FR3075593A1 - Objet tangible rendu tactile pour la reeducation motrice - Google Patents
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Abstract
L'invention se situe dans le domaine de la rééducation motrice d'un patient et, plus précisément, dans le domaine de l'acquisition, l'évaluation et le suivi des capacités motrices d'un patient. Elle concerne un objet tangible rendu tactile pour la rééducation motrice. Selon l'invention, l'objet tangible (30) comprend : ▪ un corps (31) présentant une surface de préhension (31C) pour une main d'un utilisateur et ▪ une structure tactile (32) comportant un substrat (322) en matériau flexible apte à épouser la surface de préhension et une pluralité de capteurs d'effort ou de déformation (321) montés sur le substrat et répartis sur la surface de préhension.
Description
OBJET TANGIBLE RENDU TACTILE POUR LA RÉÉDUCATION MOTRICE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention se situe dans le domaine de la rééducation motrice d'un patient humain et, plus précisément, dans le domaine de l'acquisition, de l'évaluation et du suivi des capacités motrices d'un patient. Elle concerne un objet tangible rendu tactile pour la rééducation motrice. L'invention permet également de recueillir les informations de mouvement de la personne en référence à son espace personnel de travail, de sorte que les données d'effort recueillies sont en lien avec les caractéristiques du mouvement réalisé telles que sa vitesse et son accélération, permettant une mise en relation entre les différentes positions de l'objet et les efforts exercés.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Les patients ayant subi un traumatisme physique ou psychique, ou encore un accident vasculaire cérébral, sont susceptibles de perdre une partie de leurs facultés motrices et nécessitent alors de pratiquer des exercices de rééducation réguliers pour tenter de retrouver ces facultés. Ces exercices sont généralement effectués à l'aide d'objets passifs que le patient doit déplacer d'un point à un autre. Ces objets, par exemple en bois ou en plastique, ne sont pas instrumentés. Ils permettent l'entraînement du patient mais ne fournissent aucune donnée quantifiée sur ses capacités motrices. Afin d'évaluer ces capacités motrices, en particulier leur évolution, des dispositifs de mesure dédiés sont utilisés, le plus souvent en début et/ou en fin de séance. L'évaluation est donc ponctuelle et décorrélée de la phase d'entraînement.
Certains travaux proposent de faire évoluer le patient dans un environnement virtuel à l'aide d'un casque de réalité virtuelle et de capteurs de déplacement. Il a aussi été proposé d'analyser les mouvements des membres du patient à l'aide de capteurs de mouvement attachés aux membres du patient ou à l'aide d'un traitement d'images vidéo du patient. D'autres travaux proposent un environnement mixte, où des objets virtuels projetés dans un environnement réel doivent être manipulés par le patient. Ces objets virtuels peuvent notamment reproduire des objets de la vie courante. Toutefois, aucun des travaux actuels ne permet de recueillir des données sur les capacités de motricité fine et sur les capacités de préhension d'un patient au cours d'un exercice de rééducation.
Compte tenu de ce qui précède, l'invention a pour objectif de fournir un dispositif permettant d'acquérir des données sur la capacité de préhension d'un patient lors de la manipulation d'un objet tangible. L'invention a encore pour objectif de fournir un dispositif ne modifiant pas significativement la masse et l'encombrement de l'objet tangible et pouvant être fabriqué à faible coût.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
À cet effet, l'invention a pour objet un objet tangible pour la rééducation motrice comprenant :
un corps présentant une surface de préhension pour une main d'un utilisateur, et une structure tactile comportant une pluralité de capteurs d'effort ou de déformation répartis sur la surface de préhension.
Le corps peut reproduire la forme d'un objet de la vie courante. Il se présente par exemple sous la forme d'un cylindre de révolution dont la base est destinée à être posée sur un support. Le patient peut alors tenir le corps selon différentes stratégies de saisie et des capacités de préhension qui lui sont propres et que l'on peut détecter grâce à l'invention. Le corps peut aussi reproduire la forme d'un stylet, d'une souris d'ordinateur, d'un ustensile de table (cuillère, couteau, fourchette, assiette, verre, etc.). L'objet tangible permet alors aux thérapeutes de prendre en compte les capacités de préhension du patient et la façon dont il recouvre ces capacités. Le patient, quant à lui, peut avoir accès à la progression de ses capacités de préhension.
Le corps peut être creux afin d'accueillir des composants électriques ou électroniques.
Avantageusement, les capteurs d'effort ou de déformation sont répartis régulièrement sur la surface de préhension, afin de permettre la détermination des zones de contact entre la main de l'utilisateur et le corps, de même que la répartition des efforts sur ces points de contact.
Selon un aspect particulièrement avantageux de l'invention, la structure tactile comporte un substrat en matériau flexible apte à épouser la surface de préhension du corps de l'objet tangible. Les capteurs d'effort ou de déformation sont alors montés sur le substrat. Une telle structure tactile est communément appelée « peau tactile ». La structure tactile peut alors venir épouser toute surface développable, en particulier une surface cylindrique. La structure tactile permet une entière liberté sur l'architecture des objets.
Le substrat peut être réalisé dans un matériau élastomère, par exemple en mousse de polyéthylène. Son épaisseur peut être déterminée en fonction du module d'Young du matériau et de la plage d'effort ou de déformation à mesurer. À titre d'exemple, la plage d'effort à mesurer peut être située entre environ 100 mN (millinewtons) et environ 50 N (newtons). L'épaisseur du substrat est par exemple comprise entre 0,5 mm (millimètre) et 2 cm (centimètres). Ces caractéristiques sont préférables pour pouvoir mesurer les efforts de préhension et la diversité des modes de saisie au cours de la rééducation motrice. En effet, la mousse de polyéthylène présente une bonne résilience et un faible effet d'hystérésis. Si l'utilisateur venait à écraser la mousse pendant l'utilisation de l'objet tangible, des efforts pourraient encore être mesurés sur les capteurs. Ainsi, une telle mousse permet de couvrir la gamme de mesures en effort nécessaire pour la rééducation motrice en restant à bas coût.
Les capteurs d'effort ou de déformation peuvent être réalisés à partir d'une technologie capacitive, résistive ou inductive.
Selon une première forme de réalisation, la structure tactile est réalisée à l'aide d'un système de détection d'efforts ou de déformations formant un origami de pavage. Par « origami de pavage », ou « tessellation origami » en anglais, on entend une structure tridimensionnelle formée par pliage et éventuellement découpage d'une feuille bidimensionnelle, la structure tridimensionnelle comportant un ensemble de polygones constituant un pavage dans un plan. Ce dispositif permet d'obtenir une mesure vectorielle de l'effort exercé sur la structure tactile.
Selon cette première forme de réalisation, la structure tactile comprend une feuille de matériau flexible pliée suivant des lignes de pli délimitant des premières et des secondes facettes de manière à réaliser un origami de pavage, dans lequel lesdites premières facettes sont parallèles à une surface de support et sont reliées entre elles par des secondes facettes qui, du fait du pliage, ne sont pas parallèles à ladite surface de support et forment entre elles des dièdres, lesdites secondes facettes portant les capteurs d'effort ou de déformation, lesquels sont sensibles à l'ouverture de ces dièdres.
Les premières facettes peuvent former des tuiles d'un pavage de ladite surface de support de la structure.
La feuille peut présenter un motif d'ouvertures agencées de manière à réduire l'épaisseur de la structure, mesurée perpendiculairement à la surface de support.
Au moins certains des capteurs d'effort ou de déformation peuvent être des capteurs capacitifs, comprenant des armatures conductrices disposées par paires sur les secondes facettes, de manière à se faire face.
Au moins certains des capteurs d'effort ou de déformation peuvent être des capteurs de type piézorésistif, formés par des éléments conducteurs dont chacun s'étend à travers une ligne de pli séparant deux secondes facettes.
Les premières facettes peuvent avoir une forme de polygone convexe à N côtés, choisi de préférence parmi un triangle, un quadrilatère et un hexagone (formes de base du pavage du plan), au moins une première facette étant entourée de N autres premières facettes et reliées à elle par des secondes facettes portant au moins deux capteurs de déformation en correspondance de chaque côté de la première facette.
La structure tactile peut également comprendre une première et une seconde feuille en matériau flexible conducteur, pliées de la même manière que la feuille en matériau flexible et agencées de part et d'autre de cette dernière de manière à réaliser un blindage électromagnétique.
La structure peut également comprendre une matrice en matériau souple encapsulant la feuille en matériau flexible.
Selon une deuxième forme de réalisation, un ensemble de capteurs d'effort ou de déformation est formé par des capteurs capacitifs, chaque capteur capacitif comprenant un couple d'électrodes montées en vis-à-vis de part et d'autre du substrat en matériau flexible.
Les électrodes, ou armatures, peuvent notamment être réalisées sous forme d'une couche de cuivre ou d'aluminium. Les électrodes peuvent être déposées directement sur les faces du substrat en matériau flexible, par exemple par une technique de dépôt de couches minces ou par impression à l'aide d'encres conductrices. Alternativement, les électrodes d'une première face sont déposées sur un premier support en matériau flexible et les électrodes de la deuxième face sont déposées sur un deuxième support en matériau flexible. Les deux supports sont ensuite assemblés avec le substrat. Les supports peuvent être réalisés en polyimide, par exemple en Kapton (marque déposée).
Les électrodes se présentent par exemple sous forme de disques ou de carrés. De préférence, elles ont toutes la même forme et les mêmes dimensions.
Les électrodes peuvent être agencées les unes par rapport aux autres de façon à former un réseau bidimensionnel régulier d'électrodes. La répartition des efforts exercés par l'utilisateur sur la surface de préhension du corps de l'objet tangible peut ainsi être analysée plus précisément.
Le substrat en matériau flexible joue à la fois le rôle de séparateur diélectrique et de mécanisme de retour de force lors de l'application d'une force sur un capteur capacitif. Ainsi, la force exercée sur le capteur capacitif peut être déterminée en fonction de sa capacité, laquelle dépend directement de la distance séparant les électrodes.
Selon une troisième forme de réalisation, un ensemble de capteurs d'effort ou de déformation est formé par des capteurs résistifs, chaque capteur résistif comprenant une électrode d'encre conductrice déposée sur le substrat en matériau flexible. L'encre conductrice présente une résistivité variable en fonction de la pression.
Les première, deuxième et troisième formes de réalisation sont compatibles entre elles. En particulier, l'objet tangible peut comporter toute combinaison possible formée à partir d'une structure tactile formant un origami de pavage, un premier ensemble de capteurs capacitifs et un deuxième ensemble de capteurs résistifs.
De préférence, ies capteurs d'effort ou de déformation comportent chacun un élément sensible présentant une surface comprise entre 1 mrif (millimètre carré) et 1 cm2 (centimètre carré). Ces dimensions permettent d'obtenir une résolution appropriée pour la détermination de la répartition des efforts exercés par une main sur un objet. Cette dimension correspond respectivement, pour la structure formant un origami de pavage, à la surface d'une première facette, pour un capteur capacitif, à la surface d'une électrode ou armature et, pour un capteur résistif, à la surface d'une électrode d'encre conductrice.
L'objet tangible peut en outre embarquer, dans un logement du corps ou attaché au corps, divers composants électriques ou électroniques. L’objet tangible peut notamment comporter une unité de calcul agencée pour recueillir les mesures de l'ensemble des capteurs d'effort ou de déformation et pour déterminer, sur la base de ces mesures, les efforts exercés au niveau de chaque capteur d'effort ou de déformation. L'unité de calcul peut notamment convertir les données brutes des capteurs, par exemple une intensité ou une tension, en une valeur numérique représentative d'une intensité de l'effort exercé ou d'une distance de déplacement. L'unité de calcul peut aussi être agencée pour déterminer le type de saisie de l'objet tangible par l'utilisateur. À titre d'exemple, l'unité de calcul peut déterminer si l'objet est saisi du bout des doigts ou par l'ensemble d'une main.
L'objet tangible peut comprendre, en outre, une centrale inertielle agencée pour en déterminer le déplacement. Les données de mouvement s'ajoutent alors aux données de préhension déterminées à partir des capteurs d'effort ou de déformation pour permettre une évaluation des capacités motrices d'une personne.
Chez certains patients, les membres supérieurs présentent des tremblements lors de la manipulation d'objets. Ces tremblements sont susceptibles de perturber les mesures d'une centrale inertielle. L'objet tangible peut ainsi comporter, à la place ou en plus d'une centrale inertielle, un télémètre agencé pour mesurer une distance de l'objet tangible par rapport à une surface de référence. En particulier, le télémètre peut déboucher sur une surface inférieure du corps de l'objet tangible, afin de mesurer une hauteur de déplacement de l'objet tangible par rapport à un plan de travail.
L'objet tangible peut également comprendre, en outre, une unité de communication sans fil agencée pour permettre l'échange de données avec un dispositif externe. Les données échangées peuvent notamment comporter des données relatives aux mesures des capteurs d'effort ou de déformation. Le dispositif externe peut être un ordinateur ou une tablette tactile. Ces derniers peuvent comporter un programme permettant d'analyser les capacités motrices de l'utilisateur de l'objet tangible.
L'objet tangible peut aussi comprendre un vibreur, agencé pour générer des vibrations transmises au corps de l'objet tangible comme moyen de restitution des performances à l'utilisateur (rétroaction biologique ou « biofeedback »). Dans l'invention les rétroactions biologiques sont de nature vibratoire. Elles peuvent également être sonores ou visuelles. Le vibreur peut comporter, de manière classique, une masse excentrée et un micromoteur apte à entraîner la masse excentrée en rotation.
L'objet tangible comprend avantageusement, en outre, une batterie d'alimentation agencée pour pouvoir alimenter en énergie électrique l’ensemble des composants électriques ou électroniques de l'objet tangible. En particulier, la batterie d'alimentation peut alimenter l'unité de calcul, la centrale inertielle, le télémètre, l'unité de communication sans fil et le vibreur.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques, détails et avantages ressortiront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels :
- les figures IA et IB représentent schématiquement un premier exemple de structure tactile apte à équiper un objet tangible selon l'invention ;
- la figure 2 représente un détail de réalisation de la structure tactile des figures IA et IB ;
- la figure 3 représente schématiquement, dans une vue partiellement éclatée, un deuxième exemple de structure tactile apte à équiper un objet tangible selon l'invention ;
- la figure 4 représente un exemple d'objet tangible selon l'invention ;
- la figure 5 représente le schéma électrique d'un exemple d'objet tangible selon l'invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
La description qui suit, faite en référence aux figures IA, IB, 2 et 3, porte dans un premier temps sur deux exemples de structures tactiles aptes à équiper un objet tangible selon l’invention. Les figures 4 et 5 décrivent ensuite des exemples d'objet tangible selon l'invention.
Les figures IA et IB représentent schématiquement un premier exemple de structure tactile apte à équiper un objet tangible selon l'invention. La figure IA montre la structure tactile avant pliage et la figure IB montre la même structure après pliage. La structure tactile 10 comprend une feuille F de matériau flexible et éventuellement élastique découpée et présentant un motif de lignes de pli PM, PV. La feuille F peut être en papier ou en matière plastique, par exemple en PVC (polychlorure de vinyle), en Kapton (marque déposée), en polyester, en PET (polytéréphtalate d'éthylène) ou en PEEK (polyétheréthercétone). La feuille F est de préférence en matériau diélectrique ou revêtue d'un matériau isolant électriquement. Les lignes de pli PM, en trait continu, correspondent à des « plis montagne » et les lignes de pli PV, en trait pointillé, à des « plis vallée ». Par souci de clarté, toutes les lignes de pli ne sont pas identifiées par un signe de référence. Du fait de son caractère flexible, la structure tactile peut être appelée « peau tactile » ou « tapis tactile ».
Les lignes de pli définissent neuf premières facettes carrées, numérotées de 1 à 9, et 32 secondes facettes triangulaires. Dans un souci de clarté, seules trois de ces facettes triangulaires sont identifiées par des signes de référence, à savoir a, b et c. En pilant !a feuille F suivant le motif défini par les lignes de pli, les facettes carrées se rapprochent les unes des autres pour former une matrice 3 x 3 qui peut être considérée comme réalisant un pavage d'une portion de plan. Les facettes triangulaires, elles, prennent une orientation non parallèle à ce plan, voire perpendiculaire lorsque les côtés des facettes carrées adjacentes sont en contact.
La figure 2 représente un détail de réalisation de la structure tactile 10 selon l'exemple des figures IA et IB. Elle montre l'agencement des facettes carrées 2 et 3 et des facettes triangulaires a, b, c lorsque la feuille F est pliée, les facettes carrées 2 et 3 étant écartées l'une de l'autre pour les besoins de l'illustration. On peut constater que les facettes a et b, par exemple, forment un dièdre Dl. Il en va de même pour toutes les facettes triangulaires adjacentes. Lorsque deux facettes carrées s'écartent mutuellement, les dièdres formés par les facettes triangulaires adjacentes s'ouvrent, et inversement. Par exemple, dans le cas de la figure 2, un écartement - respectivement un rapprochement mutuel des facettes 2 et 3 provoque l'ouverture - respectivement la fermeture - du dièdre Dl. Ce principe est à la base de la détection de l'effort ou de la déformation de la structure tactile 10.
La structure tactile 10 comprend par ailleurs des plages conductrices AC (dont une seule porte un signe de référence sur la figure IA), agencées sur la feuille F, de part et d'autre des lignes de pli PM, à proximité des facettes carrées 1-9. Ces plages conductrices peuvent être en métal ou en polymère conducteur. Elles peuvent être collées, déposées par des techniques de couches minces ou imprimées en utilisant des encres conductrices. Pour éviter les courts-circuits entre plages conductrices, ces dernières sont agencées sur la face arrière de la feuille ou sont couvertes d'un revêtement diélectrique. Lors du pliage de la feuille F, les plages conductrices AC viennent face à face par paires pour former des armatures de condensateurs dont la capacité dépend de l’ouverture du dièdre formé par les facettes qui portent ces armatures. Ainsi, dans le cas de la figure 2, les plages conductrices AC1 et AC2, portées par les facettes triangulaires a et b, respectivement, forment un condensateur dont la capacité est d'autant plus élevée que le dièdre est fermé. Ce condensateur constitue ainsi un capteur d'effort ou de déformation. Comme illustré sur la figure 2, les plages conductrices AC peuvent être reliées à des ports d'interconnexion PI définis à la périphérie de la feuille F par des pistes conductrices PC déposées ou imprimées sur la feuille. Ces éléments de connexion permettent la mesure des capacités à l'aide d'un circuit de mesure approprié.
La structure tactile 10 permet d'obtenir une mesure des efforts tangentiels et normaux à la surface de l'objet tangible.
Cet exemple de structure tactile est décrit plus en détail dans la demande de brevet FR 3 045 150 Al, déposée au nom du demandeur de la présente demande de brevet. Les différents détails et les différentes variantes décrits dans cette demande de brevet sont également applicables à la mise en œuvre de l'objet tangible selon l'invention.
La figure 3 représente schématiquement, dans une vue partiellement éclatée, un deuxième exemple de structure tactile apte à équiper un objet tangible selon l'invention. Cette structure tactile permet d'obtenir une mesure des efforts normaux à la surface de l'objet tangible. La structure tactile 20 comprend un premier film 21 en élastomère, un deuxième film 22 en élastomère, un substrat 23 en élastomère, un premier ensemble d'électrodes 24 déposées sur une surface inférieure 21B du premier film 21 et un deuxième ensemble d'électrodes 25 déposées sur une surface supérieure 22A du deuxième film 22. Les films 21, 22 servent essentiellement de support pour les électrodes 24, 25, respectivement. Ils présentent par exemple une épaisseur comprise entre 200 pm (micromètres) et 2 mm (millimètre). Chaque électrode présente une forme carrée et occupe une surface environ égale à 0,5 cm2 (centimètre carré). Les électrodes 24, 25 de chaque ensemble forment un réseau bidimensionnel régulier, les électrodes étant alignées sous forme de lignes et de colonnes. Le substrat 23 est réalisé en matériau diélectrique et présente une épaisseur de l'ordre de quelques millimètres, par exemple 2 mm, en l'absence d'application d'efforts. Chaque électrode 24 du premier ensemble vient en vis-à-vis d'une électrode 25 du deuxième ensemble. Ainsi, chaque couple d'électrodes 24, 25 forme, avec le substrat 23, un condensateur dont la capacité varie en fonction de la distance séparant les deux électrodes 24, 25 considérées. Ces condensateurs à capacité variable constituent des capteurs capacitifs. La structure tactile 20 comprend en outre un circuit d'adressage, non représenté, permettant de déterminer la capacité individuelle de chaque condensateur ainsi formé. Du fait du caractère flexible, à la fois, du premier film 21, du deuxième film 22 et du substrat 23, la structure tactile 20 présente elle-même un caractère flexible. Elle peut donc être appelée « peau tactile » ou « tapis tactile ». Cette structure tactile ainsi conçue peut être appliquée sur une surface courbe en épousant cette surface et en conservant ses capacités de mesure de déformation. Bien entendu, le nombre d'électrodes, et donc de condensateurs, la forme, les dimensions et l'agencement des électrodes, de même que la forme et les dimensions de la structure tactile peuvent être adaptés en fonction de l'application visée, et notamment de la surface de préhension sur laquelle la structure tactile est destinée à être appliquée.
La figure 4 représente un exemple d'objet tangible rendu tactile selon l'invention. L'objet tangible 30 comprend un corps 31 formé par un cylindre de révolution. Le corps 31 présente une face d'extrémité supérieure 31A, une face d'extrémité inférieure 31B et une face latérale 31C. La face d'extrémité inférieure 31B du corps 31 est destinée à former une surface d'appui sur un support pour l'objet tangible 30. Des pieds, non représentés, peuvent être prévus sur cette face 31B. Ils sont par exemple en feutre afin d'éviter la formation de rayures sur le support. À titre d'exemple, le corps 31 présente un diamètre de 6 cm et une hauteur de 8 cm. Ainsi, l'objet tangible 30 est adapté à une préhension par une main d'un utilisateur. L'objet tangible 30 peut notamment être saisi du bout des doigts ou par l'ensemble de la main, le pouce et l'index venant enserrer le corps 31.
L'objet tangible 30 comporte une structure tactile 32 comprenant un ensemble de capteurs d'effort 321 associé à un substrat 322 en matériau flexible. Le substrat 322 est enroulé sur la face latérale 31C du premier cylindre 311.
Les corps 31 est creux afin de pouvoir accueillir les composants électroniques nécessaires à la mesure des efforts exercés, en particulier une batterie d'alimentation, une unité de calcul et une unité de communication sans fil permettant l'échange de données avec un dispositif externe. L'objet tangible 30 peut en outre accueillir une centrale inertielle, un télémètre et un vibreur. Ces éléments ne sont pas représentés sur la figure 4. Le télémètre est par exemple agencé de manière à pouvoir mesurer une distance depuis la face d'extrémité inférieure 31B du corps 31. Cette distance permet d'estimer la hauteur de l'objet tangible 30 par rapport au support sur lequel elle peut reposer. Le support est par exemple un écran tactile ou non tactile.
La structure tactile 32 peut être recouverte d'une feuille de matériau métallique, par exemple une feuille de cuivre, afin de former un bouclier électromagnétique, notamment pour les capteurs d'effort 321. La structure tactile 32 et, le cas échéant, la feuille de matériau métallique, peuvent être recouverts d'un ruban en polymère afin d'isoler électriquement les capteurs d'effort 321 de l'environnement extérieur, en particulier de l'utilisateur.
La figure 5 représente le schéma électrique d'un exemple d'objet tangible selon l'invention. L'objet tangible 40 comporte un ensemble de condensateurs à capacité variable 41 formant des capteurs d'effort, une unité de calcul 42, une centrale inertielle 43, un télémètre 44, une unité de communication sans fil 45 et un vibreur 46. Chaque capteur d'effort 41 est relié par l'une de ses armatures à la masse du circuit électrique et par l'autre de ses armatures à l'unité de calcul 42. Un bus 47 peut être utilisé pour relier l'ensemble des condensateurs à l'unité de calcul 42. La centrale inertielle 43 comprend un ensemble d'accéléromètres et de gyromètres permettant d'estimer l'orientation et la position de l'objet tangible 40, par exemple par rapport à un support. Le télémètre 44 permet de mesurer une distance entre l'objet tangible 40 et une surface de référence, par exemple le support de l'objet tangible 40. Le télémètre 44 est par exemple un télémètre laser. L'unité de communication sans fil 45 est par exemple un module de communication Wifi ou Bluetooth. Elle permet de transférer des données brutes ou des données traitées depuis l'objet tangible 40 vers un dispositif externe, par exemple une tablette tactile intégrant une application exploitant les données de préhension d'un utilisateur. L'unité de communication sans fil 45 peut également recevoir des signaux depuis un dispositif externe. Le vibreur 46 comprend un micromoteur et une masse excentrée entraînée en rotation par le micromoteur, afin d'engendrer des vibrations de l'objet tangible 40. L'unité de calcul 42 est agencée pour recevoir et/ou transmettre des données depuis et/ou vers chacun des autres composants de l'objet tangible 40. En outre, l'unité de calcul 42 peut être agencée pour générer des signaux permettant la mesure de la capacité de chaque condensateur 41.
Claims (12)
- REVENDICATIONS1. Objet tangible pour la rééducation motrice comprenant :un corps (31) présentant une surface de préhension (31C) pour une main d'un utilisateur, et une structure tactile (10, 20, 32) comportant une pluralité de capteurs d'effort ou de déformation (AC, 321) répartis sur la surface de préhension.
- 2. Objet tangible selon la revendication 1, dans lequel la structure tactile comprend une feuille (F) de matériau flexible pliée suivant des lignes de pli (PM, PV) délimitant des premières (1-9) et des secondes facettes (a, b, c) de manière à réaliser un origami de pavage, dans lequel lesdites premières facettes sont parallèles à une surface de support et sont reliées entre elles par des secondes facettes qui, du fait du pliage, ne sont pas parallèles à ladite surface de support et forment entre elles des dièdres (Dl), lesdites secondes facettes portant les capteurs d'effort ou de déformation (AC), lesquels sont sensibles à l'ouverture de ces dièdres.
- 3. Objet tangible selon la revendication 1, dans lequel la structure tactile (10, 20, 32) comporte un substrat (F, 23, 322) en matériau flexible apte à épouser la surface de préhension du corps de l'objet tangible, les capteurs d'effort ou de déformation étant montés sur ledit substrat.
- 4. Objet tangible selon la revendication 3, dans lequel un ensemble de capteurs d'effort ou de déformation est formé par des capteurs capacitifs (321), chaque capteur capacitif comprenant un couple d'électrodes (24, 25) montées en vis-à-vis de part et d'autre du substrat (23, 322) en matériau flexible.
- 5. Objet tangible selon la revendication 3, dans lequel un ensemble de capteurs d'effort ou de déformation est formé par des capteurs résistifs, chaque capteur résistif comprenant une électrode d'encre conductrice déposée sur le substrat en matériau flexible, l'encre conductrice présentant une résistivité variable en fonction de la pression.
- 6. Objet tangible selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les capteurs d'effort ou de déformation (AC, 321) comportent chacun un élément sensible présentant une surface comprise entre 1 millimètre carré et 1 centimètre carré.
- 7. Objet tangible selon l'une des revendications précédentes comprenant, en outre, une unité de calcul (42) agencée pour recueillir les mesures de l'ensemble des capteurs d'effort ou de déformation (AC, 321) et pour déterminer, sur la base de ces mesures, les efforts exercés au niveau de chaque capteur d'effort ou de déformation.
- 8. Objet tangible selon l'une des revendications précédentes comprenant, en outre, une centrale inertielle (43) agencée pour déterminer un déplacement de l'objet tangible.
- 9. Objet tangible selon l'une des revendications précédentes comprenant, en outre, un télémètre (44) agencé pour mesurer une distance de l'objet tangible par rapport à une surface de référence.
- 10. Objet tangible selon l'une des revendications précédentes comprenant, en outre, une unité de communication sans fil (45) agencée pour permettre l'échange de données entre l'objet tangible et un dispositif externe.
- 11. Objet tangible selon l'une des revendications précédentes comprenant, en outre, un vibreur (46), agencé pour générer des vibrations transmises au corps de l'objet tangible.
- 12. Objet tangible selon l'une des revendications précédentes, comprenant, en outre, une batterie d'alimentation agencée pour pouvoir alimenter en énergie électrique l'ensemble des composants électriques ou électroniques de l'objet tangible.
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL2002847C2 (en) * | 2009-05-06 | 2010-11-09 | Academisch Medisch Ct Bij De Universiteit Van Amsterdam | Exercise-apparatus. |
FR2972340A1 (fr) * | 2011-03-08 | 2012-09-14 | Fithealth | Dispositif de capteurs pour appareil de reeducation |
US20160067136A1 (en) * | 2013-05-16 | 2016-03-10 | New York University | Game-based sensorimotor rehabilitator |
US20160378206A1 (en) * | 2015-06-26 | 2016-12-29 | Intel Corporation | Circular, hand-held stress mouse |
FR3045150A1 (fr) * | 2015-12-11 | 2017-06-16 | Commissariat Energie Atomique | Systeme de detection d'efforts ou de deformations, en particulier pour une peau tactile |
-
2017
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL2002847C2 (en) * | 2009-05-06 | 2010-11-09 | Academisch Medisch Ct Bij De Universiteit Van Amsterdam | Exercise-apparatus. |
FR2972340A1 (fr) * | 2011-03-08 | 2012-09-14 | Fithealth | Dispositif de capteurs pour appareil de reeducation |
US20160067136A1 (en) * | 2013-05-16 | 2016-03-10 | New York University | Game-based sensorimotor rehabilitator |
US20160378206A1 (en) * | 2015-06-26 | 2016-12-29 | Intel Corporation | Circular, hand-held stress mouse |
FR3045150A1 (fr) * | 2015-12-11 | 2017-06-16 | Commissariat Energie Atomique | Systeme de detection d'efforts ou de deformations, en particulier pour une peau tactile |
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