FR3124415A1

FR3124415A1 - Exosquelette

Info

Publication number: FR3124415A1
Application number: FR2106740A
Authority: FR
Inventors: Rémy Duboc
Original assignee: Ximo
Current assignee: Ximo
Priority date: 2021-06-24
Filing date: 2021-06-24
Publication date: 2022-12-30

Abstract

L’invention concerne un exosquelette (2) qui comporte une structure supérieure et une structure inférieure équipant les cuisses d’un utilisateur (1). Cette structure inférieure comprend, selon l’invention, une barre de transfert (62) pour chacune des cuisses de l’utilisateur (1), cette barre de transfert comprenant : une portion supérieure (621) connectée à la structure supérieure, s’étendant en regard de la face externe de la hanche de l’utilisateur (1),une portion inférieure (622) s’étendant en regard de la face interne du tiers inférieur de la cuisse de l’utilisateur (1), et liée à la cuisse, l’exosquelette (2) comportant des moyens de maintien en position d’une portion de la barre de transfert (62), s’étendant en regard de la face antérieure de la moitié supérieure de la cuisse de l’utilisateur (1), les moyens de maintien étant conformés pour générer sur la barre de transfert (62) une force de réaction, quand la structure supérieure exerce sur la portion supérieure (621) une force d’appui vers le bas dans une direction parallèle au fémur de l’utilisateur (1), la barre de transfert (62) tendant à appliquer sur la cuisse une force dont une composante est en direction de la cuisse opposée. Figure d’abrégé : figure 1

Description

Exosquelette

Domaine de l'invention

La présente invention concerne un exosquelette destiné à assister les mouvements d'un utilisateur.

En particulier, l'invention concerne la structure basse d’un exosquelette, destinée à transmettre des efforts depuis la partie haute du corps de l'utilisateur, au-dessus de son bassin, vers la partie basse de son corps, et particulièrement vers ses cuisses.

Art antérieur

Pour assister les mouvements des utilisateurs, et particulièrement des utilisateurs effectuant des tâches physiques comme des soulèvements de charges, il est connu de mettre en œuvre des exosquelettes. Un exosquelette est un dispositif comprenant des portions d’appui, appliquées sur un corps humain ou animal, visant à assister l'exécution de certains mouvements ou de certaines positions.

Il est notamment connu de mettre en œuvre des exosquelettes motorisés, ou actifs, permettant d'assister le déplacement des différentes portions d'appui les unes par rapport aux autres. Il est également connu de mettre en œuvre des exosquelettes dits passifs, qui comportent généralement des moyens élastiques s'opposant à des déformations de l'exosquelette correspondant à certains mouvements, et fournissant donc un appui au corps humain ou animal réalisant ce mouvement, et assistant la réalisation du mouvement inverse.

Les exosquelettes comprennent généralement plusieurs structures, associées aux mouvements de différentes parties du corps de l’utilisateur. Une partie haute de l’exosquelette peut être associée aux mouvements des bras de l'utilisateur. Elle est également associée aux mouvements du thorax de l'utilisateur, par rapport à son bassin. Une structure basse de l’exosquelette est associée aux mouvements des jambes de l’utilisateur, par rapport à son bassin. La présente invention concerne particulièrement cette structure basse d'un exosquelette.

Dans un exosquelette passif, un élément de reprise d'effort, situé au niveau du bassin de l'utilisateur, subit souvent un effort généralement orienté vers les pieds de l'utilisateur, de la part de la structure haute de l’exosquelette. Il est courant de transférer un tel effort, provenant d’un mouvement du tronc de l'utilisateur, vers la structure basse de l’exosquelette, et plus particulièrement vers l’articulation entre le bassin et les cuisses de l'utilisateur. En effet la colonne vertébrale, qui articule le tronc de l'utilisateur, est une partie du corps sensible et fragile. Au contraire, l'articulation constituée par la tête du fémur, entre le bassin et les cuisses de l'utilisateur, constitue généralement une articulation robuste, sollicitant les muscles des cuisses qui sont particulièrement puissants. Il est donc courant que les exosquelettes fassent supporter une part des mouvements du tronc de l'utilisateur par cette articulation.

On connait ainsi, du document WO2018194447, une structure visant à reporter les efforts passant par le haut du corps de l’utilisateur vers un mouvement, dans une direction frontale, de la cuisse par rapport au bassin.

De telles solutions de transfert des efforts sont généralement adaptées pour réduire localement l’activité de certains muscles ciblés lors de mouvements stéréotypés. En revanche, elles s’adaptent mal aux gestes plus variés qui sont régulièrement mis en œuvre par les utilisateurs, pour répondre à des contraintes spécifiques de leur activité. Au contraire, ces solutions peuvent avoir un effet néfaste quand l’utilisateur effectue un geste variant du geste stéréotypé qu’il a été prévu d’assister. Elles peuvent ainsi avoir un impact négatif sur les muscles posturaux, la régulation du mouvement, l’équilibre, ou les gestes fonctionnels comme la marche. Elles peuvent également gêner l’adoption de certaines postures, telles que la fente, qui sont pourtant parmi les postures les plus utilisées pour le portage de charge.

Pour éviter cet impact négatif, certains exosquelettes permettent un débrayage permettant de désactiver l’assistance, pour éviter que celle-ci ne génère une gêne pour l’exécution de certains mouvements. L’utilisation d’un tel débrayage est cependant contraignante pour l’utilisateur.

Objectifs de l’invention

La présente invention a pour objectif de pallier ces inconvénients de l’art antérieur.

En particulier, l’invention a notamment pour objectif de fournir un exosquelette dont la partie basse permette un transfert vers les cuisses des forces passant par la zone thoracique de l’utilisateur, dans des conditions plus favorables pour l’utilisateur.

Un objectif particulier de l’invention, au moins dans certains de ses modes de réalisation, est de fournir un exosquelette permettant un meilleur transfert vers les cuisses des forces passant par la zone thoracique de l’utilisateur lors d’un mouvement de fente.

Un autre objectif de l’invention est de fournir un tel exosquelette ayant pour effet de mettre en tension les chaînes musculaires avant, pendant et/ou après qu’elles subissent un effort important, afin d’améliorer la prise en charge des efforts par le corps.

Ces objectifs, ainsi que d’autres qui apparaîtront plus clairement par la suite, sont atteints à l’aide d’un exosquelette destiné à équiper un utilisateur et comportant une structure supérieure destinée à entourer au moins partiellement le tronc de l’utilisateur et une structure inférieure destinée à équiper les cuisses de l’utilisateur. Selon l’invention, la structure inférieure comprend, pour chacune des cuisses de l’utilisateur, une barre de transfert comprenant :

une portion supérieure connectée à la structure supérieure, s’étendant en regard de la face externe de la hanche de l’utilisateur,
une portion inférieure s’étendant en regard de la face interne du tiers inférieur de la cuisse de l’utilisateur, et liée à la cuisse,

l’exosquelette comportant des moyens de maintien en position d’une portion de la barre de transfert, s’étendant en regard de la face antérieure de la moitié supérieure de la cuisse de l’utilisateur, les moyens de maintien étant conformés pour générer sur la barre de transfert une force de réaction, quand la structure supérieure exerce sur la portion supérieure une force d’appui vers le bas dans une direction parallèle au fémur de l’utilisateur, la barre de transfert tendant à appliquer sur la cuisse une force dont une composante est en direction de la cuisse opposée.
Cette barre de rappel permet ainsi de transférer vers la cuisse des efforts provenant de la structure supérieure de l’exosquelette, ces efforts étant orientés, sur la cuisse, de façon à améliorer la prise en charge des efforts par le corps.

Avantageusement, la barre de transfert présente la forme d’une lame.

Selon un autre mode de réalisation de l’invention, la section de la barre de transfert présente une longueur au moins cinq fois plus grande que sa largeur.

Selon un autre mode de réalisation de l’invention, la barre de transfert est conformée de façon que, en utilisation, une face plane correspondant à sa longueur fait face à la cuisse de l’utilisateur.

La barre de transfert présente avantageusement une zone apte à la flexion, située sur le tiers supérieur de la cuisse.

La barre de transfert présente avantageusement une forme s’enroulant autour d’une enveloppe sensiblement cylindrique selon une trajectoire proche d’une hélice apte à entourer partiellement la cuisse de l’utilisateur.

Les moyens de maintien en position comprennent avantageusement au moins une sangle reliant la barre de transfert à la structure supérieure de l’exosquelette, la sangle étant assemblée à une portion de la barre de transfert s’étendant en regard de la face antérieure de la moitié supérieure de la cuisse de l’utilisateur.

La liaison de la sangle avec la barre de transfert et la liaison de la sangle avec la structure supérieure de l’exosquelette sont avantageusement situées de part et d’autre du plan sagittal médian de l’utilisateur.

Avantageusement, l’extrémité inférieure de la barre de transfert est maintenue à proximité du tiers inférieur de la cuisse de l’utilisateur par un bracelet entourant la cuisse.

Selon un mode de réalisation avantageux, la barre de transfert est assemblée au bracelet par l’intermédiaire d’une liaison coulissante, selon une direction sensiblement parallèle à l’axe longitudinal de la cuisse entourée par le bracelet.

Liste des figures

L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante de modes de réalisation préférentiels, donnée à titre de simple exemple figuratif et non limitatif, et accompagnée des figures parmi lesquelles :
La est une représentation schématique, en vue de face, d’un utilisateur équipé d’un exosquelette selon un mode de réalisation de l’invention ;
La est une représentation schématique de l’une des barres de transfert de l’exosquelette de la , dans la position représentée par la ;
La est une représentation schématique, en vue de côté, de l’utilisateur équipé d’un exosquelette représenté à la , dans une position de fente ;
La est une autre représentation schématique, en vue de côté, de l’utilisateur équipé d’un exosquelette dans la position de fente représenté par la ;
La est une représentation schématique partielle, en coupe vue de dessus, de l’utilisateur équipé d’un exosquelette dans la position de fente représenté par la ;
La est une représentation schématique, en vue de face, d’un utilisateur équipé d’un exosquelette selon un autre mode de réalisation de l’invention ;
La est une représentation schématique de l’une des barres de transfert de l’exosquelette de la , dans la position représentée par la ;
La est une représentation schématique, en vue de face, d’un utilisateur équipé d’un exosquelette selon encore un autre mode de réalisation de l’invention ;
La est une représentation schématique de l’une des barres de transfert de l’exosquelette de la , dans la position représentée par la .
Description détaillée de modes de réalisation de l’invention

Dans la présente description, on considérera, sauf indication contraire, le corps humain dans sa position généralement considérée comme la position anatomique de référence, dans laquelle le sujet est en position debout, les membres inférieurs tendus, au contact et les pieds parallèles.

On définit dans ce corps un repère orthonormal comprenant un axe vertical,des pieds à la tête, un axe sagittal, de devant en arrière et un axe horizontal,de gauche à droite ou inversement. On peut également définir un plan frontal vertical et perpendiculaire à l’axe sagittal, un plan sagittal médian, vertical et selon l’axe sagittal. Ces deux plans se croisent au niveau de l’axe vertical, qui passe par le centre de gravité du corps.

On définit également comme ;

des faces antérieures, les surfaces du corps tournées vers l’avant et formant un angle inférieur à 45° avec le plan frontal, quand le corps est dans sa position anatomique de référence,
des faces postérieures, les surfaces du corps tournées vers l’arrière et formant un angle inférieur à 45° avec le plan frontal, quand le corps est dans sa position anatomique de référence,
des faces latérales externes, les surfaces du corps tournées vers la droite ou vers la gauche, dans la direction opposée au plan sagittal médian, et formant un angle inférieur à 45° avec le plan sagittal médian, quand le corps est dans sa position anatomique de référence,
des faces latérales internes, les surfaces du corps orientée dans la direction de ce plan sagittal médian et formant un angle inférieur à 45° avec le plan sagittal médian, quand le corps est dans sa position anatomique de référence.
des faces antéro-internes du tiers inférieur des cuisses, les surfaces du tiers inférieur des cuisses allant du plan frontal tangent à l’avant de la cuisse, jusqu’à un plan parallèle au plan sagittal médian et tangent à la partie la plus interne de la cuisse

La représente, de façon schématique, un utilisateur 1 équipé d’un exosquelette 2 selon un mode de réalisation de l’invention. Cet exosquelette 2 comporte un plastron abdominal 21 maintenu contre l’abdomen de l’utilisateur 1, constituant la structure haute de l’exosquelette. Le bas de ce plastron 21 peut être maintenu contre les hanches de l’utilisateur 1 par une ceinture.

L’exosquelette 2 comprend également une structure basse constituée de deux parties, connectées au plastron abdominal 21 et s’étendant, chacune, le long de l’une des cuisses de l’utilisateur 1. Ces deux parties de la structure basse sont, dans les modes de réalisation représentés, symétriques l’une de l’autre. Elles sont donc décrites ci-dessous avec les mêmes références numériques.

Comme le montre la , chacune des parties de la structure basse comprend une barre de transfert 62, dont l’extrémité supérieure est assemblée au bas du plastron abdominal 21 et dont l’extrémité inférieure est maintenue contre la cuisse de l’utilisateur 1, au niveau de la moitié inférieure de cette cuisse, par un bracelet 63 qui entoure la cuisse de l’utilisateur au-dessus du genou. Une barre de transfert 62 est également représentée par la , isolée de l’exosquelette 2 et de l’utilisateur 1.

Une barre de transfert 62 mono-matériau et homogène est intéressante car peu chère, mais certaines zones peuvent voir apparaitre des fissures en fatigue cyclique, il est donc avantageux de pouvoir localiser la déformation pour augmenter sa durée de vie. Cette barre de transfert 62 peut ainsi comporter une portion 623 apte à la flexion, ce qui permet de localiser la déformation. Ladite portion 623 se situe à proximité du point de pivot 620, sur la face antérieure du tiers supérieur de la cuisse. Cette portion 623 peut être réalisée à l’aide d’une barre de transfert présentant moins de matière localement, ce qui induit une souplesse locale dans une pièce unique, ou encore en séparant ladite barre de transfert 62 en deux éléments reliés à l’aide d’un troisième élément. Ledit troisième élément peut être une charnière dont l'axe de rotation est sensiblement parallèle à la longueur de la section, ou encore un élément flexible réalisé dans un matériau sensiblement plus souple que la barre de transfert 62, présentant un module d’Young au moins 30% inférieur, plus préférentiellement 50% inférieur, encore plus préférentiellement 70% inférieur. Ledit élément pourra par exemple être constitué de polyuréthane de module d’Young 50Mpa, quand le reste de la barre de transfert serait constitué de polyéthylène souple de module 350Mpa, ou de polycarbonate de module 2200Mpa.

Dans le mode de réalisation représenté, cette barre de transfert 62 présente une forme s’enroulant autour d’une enveloppe sensiblement cylindrique d’axe 70, selon une trajectoire proche d’une hélice. Cet enroulement se fait de telle sorte que la face large de la barre de transfert 62 soit orientée vers l’axe 70 de l’enveloppe cylindrique, tout au long de la barre de transfert 62. La barre de transfert 62 présente donc une forme globale rappelant celle d’un ressort hélicoïdal. Elle présente une rigidité importante en compression dans une direction parallèle à l’axe 70, et peut au contraire se déformer plus facilement, de façon élastique, en réponse à un mouvement de torsion autour de l’axe 70.

La forme sensiblement hélicoïdale des barres de transfert 62 leur permet avantageusement d’envelopper les cuisses de l’utilisateur, une face plane d’une barre de transfert 62 s’enroulant en hélice autour de chaque cuisse. Ainsi, une portion supérieure 621 de chaque barre de transfert 62 peut être située à proximité de la face latérale externe de l’extrémité supérieure d’une cuisse de l’utilisateur, au niveau de ses hanches. En partant de cette portion supérieure 621, la barre de transfert 62 passe sur la face antérieure de la cuisse, sensiblement au niveau du tiers supérieur de cette cuisse. La barre de transfert 62 poursuit ensuite le contournement de la cuisse, jusqu’à son extrémité inférieure, au niveau de laquelle la portion inférieure 622 de cette barre de transfert 62 longe la face latérale interne de la cuisse de l’utilisateur.

Au niveau de sa portion supérieure, la barre de transfert 62 est liée au plastron 21. Dans le mode de réalisation représenté, la portion supérieure 621 est assemblée de façon fixe au bas du plastron 21, afin de permettre une transmission des efforts entre le plastron 21 et la barre de transfert 62.

Quand l’utilisateur 1 fait un mouvement, le plastron 21 peut absorber une partie de l’énergie de ce mouvement, et la transmettre à l’extrémité supérieure de la barre de transfert 62 sous la forme d’une pression. La direction précise de cette pression peut être variable, en fonction du mouvement de l’utilisateur. Cependant, dans de nombreuses situations, cette pression présente une composante importante, voire prédominante, dans une direction parallèle au fémur de l’utilisateur 1, vers le genou de l’utilisateur 1. Les flèches 71, sur les figures 1 et 2, représentent schématiquement cette composante de la force exercée par le plastron 21 sur la portion supérieure 621 de chaque barre de transfert 62.

La portion inférieure 622 de la barre de transfert 62 est avantageusement maintenue contre la face antéro-interne du tiers inférieur des cuisses de l’utilisateur par le bracelet 63, qui entoure cette cuisse au-dessus du genou.

Selon un mode de réalisation avantageux, la portion inférieure 622 de la barre de transfert 62 peut être assemblée au bracelet 63 de façon à pouvoir coulisser dans ce bracelet 63, dans une direction sensiblement parallèle à la direction du fémur entouré par ce bracelet 63. Ainsi, la portion inférieure 622 de la barre 62 ne peut pas transmettre au bracelet 63 de composante de force dans une direction parallèle au fémur. En revanche, elle peut transmettre à ce bracelet 63 les composantes de force tendant à rapprocher la cuisse de l’utilisateur 1 du plan sagittal médian.

Selon un autre mode de réalisation possible, qui correspond aux modes de réalisation représentés par les figures, la portion inférieure 622 de la barre de transfert 62 est assemblée de façon fixe au bracelet 63. Cependant, ce bracelet 63, qui est de préférence réalisé en matériaux textiles, présente une certaine souplesse lui permettant de coulisser légèrement le long de la cuisse de l’utilisateur.

Lors des mouvements de l’utilisateur, la barre de transfert 62 se déplace, notamment en subissant des efforts exercés par le plastron 21, au niveau de la portion supérieure 621 de la barre de transfert 62, et par le bracelet 63 ou la face latérale interne de la cuisse de l’utilisateur, au niveau de la portion inférieure 622 de la barre de transfert 62.

Entre sa portion supérieure 621 et sa portion inférieure 622, la barre de transfert 62 subit d’autres efforts, dus à la réaction de la cuisse de l’utilisateur, avec laquelle elle est en contact, et/ou à son accrochage à un autre élément de l’exosquelette. La portion de la barre de transfert 62 où s’exercent principalement de tels efforts est considérée, dans la suite de la présente description, comme constituant le point d’appui de la barre de transfert 62.

Ainsi, l’expression « point d’appui » désigne, dans la présente demande, une portion de la barre de transfert qui est située, lorsque l’exosquelette est porté par un utilisateur, en regard d’une face antérieure de la moitié supérieure de la cuisse de l’utilisateur. Ce point d’appui est situé, sur la barre de transfert, entre la portion supérieure 621, qui est située en regard de la face externe de l’extrémité supérieure de la cuisse de l’utilisateur, et la portion inférieure qui est située en regard de la face latérale interne du bas de la cuisse de l’utilisateur.

Ce point d’appui est le point d’application, sur la barre de transfert 62, de forces qui s’exercent dans des directions différentes des forces s’exerçant sur la portion supérieure 621 et la portion inférieure 622. Il peut être constitué par un point d’accrochage d’un élément de transmission de forces, provenant par exemple d’une autre partie de l’exosquelette. Il peut également, en complément ou, dans certains modes de réalisation particuliers, en remplacement d’un tel point d’accrochage, être une zone d’appui de la barre de transfert 62 contre la face antérieure de la cuisse de l’utilisateur.

Dans le mode de réalisation représenté par la , ce point d’appui est principalement constitué par le point d’accrochage 620, sur la barre de transfert 62, d’une extrémité basse d’une sangle 64 dont l’extrémité haute est assemblée à l’exosquelette 2, au niveau du plastron 21. De préférence, les fixations de l’extrémité haute et de l’extrémité basse de la sangle 64 sont faites de côté opposé du plan sagittal médian. De préférence, la sangle 64 est configurée pour être tendue quand l’utilisateur 1 est dans une position de repos, telle que la position anatomique de référence représentée par la .

Ce point d’accrochage 620 est préférablement situé sur la portion de la barre de transfert 62 qui longe la face antérieure de la cuisse, au niveau du tiers supérieur de cette cuisse.

Quand la portion supérieure 621 de la barre de transfert 62 subit une pression dans la direction du fémur de l’utilisateur, ou de l’axe 70, orientée vers le bas, comme le représente schématiquement la flèche 71 sur la , la sangle 64 est sollicitée en traction. Elle exerce alors sur la barre de transfert 62, au niveau du point d’appui constitué par le point d’accrochage 620, une force représentée schématiquement par la flèche 72 sur la .

La combinaison de ces forces représentées par les flèches 71 et 72 tend à faire pivoter la barre de transfert 62 comme le représente schématiquement la flèche 74 sur la , dans un sens tendant à éloigner la portion inférieure 622 de l’axe 70, ou du fémur de l’utilisateur. Cette portion inférieure 622 est cependant maintenue par le bracelet 63 qui maintient l’équilibre des forces sur la barre de transfert 62 en exerçant une force de réaction représentée par la flèche 73 sur la .

Bien entendu, les forces s’exerçant sur la barre 62 sont bien plus complexes que celles représentées schématiquement sur la . En effet, ces forces s’exercent dans les trois dimensions, et la force d’appui n’est pas exercée uniquement par la sangle 64, mais également par l’intermédiaire de l’appui de la barre de transfert 62 sur la cuisse de l’utilisateur 1, notamment autour du point d’accrochage 620. Par ailleurs, la barre de transfert 62 ne transmet pas l’intégralité des efforts qu’elle reçoit, dans la mesure où elle se déforme légèrement.

Dans la situation décrite, l’exercice d’une pression vers le bas sur la portion supérieure 621 de la barre de transfert 62 entraîne un effort représenté par la flèche 75 sur la , exercé par la portion inférieure 622 de cette barre de transfert 62 sur le bracelet 63 et donc sur le bas de la cuisse de l’utilisateur 1 qui est entouré par ce bracelet, tendant à rapprocher le bas de cette cuisse du plan sagittal médian.

L’effet de la barre de transfert 62 est particulièrement remarquable lorsque l’utilisateur 1 de l’exosquelette 2 adopte certaines positions ou effectue certains mouvements. Ainsi, l’exosquelette 2 est particulièrement adapté pour assister l’utilisateur lorsqu’il se penche vers l’avant en position de fente, l’un de ses pieds étant avancé par rapport à l’autre. Cette position étant l’une des plus utilisées lors d’un portage d’objet.

Les figures 3 et 4 représentent, en vue de profil, l’utilisateur 1 portant l’exosquelette 2, en position de fente, son pied gauche étant avancé par rapport à son pied droit. Dans cette position, la barre de transfert 62 entourant la cuisse droite n’est que peu sollicitée en compression. En revanche, la barre de transfert 62 entourant la cuisse gauche est sollicitée de façon plus importante. La description suivante du comportement de l’exosquelette 2 en position de fente portera donc plus particulièrement sur cette barre de transfert 62 entourant la cuisse gauche.

Quand, dans cette position de fente, l’utilisateur 1 incline son torse vers l’avant, comme le représente schématiquement la flèche 76, le plastron 21 exerce sur la portion supérieure 621 de la barre de transfert 62 entourant la cuisse gauche une force comprenant notamment une composante sensiblement parallèle au fémur de l’utilisateur 1, et en direction de son genou. Cette force, qui est représentée schématiquement par la flèche 77 sur la , n’est pas la seule composante de la force transmise à la barre de transfert 62. Cependant, elle est exercée dans une direction lui permettant d’être relativement bien transmise par la barre de transfert 62, alors que des forces exercées dans d’autres directions peuvent entraîner une plus grande déformation de la barre 62, et donc être transmises moins efficacement par cette barre de transfert 62.

La est une représentation schématique en coupe vue de dessus montrant le tronc 11 (coupé) et la cuisse gauche 12 de l’utilisateur 1 dans sa position de fente représentée par les figures 3 et 4, ainsi que la barre de transfert 62 entourant cette cuisse gauche, le bracelet 63 et la sangle 64. Comme le montre cette figure, quand la portion supérieure 621 de la barre de transfert 62 subit une force schématisée par la flèche 77, dans une direction sensiblement parallèle au fémur, la sangle 64 est sollicitée en traction. Elle exerce alors sur la barre de transfert 62, au niveau du point d’appui constitué par le point d’accrochage 620, une force représentée par la flèche 72 sur la .

La combinaison de ces forces représentées par les flèches 77 et 72 tendent à faire pivoter la barre de transfert 62 comme le représente schématiquement la flèche 78 sur la , dans un sens tendant à éloigner la portion inférieure 622 de la barre de transfert 62 du fémur de l’utilisateur. Cette portion inférieure 622 est cependant maintenue par le bracelet 63 qui maintient l’équilibre des forces sur la barre de transfert 62 en exerçant une force de réaction représentée par la flèche 73. L’utilisateur 1 est donc contraint de fournir, avec les muscles de sa cuisse, l’effort permettant de générer cette force de réaction représentée par la flèche 73.

La structure basse de l’exosquelette 2 tend donc à convertir un effort exercé, au niveau des hanches de l’utilisateur 1, parallèlement au fémur et en direction du genou, en un effort exercé au niveau du bas des cuisses de l’utilisateur 1 et tendant à rapprocher cette cuisse du plan sagittal médian.

Cette force tendant à rapprocher le bas des cuisses de l’utilisateur 1 du plan sagittal médian présente un avantage particulier quand l’utilisateur 1 équipé de l’exosquelette 2 effectue un mouvement destiné à porter une charge. En effet, l’utilisateur subissant une telle force au niveau d’une de ses cuisses exerce, de façon réflexe, une force contraire sur sa cuisse pour maintenir celle-ci en équilibre. L’exercice de cette force contraire entraîne une mise en tension d’une chaîne musculaire, qui est ainsi préparée à l’effort généré par le portage. Cette mise en tension permet donc de faciliter le portage, et de limiter les risques de blessure de l’utilisateur 1.

La représente, de façon schématique, un exosquelette 3 selon un mode de réalisation particulier de l’invention. Dans ce mode de réalisation, le plastron constituant la structure haute de l’exosquelette 3 est composé de deux demi-plastrons, un demi-plastron 31 à droite du plan sagittal médian et un demi-plastron 32 à gauche du plan sagittal médian. Ces deux demi-plastrons sont, dans ce mode de réalisation, reliés l’un à l’autre par des composants souples ne permettant pas une transmission de force significative en compression.

Le bord inférieur de chacun de ces demi-plastrons 31 et 32 est fixé à une portion supérieure 651 d’une barre de transfert 65. Les barres de transfert 65, dans ce mode de réalisation, sont très similaires aux barres de transfert 62 décrites en lien avec les figures 1 à 5. Cependant, leur portion supérieure 651 s’étend sur une distance plus longue, afin de longer le bord inférieur d’un demi-plastron jusque dans le dos de l’utilisateur. Dans le mode de réalisation représenté, la portion supérieure 651 de chacune des barres de transfert est ainsi solidarisée avec le bord inférieur de l’un des demi-plastrons, 31 ou 32, sur une longueur importante s’étendant depuis une surface postérieure, dans le dos de l’utilisateur 1, jusqu’à une surface antérieure du haut de la cuisse de l’utilisateur 1.

La conformation de cet exosquelette présentant des demi-plastrons indépendants l’un de l’autre permet avantageusement que chacun des demi-plastrons 31 et 32 puisse transférer, de façon sélective, des efforts à la barre de transfert 65 qui lui est associée. Plusieurs autres composants de l’exosquelette sont similaires à ceux de l’exosquelette représenté en lien avec les figures 1 à 5. Ils ne sont par conséquent pas plus décrits, et portent les mêmes références numériques que sur les figures 1 à 5.

Quand la portion supérieure 651 de la barre de transfert 65 subit, de la part du demi-plastron 31 auquel elle est assemblée, une pression orientée vers le bas dans la direction du fémur de l’utilisateur, comme le représentent schématiquement les flèches 711 sur la , la sangle 64 est sollicitée en traction. Elle exerce alors sur la barre de transfert 65, au niveau du point d’appui constitué par un point d’accrochage 650, une force représentée schématiquement par la flèche 72 sur la .

La combinaison de ces forces représentées par les flèches 711 et 72 tend à faire pivoter la barre de transfert 65 comme le représente schématiquement la flèche 74 sur la , dans un sens tendant à éloigner la portion inférieure 652 du fémur de l’utilisateur. Cette portion inférieure 652 est cependant maintenue par le bracelet 63 qui exerce une force de réaction représentée par la flèche 73 sur la .

Bien entendu, les forces s’exerçant sur la barre 65 sont bien plus complexes que celles représentées schématiquement sur la . Cependant, l’exercice d’une pression vers le bas sur la portion supérieure 651 de la barre de transfert 65 entraîne globalement un effort exercé par la portion inférieure 652 de cette barre de transfert 65 sur le bracelet 63 et donc sur le bas de la cuisse de l’utilisateur 1 qui est entouré par ce bracelet 63, tendant à rapprocher le bas de cette cuisse du plan sagittal médian.

La représente, de façon schématique, un exosquelette 4 selon un autre mode de réalisation particulier de l’invention. Dans ce mode de réalisation, le plastron constituant la structure haute de l’exosquelette est composé de deux demi-plastrons 41 et 42 similaires aux demi-plastrons de l’exosquelette représenté par la .

Le bord inférieur de chacun de ces demi-plastrons 41 et 42 est fixé à une barre de transfert 66, très similaire aux barres de transfert 65 décrites en lien avec les figures 6 et 7. Plus précisément, ce bord inférieur de chacun des demi-plastrons est fixé à une portion supérieure 661 de la barre de transfert 66 qui s’étend depuis une surface postérieure, dans le dos de l’utilisateur, jusqu’à une surface antérieure du haut de la cuisse de l’utilisateur 1, en passant à proximité de la face externe de l’extrémité supérieure d’une cuisse de l’utilisateur, au niveau de ses hanches.

Plusieurs autres composants de l’exosquelette 4 sont similaires à ceux de l’exosquelette représenté en lien avec les figures 6 et 7. Ils ne sont par conséquent pas plus décrits, et portent les mêmes références numériques que sur les figures 6 et 7.

Dans ce mode de réalisation, les plastrons 41 et 42 n’appliquent pas une pression uniforme sur toute la longueur des barres de transfert 66 avec laquelle ils sont assemblés. Ainsi, la représente une situation dans laquelle la portion supérieure 661 de la barre de transfert 66 subit, de la part du demi-plastron auquel elle est assemblée, une pression orientée vers le bas dans la direction du fémur de l’utilisateur sur la partie la plus haute de la portion supérieure 661, comme le représentent schématiquement les flèches 712 sur la . Par réaction, la cuisse exerce une pression orientée vers le haut, dans la direction du fémur de l’utilisateur, sur la partie de la barre de transfert 66 qui s’étend sur la face antérieure de la cuisse de l’utilisateur, comme le représentent schématiquement les flèches 713 sur la .

La combinaison de ces forces représentées par les flèches 712 et 713 tend à faire pivoter la barre de transfert 66 comme le représente schématiquement la flèche 74 sur la , dans un sens tendant à éloigner la portion inférieure 662 du fémur de l’utilisateur. Cette portion inférieure 662 est cependant maintenue par le bracelet 63 qui exerce une force de réaction représentée par la flèche 73 sur la .

Bien entendu, les forces s’exerçant sur la barre de transfert 66 sont bien plus complexes que celles représentées schématiquement sur la . Cependant, l’exercice d’une pression vers le bas sur la partie la plus haute de la portion supérieure 661 de la barre de transfert 66 entraîne une force de réaction s’exerçant sur la partie de la barre de transfert 66 qui s’étend sur la face inférieure de la moitié supérieure de la cuisse. Cette force de réaction s’exerce sur la zone de la barre de transfert constituant le point d’appui, qui est symbolisé par le point 660 sur les figures 8 et 9. La combinaison de la pression vers le bas et de la force de réaction tend à éloigner de la cuisse la portion inférieure 662, qui s’étend sur la face latérale interne de la cuisse.

Claims

Exosquelette (2) destiné à équiper un utilisateur (1), ledit exosquelette (2) comportant une structure supérieure destinée à entourer au moins partiellement le tronc dudit utilisateur (1) et une structure inférieure destinée à équiper les cuisses dudit utilisateur (1), caractérisé en ce que ladite structure inférieure comprend, pour chacune des cuisses dudit utilisateur (1), une barre de transfert (62) comprenant :
une portion supérieure (621) connectée à ladite structure supérieure, s’étendant en regard de la face externe de la hanche dudit utilisateur (1),

une portion inférieure (622) s’étendant en regard de la face interne du tiers inférieur de la cuisse dudit utilisateur (1), et liée à ladite cuisse,
ledit exosquelette (2) comportant des moyens de maintien en position d’une portion de ladite barre de transfert (62), s’étendant en regard de la face antérieure de la moitié supérieure de la cuisse dudit utilisateur (1),
lesdits moyens de maintien étant conformés pour générer sur ladite barre de transfert (62) une force de réaction, quand ladite structure supérieure exerce sur ladite portion supérieure (621) une force d’appui vers le bas dans une direction parallèle au fémur de l’utilisateur (1),
ladite barre de transfert (62) tendant à appliquer sur la cuisse une force dont une composante est en direction de la cuisse opposée.
Exosquelette (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite barre de transfert (62) présente la forme d’une lame.
Exosquelette (2) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la section de ladite barre de transfert (62) présente une longueur au moins cinq fois plus grande que sa largeur.
Exosquelette (2) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite barre de transfert (62) est conformée de façon que, en utilisation, une face plane correspondant à sa longueur fait face à la cuisse dudit utilisateur (1).
Exosquelette (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite barre de transfert (62) présente une zone apte à la flexion, située sur le tiers supérieur de la cuisse.
Exosquelette (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite barre de transfert (62) présente une forme s’enroulant autour d’une enveloppe sensiblement cylindrique selon une trajectoire proche d’une hélice apte à entourer partiellement la cuisse dudit utilisateur (1).
Exosquelette (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de maintien en position comprennent au moins une sangle (64) reliant ladite barre de transfert (62) à ladite structure supérieure dudit exosquelette (2), ladite sangle (64) étant assemblée à une portion de ladite barre de transfert (62) s’étendant en regard de la face antérieure de la moitié supérieure de la cuisse dudit utilisateur (1).
Exosquelette (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la liaison de ladite sangle (64) avec ladite barre de transfert (62) et la liaison de ladite sangle (64) avec ladite structure supérieure de l’exosquelette sont situées de part et d’autre du plan sagittal médian dudit utilisateur (1).
Exosquelette (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite extrémité inférieure de ladite barre de transfert (62) est maintenue à proximité du tiers inférieur de la cuisse dudit utilisateur (1) par un bracelet (63) entourant ladite cuisse.
Exosquelette (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite barre de transfert (62) est assemblée audit bracelet (63) par l’intermédiaire d’une liaison coulissante, selon une direction sensiblement parallèle à l’axe longitudinal de la cuisse entourée par ledit bracelet (63).