de l'utilisateur et des moyens de mesure des positions de 1'exosquelette, ainsi que des moyens de détection du contact au sol pour assurer la transition de phase entre les deux jambes.

Ainsi, ces différents moyens sont reliés, par le biais d'une connectique WiFi et/ou câblée passant à l'intérieur des jambes, à un dispositif de contrôle-commande relié aux moyens d'actionnement des jambes et comprenant de façon connue un micro-processeur, des moyens de stockage et des moyens de calcul agencés pour réagir aux indications obtenues par les moyens de détection.

Ce dispositif de contrôle-commande permet donc de commander des moyens d'actionnement des jambes télescopiques. Ceci permet à l'utilisateur de marcher avec 1 ' exosquelette et ce, même sur des terrains accidentés, comme l'illustrent les figures 3A et 3B.

Il va maintenant être fait référence aux figures 4A et 4B.

La figure 4A illustre 1'exosquelette 1 dans une position repliée. Dans cette position, les différents segments constituant chaque jambe sont emboîtés les uns dans les autres.

Le bâti 4 est, dans l'exemple illustré, du type claie de portage. Il comporte essentiellement deux éléments 40 et 41 qui sont sensiblement perpendiculaires l'un à l'autre.

Le premier élément 40 est destiné à venir en contact avec le dos de l'utilisateur lorsque celui-ci porte 1'exosquelette et le deuxième élément 41 est destiné à recevoir la charge.

Ces deux éléments 40 et 41 définissent chacun un plan, le plan du premier élément 40 étant sensiblement vertical lorsque 1'exosquelette est en cours d'utilisation et le plan défini par le deuxième élément 41 étant sensiblement horizontal dans cette situation.

Le deuxième élément 41 est conçu pour recevoir les moyens d'actionnement 45 des jambes.

Par ailleurs, dans la position repliée, l'élément de liaison 6 et le deuxième élément 41 du bâti 4 sont posés sur le sol et la première articulation 42 est située sensiblement dans la partie médiane du premier élément 40 du bâti.

Le harnais 47 du bâti 4 est alors sensiblement en regard du premier élément 40 du bâti.

Dans cette position repliée, 1'exosquelette présente un encombrement minimal qui est également utilisé pour son rangement.

Lorsque 1'exosquelette 1 est dans la position stable illustrée à la figure 4A, la charge est positionnée sur le bâti 4, puis solidarisée à ce dernier. L'utilisateur peut alors se positionner à l'avant de 1'exosquelette et s'équiper des éléments de liaison 6, 5 de chacune des jambes 2, 3 ainsi que du harnais 47 dans un ordre indifférent, le bâti 4 restant encore au sol.

Une fois équipé des éléments de liaison et du harnais, l'utilisateur commande les moyens d'actionnement 45 des jambes, par exemple au moyen d'un bouton 4 60 situé à l'extrémité de la sangle 46 dont la longueur est ajustable (par exemple un câble électrique du type câble spirale).

Ceci permet de déployer les jambes télescopiques 2 et 3 pour s'adapter à l'anatomie de l'utilisateur.

Tout au long de cette étape, les moyens d'actionnement des jambes délivrent la force nécessaire à l'équilibrage de la charge. A la fin de cette étape, 1'exosquelette 1 est positionné sur l'utilisateur comme cela est illustré à la figure 1.

On notera que la première articulation de chaque jambe est susceptible de se déplacer le long d'un rail 44 en forme de L. Le déplacement de l'articulation le long du rail peut être synchronisé avec le déplacement des jambes jusqu'à atteindre une position de verrouillage. Il peut également être passif.

Par ailleurs, un télescope peut être prévu entre le harnais et le premier élément du bâti pour permettre l'ajustement de la hauteur entre eux. Le télescope est verrouillé lorsque 1'exosquelette est dans la position illustrée à la figure 1. L'utilisateur cesse d'activer le bouton 460 lorsqu'il estime que les jambes sont bien positionnées et les moyens d'actionnement des jambes sont commandés par les moyens de détection des mouvements de l'utilisateur, pour permettre à ce dernier de se déplacer avec 1'exosquelette.

Il est maintenant fait référence aux figures 5A et 5B qui illustrent l'articulation entre les jambes et le bâti.

La figure 5A est une vue schématique de côté du bâti 4, avec les premier et deuxième éléments 40 et 41 du bâti 4.

Le deuxième élément 41 supporte une tige 410 d'axe X.

Cet axe X est sensiblement perpendiculaire au premier élément 40 du bâti et il est destiné à être sensiblement parallèle à l'axe antéropostérieur de l'utilisateur.

Par ailleurs, le segment supérieur 20, 30 de chaque jambe 2, 3 se termine par un élément coudé 200, 300.

La première articulation 42, 43 de chaque jambe comporte un élément coudé 420, 430. A une extrémité, cet élément coudé 420, 430 est articulé autour de l'axe X, cet axe étant donc commun aux deux jambes 2 et 3.

Dans l'exemple de réalisation illustrée sur les figures 5A et 5B, ce montage en rotation est obtenu grâce à un manchon 421, 431, à travers lequel passe la tige 410 du bâti, et situé à une extrémité de l'élément coudé 420, 430. A son autre extrémité, l'élément coudé 420, 430 est articulé autour d'un deuxième axe Y2, Y3.

Dans l'exemple illustré sur les figures 5A et 5B, cette articulation est obtenue en insérant l'autre extrémité de l'élément coudé 420, 430 dans un manchon 201, 301 situé à l'extrémité de l'élément coudé 200, 300 de chaque jambe 2, 3.

Il est maintenant fait référence à la figure 5A qui illustre les deux jambes 2 et 3 en position de repos, c'est-à-dire lorsque l'utilisateur se tient droit et est statique. L'utilisateur est donc dans la position illustrée à la figure 1.

Dans cette position, chacun des axes Y2 et Y3 est situé sensiblement sur la perpendiculaire commune à la jambe télescopique correspondante et l'axe X.

Lorsque l'utilisateur marche, les axes Y2 et Y3 sont toujours perpendiculaires à l'axe X mais ils sont inclinés par rapport au plan défini par le deuxième élément 41 du bâti.

Par rapport à la position de repos illustrée à la figure 5A, chaque jambe peut s'en écarter d'un angle positif lorsque la jambe est vers l'avant et d'un angle négatif lorsque la jambe est vers l'arrière. Les débattements autour des axes Y2 et Y3 sont compris entre environ 65° et - 10°. L'articulation autour de l'axe X permet l'abduction et l'adduction des éléments coudés 420 et 430 (et donc des jambes 2 et 3) par rapport au bâti 4 de 1'exosquelette.

Les débattements de cette articulation autour de l'axe X sont par exemple compris entre 0°, correspondant à une jambe en position droite, et 20°, lorsque la jambe est à l'extérieur du plan médian du corps.

Dans le mode de réalisation illustré aux figures 5A et 5B, l'axe X est commun aux deux jambes et il est positionné sensiblement dans le plan sagittal. Dans ce cas, les deux jambes forment un angle entre elles (par exemple de 10°), de telle sorte qu'elles sont plus écartées au niveau des pieds de l'utilisateur qu'au niveau des premières articulations. L'invention n' est pas limitée à ce mode de réalisation et chaque jambe pourrait être articulée au niveau des manchons 421 et 431 autour de deux axes parallèles et écartés l'un de l'autre d'une distance d'environ 100 mm. De préférence, ces deux axes seront sensiblement symétriques par rapport au plan sagittal. Dans ce cas, les deux jambes peuvent s'étendre sensiblement verticalement comme illustré sur la figure 2. Les deux axes Y2 et Y3 sont alors sensiblement dans le plan du deuxième élément 41 du bâti.

Au niveau de l'articulation autour de l'axe X, il est prévu des éléments passifs (non illustrés sur les figures) tels que des ressorts qui sont fixés à une extrémité, au bâti 4 et à l'autre extrémité, au segment supérieur 20, 30 de la jambe 2, 3. Ces éléments passifs permettent de générer un rappel élastique autour d'une position donnée, par exemple la position debout et pieds serrés de l'utilisateur.

Des moyens motorisés pourraient également être prévus. L' articulation autour des axes Y2 et Y3 peut être laissée libre lorsque les articulations 42, 43 sont positionnées sensiblement à l'aplomb du centre de gravité de la charge.

Cependant, l'articulation autour des axes Y2, Y3 pourrait également être munie d'éléments passifs, comme des ressorts, ou encore d'une motorisation.

Ainsi, 1'exosquelette selon l'invention permet de se dispenser d'une motorisation au niveau de la hanche, telle qu'elle est prévue notamment dans 1'exosquelette décrit dans le document US 2012/0156661.

Cette motorisation est prévue pour compenser le couple créé par le bras de levier entre les hanches de l'utilisateur et le centre de gravité de la charge. En positionnant l'articulation sensiblement à l'aplomb du centre de gravité de la charge, ce couple résiduel est supprimé.

Il va maintenant être fait référence aux figures 6A-6B et aux figures 7A à 7C pour décrire deux modes de réalisation de l'élément de liaison de 1'exosquelette avec le pied de l'utilisateur.

Dans le mode de réalisation illustré aux figures 6A et 6B l'élément de liaison comporte une semelle. Le pied de l'utilisateur n'est donc pas en contact direct avec le sol.

Il est du type décrit dans la demande FR 3018469. L'élément de liaison 6 comporte une partie fixe 61 et une partie mobile 62.

La partie fixe 61 présente une forme de L renversé s'étendant dans un plan parallèle au plan sagittal.

La petite branche 610 du L s'étend sensiblement verticalement lorsque 1'exosquelette est posé sur le sol, la grande branche du L 611 étant alors en contact avec le sol et formant une semelle.

La petite branche 610 porte l'articulation 60 avec la jambe 2 de 1'exosquelette. Il peut s'agir d'une articulation du type rotule. A l'avant de l'élément de liaison 6, c'est-à-dire à l'opposé de la petite branche 610, la grande branche 611 porte un autre élément fixe 612 qui supporte une articulation 613 avec la partie mobile 62 de l'élément de liaison. L'articulation 613 est située sensiblement au niveau de l'articulation métatarso-phalangienne du pied d'un utilisateur.

Par ailleurs, des moyens de fixation 620 sont solidarisés sur la partie mobile 62. Ces moyens 620 permettent de maintenir le pied de l'utilisateur fixe par rapport à la partie mobile 62 .

La figure 6A montre que, lorsque le pied de l'utilisateur est au sol, la partie mobile 62 repose sur la grande branche 611 de la partie fixe 61.

La figure 6B montre que, lorsque l'utilisateur soulève son pied, la partie mobile 62 tourne autour de l'articulation 613. La partie mobile 62 s'écarte alors de la grande branche 611 de la partie fixe 61 de l'élément de liaison 6.

Dans ce mode de réalisation, les moyens de mesure permettant de détecter les mouvements de l'utilisateur comprennent par exemple deux capteurs d'efforts placés dans la semelle 611 de la partie fixe 61, pour mesurer le report de charge de l'utilisateur sur le pied. Ces moyens de mesure comportent également un potentiomètre permettant de détecter l'angle de décollement du talon de l'utilisateur.

Ces informations sont traitées de façon classique pour commander les moyens d'actionnement des jambes, de façon à suivre les mouvements de l'utilisateur.

Du fait de la présence d'une semelle sous le pied de l'utilisateur, ce dernier perd une partie de l'information concernant l'état du sol sur lequel il se déplace. C'est pourquoi l'invention prévoit également un autre mode de réalisation de l'élément de liaison, dans lequel celui-ci ne comporte pas de semelle, le pied de l'utilisateur venant directement en contact avec le sol.

Cet autre mode de réalisation va être décrit en référence aux figures 7A à 7C.

Dans ce mode de réalisation, l'élément de liaison 7 comporte un élément rigide 71 du type étrier en forme de U avec deux parois latérales 710 et 711 destinées à venir de part et d'autre du pied de l'utilisateur et un fond 712 reliant les deux parties latérales 710 et 711 et destiné à venir en vis-à-vis du talon de l'utilisateur.

Cette paroi de fond 712 supporte l'articulation 70 avec la jambe correspondante de l'exosquelette. Il peut notamment s'agir d'une articulation du type rotule. L'élément de liaison 7 comporte également un système de fixation 72 avec le pied de 1'utilisateur.

Ce système de fixation est semi-rigide. Il est, en effet, composé d'une partie rigide 720 qui est mobile en rotation autour d'une articulation 721 située à l'extrémité avant de la partie rigide 71, c'est-à-dire à l'opposé de l'articulation 70. L'axe de cette articulation 721 est sensiblement perpendiculaire aux parois latérales 710 et 711 de la partie rigide 71.

Ce système de fixation comporte également une partie élastique 722, consistant par exemple en une sangle élastique permettant de s'adapter à la longueur de la chaussure de l'utilisateur sans nécessiter une action de réglage, et une sangle réglable permettant de faire le tour de la chaussure et munie d'une attache rapide permettant à l'utilisateur de s'équiper rapidement de l'élément de liaison.

Ainsi, la figure 7A illustre l'élément de liaison 7 lorsque le pied de l'utilisateur est en contact avec le sol.

La figure 7B illustre l'élément de liaison 7 lorsque le pied de l'utilisateur est décollé du sol, le système de fixation 72 ayant alors pivoté autour de l'articulation 721.

Dans tous les cas, l'élément 71 en forme d'étrier est une pièce rigide qui est en contact avec le sol, par l'intermédiaire des parois latérales 710, 711. Il permet donc de transférer le poids de la charge placée dans le bâti, par l'articulation 70, directement au sol, sans passer par l'utilisateur.

Afin d'améliorer l'adhérence de l'élément de liaison avec le sol, un matériau antidérapant est avantageusement prévu sous l'élément de liaison.

Dans ce mode de réalisation, les moyens de mesure permettant de détecter les mouvements de l'utilisateur comprennent par exemple un potentiomètre, placé au niveau de l'articulation 721, de façon à mesurer l'angle de décollement du talon de l'utilisateur.

Ces moyens comprennent alors également un capteur de contact de type switch, placé sous l'élément de liaison, sur la surface en contact avec le sol, de façon à détecter si l'élément de liaison est en contact avec le sol.

Ce mode de réalisation présente l'avantage de permettre à l'utilisateur d'être en contact direct avec le sol.

Il est maintenant fait référence à la figure 8 qui illustre un autre mode de réalisation de 1'exosquelette selon l'invention.

Dans ce mode de réalisation, des moyens équilibreurs des hanches sont prévus à l'arrière des jambes de 1'exosquelette.

De tels moyens équilibreurs sont rendus nécessaires lorsqu'un porte-à-faux est généré entre le centre de gravité de la charge et la première articulation des jambes située au niveau du bâti.

Ce porte-à-faux peut notamment se produire dans la situation illustrée à la figure 8.

En effet, cette figure illustre un exosquelette selon l'invention dont le bâti 4 supporte une charge 48 à l'arrière et également, une charge 49 à l'avant.

Cette charge 49 est ici supportée par une paire de bras 80 qui s'étend en avant du bâti dans le sens de la marche, de façon à être positionnée de part et d'autre de l'utilisateur en cours d'utilisation.

Les bras 80 peuvent être des bras passifs ou semi-passifs, du type commercialisé par la société Equipois. Dans ce cas, aucune motorisation n'est nécessaire.

La présence de cette charge 49 crée un porte-à-faux .

Les moyens équilibreurs peuvent présenter différentes formes.

Il peut notamment s'agir d'un motoréducteur placé dans la partie inférieure du bâti 4.

Ces moyens peuvent également prendre la forme d'un treuil 9 composé d'un tambour 90 fixé sur le bâti, autour duquel est enroulé un câble 91.

Comme l'illustre la figure 8, le tambour 90 est situé dans la partie inférieure du bâti 4, au niveau de l'élément 41 et surtout, à distance de la première articulation 42, 43 de la jambe 2, 3 sur le bâti 4.

Pour chaque jambe, le câble 91 est également fixé au niveau de l'élément de liaison 6, 5.

Comme l'illustre la figure 8, le câble 91 est fixé à l'arrière de l'élément de liaison 6, 5 par exemple au niveau de l'articulation 60, 50 avec la jambe 2, 3.

Le tambour 90 est mobile en rotation par rapport au bâti 4, autour d'un axe sensiblement perpendiculaire au plan sagittal.

Il existe un bras de levier entre la première articulation 42, 43 et le tambour 90. Si la présence d'une charge à l'avant crée un porte-à-faux entre le centre de gravité de la charge et la première articulation 42, 43, une force est alors appliquée au câble 91, grâce au moteur dont est équipé chaque câble.

Dans ce cas, un couple est généré au niveau de la première articulation (autour des axes Y2 et Y3) pour équilibrer ce porte-à-faux.

Il est maintenant fait référence à la figure 9 qui décrit un autre mode de réalisation de 1'exosquelette selon l'invention.

Cet exosquelette comporte des moyens de levage, du type palan, qui sont supportés par le bâti 4.

Ces moyens de levage sont commandés par l'utilisateur, grâce à des moyens appropriés, notamment la poignée d'intention 82.

Ces moyens de levage 81 permettent à l'utilisateur de transférer des charges depuis le sol jusqu'à sa hauteur sans fournir d'efforts.

Dans ce mode de réalisation, un porte-à-faux est encore créé entre le centre de gravité de la charge et l'articulation des hanches. C'est pourquoi un treuil 9 est également prévu à l'arrière des jambes de 1'exosquelette.

Comme il va de soi et comme il résulte également de ce qui précède, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation plus particulièrement décrits. Elle en embrasse au contraire toutes les variantes.

Claims (16)

1. REVENDICATIONS

   1. Exosquelette de membres inférieurs comportant deux jambes (2, 3), un bâti (4) du type sac à dos destiné à être fixé sur le dos d'un utilisateur et à supporter une charge, des moyens d'actionnement des jambes en fonction des mouvements de l'utilisateur, chaque jambe étant reliée à une extrémité au bâti, par une première articulation (42, 43), et à une autre extrémité à un élément de liaison (5, 6) avec le pied de l'utilisateur, par une deuxième articulation, caractérisé en ce que les jambes (2, 3) sont du type télescopique et situées à l'arrière du corps de l'utilisateur, en cours d'utilisation.
2. 2. Exosquelette selon la revendication 1, caractérisé en ce que les jambes sont reliées directement au bâti.
3. 3. Exosquelette selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément de liaison (7) est dépourvu de semelle, de façon à permettre le contact direct entre le pied de l'utilisateur et le sol en cours d'utilisation, des moyens de mesure étant prévus au niveau de l'élément de liaison pour détecter les mouvements de 1'utilisateur.
4. 4. Exosquelette selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le bâti comporte deux éléments (40, 41) sensiblement perpendiculaires, un premier élément destiné à venir en contact avec le dos de l'utilisateur et un deuxième élément destiné à recevoir la charge.
5. 5. Exosquelette selon la revendication 4, caractérisé en ce que, par la première articulation (42, 43), une jambe (2, 3) est articulée autour d'un premier axe (X) sensiblement perpendiculaire au premier élément du bâti et autour d'un deuxième axe (Y2, Y3), perpendiculaire au premier axe X et à la jambe (2, 3) en position de repos des jambes, les deuxièmes axes de chaque jambe étant indépendants 1 ' un de 1'autre.
6. 6. Exosquelette selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le bâti (4) est entièrement situé à l'arrière du corps de l'utilisateur en cours d'utilisation.
7. 7. Exosquelette selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement des jambes sont situés dans la partie inférieure du bâti.
8. 8. Exosquelette selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que chaque élément de liaison (7) comporte un élément (71) en forme de U, les deux branches (710, 711) du U étant destinées à venir de part et d'autre de la chaussure de l'utilisateur et en contact avec le sol et le fond (712) du U supportant la deuxième articulation (70) d'une jambe.
9. 9. Exosquelette selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément de liaison (7) comprend un système de fixation (72) entre chaque élément en forme de U (71) et une chaussure d'un utilisateur.
10. 10. Exosquelette selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens équilibreurs des hanches (9), à l'arrière du bâti.
11. 11. Exosquelette selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens équilibreurs des hanches comprennent, pour chaque jambe, un treuil avec un tambour (90) situé dans le bâti et à distance de la première articulation (42, 43) et sur lequel est enroulé un câble (91), l'extrémité libre du câble étant fixée à l'élément de liaison (5, 6), le câble s'étendant entre le bâti et l'élément de liaison de la jambe, pour assurer l'équilibrage du bâti par rapport au sol.
12. 12. Exosquelette selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens reliés au bâti pour le port de charges à l'avant de l'utilisateur.
13. 13. Exosquelette selon la revendication 12, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent une paire de bras (80) s'étendant en avant du bâti dans le sens de la marche, de façon à être positionnée de part et d'autre du torse de l'utilisateur, en cours d'utilisation.
14. 14. Exosquelette selon l'une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (81) pour le levage de charge à l'avant de l'utilisateur qui sont supportés par le bâti.
15. 15. Exosquelette selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens de levage comprennent une potence équipée d'un palan.
16. 16. Procédé de transport d'une charge par un utilisateur au moyen d'un exosquelette de membres inférieurs comprenant deux jambes, un bâti du type sac à dos, des moyens d'actionnement des jambes en fonction des mouvements de l'utilisateur, chaque jambe étant reliée à une extrémité au bâti, par une première articulation, et à une autre extrémité à un élément de liaison avec le pied de l'utilisateur par une deuxième articulation, caractérisé en ce que les jambes sont du type télescopique, situées à l'arrière du corps de l'utilisateur en cours d'utilisation, et des moyens de détection étant prévus au niveau de l'élément de liaison pour détecter les mouvements de l'utilisateur, procédé selon lequel l'utilisateur : - fixe sur son dos le bâti supportant la charge, grâce à des moyens de liaison, fixe, à chacun de ses pieds, un élément de liaison, la longueur des jambes télescopiques étant réglée automatiquement en fonction de son anatomie et les moyens de détection des mouvements de l'utilisateur commandant les moyens d'actionnement des jambes de 1'exosquelette en fonction de ces mouvements.