FR3115467A1 - Dispositif de rééducation, d’entrainement ou de préparation physique - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un dispositif (100) de rééducation ou d’entrainement comprenant : un support mobile (102), un premier moyen de motorisation (106) asservi en position et agencé pour déplacer le support mobile (102), un premier moyen de mesure d’efforts (108) agencé pour mesurer un premier couple,un moyen de commande, caractérisé en ce que le moyen de commande est agencé pour commander en position le premier moyen de motorisation (106) de manière à déplacer le support mobile (102) dans sa trajectoire tant que le premier couple mesuréest égal à une consigne de couple, et dans le cas contraire, le moyen de commande est agencé et/ou programmé pour ralentir ou arrêter le premier moyen de motorisation (106) dans la succession de positions du support mobile (102) si le premier couple mesuré est en dehors de ladite consigne de couple. Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

Dispositif de rééducation, d’entrainement ou de préparation physique
La présente invention concerne un dispositif de rééducation, d’entrainement pour sportif ou de préparation physique.
Le domaine de l’invention est le domaine des dispositifs de rééducation utilisés par exemple lors du recouvrement de la motricité ou des dispositifs d’entrainement sportif, utilisés par exemple pour l’apprentissage de gestes techniques complexes ou pour la préparation physique spécifique.
Etat de la technique antérieure
On connaît des dispositifs utilisés pour la rééducation articulaire. Ces dispositifs aident au recouvrement de motricité en proposant de réaliser :
  • soit un mouvement à vitesse constante en opposant une charge résistive variable s’opposant au mouvement, ou
  • soit un mouvement à charge résistive constante et en ajustant la vitesse articulaire.
Ces dispositifs de rééducations sont fonctionnels mais posent des problèmes d’efficacité car les utilisateurs mettent en œuvre par le biais de ces dispositifs des efforts articulaires différents de ceux qu’ils auraient à fournir dans la vie réelle, c’est-à-dire sans l’utilisation de dispositif.
On connaît aussi des dispositifs pour l’apprentissage de gestes complexes pour l’entrainement sportif telles que des machines de musculation. Ces dispositifs d’entrainement ou d’aide à la préparation physique proposent de réaliser des mouvements articulaires ou guidés avec des charges résistives fixes
Ces dispositifs pour l’apprentissage sont fonctionnels mais soulèvent des problèmes liés à l’utilisation de charges résistives fixes. En effet, dans de tels dispositifs, il est très difficile, voire impossible d’ajuster la charge résistive offerte par l’intermédiaire du poids du corps ou de masses additionnelles associées au mouvement visé.
Un but de l’invention est de remédier à au moins un des inconvénients précités, et/ou de proposer un dispositif simple d’utilisation qui peut :
  • adapter sa charge résistive afin d’obtenir un effort articulaire associé au mouvement visé, et/ou
  • personnaliser la cinématique articulaire et le couple articulaire vis-à-vis du geste technique ou mouvement de rééducation visé tout en prenant en compte les capacités physiques du sujet, et/ou
  • personnaliser et adapter le niveau de difficulté du geste en fonction des progrès de l’utilisateur.
Un autre but de l’invention est de proposer un procédé permettant :
  • d’adapter la charge résistive au cours du mouvement, et/ou
  • de personnaliser la cinématique articulaire et le couple articulaire vis-à-vis du geste technique ou mouvement de rééducation visé tout en prenant en compte les capacités physiques du sujet, et/ou
  • d’adapter et de personnaliser le niveau de difficulté du geste en fonction des progrès de l’utilisateur.
L’invention permet d’atteindre au moins un des buts précités par un dispositif de rééducation ou d’entrainement comprenant :
  • un support mobile, comprenant au moins une surface de contact agencée pour être au contact avec un utilisateur dudit dispositif, le support mobile étant agencé pour se déplacer suivant une trajectoire définie par une succession de positions du support mobile, ladite trajectoire étant imposée par ledit dispositif,
  • un premier moyen de motorisation asservi en position et agencé pour déplacer le support mobile le long d’un axe de translation et /ou autour d’un axe de rotation du support mobile,
  • un premier moyen de mesure d’efforts agencé pour mesurer une première force et/ou un premier couple dépendant d’une force exercée par l’utilisateur sur la surface de contact,
  • un moyen de commande agencé et/ou programmé pour commander en position le premier moyen de motorisation.
Le moyen de commande est agencé pour commander en position le premier moyen de motorisation de manière à déplacer le support mobile dans sa trajectoire tant que :
  • la première force ou le premier couple mesuré(e) C1, ou
  • une donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1(le moyen de commande étant agencé et/ou programmé pour calculer la donnée C302en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e))
est égal(e) à une consigne de force ou de couple, et dans le cas contraire, le moyen de commande est agencé et/ou programmé pour ralentir ou arrêter le premier moyen de motorisation dans la succession de positions du support mobile si :
  • la première force ou le premier couple mesuré(e) C1, ou
  • la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1
est en dehors de ladite consigne de force ou de couple, ladite consigne de force ou de couple étant définie comme une valeur de force ou de couple modèle qui dépend de chaque position du support mobile dans sa trajectoire.
Le premier moyen de motorisation du dispositif selon l’invention peut être agencé pour actionner en rotation une pièce autour d’un axe de rotation du premier moyen de motorisation de manière à déplacer le support mobile, le premier moyen de mesure pouvant être agencé pour mesurer le premier couple autour de l’axe de rotation du premier moyen de motorisation.
Le premier moyen de motorisation du dispositif selon l’invention peut comprendre un axe robotisé modulaire relié au support mobile et pouvant comprendre un moteur asservi en position couplé à un réducteur via une transmission poulie courroie, le premier moyen de mesure pouvant être positionné sur le réducteur de sorte que l’axe de rotation du premier moyen de motorisation soit un axe de rotation en sortie du réducteur.
L’axe de rotation du support mobile du dispositif selon l’invention peut être confondu avec l’axe de rotation du premier moyen de motorisation.
La consigne de couple ou de force, pour une succession de positions successives du support mobile du dispositif selon l’invention, peut être caractérisée comme:
  • une courbe modèle d’un couple ou d’une force mesuré(e) ou simulé(e) variant en fonction de la position du support mobile dans sa trajectoire, ladite courbe modèle pouvant être :
  • inférieure ou égale à une courbe de couple ou de force de seuil maximum variant en fonction de la position du support mobile dans sa trajectoire,
  • supérieure ou égale à une courbe de couple ou de force de seuil minimum variant en fonction de la position du support mobile dans sa trajectoire.
Les courbes de couple ou de force de seuil minimum et de seuil maximum peuvent ainsi délimiter, en chaque position du support mobile dans sa trajectoire, un intervalle compris entre ces seuils de valeurs de couple ou de force pour lequel le premier moyen de motorisation n’est pas ralenti ou arrêté par le moyen de commande de manière à déplacer le support mobile lorsque :
  • la première force ou premier couple C1mesuré(e), ou
  • la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1
est dans cet intervalle.
La consigne de couple ou de force peut être, en chaque position du support mobile du dispositif selon l’invention dans sa trajectoire :
  • inférieure ou égale à un seuil maximal de couple ou de force, et/ou
  • supérieure ou égale à un seuil minimal de couple ou de force distinct du seuil maximal.
Le dispositif selon l’invention peut comprendre des premiers moyens pour ajuster le seuil maximal et/ou le seuil minimal de couple ou de force par un utilisateur.
Le dispositif selon l’invention peut comprendre en outre un dispositif de visualisation connecté au premier moyen de mesure d’efforts ou de couple et être agencé pour afficher simultanément d’une part :
  • le premier couple C1mesuré ou la première force mesurée, ou
  • la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1
et d’autre part la consigne de couple ou de force, au seuil défini précédemment, en chaque position du support mobile dans sa trajectoire.
Lorsque l’utilisateur est en dehors de la consigne de force ou de couple, le dispositif selon l’invention peut être agencé pour évaluer, par exemple incrémenter, un état hors consigne SORTIE de la première force ou du premier couple ou de la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou le premier couple mesuré(e) C1et le moyen de commande peut être agencé pour :
  • ralentir jusqu’à une nouvelle valeur d’une vitesse de déplacement ou arrêter le premier moyen de motorisation dans la succession de positions du support mobile, si l’état hors consigne SORTIE est supérieur, respectivement inférieur, à un niveau de souplesse SOUPLESSE, ou
  • avancer le support mobile à une position suivante dans la succession de positions du support mobile sans ralentir la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation si l’état hors consigne SORTIE est inférieur, respectivement supérieur, au niveau de souplesse SOUPLESSE.
Ledit niveau de souplesse SOUPLESSE peut être programmé pour régler une décélération de la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation affectant le déplacement du support mobile dans sa trajectoire lorsque l’utilisateur est en dehors de la consigne de force ou de couple,
ledit état hors consigne SORTIE peut être initialisé à une valeur de référence, de préférence à zéro, à chaque ralentissement de la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation.
Le moyen de commande du dispositif selon l’invention peut être agencé et/ou programmé pour faire évoluer l’état hors consigne SORTIE dans un premier sens lorsque la première force ou le premier couple mesuré(e) ou la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1est en dehors de la consigne de force ou de couple et pour faire évoluer l’état hors consigne SORTIE dans un second sens, opposé au premier sens, lorsque la première force ou le premier couple mesuré(e) ou la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1est égal(e) à la consigne de force ou de couple.
Le moyen de commande du dispositif selon l’invention peut être agencé et/ou programmé pour diminuer la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation lorsque la première force ou le premier couple mesuré(e) C1ou la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1est en dehors de la consigne de force ou de couple et pour augmenter la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation, de préférence jusqu’à une certaine valeur déterminée telle que 100 par exemple, lorsque la première force ou le premier couple mesuré(e) C1ou la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1est égal(e) à la consigne de force ou de couple.
Le moyen de commande peut être agencé et/ou programmé pour, lorsque le premier couple C1ou la première force mesuré(e) par le premier moyen de mesure ou la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1du dispositif selon l’invention est dans la consigne de force ou de couple, modifier, de préférence augmenter, la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation lorsque l’état hors consigne SORTIE est dans une première variante égal ou inférieur, ou dans une deuxième variante égal ou supérieur, à la valeur de référence, l’état hors consigne SORTIE pouvant être initialisé au niveau de souplesse SOUPLESSE. Par exemple, dans le cas de la deuxième variante, l’état hors consigne ne peut être initialisé au niveau de souplesse SOUPLESSE et la vitesse de déplacement ne peut être incrémentée.
La succession de positions du support mobile du dispositif selon l’invention peut être définie entre une position initiale et finale dudit support mobile, le moyen de commande pouvant être agencé pour arrêter le premier moyen de motorisation :
  • si le support mobile atteint la position finale, ou
  • si la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation atteint une valeur d’arrêt, de préférence égale à zéro.
Le dispositif selon l’invention peut comprendre :
  • un second moyen de motorisation asservi en couple ou en force ou en position par le moyen de commande et agencé pour exercer un second couple ou une seconde force sur l’utilisateur au niveau de la surface de contact dans la succession de positions du support mobile dans sa trajectoire,
  • un second moyen de mesure d’efforts agencé pour mesurer la seconde force et/ou un second couple dépendant de la force exercée par l’utilisateur sur la surface de contact.
Le dispositif selon l’invention peut comprendre des moyens de liaisons agencés pour connecter le second moyen de motorisation avec le support mobile de sorte que le moyen de commande est agencé et/ou programmé pour calculer la donnée C302en fonction :
  • de la première force ou du premier couple C1mesuré(e), et
  • de la seconde force ou du second couple C2mesuré(e),
le moyen de commande étant agencé et/ou programmé pour commander en couple le second moyen de motorisation :
  • à partir d’une consigne en effort Fuxet du second couple C2mesuré par le second moyen de mesure d’efforts, et/ou
  • en fonction de la donnée C302calculée par le moyen de commande.
Le second moyen de motorisation peut comprendre un second axe robotisé modulaire relié au support mobile par le moyen de liaison, le second axe robotisé modulaire pouvant comprendre un moteur asservi en couple ou en force couplé à un second réducteur via une transmission poulie courroie de sorte que l’axe de rotation du second moyen de motorisation soit un axe de rotation en sortie du second réducteur.
Suivant un autre aspect de l’invention, il est proposé un procédé qui comprend :
  • un asservissement en position d’un premier moyen de motorisation de manière à déplacer un support mobile le long d’un axe de translation et /ou autour d’un axe de rotation du support mobile, le déplacement du support mobile suivant une trajectoire imposée définie par une succession de positions du support mobile, le support mobile comprenant au moins une surface de contact au contact avec un utilisateur,
  • une mesure, par un premier moyen de mesure d’efforts, d’une première force et/ou d’un premier couple C1dépendant d’une force exercée par l’utilisateur sur la surface de contact,
  • une commande en position, par un moyen de commande, du premier moyen de motorisation.
Le moyen de commande peut commander en position le premier moyen de motorisation de manière à déplacer le support mobile dans sa trajectoire tant que :
  • la première force ou le premier couple C1mesuré(e), ou
  • une donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1
est égal à une consigne de force ou de couple, et dans le cas contraire, le moyen de commande ralentit ou arrête le premier moyen de motorisation dans la succession de positions du support mobile si:
  • la première force ou le premier couple C1mesuré(e), ou
  • la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1
est en dehors de ladite consigne de force ou de couple, ladite consigne de force ou de couple étant définie comme une valeur de force ou de couple modèle qui dépend de chaque position du support mobile dans sa trajectoire.
Le premier moyen de motorisation du procédé selon l’invention peut actionner en rotation une pièce autour d’un axe de rotation du premier moyen de motorisation de manière à déplacer le support mobile, le premier moyen de mesure peut mesurer le premier couple autour de l’axe de rotation du premier moyen de motorisation.
Le premier moyen de motorisation du procédé selon l’invention peut comprendre un axe robotisé modulaire relié au support mobile et peut comprendre un moteur asservi en position couplé à un réducteur via une transmission poulie courroie, le premier moyen de mesure peut être positionné sur le réducteur de sorte que l’axe de rotation du premier moyen de motorisation soit un axe de rotation en sortie du réducteur.
L’axe de rotation du support mobile du procédé selon l’invention peut être confondu avec l’axe de rotation du premier moyen de motorisation.
La consigne de couple ou de force du procédé selon l’invention, pour une succession de positions successives du support mobile, peut être caractérisée comme:
  • une courbe modèle d’un couple ou d’une force mesuré(e) ou simulé(e) variant en fonction de la position du support mobile dans sa trajectoire, ladite courbe modèle peut être :
    • inférieure ou égale à une courbe de couple ou de force de seuil maximum variant en fonction de la position du support mobile dans sa trajectoire,
    • supérieure ou égale à une courbe de couple ou de force de seuil minimum variant en fonction de la position du support mobile dans sa trajectoire.
Les courbes de couple ou de force de seuil minimum et de seuil maximum peuvent délimiter ainsi, en chaque position du support mobile dans sa trajectoire, un intervalle compris entre ces seuils de valeurs de couple ou de force pour lequel le premier moyen de motorisation n’est pas ralenti ou arrêté par le moyen de commande lorsque :
  • la première force ou premier couple mesuré(e), ou
  • la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1
est dans cet intervalle.
La consigne de couple ou de force du procédé selon l’invention peut être, en chaque position du support mobile dans sa trajectoire :
  • inférieure ou égale à un seuil maximal de couple ou de force, et/ou
  • supérieure ou égale à un seuil minimal de couple ou de force distinct du seuil maximal.
Le procédé peut comprendre un ajustement, par des premiers moyens pour ajuster, du seuil maximal et/ou du seuil minimal de couple ou de force par l’utilisateur.
Le procédé selon l’invention peut comprendre outre un affichage simultané, par un dispositif de visualisation connecté au premier moyen de mesure d’efforts ou de couple, d’une part :
  • de la première force mesurée ou du premier couple C1mesuré, ou
  • de la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1
et d’autre part de la consigne de couple ou de force, au seuil près défini dans le procédé selon l’invention, en chaque position du support mobile dans sa trajectoire.
Lorsque l’utilisateur est en dehors de la consigne de force ou de couple, le procédé selon l’invention peut comprendre une évaluation, par exemple incrémenter, par des moyens techniques, un état hors consigne SORTIE de la première force ou du premier couple C1ou de la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1et en ce que le moyen de commande :
  • peut ralentir jusqu’à une nouvelle valeur d’une vitesse de déplacement ou arrêter le premier moyen de motorisation dans la succession de positions du support mobile, si l’état hors consigne SORTIE est supérieur, ou respectivement inférieur, à un niveau de souplesse SOUPLESSE, ou
  • peut avancer le support mobile à une position suivante dans la succession de positions du support mobile sans ralentir la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation, si l’état hors consigne SORTIE est inférieur, ou respectivement supérieur, au niveau de souplesse SOUPLESSE.
Le niveau de souplesse SOUPLESSE peut être défini pour régler une décélération de la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation affectant le déplacement du support mobile dans sa trajectoire lorsque l’utilisateur est en dehors de la consigne de force ou de couple.
Ledit état hors consigne SORTIE peut être initialisé à une valeur de référence, de préférence à zéro, à chaque ralentissement de la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation.
Le moyen de commande du procédé selon l’invention peut faire évoluer l’état hors consigne SORTIE dans un premier sens lorsque la première force ou le premier couple C1mesuré(e) ou la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1est en dehors de la consigne de force ou de couple et faire évoluer l’état hors consigne SORTIE dans un second sens, opposé au premier sens, lorsque la première force ou le premier couple C1mesuré(e) ou la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1est égal(e) à la consigne de force ou de couple.
Le moyen de commande du procédé selon l’invention peut diminuer la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation lorsque la première force ou le premier couple C1mesuré(e) ou la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1est en dehors de la consigne de force ou de couple et augmenter la vitesse de déplacement, de préférence jusqu’à 100, du premier moyen de motorisation lorsque la première force ou le premier couple C1mesuré(e) ou la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1est égal(e) à la consigne de force ou de couple.
Le moyen de commande peut modifier, de préférence augmenter, lorsque la première force ou le premier couple C1mesuré(e) par le premier moyen de mesure du procédé selon l’invention ou la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1du procédé selon l’invention est dans la consigne de force ou de couple, la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation lorsque l’état hors consigne SORTIE est dans une première variante égal ou inférieur, ou dans une seconde variante égal ou supérieur, à la valeur de référence, l’état hors consigne SORTIE peut être initialisé au niveau de souplesse SOUPLESSE.
La succession de positions du support mobile du procédé selon l’invention peut être définie entre une position initiale et finale dudit support mobile, le moyen de commande peut arrêter le premier moyen de motorisation :
  • si le support mobile atteint la position finale, ou
  • si la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation atteint une valeur d’arrêt, de préférence à zéro.
Le procédé selon l’invention peut comprendre :
  • un asservissement en couple ou en force ou en position, par le moyen de commande, d’un second moyen de motorisation qui exerce un second couple ou une seconde force sur l’utilisateur au niveau de la surface de contact dans la succession de positions du support mobile dans sa trajectoire,
  • une mesure, par un second moyen de mesure d’efforts, de la seconde force et/ou un second couple C2dépendant de la force exercée par l’utilisateur sur la surface de contact.
Le procédé selon l’invention peut comprendre :
  • une connexion, par des moyens de liaisons, du second moyen de motorisation avec le support mobile de sorte que la donnée C302est calculée par le moyen de commande est fonction :
  • de la première force ou du premier couple C1mesuré(e), et
  • de la seconde force ou du second couple C2mesuré(e),
  • une commande en couple, par le moyen de commande, du second moyen de motorisation :
  • à partir d’une consigne en efforts Fuxet du second couple C2mesuré par le second moyen de mesure d’efforts, et/ou
  • en fonction de la donnée C302calculée par le moyen de commande.
Le second moyen de motorisation selon l’invention peut comprendre un second axe robotisé modulaire relié au support mobile par le moyen de liaison, le second axe robotisé modulaire pouvant comprendre un moteur qui est asservi en couple ou en force couplé à un second réducteur via une transmission poulie courroie, de sorte que l’axe de rotation du second moyen de motorisation soit un axe de rotation en sortie du second réducteur.
Brève description des figures
D’autres avantages et caractéristiques apparaîtront à l’examen de la description détaillée d’exemples nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels :
la est une représentation schématique d’un premier exemple de réalisation non limitatif d’un premier mode de réalisation d’un dispositif de rééducation ou d’apprentissage sportif selon l’invention,
la est une représentation schématique d’un exemple d’un procédé selon l’invention non limitatif utilisé dans les différents modes de réalisation des dispositifs selon l’invention,
la , nommée , illustre un premier exemple d’une interface logicielle mise en œuvre par l’algorithme utilisé dans les différents modes de réalisation de dispositif selon l’invention,
La , nommée illustre un second exemple d’une interface logicielle mise en œuvre par l’algorithme utilisé dans les différents modes de réalisation de dispositif selon l’invention,
la est une représentation schématique d’un premier exemple non limitatif d’un second mode de réalisation d’un dispositif de rééducation ou d’apprentissage sportif selon l’invention, et
la est une représentation schématique d’un deuxième exemple de réalisation non limitatif du second mode de réalisation d’un dispositif sportif ou d’apprentissage selon l’invention.
Description détaillée des figures
Il est bien entendu que les modes de réalisation qui seront décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détail structurel, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieure.
En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s’oppose à cette combinaison sur le plan technique.
Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
Le terme courbe modèle définit une courbe idéale étant préalablement enregistrée et pouvant être le résultat d’une simulation de l’exercice ou le résultat d’un couple mesuré ou d’une force mesurée sur un professionnel (i.e. sportif) effectuant le mouvement avec le dispositif selon l’invention. Cette courbe modèle, peut aussi être enregistrée par des moyens de capture de mouvement classique tels que par motion capture par système optoélectronique, plateformes de forces, capteurs d’efforts.
Dans le cas de la rééducation, le mouvement pouvant être effectué avec le dispositif selon l’invention correspond à celui d’une personne de référence « saine », par opposition à « pathologique ». Dans un contexte d’apprentissage de mouvement autre que sportif (en ergonomie par exemple), le mouvement peut être celui réalisé par un professionnel considéré comme un mouvement de référence.
Dans la description, le terme « simulé » englobe le fait que les courbes modèles sont personnalisées (i.e. optimisées) au préalable en fonction de l’utilisation du dispositif, c’est-à-dire qu’elles sont générées en fonction du geste à apprendre, de l’anthropométrie des apprenants (i.e. utilisateurs) et de leurs capacités physiques.
La illustre un premier mode de réalisation d’un dispositif 100 de rééducation ou d’apprentissage sportif selon l’invention.
Le dispositif 100 est positionné sur un châssis 110.
Le dispositif 100 de rééducation ou d’entrainement comprend un support mobile 102, comprenant au moins une surface de contact 118 agencée pour être au contact avec un utilisateur 104 dudit dispositif 100.
Le support mobile 102 est agencé pour se déplacer suivant une trajectoire définie par une succession de positions du support mobile 102, ladite trajectoire étant imposée par ledit dispositif 100.
Le dispositif 100 comprend en outre :
  • un premier moyen de motorisation 106 asservi en position et agencé pour déplacer le support mobile 102 le long d’un axe de translation et /ou autour d’un axe de rotation du support mobile 102,
  • un premier moyen de mesure d’efforts 108 agencé pour mesurer une première force et/ou un premier couple C1dépendant d’une force exercée par l’utilisateur 104 sur la surface de contact 118,
  • un moyen de commande agencé et/ou programmé pour commander en position le premier moyen de motorisation.
La trajectoire est mémorisée dans le moyen de commande. Elle est fixée, et non modifiée au cours de son parcours.
Autrement dit, la succession de positions du support mobile 102 définissant la trajectoire est prédéfinie. Ces positions diffèrent entre elles au moins en partie (car certaines peuvent être identiques, en cas d’aller-retour dans la trajectoire par exemple). Mais le dispositif 100 est agencé pour que chacune de ces positions n’évolue pas dans le temps notamment au cours du déplacement du support mobile 102 le long de cette trajectoire. Il n’y a pas d’ajustement des différentes positions composant la trajectoire au fur et à mesure du parcours de cette trajectoire.
Le moyen de commande peut mémoriser plusieurs trajectoires possibles correspondant à plusieurs exercices distincts, mais le dispositif 100 est agencé pour que, une fois que le support mobile 102 démarre une trajectoire, les différentes positions définissant cette trajectoire sont imposées et non modifiables. Par contre, les instants auxquels ces différentes positions vont être atteintes par le support mobile 102 peuvent varier selon le succès de l’utilisateur 104 à pratiquer son exercice, comme cela sera expliqué par la suite.
Le moyen de commande du dispositif 100 est agencé pour commander en position le premier moyen de motorisation 106 de manière à déplacer le support mobile 102 dans sa trajectoire tant que :
  • la première force ou le premier couple mesuré(e) C1, ou
  • une donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou le premier couple mesuré(e) C1
est égal(e) à une consigne de force ou de couple, et dans le cas contraire, le moyen de commande est agencé et/ou programmé pour ralentir ou arrêter le premier moyen de motorisation 106 dans la succession de positions du support mobile 102 si :
  • la première force ou le premier couple mesuré(e) C1, ou
  • la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou le premier couple mesuré(e) C1
est en dehors de ladite consigne de force ou de couple, ladite consigne de force ou de couple étant définie comme une valeur de force ou de couple modèle qui dépend de chaque position du support mobile 102 dans sa trajectoire.
Dans le cas dispositif 100, la première force ou le premier couple C1mesuré(e) est égal(e) à la donnée calculée C302au signe près. La donnée calculée C302s’appelle aussi le couple C302ou la force fourni(e) par l’utilisateur 104 qui est notamment un couple dans le cas du dispositif 100 car l’utilisateur 104 réalise un mouvement de rotation.
En effet, le dispositif 100 comprend un seul moyen de motorisation 106. Ainsi, en appliquant des hypothèses de simplifications (i.e. masse et inertie de transmission négligeables, force de pesanteur non considérée), l’équation dynamique du dispositif 100 s’écrit sous l’équation suivante :
Avec :
C1le couple en sortie du premier moyen de motorisation 106, c’est-à-dire le couple mesuré directement par le premier moyen de mesure d’efforts 108,
x la position de la surface de contact 118 (ici une poignée 418) par rapport à l’axe de rotation du premier moyen de motorisation 106, et
Fuyla force transversale exercée par l’utilisateur 104 sur le dispositif 400 au niveau de la surface de contact 118.
Ainsi, le termex . F uy correspond au couple fourni C302par l’utilisateur 104.
Dans le dispositif 100, le premier couple mesuré C1est donc égal au couple fourni par l’utilisateur C302au signe près (C1= - C302).
Ainsi, la mesure du premier couple C1par le premier moyen de mesure d’efforts 108 donne directement (au signe près) le couple fourni par l’utilisateur C302, qui est la grandeur d’intérêt, c’est-à-dire celle qui est comparée à la consigne de couple. Le moyen de commande agit donc sur le premier moyen de motorisation 106 en fonction du premier couple mesuré C1vis-à-vis de la consigne de force ou de couple. Si ce premier couple mesuré C1est dans la consigne de force ou de couple, le moyen de commande ne ralentit pas ou n’arrête pas le premier moyen de motorisation 106, et dans ce cas contraire, le moyen de commande ralentit voire arrête le premier moyen de motorisation 106. L’utilisateur 104 est assis sur un siège du châssis 110.
Le support mobile 102 est un bras mobile 102. Le support mobile comprend dans le cas du dispositif 100 un degré de liberté en rotation. Ainsi, le support mobile est agencé pour pivoter sur un axe de rotation A.
Le support mobile 102 réalise ainsi un mouvement circulaire centré sur l’axe A.
Dans une variante de dispositif 100, le support mobile 102 peut comprendre un degré de liberté en translation. Le degré de liberté du support mobile 102 est choisi en fonction du mouvement de rééducation et/ou d’entrainement que l’on veut faire pratiquer et/ou faire à l’utilisateur 104.
Le dispositif 100 couvre donc différents mouvements.
Le support mobile 102 comprend en outre, dans le cas du dispositif 100, une paroi supérieure 120 comprenant un support 124 sur lequel l’utilisateur 104, assis, peut reposer son avant-bras (dans l’exemple illustré).
Le support 124 est agencé pour aider l’utilisateur 104 à maintenir une co-axialité acceptable entre l’axe A du support mobile et celui de l’articulation dudit utilisateur 104.
La surface de contact 118 est fixée à cette paroi supérieure 120 du support mobile 102.
La surface de contact 118 est fixée au support mobile 102 par des moyens de fixation (non illustrés), par exemple avec des vis. Dans le cas du dispositif 100, la surface de contact 118 est une poignée ou une boule de saisie agencée pour être agrippée par la main de l’utilisateur 104.
Le support mobile 102 comprend au moins un orifice 122 positionné sur la paroi supérieure 120 du support mobile 102. L’orifice ou la pluralité d’orifices 122 est agencé pour fixer la surface de contact 118 au support mobile 102.
Le support mobile 102 comprend donc en une pluralité d’orifices 122 alignés successivement l’un derrière l’autre selon une direction longitudinale du support mobile 102.
Ainsi, la perforation du support mobile 102 selon la direction longitudinale du support mobile (i.e. sa longueur) permet de pouvoir fixer la surface de contact 118 à différentes distances de l’axe A et ainsi s’adapter à la morphologie de différents utilisateurs 104.
Le support mobile 102 est fixé au premier moyen de motorisation 106.
Le premier moyen de motorisation 106 comprend un axe robotisé modulaire relié au support mobile 102. Le moyen de motorisation 106 et le support mobile 102 sont reliés par encastrement du support mobile 102 au premier moyen de motorisation 106 via la bride 116.
Le premier moyen de motorisation 106 comprend un moteur 112 asservi en position couplé à un réducteur 114 via une transmission poulie courroie. La bride 116 est positionnée au-dessus du réducteur 114.
Le réducteur 114 fait aussi partie du premier moyen de motorisation 106.
Le premier moyen de mesure 108 est positionné sur le réducteur 114 de sorte que l’axe de rotation du premier moyen de motorisation 106 soit un axe de rotation en sortie du réducteur 114.
Dans le dispositif 100, l’axe A de rotation du support mobile 102 est confondu avec l’axe de rotation du premier moyen de motorisation 106.
L’axe de rotation en sortie du réducteur 114 est colinéaire à l’axe A de rotation du support mobile 102. Ainsi, l’axe de sortie du réducteur 114 est confondu avec l’axe A de rotation du support mobile 102.
Le premier moyen de motorisation 106 est agencé pour actionner en rotation une pièce autour d’un axe de rotation du premier moyen de motorisation 106 de manière à déplacer le support mobile 102.
La force ou le couple mesuré(e) C1ou la donnée C302dépend de l’architecture du dispositif 100, notamment du mouvement du support mobile 102 tel que défini par l’action de l’utilisateur 104 sur la surface de contact 118 dans le dispositif 100.
Le premier moyen de mesure 108 est agencé pour mesurer le premier couple autour de l’axe de rotation du premier moyen de motorisation 106, qui dans ce cas-ci est confondu avec l’axe de rotation A du support mobile 102.
Le premier moyen de mesure 108 comprend au moins une jauge de déformation positionnée sur le réducteur 114. Dans le cas considéré, le premier moyen de mesure 108 comprend huit jauges de déformation.
La pluralité de jauges de déformation sont réparties sur la bride de sortie du réducteur 114 autour de l’axe de rotation A du support mobile 102 et/ou du premier moyen de motorisation 106.
Le choix du positionnement et du câblage de la pluralité de jauges de déformation permet d’obtenir un couple transitant sur la bride de sortie 116 du premier moyen de motorisation 106. Les compensations inter-jauges permettent une mesure indépendante des éventuelles perturbations appliquées sur le réducteur 114 tels que des efforts normaux et transverses, des moments transverses.
Le dispositif 100 peut posséder de manière symétrique, un second support mobile 1022, identique au premier support mobile 102 et associés à des moyens 1062, 1082, 1122, 1142, 1162, 1182, 1202, 1222, 1242pas nécessairement illustrés et identiques aux moyens respectivement 106, 108, 112, 114, 116, 118, 120, 122, 124. De cette façon, le dispositif 100 peut comprendre l’ensemble des éléments décrits précédemment adaptés au second bras de l’utilisateur 104 du dispositif 100.
Ainsi, le dispositif 100 comprend un autre moyen de motorisation (non illustré) agencé pour actionner en rotation une pièce autour d’un axe de rotation de cet autre moyen de motorisation (non illustré) de manière à déplacer un second support mobile 1022. Un autre moyen de mesure (non illustré) est agencé pour mesurer un autre couple autour de l’axe de rotation de l’autre moyen de motorisation.
L’autre moyen de motorisation comprend un axe robotisé modulaire relié au deuxième support mobile 1022et comprenant un moteur asservi en position couplé à un réducteur via une transmission poulie courroie, l’autre moyen de mesure étant positionné sur le réducteur de sorte que l’axe de rotation de l’autre moyen de motorisation soit un axe de rotation en sortie du réducteur.
L’axe de rotation du second support mobile 1022est confondu avec l’axe de rotation de l’autre moyen de motorisation.
De cette façon, le dispositif 100 offre la possibilité de travailler avec des utilisateurs 104 droitiers ou gauchers et/ou de travailler simultanément et/ou séparément les bras gauche et droit d’un utilisateur 104.
Le dispositif 100 comprend différentes fonctionnalités de réglages qui permettent d’adapter le dispositif 100 à la taille de différents utilisateurs, allant par exemple de 1,30 mètres (m) à 2,00 mètres.
Le dispositif 100 est agencé pour mettre en situation un mouvement de rotation interne / externe de l’épaule de l’utilisateur 104.
Le dispositif 100 est également conçu pour tester des mouvements de flexions/extension, abduction/adduction et rotation interne/externe par simple réorientation du dispositif 100 sur le châssis et ceci pour n’importe quelle articulation du sujet (coude, poignet, hanche, genou, cheville …).
La est une représentation schématique non limitative d’un exemple de réalisation non limitatif d’un procédé 200 selon l’invention.
Le procédé 200 est mis en œuvre par le dispositif 100. Il est aussi mis en œuvre par les dispositifs 400 et 500 décrits, dans la suite, aux figures 4 et 5.
Le procédé 200 est mis en œuvre par ordinateur ou par tout moyen de commande comprenant au moins une carte de calcul telle qu’un processeur ou un ordinateur.
Le moyen de commande du dispositif 100 comprend au moins un ordinateur, une unité centrale ou de calcul, un circuit électronique analogique (de préférence dédié), un circuit électronique numérique (de préférence dédié), et/ou un microprocesseur (de préférence dédié), et/ou des moyens logiciels, et est agencé et/ou programmé pour commander les autres éléments du dispositif 100.
Le procédé 200 comprend au moins une itération d’une phase d’ajustement 210 de la position P du support mobile 102.
La phase d’ajustement 210 comprend une étape d’initialisation 202 des paramètres d’entrée.
Cette étape d’initialisation 202 consiste à rentrer et/ou définir les paramètres d’entrée. Les paramètres d’entrée comprennent :
  • un choix de mode de fonctionnement du dispositif 100,
  • une consigne de force ou de couple comprenant au moins un seuil SEUIL,
  • un niveau de souplesse SOUPLESSE,
  • une position P initiale du support mobile 102,
  • une vitesse de lecture PAS dont dépend la vitesse du premier moyen de motorisation 106,
  • un état hors consigne SORTIE.
L’état hors consigne SORTIE est initialisé à zéro dans l’étape d’initialisation 202.
Le niveau de souplesse SOUPLESSE peut varier de 0 à 100.
Le procédé 200 mis en œuvre dans les dispositifs 100, 400 et 500, comprend deux modes de fonctionnement, un mode continu et un mode séquentiel. Ces deux modes de fonctionnement seront explicités dans la suite du présent texte.
Le dispositif selon l’invention peut prendre en compte soit la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation 106 ou une vitesse de lecture PAS fonction de la vitesse du premier moyen de motorisation 106. La vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation 106 varie proportionnellement et dans le même sens que la vitesse de lecture PAS.
Dans le cas illustré en , la vitesse de lecture PAS fonction de la vitesse du premier moyen de motorisation 106 est considérée.
En particulier, la vitesse de lecture PAS est interprétée comme un paramètre de lecture d’un fichier de trajectoire, préalablement enregistré, correspondant à une courbe modèle d’un couple ou d’une force mesuré(e) ou simulé(e) et servant dans l’asservissement en position et/ou en couple ou en force du premier et second moyen de motorisation 106, 406 selon les dispositifs 100, 400 et 500.
Dans les dispositifs selon l’invention 100, 400, 500, la trajectoire de la courbe modèle est enregistrée à une fréquence Fa. Ce fichier est ensuite sur-échantillonné de manière à ce que la fréquence des points soit de F#file= K x Faavec K étant une constante de sur-échantillonage. Ainsi, pour que le support mobile 102 se déplace à la fréquence Fa, il faut lire 1 point sur K dans le fichier de la courbe modèle préenregistrée.
Dans le mode de réalisation considéré, les opérations du déplacement du support mobile 102 s’exécutent toutes les 400 microsecondes. La courbe modèle a été sur-échantillonnée toutes les 4 microsecondes de façon à ce qu’en lisant une valeur sur 100 à chaque cycle du moyen de commande, le mouvement est réalisé à la vitesse « normale » (souhaitée). C’est pourquoi la vitesse de lecture PAS est initialisée à 100. La constante K de sur-échantillonnage vaut 100. Lorsque la vitesse de lecture PAS diminue, le moyen de commande parcourt moins vite le fichier se rapportant à la courbe modèle et déplace donc le support mobile 102 plus lentement. Ainsi, si la vitesse de lecture PAS vaut 100 alors le mouvement du support mobile 102 est réalisé à la vitesse de déplacement « normale » (souhaitée). A l’opposé, si la vitesse de lecture PAS diminue, par exemple de 1, il faut lire 1 point sur 99 et non 1 point sur 100 dans le fichier de la courbe modèle préenregistrée. Le support mobile 102 est donc ralenti.
La vitesse de lecture PAS est initialisée à 100 dans l’étape d’initialisation 202. Dans l’exemple considéré, lorsque la vitesse de lecture PAS est égale à 100, cela correspond à la vitesse « normale » désirée de lecture du fichier de la courbe modèle. Le premier moyen de motorisation 106 n’a donc pas été ralenti.
Toutes les opérations de la phase d’ajustement 210, correspondant aux opérations de déplacement du support mobile 102, s’effectuent toutes les 400 microsecondes. Si la vitesse de lecture PAS vaut 100, le support mobile 102 se déplace à la vitesse souhaitée. Si la vitesse de lecture PAS est comprise entre 0 et 100 alors le support mobile 102 se déplace moins vite que prévu, il est ralenti par le moyen de commande. Si la vitesse de lecture PAS est égale à 0 alors le support mobile 102 est arrêté.
Le niveau de souplesse SOUPLESSE est programmé ou défini pour régler une décélération de la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation 106 affectant le support mobile 102 dans sa trajectoire lorsque l’utilisateur 104 est en dehors de la consigne de force ou de couple. La valeur du niveau de souplesse SOUPLESSE permet de régler la difficulté de l’exercice. En effet, la valeur du niveau de souplesse SOUPLESSE fixe, d’une certaine manière, le temps que met le premier moyen de motorisation 106 pour s’arrêter. Plus le niveau de souplesse SOUPLESSE est grand, plus la vitesse du premier moyen de motorisation 106 décroitra lentement. Dans le cas de la , le dispositif selon l’invention doit réaliser une étape de modification 230 de la valeur hors seuil SORTIE et une seconde condition de modification 232 de l’état hors seuil SORTIE un plus grand nombre de fois avant de diminuer la vitesse de lecture PAS, par exemple de 1. A l’inverse, plus le niveau de souplesse SOUPLESSE est faible, plus la vitesse de lecture décroitra rapidement.
Plus la vitesse de lecture est petite, plus on ralentit et ce jusqu’à ce que la vitesse de lecture PAS soit égale à, par exemple, zéro. Dans ce dernier cas, le dispositif 100 est, par exemple, arrêté. Dans le mode de réalisation considéré, quand la vitesse de lecture PAS est égale à 100, le premier moyen de motorisation 106 est à une vitesse de déplacement normale, souhaitée car programmée comme telle à l’étape d’initialisation 202.
Dans le cas du procédé 200, il est à noter qu’aucun paramètre de temps n’est entré et/ou paramétré. Dans une variante non illustrée, ce paramètre de temps peut être programmé et/ou entrer. Dans le procédé 200, illustré en , le temps nécessaire pour arrêter le premier moyen de motorisation 102 est réglé grâce au niveau de souplesse SOUPLESSE.
Le calcul du temps d’arrêt est
Avec :
K : correspondant à la constante de sur-échantillonnage,
SOUPLESSE : correspondant au niveau de souplesse, et
Fa: correspondant à la fréquence d’enregistrement des points de la courbe modèle.
Ainsi, avec le réglage plus dur, c’est-à-dire quand le niveau de souplesse SOUPLESSE est bas, par exemple s’il est égal à 0, l’essai s’arrête quasi-instantanément. Par exemple, l’utilisateur 104 n’a que 40 millisecondes pour tenter de revenir dans la consigne de couple ou de force.
Avec le réglage plus souple, c’est-à-dire quand le niveau de souplesse SOUPLESSE est élevé, par exemple lorsqu’il est compris entre 50 et 100, l’utilisateur 104 aura plus de temps pour fournir le couple souhaité (i.e. rentrer dans la consigne de force ou de couple). Par exemple, l’utilisateur 104 aura, par exemple 4.04 secondes pour corriger son geste avec le réglage le plus souple égal à 100.
Le procédé 200 comprend ensuite une phase de mesure 204 comprenant :
  • une étape d’analyse 206 du couple nécessaire C(P+PAS) pour passer à la position P+PAS du support mobile 102 suivante, et
  • une étape d’analyse 208 du couple ou de la force mesurée C1ou de la donnée C302(aussi appelée couple mesuré C302correspondant à la force ou couple fourni par l’utilisateur 104) calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1.
La phase d’ajustement comprend ensuite une vérification 212 d’une condition de la mesure de la consigne de force ou de couple. Dans ce cas, le procédé 200 vérifie si le couple ou force calculée C302ou le premier couple C1ou première force mesurée à la position P du support mobile 102 est égal(e) à la consigne de force ou de couple C(P+PAS) à la position suivante P+PAS à un seuil près. Le seuil près a été paramétré à l’étape d’initialisation 202 en entrant le paramètre de seuil SEUIL.
Le procédé 200 vérifie ainsi si le couple ou la force fourni(e) par l’utilisateur est adapté à la cinématique du mouvement notamment à toutes les positions P définissant le mouvement du support mobile 102.
Cette condition est réalisée quand la première force mesurée ou le premier couple mesuré C1ou la donnée calculée C302par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple C1mesuré (e) est dans la consigne de force ou de couple, à un seuil près SEUIL.
Cette condition n’est pas réalisée quand la première force mesurée ou le premier couple mesuré C1ou la donnée calculée C302par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple C1mesuré (e) est en dehors de la consigne de force ou de couple, à un seuil près SEUIL.
Dans le cas du dispositif 100, le support mobile 102 effectue un mouvement de rotation autour de l’axe A. Le premier moyen de mesure 108 mesure donc un couple au niveau de l’axe de rotation A du support mobile 102, confondu avec l’axe de rotation du premier moyen de motorisation 106.
Cas où la condition de vérification 212 est satisfaite:
Si cette condition de vérification 212 est satisfaite alors le procédé 200 comprend une phase d’état dans la consigne 214 comprenant une première étape d’analyse 224 de la valeur de la vitesse de lecture PAS.
La première étape d’analyse 224 de la vitesse de lecture PAS comprend une première condition sur la vitesse de lecture PAS.
  • Si la vitesse de lecture PAS n’a pas été modifiée au cours du procédé 200, c’est-à-dire que la valeur de PAS est égale à sa valeur d’initialisation choisie à l’étape d’initialisation 202, alors l’étape d’analyse 224 comprend une étape d’attribution 216 de la position P du support mobile 102. Dans ce cas, l’étape d’attribution 216 de la position P consiste à commander en position, par le moyen de commande, le premier moyen de motorisation 106 de manière à déplacer le support mobile 102 dans sa trajectoire à la position P+PAS. Le support mobile 102 est avancé à la position suivante P+PAS dans sa trajectoire. La phase d’état dans la consigne 214 est terminée.
  • Si cette première condition sur la vitesse de lecture PAS n’est pas satisfaite, alors le procédé 200 comprend une vérification d’une première condition de modification 218 de la valeur de l’état hors consigne SORTIE.
Cette première condition de modification 218 de la valeur état hors consigne SORTIE est réalisée lorsque l’état hors consigne SORTIE est supérieur ou égal à une valeur déterminée, par exemple si l’état hors consigne SORTIE est strictement supérieur à zéro.
  • Si la première condition de modification 218 de la valeur état hors consigne SORTIE est réalisée ou satisfaite, le procédé 200 réalise une mise à jour de la valeur hors consigne SORTIE en la décrémentant de 1. Ainsi, le moyen de commande est agencé et/ou programmé pour faire évoluer l’état hors consigne SORTIE dans un sens, nommé second sens par opposition à un premier sens (décrit dans la suite), lorsque la première force ou le premier couple mesuré(e) C1ou la donnée calculée C302par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple C1mesuré (e) est égal(e) à la consigne de force ou de couple. La phase état dans la consigne 214 de phase d’ajustement 210 du procédé 200 passe ensuite à l’étape d’attribution 216 de la position P du support mobile 102. Le moyen de commande commande en position le premier moyen de motorisation 106 de manière à déplacer le support mobile 102 dans sa trajectoire. Le support mobile 102 est avancé à la position suivante P+PAS dans sa trajectoire. La phase d’état dans la consigne 214 est terminée.
  • Si la première condition de modification 218 de la valeur état hors consigne SORTIE n’est pas réalisée ou satisfaite, la phase d’ajustement réalise une première mise à jour 220 :
  • de la vitesse de lecture PAS en l’incrémentant, par exemple de 1, et
  • de la valeur hors consigne SORTIE, par exemple, en lui attribuant la valeur du niveau de souplesse SOUPLESSE.
La première mise à jour de 220 consiste à :
  • modifier, dans ce cas augmenter, la vitesse de lecture PAS lorsque l’état hors consigne SORTIE est égal ou inférieur, à la valeur de référence,
  • initialiser l’état hors consigne SORTIE au niveau de souplesse SOUPLESSE.
La valeur de référence de l’état hors seuil SORTIE est zéro.
Après l’ajustement de la valeur hors consigne SORTIE, la phase état dans la consigne 214 de la phase d’ajustement 210 passe ensuite à l’étape d’attribution 216 de la position P du support mobile 102. Le moyen de commande commande en position le premier moyen de motorisation 106 de manière à déplacer le support mobile 102 dans sa trajectoire. Le support mobile 102 est avancé à la position suivante P+PAS dans sa trajectoire. La phase d’état dans la consigne 214 est terminée.
Lorsque la phase d’état dans la consigne 214 est terminée, la phase d’ajustement 210 comprend une condition de fin d’exercice 222. La condition de fin d’exercice 222 consiste à analyser si le support mobile 102 a atteint sa position finale. La position finale est définie comme étant la dernière position du mouvement prédéfini du support mobile 102.
  • Si la condition de fin d’exercice 222 est réalisée alors la phase d’ajustement 210 est terminée. Le procédé 200 comprend alors une première étape d’arrêt 226 de l’exercice. La première étape d’arrêt consiste à arrêter le premier moyen de motorisation 106. Dans ce cas, cela signifie que l’exercice avec le support mobile 102 est terminé. Le support mobile a terminé son mouvement.
  • Si la condition de fin d’exercice 222 n’est pas réalisée alors la phase d’ajustement 210 passe à l’itération suivante. Une nouvelle itération de la phase d’ajustement débute 210. On repart au niveau de la phase de mesure 204.
Dans le cas où le mode de fonctionnement paramétré à l’étape d’initialisation 202 est le mode continu, alors la phase d’ajustement est réitérée jusqu’à tant que le support mobile 102 atteigne sa position finale.
Cas où la condition de vérification 212 n’est pas satisfaite:
Si cette condition de vérification 212 n’est pas satisfaite alors le procédé 200 comprend une phase d’état hors consigne 228. La phase d’état hors consigne 228 comprend une première étape de modification 230 de l’état hors consigne SORTIE, de préférence une augmentation de l’état hors consigne SORTIE. L’état hors consigne SORTIE est modifié, par exemple en étant incrémenté de 1.
L’état hors consigne SORTIE évolue ainsi dans un premier sens, par opposition au second sens détaillé plus haut. Dans le cas considéré, l’état hors consigne SORTIE augmente, lorsque la première force ou le premier couple mesuré(e) C1ou la donnée calculée C302par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple C1mesuré (e) est en dehors de la consigne de force ou de couple.
Après cette étape de modification 230 de l’état hors consigne SORTIE, la phase d’état hors consigne 228 comprend une seconde vérification d’une seconde condition de modification 232 de la valeur état hors consigne SORTIE. Cette seconde condition de modification 232 de la valeur état hors consigne SORTIE vise à comparer le niveau de souplesse SOUPLESSE avec l’état hors consigne SORTIE. Cette seconde condition de modification 232 de la valeur état hors consigne SORTIE est réalisée lorsque l’état hors consigne SORTIE est supérieur ou égal au niveau de souplesse SOUPLESSE.
  • Si la seconde condition 232 de la valeur état hors consigne SORTIE n’est pas réalisée ou satisfaite, alors la phase d’ajustement 210 du procédé 200 revient dans la phase dans la consigne 214 en reprenant à l’étape d’attribution 216 de la position P du support mobile 102. Le support mobile 102 est avancé à une position suivante P+PAS dans la succession de positions du support mobile 102 sans ralentir la vitesse de lecture PAS. La phase d’état dans la consigne 214 est terminée. Le procédé 200 vérifie ensuite la condition de fin d’exercice 222.
  • Si cette seconde condition de modification 232 de la valeur état hors consigne SORTIE est satisfaite alors le procédé 200 réalise une seconde mise à jour 234 :
  • de la vitesse de lecture PAS. La vitesse de lecture PAS est diminuée en étant décrémentée de 1 par exemple, et
  • de la valeur hors consigne SORTIE en lui attribuant une valeur déterminée, par exemple, en lui attribuant la valeur de zéro.
La seconde mise à jour de 234 consiste ainsi à :
  • modifier, dans ce cas diminuer, la vitesse de lecture PAS lorsque l’état hors consigne SORTIE est supérieur ou égal au niveau de souplesse SOUPLESSE,
  • initialiser l’état hors consigne SORTIE à une valeur déterminée, ici en lui attribuant la valeur de zéro. L’état hors consigne SORTIE est donc réinitialisé à chaque fois que la vitesse de lecture PAS diminue.
Ainsi, les opérations se rapportant à la première étape de modification 230, la seconde condition de modification 232 et la seconde mise à jour 234 ont pour but de faire baisser plus ou moins vite la vitesse de lecture PAS en fonction du niveau de souplesse SOUPLESSE.
Après l’étape de vérification de la seconde condition de modification 232, le procédé 200 comprend une seconde étape d’analyse 236 de la vitesse de lecture PAS.
La seconde étape d’analyse 236 de la vitesse de lecture PAS comprend une seconde condition sur la vitesse de lecture PAS.
  • Si la seconde condition sur la vitesse de lecture PAS n’est pas réalisée ou satisfaite, c’est-à-dire quand la valeur de la vitesse de lecture PAS n’est pas égale à la valeur d’arrêt prédéterminée au moment de l’étape d’initialisation 202, par exemple si cette vitesse de lecture PAS n’est pas égale à zéro, alors la phase d’ajustement 210 du procédé 200 revient dans la phase dans la consigne 214 en reprenant à l’étape d’attribution 216 de la position P du support mobile 102. Le support mobile 102 est avancé à une position suivante P+PAS dans la succession de positions du support mobile 102 sans ralentir à nouveau la vitesse de lecture PAS. La phase d’état dans la consigne 214 est terminée. Le procédé 200 vérifie ensuite la condition de fin d’exercice 222.
  • Si la seconde condition sur la vitesse de lecture PAS est réalisée, c’est-à-dire que la valeur de la vitesse de lecture PAS est égale à la valeur d’arrêt prédéterminée au moment de l’étape d’initialisation 202, alors le premier moyen de motorisation 106 est arrêté. Le support mobile 102 du dispositif selon l’invention ne peut bouger. La phase hors consigne 228 est terminée.
Dans le procédé 200 illustré en , la valeur d’arrêt est égale à zéro, soit quand la vitesse de lecture PAS, fonction de la vitesse du premier moyen de motorisation 106, est nulle.
Le procédé 200 comprend ensuite une condition sur le mode de fonctionnement 240.
  • Si le mode de fonctionnement paramétré à l’étape d’initialisation 202 est le mode continu, alors la phase d’ajustement 210 passe en phase d’état dans la consigne 214 en reprenant à l’étape d’attribution 216 de la position P du support mobile 102. Le support mobile 102 n’est pas avancé à une position suivante car la vitesse de lecture PAS est égal à zéro (i.e. à l’étape d’attribution 216, P = P + PAS). La phase d’état dans la consigne 214 est terminée. Le procédé 200 vérifie ensuite la condition de fin d’exercice 222.
  • Si le mode de fonctionnement paramétré à l’étape d’initialisation 202 est le mode séquentiel, alors la phase d’ajustement 210 du procédé 200 comprend une seconde étape d’arrêt 238. Le premier moyen de motorisation 106 est arrêté par le moyen de commande. La phase d’ajustement 210 est terminée et elle ne peut passer à une itération suivante. L’utilisateur 104 ne peut continuer l’exercice, il doit re-débuter le procédé 200 pour pouvoir s’entrainer ce qui consiste à recommencer le mouvement en partant de la position initiale prédéfinie du mouvement du support mobile 102.
Pour résumer, le procédé 200 comprend :
  • un asservissement en position du premier moyen de motorisation 106 de manière à déplacer le support mobile 102 le long de l’axe de translation et /ou autour de l’axe de rotation du support mobile 102, le déplacement du support mobile 102 suivant la trajectoire imposée définie par une succession de positions P du support mobile 102, le support mobile 102 comprenant au moins la surface de contact 118 au contact avec l’utilisateur 104,
  • la mesure, par le premier moyen de mesure d’efforts 108, de la première force et/ou du premier couple C1dépendant de la force exercée par l’utilisateur 104 sur la surface de contact 118,
  • la commande en position, par le moyen de commande, du premier moyen de motorisation 106.
Le moyen de commande commande en position le premier moyen de motorisation 106 de manière à déplacer le support mobile 102 dans sa trajectoire tant que :
  • la première force ou le premier couple mesuré(e) C1, ou
  • la donnée calculée C302par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple C1mesuré (e)
est égal à une consigne de force ou de couple, et dans le cas contraire, le moyen de commande ralentit ou arrête le premier moyen de motorisation 106 dans la succession de positions P du support mobile 102 :
  • si la première force ou le premier couple mesuré(e) C1, ou
  • la donnée calculée C302par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple C1mesuré (e)
est en dehors de ladite consigne de force ou de couple, ladite consigne de force ou de couple étant définie comme une valeur de force ou de couple modèle qui dépend de chaque position P du support mobile 102 dans sa trajectoire.
Le premier moyen de motorisation 106 du procédé 200 actionne en rotation une pièce autour de l’axe de rotation du premier moyen de motorisation 106 de manière à déplacer le support mobile 102, le premier moyen de mesure 108 mesure le premier couple C1autour de l’axe de rotation du premier moyen de motorisation 106.
Le premier moyen de motorisation 106 du procédé 200 comprend l’axe robotisé modulaire relié au support mobile 102 et comprend le premier moteur 112 asservi en position couplé au réducteur 114 via une transmission poulie courroie, le premier moyen de mesure 108 est positionné sur le réducteur 114 de sorte que l’axe de rotation du premier moyen de motorisation 106 soit un axe de rotation en sortie du réducteur 114.
L’axe de rotation du support mobile 102 du procédé 200 est confondu avec l’axe de rotation du premier moyen de motorisation 106.
La consigne de couple ou de force du procédé 200, pour une succession de positions P successives du support mobile 102, est caractérisée comme :
  • une courbe modèle d’un couple ou d’une force mesuré(e) ou simulé(e) variant en fonction de la position P du support mobile dans sa trajectoire, ladite courbe modèle est :
    • inférieure ou égale à une courbe de couple ou de force de seuil maximum variant en fonction de la position P du support mobile 102 dans sa trajectoire,
    • supérieure ou égale à une courbe de couple ou de force de seuil minimum variant en fonction de la position P du support mobile 102 dans sa trajectoire.
Les courbes de couple ou de force de seuil minimum et de seuil maximum délimitent ainsi, en chaque position P du support mobile 102 dans sa trajectoire, un intervalle compris entre ces seuils de valeurs de couple ou de force pour lequel le premier moyen de motorisation 106 n’est pas ralenti ou arrêté par le moyen de commande lorsque :
  • la première force ou le premier couple C1mesuré(e), ou
  • la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1
est dans cet intervalle.
La consigne de couple ou de force du procédé 200 est, en chaque position P du support mobile 102 dans sa trajectoire :
  • inférieure ou égale à un seuil maximal 306 de couple ou de force, et/ou
  • supérieure ou égale à un seuil minimal 308 de couple ou de force distinct du seuil maximal 306.
Le procédé 200 comprend un ajustement, par des premiers moyens pour ajuster, du seuil maximal 306 et/ou du seuil minimal 308 de couple ou de force par l’utilisateur 104.
Le procédé 200 comprend outre un affichage simultané, par un dispositif de visualisation connecté au premier moyen de mesure d’efforts 108 ou de couple, d’une part :
  • de la première force mesurée ou du premier couple mesuré C1, ou
  • de la donnée calculée C302par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1,et
d’autre part de la consigne de couple ou de force, au seuil près défini dans le procédé selon l’invention, en chaque position P du support mobile 102 dans sa trajectoire.
Lorsque l’utilisateur 104 est en dehors de la consigne de force ou de couple, le procédé 200 comprend une évaluation, par exemple incrémenter, par des moyens techniques, l’état hors consigne SORTIE de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1ou de la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1et en ce que le moyen de commande :
  • ralentit jusqu’à une nouvelle valeur de la vitesse de déplacement ou arrête le premier moyen de motorisation 106 dans la succession de positions P du support mobile 102, si l’état hors consigne SORTIE est supérieur, (ou respectivement inférieur dans une variante non illustrée) au niveau de souplesse SOUPLESSE, ou
  • avance le support mobile 102 à une position suivante P + PAS dans la succession de positions P du support mobile 102 sans ralentir la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation 106, si l’état hors consigne SORTIE est inférieur,(ou respectivement supérieur dans une variante non illustrée),au niveau de souplesse SOUPLESSE.
Le niveau de souplesse SOUPLESSE est défini pour régler une décélération ou diminution de la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation 106 affectant le déplacement du support mobile 102 dans sa trajectoire lorsque l’utilisateur 104 est en dehors de la consigne de force ou de couple.
Ledit état hors consigne SORTIE est initialisé à une valeur de référence, de préférence à zéro, à chaque ralentissement de la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation 106.
Le moyen de commande du procédé 200 fait évoluer l’état hors consigne SORTIE dans le premier sens lorsque la première force ou le premier couple C1mesuré(e) ou de la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1est en dehors de la consigne de force ou de couple et fait évoluer l’état hors consigne SORTIE dans le second sens, opposé au premier sens, lorsque la première force ou le premier couple mesuré(e) C1ou de la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1est égal(e) à la consigne de force ou de couple.
Le moyen de commande du procédé 200 diminue la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation 106 lorsque la première force ou le premier couple mesuré(e) C1ou de la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1est en dehors de la consigne de force ou de couple et augmente la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation 106 lorsque la première force ou le premier couple mesuré(e) C1ou de la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1est égal(e) à la consigne de force ou de couple. La vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation 106 ne peut pas dépasser la valeur de la constante de sur-échantillonnage qui est de 100 dans le cas considéré.
Le moyen de commande modifie, de préférence augmente, lorsque le premier couple C1ou la première force mesuré(e) par le premier moyen de mesure 108 du procédé 200 ou la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1est dans la consigne de force ou de couple, la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation 106 lorsque l’état hors consigne SORTIE est égal ou inférieur,(ou dans une seconde variante non illustrée égal ou supérieur), à la valeur de référence, l’état hors consigne SORTIE est initialisé au niveau de souplesse SOUPLESSE.
La succession de positions P du support mobile 102 du procédé 200 est définie entre une position initiale et finale dudit support mobile 102, le moyen de commande arrête le premier moyen de motorisation 106 :
  • si le support mobile 106 atteint la position finale, ou
  • si la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation 106 atteint une valeur d’arrêt, de préférence à zéro.
Nous allons maintenant décrire à l’aide des FIGURES 2 et 3A et 3B un exemple d’une interface logicielle 300 mettant en œuvre le procédé 200.
La illustre un dispositif de visualisation (non illustré) affichant l’interface logicielle 300 du procédé 200 pendant une utilisation du dispositif 100 par un utilisateur 104.
Bien entendu, l’interface logicielle 300 est aussi utilisable et/ou adaptable lors de l’utilisation, par un utilisateur 104, du dispositif 400 et du dispositif 500 décrits respectivement dans les figures 4 et 5.
L’interface logicielle 300 est une interface homme machine.
On considère que le premier couple mesuré C1est égal au couple mesuré C302fourni par l’utilisateur 104 (au signe près).
L’interface logicielle 300 selon l’invention comprend une partie 310 pour entrer des commandes permettant à l’utilisateur 104 d’entrer des données telles que des données utilisateurs, des données commandes de sauvegarde, des données commandes d’affichage et de marche/arrêt.
Le dispositif 100 comprend en outre le dispositif de visualisation connecté au premier moyen de mesure 108 de force ou de couple. Le dispositif de visualisation est agencé pour afficher simultanément d’une part :
  • le premier couple mesuré C1ou la première force mesurée, ou
  • le couple fourni par l’utilisateur C302calculé par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1,
et d’autre part la consigne de couple ou de force, à un seuil près 306, 308, en chaque position P du support mobile 102 dans sa trajectoire. En particulier, le premier couple mesuré C1correspond au couple mesuré C302fourni par l’utilisateur 104 lorsque le dispositif 100 comprend qu’un seul moyen de motorisation (au signe près).
Le dispositif 100 comprend ainsi des premiers moyens pour ajuster les seuils maximal 306 ou minimal 308 de couple ou de force par l’utilisateur 104.
La partie 310 pour entrer des commandes comprend :
  • une première partie 3101agencée pour rentrer des données utilisateurs qui peuvent comprendre, par exemple, un nom, un login, une adresse IP, un mot de passe. Les paramètres rentrés sont utilisés pour se connecter au dispositif selon l’invention et lui envoyer des données liées au réglage (courbe modèle, SOUPLESSE, SEUIL, etc.) et recevoir des couples mesurés par le premier et un second moyen de mesure;
  • une seconde partie 3102agencée pour programmer et/ou modifier et/ou entrer des données d’affichage ou des données de commande telles que le paramètre de souplesse SOUPLESSE, les valeurs de seuils maximal 306 et minimal 308, le mode de fonctionnement dudit dispositif 100. Les données rentrées servent notamment à initialiser le moyen de commande et à démarrer l’exécution du procédé 200 ;
  • une troisième partie 3103de commande de sauvegarde ; et
  • une quatrième partie 3104agencée pour afficher des informations relatives à l’état du dispositif au regard du procédé 200.
La partie 310 pour entrer des commandes de l’interface utilisateur 300 ou interface logicielle 300 est donc agencée pour communiquer avec l’utilisateur 104 et suivre des ordres donnés par ledit utilisateur 104.
L’interface logicielle 300 selon l’invention comprend en outre une partie graphique 312 telle qu’une zone graphique 312.
Dans le cas illustré en , la partie graphique 312 comprend quatre graphiques 3141, 3142, 3143, 3144tracés.
Un premier graphique 3141trace le couple instantané exercé par l’utilisateur 104 et mesuré par le premier moyen de mesure 108 et affiche la consigne de force ou de couple en fonction du temps. Particulièrement, l’échelle sur l’axe des abscisses s’adapte à la durée du mouvement à réaliser et correspond à 1/10 de la durée totale initiale de chacune des opérations de déplacement dudit procédé 200. Quand l’essai se prolonge, elle s’adapte à la durée de l’essai et les graduations correspondent toujours à 1/10 de la durée.
Un second graphique 3142trace la vitesse angulaire instantanée du premier moyen de motorisation 106 et affiche la vitesse cible en fonction du temps. Particulièrement, l’échelle sur l’axe des abscisses s’adapte à la durée du mouvement à réaliser et correspond à 1/10 de la durée totale initiale de chacune des opérations de déplacement dudit procédé 200. L’échelle sur l’axe des abscisses s’adapte comme celui du graphique 3141.
Dans le cas de la courbe 3142de la , la vitesse cible et la vitesse du premier moyen de motorisation 106 sont superposées.
Un troisième graphique 3143trace une courbe couple de rétroaction instantané produit par l’utilisateur 104 et mesuré par le premier moyen de mesure 108 et affiche la consigne de force ou de couple en fonction de la position (P) dans le fichier de courbe modèle, à laquelle correspond une position du dispositif 102.
Un quatrième graphique 3144affiche une rétroaction relative à la position angulaire instantanée du dispositif 102 et la position angulaire cible préalablement enregistrées en fonction de la position (P) dans le fichier de courbe modèle, à laquelle correspond une position du dispositif 102.
En outre, la courbe 3141des profils de couple affiche sur un même graphique la consigne de couple et le couple mesuré C302ou C1par les premiers moyens de mesure 108.
L’interface logicielle 300 est une interface utilisateur 300 graphique développée en C# sous Visual Studio 13.
L’interface utilisateur 300 permet la communication par « User Datagram Protocol » UDP avec le moyen de commande. L’utilisateur 104, par l’intermédiaire de l’interface 300 envoie des requêtes au moyen de commande du dispositif 100 qui lui retourne des informations demandées. Les requêtes concernent l’état du dispositif 100 :
  • validation de la liaison UDP par un bouton « CONNEXION » 320 au niveau de la première partie 3101de la partie 310 pour entrer des commandes,
  • démarrage du dispositif 100 et prise de position initiale par un bouton 322 positionné dans la seconde partie 3102de la partie 310 pour entrer des commandes,
  • retour en position initiale par un bouton « REINITIALISER » 324 positionné dans la seconde partie 3102de la partie 310 pour entrer des commandes,
  • lancement du procédé 200 (i.e. interaction homme/machine) par un bouton « DEPART » 326 positionné dans la seconde partie 3102de la partie 310 pour entrer des commandes.
Ainsi au lancement du procédé 200, différents réglages préalablement faits par l’utilisateur 104 au niveau de l’interface 300 sont transmis au moyen de commande. Les réglages peuvent comprendre :
  • les profils de position et de couple à produire au cours du temps sous forme d’un fichier binaire transmis par « File Transfert Protocol » (FTP). Ces profils apparaissent dans un menu déroulant 328, constituant une librairie de mouvements cibles adaptés au dispositif 100, qui peut être facilement complétée.
  • Une valeur de seuil « SEUIL » 330 qui permet de définir un corridor autour de la consigne de force ou de couple, dans lequel l’utilisateur doit rester pour pouvoir progresser dans son mouvement (i.e. tolérance spatiale vis-à-vis des écarts entre la consigne de force ou de couple et le couple ou la force mesurée). Dans le cas considéré, le seuil choisi est de 5 N.m par rapport à la consigne de couple.
  • Un niveau de souplesse « SOUPLESSE » 332 permettant de définir la difficulté de la tâche, telle que la vitesse de ralentissement du dispositif vis-à-vis des écarts entre la consigne de force ou de couple et le premier couple mesuré C1ou la première force mesurée ou la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1. Le niveau de souplesse SOUPLESSE est réglé à 50 dans le cas considéré sur une échelle allant de 0 à 100.
Dans le cas du programme selon l’invention, notamment dans la deuxième partie 3102de la partie 310 pour entrer des commandes, trois cases 334 peuvent être utilisées afin d’échanger les paramètres en abscisses et en ordonnées des graphiques et d’inverser le signe du couple cible. Cela permet d’intervenir sur la congruence entre les RETROACTIONS affichés et le mouvement/effort à produire.
Dans la quatrième partie 3104de la partie 310 pour entrer des commandes, cette zone 3104sert à l’affichage d’informations permettant de contrôler le bon fonctionnement de la communication entre le logiciel et le moyen de commande.
Au niveau de la partie graphique 312, la consigne de couple ou de force, pour une succession de positions P successives du support mobile 102, est caractérisée comme une courbe modèle 304 d’un couple ou d’une force mesuré(e) ou simulé(e) variant en fonction de la position P du support mobile 102 dans sa trajectoire.
La courbe modèle 304 est :
  • inférieure ou égale à la courbe de couple ou de force de seuil maximum 306 variant en fonction de la position P du support mobile 102 dans sa trajectoire,
  • supérieure ou égale à la courbe de couple ou de force de seuil minimum 308 variant en fonction de la position P du support mobile 102 dans sa trajectoire.
Ainsi, les courbes de couple ou de force de seuil minimum 308 et de seuil maximum 306 délimitent ainsi, en chaque position P du support mobile 102 dans sa trajectoire, un intervalle compris entre ces seuils valeurs de couple ou de force pour lesquels le premier moyen de motorisation 106 est agencé pour suivre le déplacement « souhaité » par le moyen de commande. Dans le cas où le premier couple mesuré C1ou la première force mesurée ou la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1est en dehors de ces seuils, le premier moyen de motorisation 106 est ralenti ou arrêté.
La consigne de couple ou de force est, en chaque position P du support mobile 102 dans sa trajectoire :
  • inférieure ou égale au seuil maximal 306 de couple ou de force, et/ou
  • supérieure ou égale au seuil minimal 308 de couple ou de force distinct du seuil maximal 306.
Sur la courbe 3141, la courbe de seuil maximal 306 et minimal 308 forment un corridor délimitant ainsi les valeurs de couple ou de force pour lequel le premier moyen de motorisation 106 n’est pas ralenti ou arrêté par le moyen de commande lorsque :
  • la première force ou premier couple C1mesuré(e), ou
  • la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple C1mesuré
est dans cet intervalle.
La consigne de force ou de couple est donc toujours positionnée dans le corridor, c’est-à-dire qu’elle est toujours encadrée par la courbe de seuil maximal 306 et minimal 308.
Pour que le premier moyen de motorisation 106 ne soit ni ralenti ni arrêté, il faut que la première force ou le premier couple mesuré C1ou la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple C1mesuré varie dans le corridor.
Dans le cas de la courbe 3141des profils de couple, la courbe de force ou couple mesurée C302ou C1est toujours positionnée entre la courbe de seuil maximal 306 et minimal 308. Ainsi, le premier moyen de motorisation 106 n’a pas été ralenti dans cette illustration. La cinématique du mouvement de l’utilisateur 104 suit strictement le profil de vitesse visé défini par la consigne de force ou de couple. La vitesse de lecture PAS est donc encore de 100.
Lorsque le premier couple ou la première force mesuré(e) par le premier moyen de mesure 108 est dans la consigne de force ou de couple, le moyen de commande est agencé et/ou programmer pour modifier, ici augmenter, la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation 106, par exemple lorsque la vitesse de lecture PAS n’est pas égale à sa valeur d’initialisation, ici 100 ou jusqu’à ce que la vitesse de lecture PAS soit égale à 100. Dans ce cas, la vitesse de lecture PAS est augmentée (si la vitesse de lecture PAS n’est pas égale à 100) lorsque l’état hors consigne SORTIE est égal ou inférieur, à la valeur de référence. La valeur de référence est zéro. L’état hors consigne SORTIE est ensuite initialisé au niveau de souplesse SOUPLESSE.
Les seuils maximal 306 et minimal 308 sont variables et dépendent du paramètre SEUIL paramétré au niveau de l’étape d’initialisation du procédé 200. Ce paramètre peut être modifié avant le début du mouvement au niveau de la deuxième partie 3102de la partie 310 pour entrer des commandes par la valeur de consigne de force ou de couple « SEUIL » 330. De cette manière, l’utilisateur 104 peut gérer un niveau de difficulté de son mouvement en fonction de la largeur du corridor entourant la courbe cible, plus précisément l’écart entre le seuil maximal 306 et le seuil minimal 308. Par exemple, pour une première utilisation dudit dispositif 100, le corridor peut être réglé de manière assez large, par exemple en laissant un écart de 10 N.m entre le seuil maximal 306 et minimal 308. Dans cet exemple, SEUIL sera paramétré à 5 N.m afin d’obtenir un écart de +/- 5 N.m entre la courbe de force ou de couple modèle et le seuil maximal 306 ou le seuil minimal 308. Puis, lorsque l’utilisateur 104 a intégré le mouvement dudit dispositif 100, l’utilisateur 104 peut diminuer ce corridor en changeant ce paramètre de seuil SEUIL. L’apprentissage peut ainsi être progressif.
Le mode continu est un mode avec un ralentissement du mouvement (par rapport à la vitesse cible du premier moyen de motorisation 106) lorsque le couple mesuré C302ou la force mesurée fourni(e) par l’utilisateur 104 est en dehors de la consigne de force ou de couple représentée par le corridor (que ce soit au-dessus du seuil maximal 306 ou en dessous du seuil minimal 308. Le ralentissement peut se poursuivre jusqu’à l’arrêt du mouvement si le temps passé en dehors du corridor se prolonge (i.e. la durée pour atteindre l’arrêt dépend du réglage du niveau de souplesse SOUPLESSE effectué au niveau de l’interface 300, par exemple entre 40 millisecondes et 4 secondes). Dans ce mode, le sujet 104 a la possibilité de rentrer à nouveau dans le corridor pour revenir au profil de vitesse cible ou au paramètre de vitesse de lecture PAS cible et peut donc poursuivre sa progression. Lors de l’utilisation de ce mode, l’utilisateur 104 doit aller au bout du mouvement.
Le mode séquentiel est identique au mode continu mis à part le fait que si le temps passé en dehors du corridor de couple ou de force (i.e. quand l’utilisateur est en dehors de la consigne de couple ou de force) est suffisamment long pour arrêter le mouvement, l’essai est terminé. En particulier, si la vitesse de lecture PAS est égale à zéro, alors l’essai est terminé.
Ce mode séquentiel s’apparente à un mode d’apprentissage fractionné où ce sont les capacités de l’utilisateur 104, qui déterminent le séquençage. Dans ce mode, l’atteinte de la fin de mouvement n’est pas garantie.
Dans le cas de la et la , le mode continu a été sélectionné.
La illustre une seconde courbe affichant le couple et la consigne de force ou de couple en fonction du temps. Le pas de temps correspond à 1/10 de la durée de l’essai.
Plus précisément, la courbe 3141de la illustre une expérimentation du dispositif 100 dans lequel le couple mesuré ou la force mesurée C302par l’utilisateur 104 est parfois en dehors de la consigne de force ou de couple.
La comprend les mêmes éléments que la . Ainsi, seules les différences avec la seront décrites.
Le niveau de souplesse SOUPLESSE est de 60.
Sur la courbe 3141de la , la courbe de seuil maximal 306 et minimal 308 forment un corridor délimitant ainsi les valeurs de couple ou de force pour lequel le premier moyen de motorisation 106 n’est pas ralenti ou arrêté.
Dans le cas de la , au niveau de la courbe 3141, le couple mesuré C302et/ou exercé par l’utilisateur 104 sort du corridor autorisé.
Le premier couple C1ou la première force mesurée par le premier moyen de motorisation 106 ou la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1est positionné(e) à différents endroits en dehors du corridor, par exemple au niveau des points 318. Dans le cas illustré, les points 318 en dehors du corridor s’étendent sur l’ensemble du repère II jusqu’à l’intersection du premier couple mesuré C1ou de la donnée C302avec la courbe de seuil maximal 306 positionné au début du repère III. Dans cette zone, cela signifie que la première force ou le premier couple C1mesuré(e) ou la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1n’est donc pas égal à la consigne de force ou de couple délimitée dans le corridor formé par la courbe de seuil maximal 306 et minimal 308. Dans ce cas, le moyen de commande est donc agencé pour ralentir ou arrêter le premier moyen de motorisation 106 dans la succession de positions du support mobile 102.
Pour cela, au niveau des points 318, le moyen de commande du dispositif 100 met en œuvre le procédé 200, notamment la phase état hors consigne 228 SORTIE du procédé 200.
Lorsque l’utilisateur 102 est en dehors de la consigne de force ou de couple, le procédé 200 met en œuvre la phase état hors consigne 228. Le dispositif 100 est donc agencé pour évaluer un état hors consigne SORTIE de la première force ou du premier couple C1ou de la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1. Cette évaluation est typiquement mise en œuvre par le moyen de commande. Dans ce cas, le procédé 100 passe à l’étape de modification 230 de l’état hors consigne SORTIE en incrémentant l’état hors consigne SORTIE de 1.
Dans un premier cas, le moyen de commande peut être agencé pour ralentir jusqu’à une nouvelle valeur d’une vitesse de déplacement ou arrêter le premier moyen de motorisation 106 dans la succession de positions P du support mobile 102, si l’état hors consigne SORTIE est supérieur, au niveau de souplesse SOUPLESSE. Dans ce cas, la seconde condition de modification 232 de l’état hors consigne SORTIE est réalisée.
Plus précisément, le moyen de commande ralentit la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation 106 lorsque le procédé 200 réalise la seconde mise à jour 234. L’état hors consigne SORTIE est réinitialisé à une valeur de référence, ici à zéro, à chaque ralentissement de vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation 106.
Le moyen de commande arrête le premier moyen de motorisation 106 si la condition de la seconde étape d’analyse 236 de la vitesse de lecture PAS est réalisée.
Dans un second cas, le moyen de commande est agencé et/ou programmé pour avancer le support mobile 102 à une position suivante P + PAS dans la succession de positions P du support mobile 102 sans ralentir la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation 106, si l’état hors consigne SORTIE est inférieur, au niveau de souplesse SOUPLESSE. Dans ce cas, la seconde condition 232 de modification de l’état hors consigne SORTIE n’est pas réalisée ou satisfaite.
Le ralentissement ou l’arrêt du support mobile 102 est visible sur la courbe de vitesse angulaire 3142.
La courbe 336 représente le profil de vitesse angulaire cible se rapportant à la courbe modèle en couple.
La courbe 338 représente le profil de vitesse angulaire se rapportant à la courbe de couple du premier couple mesuré C1ou de la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1.
Au niveau de la courbe de vitesse 3142, la vitesse angulaire du premier moyen de motorisation 106 décroit progressivement jusqu’à zéro, ce qui signifie l’arrêt du premier moyen de motorisation 106 (repères I à II). La vitesse angulaire reste nulle (repères II à III). Dans cette partie, l’utilisateur 104 essaie de revenir dans le corridor de couple visé. Ensuite, la courbe de vitesse du premier moyen de motorisation 106 revient progressivement sur le profil de vitesse souhaité quand l’utilisateur 104 revient dans le corridor de couple visé (repères III à IV). L’utilisateur 104 termine l’essai en restant dans le corridor (i.e. couloir) de couple visé. Le profil de vitesse du premier moyen de motorisation 106 suit à nouveau le profil souhaité.
Dans le cas où le réglage du niveau de souplesse SOUPLESSE est moins souple (i.e. si le niveau de souplesse SOUPLESSE est inférieur à celui choisi à la , soit inférieur à 60), alors la vitesse angulaire du premier moyen de motorisation 106 décroitra plus vite. La vitesse sera nulle plus vite dans le sens où le ralentissement (lorsque la vitesse décroît) du premier moyen de motorisation 106 sera plus rapide.
Lorsque l’utilisateur 104 est en dehors de la consigne de force ou de couple, le dispositif selon l’invention 100, 400, 500 est agencé pour évaluer un état hors consigne SORTIE de la première force ou du premier couple C1ou de la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1et le moyen de commande est agencé et/ou programmé pour :
  • ralentir jusqu’à une nouvelle valeur d’une vitesse de déplacement ou arrêter le premier moyen de motorisation 106 dans la succession de positions du support mobile (102), si l’état hors consigne SORTIE est supérieur, (dans une variante non illustrée, respectivement inférieur), à un niveau de souplesse (SOUPLESSE), ou
  • avancer le support mobile 102 à une position suivante dans la succession de positions du support mobile 102 sans ralentir la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation 106, si l’état hors consigne SORTIE est inférieur, (dans une variante non illustrée, respectivement supérieur), au niveau de souplesse SOUPLESSE,
ledit niveau de souplesse SOUPLESSE étant défini pour régler une décélération de la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation (106) affectant le déplacement du support mobile 102 dans sa trajectoire lorsque l’utilisateur 104 est en dehors de la consigne de force ou de couple,
ledit état hors consigne SORTIE étant initialisé à une valeur de référence à chaque ralentissement de la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation 106.
Le moyen de commande est agencé et/ou programmé pour faire évoluer l’état hors consigne SORTIE dans le premier sens lorsque la première force ou le premier couple C1mesuré(e) ou la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1est en dehors de la consigne de force ou de couple et pour faire évoluer l’état hors consigne SORTIE dans le second sens, opposé au premier sens, lorsque la première force ou le premier couple C1mesuré(e) ou la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1est égal(e) à la consigne de force ou de couple.
Ainsi, à la première condition de modification 218 de l’état hors consigne SORTIE du procédé 200, le moyen de commande fait évoluer l’état hors consigne SORTIE dans le premier sens. Dans ce cas, l’état hors consigne SORTIE diminue.
De manière opposée, au début de la phase état hors consigne 228, au niveau de l’étape de modification 230 de l’état hors consigne SORTIE du procédé 200, le moyen de commande fait évoluer l’état hors consigne SORTIE dans le second sens. Dans ce cas, l’état hors consigne SORTIE augmente.
Le moyen de commande est agencé et/ou programmé pour diminuer la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation 106 lorsque la première force ou le premier couple C1mesuré(e) ou la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1est en dehors de la consigne de force ou de couple. Cette situation est rencontrée lors de la seconde mise à jour 234 du procédé 200 qui intervient lorsque l’état hors consigne SORTIE est supérieur ou égal au niveau de souplesse SOUPLESSE.
Le moyen de commande est agencé et/ou programmé pour augmenter la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation 106 lorsque la première force ou le premier couple mesuré(e) C1ou la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1est égal(e) à la consigne de force ou de couple. Cette situation est rencontrée lors de première mise à jour 220 du procédé 200. La vitesse de lecture PAS, fonction de la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation 106, ne peut dépasser la valeur initiale de la vitesse de lecture PAS paramétrée à l’étape d’initialisation 202 du procédé 200.
Le moyen de commande est agencé et/ou programmé pour, lorsque le premier couple C1ou la première force mesuré(e) par le premier moyen de mesure 108 ou la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1est dans la consigne de force ou de couple, modifier, de préférence augmenter, la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation 106 lorsque l’état hors consigne SORTIE est égal ou inférieur, respectivement égal ou supérieur, à la valeur de référence, l’état hors consigne SORTIE étant initialisé au niveau de souplesse SOUPLESSE.
La succession de positions P du support mobile 102 est définie entre une position initiale et finale dudit support mobile 102, le moyen de commande est agencé et/ou programmé pour arrêter le premier moyen de motorisation 106 :
  • si le support mobile 102 atteint la position finale, ou
  • si la vitesse de lecture PAS atteint une valeur d’arrêt qui est ici égale à zéro (i.e. quand le premier moyen de motorisation 106 a une vitesse nulle).
Ainsi, la zone graphique 312 permet :
  • avant le début de l’essai, de visualiser les profils de positions, vitesses et la consigne de force ou de couple sélectionnée,
  • pendant la réalisation de l’essai, de fournir à l’utilisateur 104 un retour d’information sur sa progression et sa production de couple ou de force courante « RETROACTIONS ».
On va maintenant décrire en référence de la , un premier exemple non limitatif d’un second mode de réalisation d’un dispositif 400 de rééducation ou d’apprentissage sportif selon l’invention. Plus particulièrement, ce mode de réalisation se rapporte à un exemple d’utilisation du dispositif pour l’apprentissage d’un geste gymnique.
Le dispositif 400 ne sera décrit que pour ses différences par rapport au dispositif 100.
Le dispositif 400 comprend tous les éléments du dispositif 100. De cette manière, le dispositif 400 comprend le premier moyen de motorisation 106.
Le support mobile 102 est une pièce longitudinale comprenant une direction d’élongation et de raccourcissement.
Le dispositif 400 comprend tous les éléments du dispositif 100. Toutefois, le dispositif 400 comprend en plus :
  • un second moyen de motorisation 406 asservi en couple ou en position par le moyen de commande et agencé pour exercer un second couple ou une seconde force sur l’utilisateur 104 au niveau de la surface de contact 118 dans la succession de positions du support mobile 102 dans sa trajectoire,
  • un second moyen de mesure d’efforts 408 agencé pour mesurer la seconde force et/ou un second couple C2dépendant de la force exercée par l’utilisateur 104 sur la surface de contact 118.
Dans le cas considéré, le second moyen de motorisation 406 est positionné en dessous du premier moyen de motorisation 106.
L’axe A de rotation du support mobile 102 est confondu avec l’axe de rotation du premier moyen de motorisation 106.
Le second moyen de motorisation 406 comprend un axe de rotation B.
Le support mobile 102 est agencé pour effectuer un mouvement circulaire latéral.
A la différence du dispositif 100, la surface de contact 118 n’est pas fixée au support mobile 102, elle est agencée pour être déplacée par le second moyen de motorisation 406 dans l’utilisation du dispositif 400.
La surface de contact 118 est agencée pour pouvoir se déplacer selon une direction longitudinale suivant la direction d’élongation / raccourcissement du support mobile 102.
Des moyens de liaisons 404 sont agencés pour connecter le second moyen de motorisation 406 avec le support mobile 102 la donnée C302est calculée par le moyen de commande en fonction :
- de la première force ou du premier couple C1mesuré(e), et
- de la seconde force ou du second couple C2mesuré(e),
le moyen de commande étant agencé pour commander en couple le second moyen de motorisation 406 :
  • à partir d’une consigne en effort Fuxet du second couple C2mesuré par le second moyen de mesure d’efforts 408, et/ou
  • en fonction de la donnée C302calculée par le moyen de commande.
Le premier moyen et deuxième moyen de motorisation 106, 406 sont connectés par une première courroie 4041(faisant partie des moyens 404) au niveau de l’axe de sortie des brides 116, 416 des moyens de motorisation 106, 406. Les moyens de liaisons 404 comprennent aussi trois poulies :
  • une première poulie folle 418 (à deux étages) positionnée en sortie de l’axe du premier moyen de motorisation 106, c’est-à-dire sur l’axe A en sortie du premier réducteur 114 et sur l’axe A de rotation du support mobile 102,
  • une seconde poulie en prise 420 positionnée en sortie de l’axe du second moyen de motorisation 406, c’est à dire sur l’axe B en sortie du second réducteur 414 du second moyen de motorisation 406,
  • une troisième poulie folle 422 positionnée à une extrémité du support mobile 102 opposée à celle où le premier moyen de motorisation 106 est connecté.
Le second moyen de mesures 408 du second moyen de motorisation 406 est similaire au premier moyen de mesures 108 du premier moyen de motorisation 106.
Le second moyen de mesure 408 est positionné sur le second réducteur 414 de sorte que l’axe de rotation du second moyen de motorisation 406 soit un axe de rotation B en sortie du réducteur 414.
Une seconde bride 416 est positionnée au-dessus du second réducteur 414.
Le second moyen de mesure 408 est agencé pour mesurer un second couple C2autour de l’axe de rotation du second moyen de motorisation 406, qui dans ce cas-ci est confondu avec l’axe de rotation B en sortie du second réducteur 414 du second moyen de motorisation 406.
Le second moyen de motorisation 406 comprend un second axe robotisé modulaire relié au support mobile 102 par le moyen de liaison 404.
Le second axe robotisé modulaire comprend un moteur 412 asservi en couple ou en force couplé(e) au second réducteur 414 via une transmission poulie courroie de sorte que l’axe de rotation du second moyen de motorisation 406 soit un axe de rotation B en sortie du second réducteur 414. Dans le cas de la , au niveau des moteurs 412 et 112, l’asservissement est en couple ou en position. Mais, cet asservissement en couple, notamment grâce à l’utilisation du second moyen de motorisation 406, permet de réguler une force via l’intermédiaire de la transmission. Notamment le second moyen de motorisation 406 qui via un asservissement en couple du moteur 412 permet de piloter la force au niveau de de la surface de contact 118.
Dans le dispositif 400, c’est-à-dire le dispositif qui comprend les deux moyens de motorisation 106 et 406, le modèle dynamique s’exprime suivant les équations ci-dessous. Pour obtenir les équations ci-dessous, des hypothèses simplificatrices ont été réalisées sur la masse et l’inertie de la transmission (considérées comme négligeables), et sur la force de pesanteur qui n’a pas été considérée. En faisant ces simplifications, le modèle cinématique obtenu s’exprime par les deux équations suivantes :
Avec :
le couple en sortie du second moyen de motorisation 406, c’est-à-dire le couple mesuré directement par le second moyen de mesure d’efforts 408,
le couple en sortie du premier moyen de motorisation 106, c’est-à-dire le couple mesuré directement par le premier moyen de mesure d’efforts 108
les rayons de la poulie 420 (ra) et des poulies folles 418 (1erétage : rbet 2èmeétage rc) et la poulie 422 (rc)
la position de la surface de contact 118 (ici une poignée 418) par rapport à l’axe de rotation du premier moyen de motorisation 106,
la force longitudinale exercée par l’utilisateur 104 sur le dispositif 400 au niveau de la surface de contact 118, et
la force transversale exercée par l’utilisateur 104 sur le dispositif 400 au niveau de la surface de contact 118.
Dans le cas du dispositif 400, le couple en sortie du premier moyen de motorisation 106 C1dépend à la fois :
  • du terme qui correspond au couple fourni par l’utilisateur 104 et qui s’illustre sur la figure 3 par la référence C302. Le couple fourni par l’utilisateur C302doit être le plus proche possible de la courbe modèle 304, et
  • du terme du couple en sortie du second moyen de motorisation 406.
Ainsi, le couple en sortie du premier moyen de motorisation 106 s’exprime en fonction du couple en sortie du second moyen de motorisation 406 et du couple fourni par l’utilisateur C302, tel que
Le couple fourni par l’utilisateur C302dépend à la fois du premier C1et second C2couples mesurés respectivement par le premier moyen de mesure d’efforts 108 ou le second moyen de mesure d’efforts 408. Il s’écrit comme étant une composition de la mesure en 108 et en 408 selon la relation suivante :
Le pilotage du dispositif 400 est donc analogue à celui du dispositif 100 pour le premier moyen de motorisation 106 qui est toujours piloté en position, sous la condition que le couple fourni par l’utilisateur C302défini par l’équation Math. 5 : C302= - rb/rax C2– C1soit compris entre la courbe de couple maximum 306 et la courbe de couple minimum 308.
Le deuxième moyen de motorisation 406 est piloté en couple à partir de la consigne en effort imposée : telle que .
Ainsi, le second couple mesuré C2dépend directement de la force longitudinale Fuxque l’on souhaite faire ressentir à l’utilisateur 104.
Le second moyen de mesure 408 permet d’effectuer une régulation en couple au niveau du second moteur 412 avec une boucle de rétroaction.
Ainsi, le deuxième moyen de motorisation 406 est piloté en recevant une commande qui dépend de la consigne Fuxet du second couple mesuré C2, la boucle de rétroaction ajustant cette commande pour atteindre au mieux l’égalité décrite par
Cette commande est calculée par le moyen de commande.
Le premier moyen de motorisation 106 est agencé pour contrôler en position le support mobile 102. Le premier moteur 112 ne se déplace qu’à la position suivante que si le couple fourni par l’utilisateur C302correspond, pour une position angulaire considérée, au couple souhaité, soit à un couple encadré par les courbes de couple minimum 308 et maximum 306.
Le second moyen de motorisation 406 est agencé pour contrôler la force longitudinale exercée par la surface de contact 118 sur l’utilisateur 104. Le second moteur 412 exerce un couple produisant, l’effort souhaité sur l’utilisateur 104 pour la position angulaire considérée traduisant par le mouvement en translation de la surface de contact 118, la composante de force de traction/compression. Idéalement, l’utilisateur 104 doit compenser ce mouvement, ce qui le conduit à produire la bonne force.
Le couple imposé par le premier moyen de motorisation 106 est obtenu par exemple, par optimisation d’une acrobatie gymnique en fonction de l’anthropométrie de l’utilisateur.
Le mode d’interaction permet au sujet de produire la même action mécanique au niveau de l’épaule que celle générée lors de la réalisation de la figure gymnique s’y rapportant, mais dans une situation sécurisée, favorable à l’apprentissage.
Le second couple C2exercé par le second moyen de motorisation 406 (soit le second couple C2mesuré par le second moyen de mesure de couple 408) permet de re-contextualiser le mouvement articulaire en faisant ressentir au sujet 104 les forces d’interactions qu’aurait exercées une barre de gymnastique sur ses mains en conditions réelles.
Le support mobile 102 se déplace donc lorsque l’utilisateur 104 produit le bon effort tangentiel au niveau de la surface de contact 118, i.e. c’est-à-dire qu’il va produire le bon couple articulaire mesuré à l’aide du premier moyen et du second moyen de mesure de couple 108, 408.
Les moyens de liaisons 404 permettent la translation de la surface de contact 118 de façon à contraindre l’utilisateur 104 à exercer une force de traction/compression identique à celle qui serait produite lors de la réalisation réelle du geste (i.e. hors utilisation du dispositif 400).
Ainsi le dispositif 400 présente l’avantage d’imposer à l’utilisateur 104 un profil de couple et un profil de position angulaire en lien avec une performance visée, optimisée vis-à-vis des capacités physiques du sujet tout en permettant de ressentir les efforts de traction / compression exercée par la barre en conditions réelles.
Dans le cas de la , l’asservissement du second moyen de motorisation 406 est en couple. Dans une variante de dispositif 400, un asservissement en force au niveau du second moyen de motorisation 406 est réalisé via un actionneur linéaire.
On va maintenant décrire en référence de la , un deuxième exemple non limitatif d’un second mode de réalisation d’un dispositif 500 de rééducation ou d’apprentissage sportif selon l’invention.
Le dispositif 500 comprend les mêmes éléments que le dispositif 400 précédemment décrit. Le dispositif 500 est une variante du dispositif 400 et plus précisément le dispositif 500 illustre une réorientation du dispositif 400 afin de travailler, avec le dispositif 500, un autre mouvement.
Dans le cas du dispositif 500, l’utilisateur 104 est allongé sur une table.
La surface de contact 118 comprend une surface plane en contact avec un pied de l’utilisateur 104.
Le couple ainsi imposé par le premier moyen et second moyen de motorisation 106, 406 est obtenu par optimisation d’un mouvement de marche en tenant compte des contraintes articulaires (couple et amplitude) de l’utilisateur 104 à un instant t de sa rééducation.
Le dispositif 500 permet à l’utilisateur 104 de produire le même effort au niveau du genou que lors d’une marche tout en restant allongé, limitant ainsi les risques de chutes et de blessures.
Le second couple mesuré C2par le second moyen de mesure 408 permet la restitution des forces contact pieds/sol ressenties pendant la marche.
Le dispositif 500 présente l’avantage d’imposer au sujet 104 à la fois un profil de couple et un profil de position angulaire en lien avec un mouvement réel, par opposition avec un mouvement réalisé soit à vitesse constante, soit à couple constant, et de pouvoir prendre en compte les capacités de l’utilisateur 104 au moment de la génération des profils RETROACTIONS affichés sur la partie graphique 312 de l’interface logicielle 300.
On peut par exemple, envisager de générer les efforts articulaires à produire au genou et la force de contact pied/sol à ressentir pour une marche en réduisant le poids du sujet 104 de 50 %.
Le dispositif 400 ou 500 met aussi en œuvre les étapes du procédé 200.
Cependant, dans le cas spécifique du dispositif 400 ou 500, le procédé 200 comprend en outre :
  • un asservissement en couple ou en force ou en position, par le moyen de commande, du second moyen de motorisation 406 qui exerce le second couple ou la seconde force sur l’utilisateur 104 au niveau de la surface de contact 118 dans la succession de positions P du support mobile 102 dans sa trajectoire,
  • une mesure, par un second moyen de mesure d’efforts 408, de la seconde force et/ou un second couple C2dépendant de la force exercée par l’utilisateur 104 sur la surface de contact 118.
Le procédé 200 comprend :
  • une connexion, par les moyens de liaisons 404, du second moyen de motorisation 406 avec le support mobile 102 de sorte que la donnée C302est calculée par le moyen de commande et est fonction :
  • de la première force ou du premier couple C1mesuré(e), et
  • de la seconde force ou du second couple C2mesuré(e),
  • une commande en couple, par le moyen de commande, du second moyen de motorisation 406 :
  • à partir d’une consigne en efforts Fuxet du second couple C2mesuré par le second moyen de mesure d’efforts 408, et/ou
  • en fonction de la donnée C302calculée par le moyen de commande.
Le second moyen de motorisation 406 comprend le second axe robotisé modulaire relié au support mobile 102 par le moyen de liaison 404. Le second axe robotisé modulaire comprend le second moteur 412 qui est asservi en couple ou en force couplé au second réducteur 414 via la transmission poulie courroie, de sorte que de sorte que l’axe de rotation du second moyen de motorisation (406) soit un axe de rotation en sortie du second réducteur (414).
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux exemples décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples.

Claims (17)

  1. Dispositif (100, 400, 500) de rééducation ou d’entrainement comprenant :
    • un support mobile (102), comprenant au moins une surface de contact (118) agencée pour être au contact avec un utilisateur (104) dudit dispositif (100, 400, 500), le support mobile (102) étant agencé pour se déplacer suivant une trajectoire définie par une succession de positions du support mobile (102), ladite trajectoire étant imposée par ledit dispositif (100, 400, 500),
    • un premier moyen de motorisation (106) asservi en position et agencé pour déplacer le support mobile (102) le long d’un axe de translation et /ou autour d’un axe de rotation du support mobile (102),
    • un premier moyen de mesure d’efforts (108) agencé pour mesurer une première force et/ou un premier couple C1dépendant d’une force exercée par l’utilisateur (104) sur la surface de contact (118),
    • un moyen de commande agencé et/ou programmé pour commander en position le premier moyen de motorisation (106),
    caractérisé en ce que le moyen de commande est agencé et/ou programmé pour commander en position le premier moyen de motorisation (106) de manière à déplacer le support mobile (102) dans sa trajectoire tant que :
    • la première force ou le premier couple mesuré(e) C1, ou
    • une donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1
    est égal(e) à une consigne de force ou de couple, et dans le cas contraire, le moyen de commande est agencé et/ou programmé pour ralentir ou arrêter le premier moyen de motorisation (106) dans la succession de positions du support mobile (102) si :
    • la première force ou le premier couple mesuré(e) C1, ou
    • la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1
    est en dehors de ladite consigne de force ou de couple, ladite consigne de force ou de couple étant définie comme une valeur de force ou de couple modèle qui dépend de chaque position du support mobile (102) dans sa trajectoire.
  2. Dispositif (100, 400, 500) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier moyen de motorisation (106) est agencé pour actionner en rotation une pièce autour d’un axe de rotation du premier moyen de motorisation (106) de manière à déplacer le support mobile (102), le premier moyen de mesure (108) étant agencé pour mesurer le premier couple autour de l’axe de rotation du premier moyen de motorisation (106).
  3. Dispositif (100, 400, 500) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le premier moyen de motorisation (106) comprend un axe robotisé modulaire relié au support mobile (102) et comprenant un moteur (112) asservi en position couplé à un réducteur (114) via une transmission poulie courroie, le premier moyen de mesure étant positionné sur le réducteur (114) de sorte que l’axe de rotation du premier moyen de motorisation (106) soit un axe de rotation en sortie du réducteur (114).
  4. Dispositif (100, 400, 500) selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l’axe de rotation du support mobile (102) est confondu avec l’axe de rotation du premier moyen de motorisation (106).
  5. Dispositif (100, 400, 500) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la consigne de couple ou de force, pour une succession de positions successives du support mobile (102), est caractérisée comme:
    • une courbe modèle (304) d’un couple ou d’une force mesuré(e) ou simulé(e) variant en fonction de la position du support mobile (102) dans sa trajectoire, ladite courbe modèle (304) étant :
      • inférieure ou égale à une courbe de couple ou de force de seuil maximum (306) variant en fonction de la position du support mobile (102) dans sa trajectoire,
      • supérieure ou égale à une courbe de couple ou de force de seuil minimum (308) variant en fonction de la position du support mobile (102) dans sa trajectoire,
    lesdites courbes de couple ou de force de seuil minimum (308) et de seuil maximum (306) délimitant ainsi, en chaque position du support mobile (102) dans sa trajectoire, un intervalle compris entre ces seuils de valeurs de couple ou de force pour lequel le premier moyen de motorisation (106) n’est pas ralenti ou arrêté par le moyen de commande lorsque :
    • la première force ou premier couple C1mesuré(e), ou
    • la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou le premier couple C1mesuré(e)
    est dans cet intervalle.
  6. Dispositif (100, 400, 500) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la consigne de couple ou de force est, en chaque position du support mobile (102) dans sa trajectoire :
    • inférieure ou égale à un seuil maximal (306) de couple ou de force, et/ou
    • supérieure ou égale à un seuil minimal (308) de couple ou de force distinct du seuil maximal (306).
  7. Dispositif (100, 400, 500) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend des premiers moyens pour ajuster le seuil maximal (306) et/ou le seuil minimal (308) de couple ou de force par un utilisateur (104).
  8. Dispositif (100, 400, 500) selon l’une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un dispositif de visualisation connecté au premier moyen de mesure d’efforts ou de couple (108) et agencé pour afficher simultanément d’une part :
    • le premier couple mesuré ou la première force mesurée C1ou
    • la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1
    et d’autre part la consigne de couple ou de force, au seuil près (306, 308) défini dans la revendication 6, en chaque position du support mobile (102) dans sa trajectoire.
  9. Dispositif (100, 400, 500) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, lorsque l’utilisateur (104) est en dehors de la consigne de force ou de couple, le dispositif est agencé pour évaluer un état hors consigne de la première force ou du premier couple C1ou de la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1 ,et le moyen de commande est agencé et/ou programmé pour :
    • ralentir jusqu’à une nouvelle valeur d’une vitesse de déplacement ou arrêter le premier moyen de motorisation (106) dans la succession de positions du support mobile (102), si l’état hors consigne est supérieur, respectivement inférieur, à un niveau de souplesse, ou
    • avancer le support mobile (102) à une position suivante dans la succession de positions du support mobile (102) sans ralentir la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation (106), si l’état hors consigne est inférieur, respectivement supérieur, au niveau de souplesse,
    ledit niveau de souplesse étant défini pour régler une décélération de la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation (106) affectant le déplacement du support mobile (102) dans sa trajectoire lorsque l’utilisateur (104) est en dehors de la consigne de force ou de couple,
    ledit état hors consigne étant initialisé à une valeur de référence à chaque ralentissement de la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation (106).
  10. Dispositif (100, 400, 500) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen de commande est agencé et/ou programmé pour faire évoluer l’état hors consigne dans un premier sens lorsque la première force ou le premier couple mesuré(e) ou la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou le premier couple mesuré(e) C1est en dehors de la consigne de force ou de couple et pour faire évoluer l’état hors consigne dans un second sens, opposé au premier sens, lorsque la première force ou le premier couple mesuré(e) C1ou la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1est égal(e) à la consigne de force ou de couple.
  11. Dispositif (100, 400, 500) selon l’une quelconque des revendications 9 à 10, caractérisé en ce que le moyen de commande est agencé et/ou programmé pour diminuer la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation (106) lorsque la première force ou le premier couple mesuré(e) C1ou la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou le premier couple mesuré(e) C1est en dehors de la consigne de force ou de couple et pour augmenter la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation (106) lorsque la première force ou le premier couple mesuré(e) C1ou la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1est égal(e) à la consigne de force ou de couple.
  12. Dispositif (100, 400, 500) selon l’une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le moyen de commande est agencé et/ou programmé pour, lorsque le premier couple C1ou la première force mesuré(e) par le premier moyen de mesure (108) ou la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1est dans la consigne de force ou de couple, modifier, de préférence augmenter, la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation (106) lorsque l’état hors consigne est égal ou inférieur, respectivement égal ou supérieur, à la valeur de référence, l’état hors consigne étant initialisé au niveau de souplesse.
  13. Dispositif (100, 400, 500) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la succession de positions du support mobile (102) est définie entre une position initiale et finale dudit support mobile (102), le moyen de commande est agencé et/ou programmé pour arrêter le premier moyen de motorisation (106):
    • si le support mobile (102) atteint la position finale, ou
    • si la vitesse de déplacement du premier moyen de motorisation (106) atteint une valeur d’arrêt.
  14. Dispositif (400, 500) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend :
    • un second moyen de motorisation (406) asservi en couple ou en force ou en position par le moyen de commande et agencé pour exercer un second couple ou une seconde force sur l’utilisateur (104) au niveau de la surface de contact (118) dans la succession de positions du support mobile (102) dans sa trajectoire,
    • un second moyen de mesure d’efforts (408) agencé pour mesurer une seconde force et/ou un second couple C2dépendant de la force exercée par l’utilisateur (104) sur la surface de contact (118).
  15. Dispositif (400, 500) selon la revendication 14, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de liaisons (404) agencés pour connecter le second moyen de motorisation (406) avec le support mobile (102) de sorte que le moyen de commande est agencé et/ou programmé pour calculer la donnée C302en fonction :
    • de la première force ou du premier couple C1mesuré(e), et
    • de la seconde force ou du second couple C2mesuré(e),
    le moyen de commande étant agencé et/ou programmé pour commander en couple le second moyen de motorisation (406) :
    • à partir d’une consigne en effort Fuxet du second couple C2mesuré par le second moyen de mesure d’efforts (408), et/ou
    • en fonction de la donnée C302calculée par le moyen de commande.
  16. Dispositif (400, 500) selon l’une quelconque des revendications 14 à 15, caractérisé en ce que le second moyen de motorisation (406) comprend un second axe robotisé modulaire relié au support mobile (102) par le moyen de liaison (404), le second axe robotisé modulaire comprenant un moteur (412) asservi en couple ou en force couplé à un second réducteur (414) via une transmission poulie courroie de sorte que l’axe de rotation du second moyen de motorisation (406) soit un axe de rotation en sortie du second réducteur (414).
  17. Procédé (100, 400, 500) comprenant :
    • un asservissement en position d’un premier moyen de motorisation (106) de manière à déplacer un support mobile (102) le long d’un axe de translation et /ou autour d’un axe de rotation du support mobile (102), le déplacement du support mobile (102) suivant une trajectoire imposée définie par une succession de positions du support mobile (102), le support mobile (102) comprenant au moins une surface de contact (118) au contact avec un utilisateur (104),
    • une mesure, par un premier moyen de mesure d’efforts (108), d’une première force et/ou d’un premier couple C1dépendant d’une force exercée par l’utilisateur (104) sur la surface de contact (118),
    • une commande en position, par un moyen de commande, du premier moyen de motorisation (106),
    caractérisé en ce que le moyen de commande commande en position le premier moyen de motorisation (106) de manière à déplacer le support mobile (102) dans sa trajectoire tant que :
    • la première force ou le premier couple mesuré(e) C1, ou
    • une donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1
    est égal(e) à une consigne de force ou de couple, et dans le cas contraire, le moyen de commande ralentit ou arrête le premier moyen de motorisation (106) dans la succession de positions du support mobile (102) si :
    • la première force ou le premier couple mesuré(e) C1, ou
    • la donnée C302calculée par le moyen de commande en fonction de la première force ou du premier couple mesuré(e) C1
    est en dehors de ladite consigne de force ou de couple, ladite consigne de force ou de couple étant définie comme une valeur de force ou de couple modèle qui dépend de chaque position du support mobile (102) dans sa trajectoire.
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