FR3125243A1 - Exosquelette autorisant une grande liberté de mouvement de l’épaule - Google Patents

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Benjamin DOUBINSKI
Jordane GRENIER
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Safran Electronics and Defense SAS
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Safran Electronics and Defense SAS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0006—Exoskeletons, i.e. resembling a human figure

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

Exosquelette comprenant : une structure dorsale (10) reliée à une structure brachiale (30) par une structure scapulaire (20) comportant un actionneur d’épaule (24) pour déplacer la structure brachiale par rapport à la structure dorsale. La structure scapulaire comprend une première articulation (21) fixée à une partie supérieure (11) de la structure dorsale (10), un chariot (23) relié à une partie de la première articulation (21) pour coulisser par rapport à la première articulation (21) selon une direction sensiblement perpendiculaire au premier axe d’articulation (A1). L’actionneur d’épaule (24) est monté sur le chariot (23) par une deuxième articulation (25) ayant un deuxième axe d’articulation (A2) sensiblement parallèle au premier axe d’articulation (A1). L’exosquelette comprend un premier organe élastique (27) de rappel du chariot vers une position prédéterminée de repos et un deuxième organe élastique (28) pour rappeler le chariot (23) vers la première articulation (21). FIGURE DE L’ABREGE : Fig. 1

Description

Exosquelette autorisant une grande liberté de mouvement de l’épaule
La présente invention concerne le domaine des appareils pourvus d’une motorisation ou d’une assistance et portés par le corps humain pour en améliorer les capacités, et en particulier les exosquelettes.
ARRIERE PLAN DE L’INVENTION
Il est connu des documents FR-A-3046052 et FR-A-3072598 des exosquelettes comprenant : une structure dorsale ayant une partie supérieure destinée à s’étendre à hauteur des omoplates d’un utilisateur, une structure brachiale pourvue de moyen de sa fixation à un bras de l’utilisateur, et une structure scapulaire reliant la structure brachiale à la partie supérieure de la structure dorsale. La structure scapulaire comporte un actionneur d’épaule pour déplacer la structure brachiale par rapport à la structure dorsale.
Or, l’épaule est un système articulaire complexe autorisant six degrés de liberté par la combinaison des mouvements de l’articulation de l’épaule elle-même et des mouvements de l’omoplate.
Cette complexité autorise une grande liberté de mouvement des bras, avec des mouvements d’abduction / adduction, d’élévation / abaissement, et de rotation.
Idéalement, dans la plupart des applications, l’exosquelette ne doit pas entraver les mouvements du bras tout en maintenant l’actionneur d’épaule proche de l’articulation de celle-ci.
En pratique, l’exosquelette peut se révéler gênant pour les mouvements extrêmes du bras, comme lorsque l’utilisateur veut toucher l’une de ses épaules avec la main opposée ou écarter les bras au maximum en rapprochant les omoplates l’un de l’autre.
OBJET DE L’INVENTION
L’invention a notamment pour but de fournir une architecture d’exosquelette limitant les inconvénients précités.
A cet effet, on prévoit, selon l’invention un exosquelette comprenant : une structure dorsale ayant une partie supérieure destinée à s’étendre à hauteur des omoplates d’un utilisateur, au moins une structure brachiale pourvue de moyen de sa fixation à un bras de l’utilisateur, et une structure scapulaire reliant la structure brachiale à la partie supérieure de la structure dorsale et comportant un actionneur d’épaule pour déplacer la structure brachiale par rapport à la structure dorsale. La structure scapulaire comprend au moins une première articulation fixée à la partie supérieure de la structure dorsale pour avoir un premier axe d’articulation sensiblement parallèle à un axe spinal local, un chariot relié à une partie de la première articulation pour coulisser par rapport à la première articulation selon une direction sensiblement perpendiculaire au premier axe d’articulation et destinée à être parallèle aux omoplates lors de l’utilisation de l’exosquelette. L’actionneur d’épaule est monté sur le chariot par une deuxième articulation ayant un deuxième axe d’articulation sensiblement parallèle au premier axe d’articulation. L’exosquelette comprend un premier organe élastique de rappel du chariot vers une position prédéterminée de repos et un deuxième organe élastique pour rappeler le chariot vers la première articulation.
Ainsi, la combinaison de mouvements de la première articulation et du chariot coulissant libère l’omoplate en autorisant une grande variété de mouvements et en particulier des mouvements de grande amplitude comme lorsque les bras sont largement écartés, mouvement autorisé par un rapprochement des omoplates l’un de l’autre, ou au contraire lorsque les bras sont croisés sur le torse, chaque main saisissant l’épaule opposée, mouvement autorisé par un écartement des omoplates.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d’un mode de réalisation particulier et non limitatif de l’invention.
Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels :
la est une vue de dos de l’exosquelette selon l’invention ;
la est une vue de trois quarts arrière de l’exosquelette selon l’invention ;
la est une vue de côté de l’exosquelette selon l’invention ;
la est une vue de face de l’exosquelette selon l’invention ;
la est une vue de détail de la première articulation se trouvant dans la zone V de la ;
la est une vue partielle de côté de la partie supérieure de la structure brachiale de l’exosquelette selon l’invention ;
la est une vue partielle en perspective de la partie inférieure de la structure brachiale de l’exosquelette selon l’invention ;
la est une vue de dessus de l’exosquelette avec la structure brachiale droite en extension maximale vers l’arrière et la structure brachiale gauche le long du corps de l’utilisateur ;
la est une vue de détail de la zone IX de la ;
la est une vue de dessus de la structure scapulaire droite pour une position de la structure brachiale le long du corps de l’utilisateur ;
la est une vue de détail en perspective des moyens de rappel du chariot et de la partie inférieure de la structure dorsale de l’exosquelette selon l’invention.

Claims (15)

  1. Exosquelette comprenant : une structure dorsale (10) ayant une partie supérieure (11) destinée à s’étendre à hauteur des omoplates d’un utilisateur, au moins une structure brachiale (30) pourvue de moyen de sa fixation à un bras de l’utilisateur, et une structure scapulaire (20) reliant la structure brachiale à la partie supérieure de la structure dorsale et comportant un actionneur d’épaule (24) pour déplacer la structure brachiale par rapport à la structure dorsale, caractérisé en ce que la structure scapulaire comprend au moins une première articulation (21) fixée à la partie supérieure (11) de la structure dorsale (10) pour avoir un premier axe d’articulation (A1) sensiblement parallèle à un axe spinal local, un chariot (23) relié à une partie de la première articulation (21) pour coulisser par rapport à la première articulation (21) selon une direction sensiblement perpendiculaire au premier axe d’articulation (A1) et destinée à être parallèle aux omoplates lors de l’utilisation de l’exosquelette, l’actionneur d’épaule (24) étant monté sur le chariot (23) par une deuxième articulation (25) ayant un deuxième axe d’articulation (A2) sensiblement parallèle au premier axe d’articulation (A1), et en ce que l’exosquelette comprend un premier organe élastique (27) de rappel du chariot vers une position prédéterminée de repos et un deuxième organe élastique (28) pour rappeler le chariot (23) vers la première articulation (21).
  2. Exosquelette selon la revendication 1, dans lequel le premier organe élastique (27) comprend deux ressorts de torsion (271, 272) antagonistes.
  3. Exosquelette selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le deuxième organe élastique (28) comprend un ressort de traction (281) s’étendant sensiblement selon une direction spinale locale et ayant une extrémité fixée à la structure dorsale (10) et une extrémité opposée reliée à une extrémité d’un câble (282) ayant une extrémité opposée reliée au chariot (23).
  4. Exosquelette selon la revendication 3, dans lequel le câble (282) passe dans un perçage ménagé dans une partie (212) de la première articulation (21) liée en rotation avec le chariot (23).
  5. Exosquelette selon la revendication 1, dans lequel la structure brachiale (30) comprend un actionneur de coude (33) relié à l’actionneur d’épaule (24) par un segment de bras (32) qui a une longueur variable et qui est rappelé élastiquement dans un état de plus courte longueur par un troisième organe élastique (36).
  6. Exosquelette selon la revendication 5, dans lequel le segment de bras (32) comprend un fourreau (321) recevant à coulissement une tige (322).
  7. Exosquelette selon la revendication 6, dans lequel le fourreau (321) reçoit la tige (322) également à pivotement.
  8. Exosquelette selon la revendication 7, dans lequel le troisième organe élastique (36) est extensible et a une extrémité solidaire du fourreau (321) et une extrémité solidaire de la tige (322) pour à la fois rentrer la tige (322) dans le fourreau et la rappeler vers une position angulaire prédéterminée par rapport au fourreau (321).
  9. Exosquelette selon l’une quelconque des revendications 5 à 8, dans lequel le segment de bras (32) a une première extrémité reliée à l’actionneur d’épaule (24) par une troisième articulation (31) ayant un troisième axe d’articulation (A3) sensiblement perpendiculaire à un axe longitudinal du segment de bras (32) et à un axe moteur (M1) de l’actionneur d’épaule (24) et une deuxième extrémité reliée à l’actionneur de coude (33) par une quatrième articulation (34) ayant un quatrième axe d’articulation (A4) sensiblement perpendiculaire à un axe longitudinal du segment de bras (32) et à un axe moteur (M2) de l’actionneur de coude (33).
  10. Exosquelette selon la revendication 9, dans lequel le troisième axe d’articulation (A3) est décalé angulairement par rapport au quatrième axe d’articulation (A4).
  11. Exosquelette selon la revendication 9 ou 10, dans lequel l’actionneur de coude (33) est relié à la quatrième articulation (A4) par une première platine de liaison (35) réglable en longueur.
  12. Exosquelette selon l’une quelconque des revendications 9 à 11, dans lequel la structure brachiale (30) est pourvue d’une interface (351) de contact avec le bras de l’utilisateur, disposée entre l’actionneur de coude (33) et la quatrième articulation (34).
  13. Exosquelette selon l’une quelconque des revendications 5 à 12, dans lequel l’actionneur de coude (33) est relié à un segment d’avant-bras (37) par une cinquième articulation (38) ayant un cinquième axe d’articulation (A5) sensiblement perpendiculaire à une direction longitudinale du segment d’avant-bras (32) et à un axe moteur (M2) de l’actionneur de coude (33).
  14. Exosquelette selon la revendication 13, dans lequel le segment d’avant-bras (37) est pourvu d’une interface proximale (371) de contact avec le corps de l’utilisateur au voisinage de son coude et d’une interface distale (372) de contact avec le corps de l’utilisateur au voisinage de son poignet, le segment d’avant-bras (37) comprend un organe de réglage en position le long du segment d’avant-bras (37) d’au moins l’une de l’interface proximale (371) et de l’interface distale (372).
  15. Exosquelette selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une ceinture ventrale (40) reliée à la structure dorsale (10) par une deuxième platine de liaison (41) réglable en longueur pour permettre un réglage en hauteur de la structure dorsale (10) par rapport à la ceinture ventrale (40).
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FR3072598A1 (fr) 2017-10-24 2019-04-26 Safran Electronics & Defense Structure d'exosquelette adapte a l'epaule

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