WO2021053311A1 - Déambulateur motorisé et procédé de contrôle associé - Google Patents

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WO2021053311A1
WO2021053311A1 PCT/FR2020/051631 FR2020051631W WO2021053311A1 WO 2021053311 A1 WO2021053311 A1 WO 2021053311A1 FR 2020051631 W FR2020051631 W FR 2020051631W WO 2021053311 A1 WO2021053311 A1 WO 2021053311A1
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WO
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verticalization
electronic
walker
motorized
force
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PCT/FR2020/051631
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Viviane Pasqui
Pascal Martinelli
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Gema
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Definitions

  • the invention relates to the field of walking aids, and more particularly of motorized walkers.
  • the invention relates to a method of controlling a motorized walker making it possible to generate autonomy for its user. r Prior art!
  • Technical walking aids are for example: canes, walking frames, and rollators.
  • Technical aids for walking allow a person with walking and / or balance disorders to regain some independence.
  • Some walking frames are designed to be used from a seated position and allow support during sit-to-stand transfers, but are difficult to use when walking (3-step walking: the person, resting on the walking frame, moves forward one foot, then the other foot, then, still resting on their feet, the person moves the walking frame forward).
  • These walking frames are stable but inert supports, that is to say they do not actively assist the person in his movements.
  • the most user-friendly technical walking aids have wheels and cannot be used as a support during sit-to-stand and stand-to-sit transfers due to lack of stability.
  • a motorized walker has been proposed comprising lower handles and upper handles which can facilitate the passage from the seated position to the standing position of the user (US10292891).
  • the sit-stand and stand-sit assistance is then provided by a third party, in particular by staff in nursing homes for the elderly or in hospitals.
  • These repeated manipulations are responsible for musculoskeletal disorders of the caregivers.
  • This situation has contributed to the emergence of “aid to caregivers”, which has had real success in hospitals and nursing homes.
  • These are, in particular, verticalizers, mechanical or electrical, marketed with the aim of preventing musculoskeletal disorders (MSDs) in caregivers.
  • MSDs musculoskeletal disorders
  • the use of technical aids of the stand-up type considerably reduces work stoppages by avoiding musculoskeletal disorders.
  • this type of caregiver aid requires the use of a second device in addition to the walking aid device. This poses difficulties of handling, storage, presence of caregivers and cost.
  • a removable uprighting aid device arranged to be positioned on a walker and comprising a telescopic structural rod making it possible to make the device universal (FR3073393).
  • a device is not a walker and, as a stand-up device designed for verticalization, it does not make it possible to facilitate the movement of an individual using the walker.
  • its ability to be adapted to several walkers limits the possibilities of precisely controlling the angle of verticalization.
  • such a verticalization angle has a critical impact during the transition from a seated position to a standing position.
  • a walking assistance device capable of facilitating, on the one hand, the passage from a sitting position to the standing position of the user, and on the other hand his movement.
  • the object of the invention is to provide a motorized walker arranged to help the user to move from a seated position to a standing position while providing him with control means configured to control the movement of the walker in such a way. intuitive.
  • Another object of the invention is to propose a method for controlling a motorized walker, said method being adapted to the movement of the user and not requiring said user, who he performs, to perform complex movements. . GB dream description of the invention
  • the invention relates to a motorized walker comprising a frame having a front part and a rear part, a pair of wheels being arranged to support the rear part of the frame, and at least one wheel being arranged to support the front part. of the frame, at least one of the wheels being coupled to a displacement motor, said motorized walker being characterized in that:
  • the frame is equipped with two verticalization ramps, said verticalization ramps having a longitudinal axis forming an angle with an axis perpendicular to the ground, between 20 ° and 40 °, each of said verticalization ramps being associated with an electronic handle movable in translation along the verticalization ramp to which it is associated,
  • At least one verticalization motor arranged to allow a movement, preferably synchronous, of the electronic handles along the verticalization ramps, preferably said movement being able to make a user of the walker pass from a seated position to a position standing, and
  • At least one of the electronic handles comprising one or more sensors operatively coupled to a control module, said control module being configured so as to be able to control the verticalization motor and the displacement motor.
  • the latter may optionally include one or more of the following features, alone or in combination:
  • control module is configured to calculate an index corresponding to an intention of a user of the rollator, for example if he wishes to stand up or sit down, said index being calculated from data generated by the sensor (s) of the rollators. electronic handles.
  • the calculation of the index corresponding to the intention of a user of the rollator also uses a prediction model trained from data generated, by the sensor (s) of the electronic handles, during the use of the motorized rollator by said user.
  • control module is configured to further determine whether a user of the rollator is standing on the rollator from data generated by the sensor (s) of the electronic handles.
  • the control module can be configured to further determine when a user of the rollator is the user is seated and the user is not resting on the walker from, in particular, a prediction model trained from data generated by the sensor (s) of the electronic handles, during the use of the motorized rollator by said user.
  • Each of the verticalization ramps comprises a motorized screw-nut system driven by the verticalization motor allowing the movement of the electronic handles along the verticalization ramps.
  • Many systems for transmitting a rotational movement of the motor to a translational movement of the handle could be suitable.
  • the screw-nut system integrates very well into the verticalization ramps.
  • the verticalization ramps have a bearing located opposite the verticalization motor relative to the screw. Such a bearing makes it possible both to guide the screw in the tube but also to absorb the axial forces induced by the user.
  • the electronic handles and the verticalization ramps are coupled via an external guidance system. It allows for some of the effort induced by the user to be absorbed, in particular when the user is standing upright.
  • It comprises two verticalization motors, each being coupled to one of the verticalization ramps and preferably positioned at one end of the verticalization ramp.
  • It comprises a data memory, said data memory being configured to store a maximum height of the electronic handles on each of the verticalization ramps, said maximum height of the electronic handles having been calculated from a prediction model and data generated by the electronic handle sensor (s).
  • the maximum height can also correspond to a predetermined value during the first configuration of the rollator and then it is corrected as the rollator is used by the user by learning.
  • other values can be adjusted during the first use and then automated with learning such as the verticalization speed and more particularly a verticalization kinetics or the force thresholds for triggering the verticalization.
  • it comprises a data memory, said data memory being configured to store a minimum height and a maximum height of the electronic handles on each of the verticalization ramps.
  • the motorized walker can be adapted specifically to its user for better comfort of use.
  • it includes a man-machine interface configured to detect the user's intention (to stand up or sit down) and if the user is still linked to the stander (if, for example, there has been a false start and the user did not get up).
  • a man-machine interface configured to detect the user's intention (to stand up or sit down) and if the user is still linked to the stander (if, for example, there has been a false start and the user did not get up).
  • Such an interface can in particular be integrated into the electronic handle or handles in the form of sensor (s).
  • the sensor is selected from: a force sensor, a pressure sensor, a through-beam photocell, a displacement sensor.
  • control module is configured to further calculate a force variation value applied to the electronic handle over a time interval and trigger a movement of the electronic handles when the calculated applied force variation value is greater than a variation value of predetermined force.
  • the motorized walker can perform a verticalization adapted to the individual at a time desired by the individual without the latter having to perform any other action than to lean on the electronic handles as when he wishes. get up by leaning on a table, for example.
  • control module is configured to further calculate a value of force applied to the electronic handle and to trigger a verticalization only if the value of applied force calculated to the electronic handle at the start of a time interval is less than or equal to a predetermined force value.
  • a proximity sensor preferably configured to measure a proximity value between the trunk of a user of the rollator and the frame and in that the control module is further configured to trigger a verticalization when the proximity value measured is greater than a predetermined proximity value.
  • the control module is further configured to control at least one verticalization motor so as to minimize jerk (English terminology for jerk) during the ascent, and preferably to control the position of the electronic handles during the ascent so that their position X (t) corresponds to the following equation:
  • X (t) being the position of the electronic handle, on a vertical axis, with respect to a lowest position Xi, as a function of time t;
  • Xf being a maximum height of the electronic handle
  • T is a total verticalization time
  • the central nervous system moves the hand or other end effector smoothly from one point to another during a gesture. For this, it minimizes the "jerk” (English terminology for jerk), that is to say the variation of the force along a trajectory.
  • jerk English terminology for jerk
  • the handles follow a trajectory which is best suited to human movement and therefore more comfortable.
  • the invention further relates to a method of controlling a motorized walker according to the invention, said control method comprising the following steps:
  • such a control method makes it possible, on the basis of a measurement of a force value applied to an electronic handle, to generate a control instruction to one of the verticalization motors and to one of the displacement motors.
  • the method can determine the intention of a user and control the motors of the rollator to facilitate its realization.
  • Other implementations of this aspect include computer systems, apparatus, and corresponding computer programs stored on one or more computer storage devices, each configured to perform the actions of a method according to the invention.
  • a system of one or more computers can be configured to perform particular operations or actions, in particular a method according to the invention, by installing software, firmware, hardware or a combination. software, firmware or hardware installed on the system.
  • one or more computer programs can be configured to perform particular operations or actions through instructions which, when executed by a data processing apparatus, cause the apparatus to perform the actions.
  • Figure 1 shows an illustration of a perspective view of a motorized walker according to one embodiment of the invention.
  • Figure 2 shows an illustration of a side view of a longitudinal section of a verticalization ramp according to one embodiment of the invention.
  • Figure 3 shows an illustration of a side view of a longitudinal section of a verticalization ramp according to one embodiment of the invention.
  • Figure 4 shows an illustration of a perspective view of an electronic handle according to one embodiment of the invention.
  • the outer casing has been made transparent so as to allow viewing of the inside of the handle.
  • Figure 5 shows an illustration of a side view of a longitudinal section along a z axis of a handle according to one embodiment of the invention.
  • Figure 6 shows an illustration of a top view of a longitudinal section along a y axis of a handle according to one embodiment of the invention.
  • Figure 7 shows a curve of light intensity received by the receiver of a photoelectric cell as a function of the displacement of a shutter element.
  • Figure 8 is an illustration of a perspective view of a handle according to one embodiment of the invention.
  • the outer casing has been omitted.
  • Figure 9 shows an illustration of a side view of a longitudinal section along a z axis of a handle according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 10 represents an illustration of a front view of the central part of a handle according to the invention.
  • FIG. 11 represents a functional diagram of the motors and control members of a motorized walker according to an embodiment of the invention
  • Figure 12 shows an illustrative diagram of a method according to one embodiment of the invention. Steps framed in dotted lines are optional.
  • FIG. 13 represents an illustrative diagram of steps of a method according to one embodiment of the invention.
  • each block in the flowcharts or block diagrams may represent a system, device, module or code, which includes one or more executable instructions to implement the specified logic function (s).
  • front part and rear part can be defined as all the elements of the motorized rollator located respectively on either side of a longitudinal section plane from a top view. face of the motorized walker, said longitudinal sectional plane passing through the center of gravity of said motorized walker.
  • the rear part being that intended to accommodate a user.
  • the expression "axis perpendicular to the ground”, and represented by the y axis in the figures, corresponds to an axis forming an angle substantially equal to 90 ° with any surface in contact with the wheels of the motorized rollator.
  • the expression “electronic handle” corresponds for example to a device making it possible to support the weight of a user, arranged to accommodate a hand of said user and comprising within it one or more sensors arranged so as to allow a measurement of a force.
  • Force applied corresponds within the meaning of the invention to a user exerting pressure on the exterior surface of said electronic handle.
  • component of a force corresponds to a projection of a force on a direction.
  • a “first component” thus corresponds, for example, to a projection of a force along a Z axis represented by an axis orthogonal to the longitudinal axis of the electronic handle.
  • a “second component” thus corresponds to a projection of a force along an X axis, corresponding to the longitudinal axis of the electronic handle.
  • fixed corresponds to the joining of two distinct entities with respect to each other.
  • two entities can have a removable or non-removable attachment.
  • removable corresponds according to the invention to the ability to be detached, removed or dismantled easily without having to destroy the fixing means either because there is no fixing means or because the fixing means are easily and quickly removable (eg notch, screw, tongue, lug, clips).
  • notch, screw, tongue, lug, clips e.g notch, screw, tongue, lug, clips
  • non-removable or “irremovable” fixing corresponds according to the invention to the ability not to be detached, removed or dismantled without having to destroy the fixing means either because there is no fixing means or because the fixing means are not easily and quickly removable.
  • non-removable it should be understood that the object is fixed by welding or more generally by any irreversible means of securing.
  • tubular corresponds to a substantially elongated element forming a duct, the lumen of which is enclosed by a wall of said duct. Such a light thus designates a hollow interior space circumscribed by the wall of the duct.
  • the term “substantially” is associated with a particular value, it is necessary to understand a value varying by less than 30% with respect to the compared value, preferably by less than 20%, even more preferably by less than 10%.
  • the vectorized shape varies by less than 30% from the compared vectorized shape, preferably less than 20%, even more preferably less than 10%.
  • polymer is understood to mean either a copolymer or a homopolymer.
  • a "copolymer” is a polymer grouping together several different monomer units and a “homopolymer” is a polymer grouping together identical monomer units.
  • a polymer can for example be a thermoplastic or thermosetting polymer.
  • thermoplastic polymer or “thermoplastic” is understood to mean a polymer which, in a repeated manner, can be softened or melted under the action of heat and which takes on new forms by application of heat and pressure.
  • thermoplastics are, for example: high density polyethylene (HDPE), polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl chloride (PVC), polystyrene (PS) or acrylonitrile butadiene styrene (ABS).
  • thermosetting polymer means a plastic material which irreversibly transforms by polymerization into an insoluble polymer network. Once the shape of the thermosetting polymer is fixed and cooled, it can no longer be changed under the action of heat.
  • Thermosetting polymers are, for example: unsaturated polyesters, polyimides, polyurethanes or vinyl esters which can be epoxy or phenolic.
  • Coupled is understood to mean connected, directly or indirectly with one or more intermediate elements. Two elements can be mechanically coupled, electrically coupled or linked by a communication channel.
  • operations refer to actions and / or processes of a data processing system, for example a computer system or an electronic computing device, which manipulates and transforms the data represented as physical (electronic ) in computer system memories or other information storage, transmission or display devices. These operations can be based on applications or software.
  • sample program code can include, but are not limited to, subroutine, function, executable application, source code, object code, library and / or any other sequence of instructions designed for execution on a computer system.
  • processor designates at least one hardware circuit configured to execute instructions contained in the program code.
  • the hardware circuit can be an integrated circuit.
  • Examples of a processor include, but are not limited to, a central processing unit (CPU), a network processor, a vector processor, a digital signal processor (DSP), a field programmable grid network (FPGA), a programmable logic assembly (PLA), an application-specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic circuit and a controller.
  • learning within the meaning of the invention corresponds to a method designed to define a function f making it possible to calculate a value of Y from a base of n labeled observations (X1 ... n, Y1 ... n ) or not labeled (X1 ... n).
  • a function can correspond to a prediction model. Learning can be said to be supervised when it is based on labeled observations and unsupervised when it is based on unlabeled observations.
  • learning is advantageously used for the customization of the operation of the walker and therefore its adaptation to a particular user.
  • prediction model is understood to mean any mathematical model making it possible to analyze a volume of data and to establish relationships between factors allowing the evaluation of risks or that of opportunities associated with a specific set of conditions, in order to '' orient decision-making towards a specific action.
  • human-machine interface within the meaning of the invention corresponds to any element allowing a human being to communicate with an electronic device.
  • the term "motorized” means a device or device equipped with any known suitable means (e.g. motor) making it possible to generate a displacement of all or part of the device with which said means is associated.
  • Walking assistance devices such as motorized walkers generally do not allow the user to smoothly provide verticalization assistance (passage from the seated position to the standing position) of the user and then a movement assistance. Indeed, the means of verticalization are generally absent or provided by additional support systems for caregivers.
  • the present invention proposes to overcome this by detailing a motorized rollator comprising electronic handles arranged to allow the user to stand upright and capable of controlling the movement of the rollator according to the user's instructions.
  • the invention relates to a motorized walker 1.
  • a motorized rollator 1 comprises a frame 10 having a front part 10a and a rear part 10b.
  • the frame 10 can be made of metal, a metal alloy, a polymer, a composite assembly or a mixture of these materials.
  • the frame 10 is made of stainless steel.
  • the frame 10 can be covered with a shell.
  • Such a shell can be made of polymers, composites or any other materials.
  • a motorized rollator 1 comprises a pair of wheels 11 arranged to support the rear part 10b of the frame 10, and at least one wheel 12 which is arranged to support the front part 10a of the frame.
  • the chassis preferably has two wheels at the rear and two wheels at the front.
  • the motorized rollator 1 will include motorized wheels arranged to support the rear part 10b of the frame 10.
  • the only motorized wheels can be those supporting the rear part 10b of the frame 10.
  • the walker 1 is a motorized walker.
  • at least one of these wheels is coupled to a displacement motor 20.
  • a displacement motor 20 is arranged at the level of a wheel and is not visible directly in FIG. 1. It is hidden by a positioned shell. at one or more wheels.
  • Any type of electric motor can be used, preferably a brushless motor such as a brushless electronically commutated motor.
  • a motorized walker 1 according to the invention may further include a proximity sensor 50.
  • a proximity sensor 50 is preferably configured to measure a proximity value between the trunk of a user of the motorized walker 1 and the proximity sensor. 50.
  • the proximity sensor 50 being generally attached to the frame 10 or to an element of the frame, this makes it possible to measure a proximity value between the trunk of a user of the motorized rollator 1 and the frame 10.
  • a motorized walker 1 according to the invention may further comprise a plate 60.
  • a plate 60 is generally arranged so as to be able to support the weight of an object of everyday convenience, but it may preferably be arranged so as to be able to support the weight of an everyday object. support the weight of a given user.
  • a motorized walker 1 according to the invention may include a plate 60 fixed to the frame and / or to the verticalization ramps.
  • the frame 10 of the motorized rollator 1 according to the invention is equipped with two verticalization ramps 100.
  • the two verticalization ramps are fixed immovably to the frame 10.
  • they can alternatively be fixed to the. frame 10 removably.
  • these verticalization ramps 100 have a longitudinal axis (noted “x” in connection with FIG. 1) forming an angle (noted “a” in connection with FIG. 1) with an axis perpendicular to the ground (noted “y” in link with figure 1) between 20 ° and 40 °.
  • these verticalization ramps 100 have a longitudinal axis forming an angle with an axis perpendicular to the ground of between 25 ° and 35 °, more preferably substantially equal to 30 ° and even more preferably equal to 30 °. Indeed, it has been determined in the context of the present invention that such an inclination allows an effective verticalization of a subject and causes the least instability of the subject during the verticalization.
  • each of these verticalization ramps 100 is associated with an electronic handle 200 movable in translation along the verticalization ramp 100 with which it is associated.
  • the electronic handles 200 are arranged so as to be able to train a user from a seated position to a standing position, i.e. to undergo a verticalization.
  • the motorized walker 1 also comprises at least one verticalization motor 30.
  • the at least one verticalization motor 30 is preferably arranged to control a movement of the electronic handles 200 along the verticalization ramps 100.
  • a single motor could suffice, it would simultaneously activate the two handles being coupled to it by means of torque transmission means.
  • Any type of electric motor can be used, preferably a brushless motor such as a brushless electronically commutated motor.
  • each of the verticalization ramps 100 may include a verticalization motor 30.
  • the walker advantageously comprises two verticalization motors 30, each being coupled to one of the verticalization ramps 100.
  • the motors are preferably positioned at one end of the verticalization ramp 100.
  • the motors are positioned at the lower end of each of the verticalization ramps 100.
  • the loading forces on the handle being directed downwards, it is easier to position the motor at the bottom because the recovery of the forces can then be done at the level of the upper bearing, which stresses the screw in tension. There is therefore no risk of the screw buckling.
  • the position of the motor at the bottom makes it possible to reduce the bulk of the device in height.
  • each of the verticalization ramps 100 comprises a transmission system which, driven by the verticalization motor 30, allows the movement of the electronic handles 200 along the verticalization ramps 100.
  • the movement of the electronic handles 200 along the verticalization ramps 100 is advantageously able to make a user of the walker pass from the seated position to the standing position.
  • the movement of the electronic handles 200 is preferably a synchronized movement so as not to cause imbalance of the user.
  • the transmission system can correspond to any means arranged to transmit a rotational movement (verticalization motor 30) into a translational movement (electronic handle 200). It can for example be selected from the following systems: rack, crank rod, cam, belt, screw-nut. When the motorized walker 1 has only one verticalization motor 30, then the transmission system is arranged so as to allow translational movement of the two electronic handles 200.
  • each of the verticalization ramps comprises a motorized screw-nut system driven by the verticalization motor 30.
  • a motorized screw-nut system driven by the verticalization motor 30.
  • Such a system comprises a screw 110 extending from the verticalization motor 30 to a guide device 120 and a nut 130. able to be moved along the screw 110.
  • the verticalization ramps 100 include a guide device 120 located opposite the verticalization motor with respect to the screw.
  • a guide device 120 makes it possible both to guide the screw 110 but also to absorb part of the axial forces induced by the user.
  • a screw 110 that can be used has a length value much greater than the diameter value and must withstand significant axial forces transmitted by the handles. Thus, it should preferably be guided at both ends.
  • the screw is placed in a guide device 120 comprising a ball bearing.
  • the guide device 120 is arranged so as to block the screw 110, in particular to prevent any rotational movement of said screw 110, when the motorized rollator 1 is stationary.
  • the screw 110 can be any type of screw suitable for a screw-nut system. In particular, it can be selected from trapezoidal, square or triangular thread screws or else ball screw-nuts.
  • the screw 110 be coupled to the verticalization motor 30 by means of a sleeve 140 allowing the screw-motor coupling.
  • a sleeve 140 is preferably arranged so as to allow a flexible coupling between the screw 110 and the verticalization motor 30. Such a flexible coupling makes it possible to isolate the motor from the axial forces of the screw.
  • the electronic handles 200, coupled to the stand-up ramps 100 must be able to support at least part of an individual's weight since one of their function is to move an individual from a seated position to a standing position.
  • the electronic handles 200 and the verticalization ramps 100 are arranged to be able to support a weight of at least 30 kilograms, preferably at least 50 kilograms and more preferably at least 70 kilograms.
  • an interior guide 160 one embodiment of which is illustrated in FIG. 2
  • a external guide 150 one embodiment of which is illustrated in FIG. 3.
  • the electronic handles 200 and the verticalization ramps 100 are coupled via an interior guidance system 160.
  • the internal guide system 160 may for example comprise a rail or a slide inside the verticalization ramp 100 on which will slide an element fixed to an electronic handle 200.
  • an element 161 fixed to an electronic handle 200 will slide the along the inside surface of a verticalization ramp so as to transfer part of the forces undergone by the verticalization handle.
  • Such an element 161 may for example correspond to a ball bearing.
  • the electronic handles 200 and the verticalization ramps 100 are coupled via an interior guidance system, and said interior guidance system comprises a rail on which an element attached to the electronic handle 200 slides.
  • the electronic handles 200 and the stand up ramps 100 are coupled via an exterior guidance system.
  • the exterior guidance system may for example comprise a rail or a slide outside the verticalization ramp 100 on which will slide an element fixed to an electronic handle 200.
  • the exterior guidance system may include bearings 151, 152 positioned in contact with a front face and / or a rear face of the verticalization ramp 100.
  • the verticalization ramps 100 include at least one end-of-travel sensor.
  • a limit switch or position sensor or limit switch is preferably selected from: an optoelectronic sensor, a through-beam phototransistor, a roller push switch, a roller lever switch, a spring rod and a magnetic loop rod.
  • a through-beam phototransistor is used as a limit switch and is located at the bottom of a verticalization ramp, for example in a jack. It is used to initialize the position of the handle when the device is powered on. Once the origins are taken, the position of the handle can be known thanks to the hall effect sensors integrated into the motor.
  • Electronic grips 200 configured to measure a force applied to them can be equipped with force transducers, torque transducers, pressure transducers, strain gauges, piezoelectric technology or even simple button sensors.
  • the electronic handles 200 used in the context of the invention comprise a coupling between a photoelectric cell and a shutter element.
  • a photoelectric cell can in particular correspond to a sensor consisting of an infrared emitter and a receiver placed opposite. The emission zone is therefore an infrared light line.
  • a blanking element such as a flag enters between the transmitter and the receiver the amount of light received by the receiver gets smaller and smaller.
  • the measurement of the current at the output of the sensor is proportional to the quantity of light measured and therefore to the distance of penetration of the flag. This distance can then be reduced to the force, applied to the handle, which caused the displacement.
  • an electronic handle allows the motorized walker to be controlled without the user wearing sensors or actuating buttons (or other interface).
  • Such an arrangement makes it possible to detect a force, applied to the handle, greater than or equal to two kilograms but also much less.
  • such an arrangement makes it possible to determine an applied force value and does not simply detect the crossing of a threshold.
  • a processor may process information in a different way depending on the level of force which will have been applied to the electronic handle.
  • an electronic handle 200 according to the invention is arranged so as to allow the measurement of at least one component of a force being applied to it.
  • a handle according to the invention has a central part 210 and an outer shell 220.
  • the central part 210 of an electronic handle 200 may have a substantially cylindrical shape. However, as can be seen in the illustration of FIG. 4, preferably, the central part 210 comprises at least one portion having a section comprising an edge. It has, for example, a section in the form of a polygon.
  • the central part 210 is made with a material preferably exhibiting a Young's modulus of at least 60 GPa, for example at least equal to 175 GPa, more preferably greater than 200 GPa. This makes it possible to give the central part 210 a rigidity suitable for its use in the electronic handle according to the invention.
  • the center piece 210 can be made of metal, a metal alloy, a polymer, or a composite assembly. Preferably, the central part 210 is made of stainless steel.
  • the central part 210 preferably has a minimum length of 100 mm or 300 mm and a maximum of 500 mm.
  • the outer casing 220 of an electronic handle 200 may have a substantially tubular, preferably tubular, shape. It may include at least one portion having a section comprising an edge. However, preferably, it has a cross section of ellipsoidal shape and more preferably circular.
  • the outer shell 220 is made of a material preferably having a Young's modulus of less than 200 GPa, more preferably less than 150 GPa and even more preferably less than 100 GPa. Such a constitution and the existence of elasticity at the outer shell 220 makes it possible to improve the performance of the electronic handle according to the invention.
  • the outer shell 220 may be made of metal, a metal alloy, a polymer, or a composite assembly. Preferably, the outer shell 220 is made of aluminum.
  • the outer casing 220 preferably has a minimum length of 300 mm and a maximum length of 500 mm.
  • the outer casing 220 may have an outer diameter of between 20 mm and 40 mm and a wall thickness of between 1 mm and 3 mm.
  • the outer casing 220 is arranged so as to be able, under the effect of a force comprising a vertical component, to move at least one tenth, preferably one thousandth of a millimeter in translation with respect to an orthogonal axis. to a longitudinal axis of the central piece 210.
  • a force component value can be quantified from a tenth of preferably a thousandth of a millimeter of displacement.
  • a displacement of at least a tenth, preferably a thousandth of a millimeter may preferably correspond to a displacement of at least 0.001 millimeter to 1 millimeter.
  • the outer casing 220 may be arranged so as to be able, under the effect of a force comprising a horizontal component, to move at least one tenth, preferably at least one thousandth of a millimeter in translation with respect to a longitudinal axis of the central piece 210.
  • a force component value can be quantified from a tenth of preferably a thousandth of a millimeter of displacement.
  • An electronic handle 200 comprises a first photocell 230.
  • Photoelectric cells are electronic devices generally comprising a light emitting diode capable of emitting light pulses, generally in the near infrared (e.g. 850 to 950 nm). This light is received or not by a photodiode or a phototransistor depending on the presence or absence of an object on the path of the light pulses. The photoelectric current created can be amplified and then analyzed.
  • a light emitting diode capable of emitting light pulses, generally in the near infrared (e.g. 850 to 950 nm). This light is received or not by a photodiode or a phototransistor depending on the presence or absence of an object on the path of the light pulses.
  • the photoelectric current created can be amplified and then analyzed.
  • a photoelectric cell can be selected from a photoelectric cell of the barrier type, of the reflex type, of the proximity type.
  • optical fibers can be used to modify the arrangement of photoelectric cells within the scope of the invention.
  • a photoelectric cell is preferably a photocell of the barrier type for which the barrier is constituted by the shutter element 240.
  • the first photoelectric cell 230 comprises a first diode 231 capable of emitting a light beam.
  • the diode of a photoelectric cell according to the invention may correspond to an infrared diode.
  • the first photoelectric cell 230 comprises a first receiver 232 arranged to receive the light beam emitted by the first diode.
  • the light beam emitted by the first diode is directed directly towards the first receiver 232.
  • the first photoelectric cell 230 is configured to generate a current proportional (eg intensity or voltage) to a quantity of photons received by the first receiver 232.
  • the first receiver 232 which, as a light transducer, will generate a light. modification of an electrical signal in response to the light beam incident on its surface.
  • the first receiver 232 can for example be a photoconductor, a photodiode or a photo transistor.
  • a photoelectric cell according to the invention is configured to generate an electric current whose intensity or voltage will be proportional to the quantity of photons received by the receiver.
  • the electronic handle 200 includes a first shutter member 240 which is capable of, or arranged to, change the amount of photons received by the first receiver 232.
  • this change in the amount of photons received is function of the position of the first shutter element 240 relative to the first photoelectric cell 230.
  • a sealing element 240 within the meaning of the invention can be made of metal, a metal alloy, a polymer or a composite assembly.
  • the sealing element 240 is made of polymer, more preferably of thermoplastic polymer.
  • the closure element 240 may include a protuberance 241 arranged so as to be positioned between the diode 231 and the receiver 232 of the photoelectric cell 230.
  • the protuberance 241 can be removably or non-removably attached to the element d. 'shutter 240. In addition, in the absence of protuberance 241, it is the shutter element which is received between the diode 231 and the receiver 232.
  • first photoelectric cell 230 and the first shutter element 240 can be movable at least in part with respect to each other. Indeed, it is in particular the movement of one relative to the other, preferably of at least part relative to each other, which will allow a measurement of a component of a force applied to the electronic handle 200 according to the present invention.
  • FIGS. 4 or 5 shows, for example, means 242 for fixing the closure element 240 to the outer casing 220.
  • the fixing is preferably a removable fixing.
  • the fixing will be carried out so that a force F1 applied to the electronic handle 200, if it is sufficient to at least partially displace the outer envelope 220 then it will cause a modification of the quantity of photons received by the first receiver 232.
  • the position of the first shutter element 240 making it possible to influence the quantity of photons received by the first receiver 232 then, the modification of the quantity of photons received by the first receiver 232 will be correlated, preferably proportional, to a first component of the force that has been applied to the electronic handle 200.
  • the fixing will be carried out so that a force F2 applied to the electronic handle 200, if it is sufficient to move at least in part the outer casing 220 then it will cause a modification of the quantity of photons received by the first receiver 232.
  • the position of the first shutter element 240 making it possible to influence the quantity of photons received by the first receiver 232 then, the modification of the quantity of photons received by the first receiver 232 will be correlated, preferably proportional, to a second component of the force that has been applied to the electronic handle 200.
  • the handle may include an element 270 capable of elastic deformation, for example made of polymer, so as to allow translation. of the outer casing 220 relative to the central part 210.
  • the electronic handle according to the present invention can include a sensor of a vertical or horizontal force component passing through a measurement of a displacement of the outer casing relative to the central part 210, the displacement being caused by a force. having a vertical component or a horizontal component.
  • the electronic handle 200 comprises a fixed horizontal axis, for example made of steel, capable of being linked to a walking assistance device (eg a walker) and which serves as a reference. It also comprises an outer casing 220 which can take the form of an outer tube which can move, under the effect of the horizontal component of the force, by a tenth of a millimeter in translation with respect to the central axis and which, under the effect of the vertical component of the force, deforms in the sagittal plane like an embedded beam. This force can be measured by a processor, for example placed in the electronic handle 200 or in the walking assistance device.
  • a processor for example placed in the electronic handle 200 or in the walking assistance device.
  • a photoelectric cell as used in the context of the present invention is preferably configured so as to be able to generate an electrical signal whose intensity or voltage is correlated, preferably proportional, to the position of a shutter element.
  • the modification of the quantity of photons received by the receiver will be proportional to a component of the force which has been applied to the electronic handle 200.
  • the relationship between distance and current is preferably linear over at least 1mm.
  • an electronic handle 200 can also include at least one second photoelectric cell 250.
  • This second photoelectric cell 250 can share the same characteristics as the first photoelectric cell 230 and in particular its preferred or advantageous characteristics.
  • the second photoelectric cell 250 comprises a second diode 251 capable of emitting a light beam. It also includes a second receiver 252 designed to receive said light beam.
  • the second photoelectric cell 250 is arranged so that a force applied to the electronic handle 200 is able to cause a change in the quantity of photons received by the second receiver 252.
  • the force applied to the handle electronics 200 will be able to cause a modification of the quantity of photons received by the second receiver 250 if it is able to at least partially displace the outer envelope 220.
  • the modification of the quantity of photons received is proportional to a second component of the force which has been applied to the electronic handle 200.
  • this allows calibration of the electronic handle without manual intervention on the handle and its electronics. Indeed, a 'zero' is obtained when no force is applied on the system. and the measured force may correspond to a percentage of displacement of the closure element, for example with respect to a maximum displacement.
  • the photoelectric cells 230, 250 can be indirectly attached to the central part 210.
  • an electronic handle 200 can also include an electronic card 280.
  • Such an electronic card 280 can be configured to measure the output voltage of the photoelectric cell and then transform it into digital data.
  • the electronic card 280 is configured to sample the current measurement over 10 bits, which corresponds to 1024 values. Such sampling allows a measurement resolution of the order of a thousandth of a millimeter.
  • the electronic card 280 is configured to measure an output voltage or current and sample it on at least 4 bits, preferably at least 10 bits.
  • the electronic card 280 or an electronic card placed outside the handle, can be configured to transform the information generated by a photoelectric cell into information on the intensity of the force applied to the electronic handle.
  • an electronic handle 200 may also include a second shutter member 260.
  • a first sensor is used for the deformation of the handle due to a vertical component F1 and a second sensor is used for the horizontal displacement of the handle due to a horizontal component F2.
  • a second sensor is used for the horizontal displacement of the handle due to a horizontal component F2.
  • the presence of two sensors allows automatic calibration (i.e. without manipulation of the sensor).
  • This second closure element 260 can share the same characteristics as the first closure element 240 and in particular its preferred or advantageous characteristics.
  • the second shutter element 260 may include a protuberance 261 arranged to cut the light beam generated by the second diode 251.
  • the second shutter element 260 is capable of modifying the quantity of photons received by the second receiver 252. This modification is in particular a function of its position relative to the second photoelectric cell 250.
  • the second closure element 260 may include a membrane 262, said membrane 262 being arranged to transmit a displacement of the outer shell 220, for example subjected to a component of horizontal force, to a protuberance 261.
  • the connection with the outer casing 220 may be a strip which deforms according to the force exerted horizontally by the user. On this strip is rigidly fixed a protuberance such as a flag which is used for measurement. The deformed part remaining in its elastic zone, the deformation is proportional to the force.
  • the second component of the force will be perpendicular to the first component of the force.
  • the electronic handle 200 may include a sensor for the deformation of the outer casing 220, and more broadly of the handle 200, due to a horizontal component.
  • the second photoelectric cell 250 is preferably positioned substantially perpendicularly, preferably perpendicular to the first photoelectric cell 230. More particularly, the axis of a light beam formed by the first photoelectric cell 230 is perpendicular to the light axis. formed by the second photoelectric cell 250.
  • the electronic handle 210 when the electronic handle 210 has a second photocell 250 and a second shutter member 260, one is attached to the outer casing 220 and the other is not attached to the. outer casing 220, is fixed to the central part 210.
  • the electronic handle 200 comprises a second photoelectric cell 250 and a second shutter element 260
  • a part coupled to the electronic handle This part may for example correspond to a junction element between the electronic handle and a frame element.
  • At least one closure element 240,260 is attached directly or indirectly to the outer casing 220.
  • This attachment can be a removable or non-removable attachment.
  • at least one photoelectric cell 230, 250 is attached directly or indirectly to the outer casing 220.
  • This attachment can be a removable or non-removable attachment.
  • a photocell is attached to the outer casing then it will not be attached to the central piece 210.
  • the photoelectric cell (s) 230, 250 are fixed to the ends of the outer casing 220. Preferably, they are fixed to the opposite ends of the outer casing 220.
  • the photoelectric cell 230 arranged for a measurement of a vertical force component F1 is preferably positioned in a proximal quartile P of the electronic handle 200 while the photoelectric cell 250 arranged for a measurement of a horizontal force component F2 is preferably positioned in a quartile distal D of the electronic handle 200. This improves measurement accuracy and sensitivity.
  • linear ball bearings are used and a linear ball guide type part makes it possible to make the connection between the central axis and the outer tube.
  • the outer casing may further be covered with an ergonomic shape 221 to facilitate handling of the electronic handle 200.
  • the ergonomic shape 221 can be made of polymers or any other material.
  • an electronic handle 200 can also be arranged so as to allow the measurement of at least two components of a force being applied to it.
  • each of the electronic handles 200 advantageously comprises a central part 210 comprising a first photocell 230, a first shutter element 240, a second photocell 250 and a second shutter element 260.
  • the shutter elements 240, 260 are arranged so as to be able, depending on their position relative to their respective photoelectric cell 230, 250, to modify the quantity of photons received by receiver 232,252.
  • the first photoelectric cell 230 and the first shutter element 240 are arranged so that a force applied to the electronic handle 200 comprising a first component capable of at least partially moving the central part 210 , or capable of causing a modification of the quantity of photons received by the first receiver, the modification being proportional to a first component of the force that has been applied to the electronic handle 200.
  • the second photoelectric cell 250 comprises a second diode 251 capable of emitting a light beam and a second receiver 252 arranged to receive said light beam.
  • the second photoelectric cell 250 is configured to generate a current proportional (voltage or intensity proportional) to an amount of photons received by the second receiver 252.
  • the second shutter element 260 is capable, depending on its position relative to the second photoelectric cell 250, of modifying the quantity of photons received by the second receiver 252.
  • the second photoelectric cell 250 and the second shutter element 260 are arranged so that a force applied to the electronic handle 200 comprising a second component capable of at least partially moving the central part 210, is capable of in causing a modification of the quantity of photons received by the second receiver 252, said modification being proportional to a second component of the force having been applied to the electronic handle 200.
  • the two electronic handles 200 can thus be configured to control a motor fitted to the walking assistance device according to the values of the two calculated force components.
  • the motor control can generate a movement of a motorized device such as a walking assistance device.
  • a motorized device such as a walking assistance device.
  • Such an order may be subject to the determination of the values of the two components of an applied force and calculated respectively for the two handles.
  • the latter (and in particular the position of the photoelectric cells and of the shutter elements) can be arranged so that the first component of the force F2 applied to the electronic handle 200 is not able to cause a modification of the quantity of photons received at the level of the second photovoltaic cell 250 but only at the level of the first photovoltaic cell 230.
  • each of the electronic handles 200 can also be configured so that the force applied F1 to the electronic handle 200, comprising a second component perpendicular to the first component, is not able to cause a modification of the quantity of photons received at the level of the first photovoltaic cell 30 but only at the level of the second photovoltaic cell 250.
  • the central piece 210 may include an attachment region 210-1 to a motorized device such as a walking assistance device according to the present invention as well as a support region 210-2.
  • the attachment region 210-1 may consist of a longitudinal extension of the support region
  • 210-2 may comprise a plurality of housings, such as for example a plurality of screw threads, adapted to receive fixing elements, such as by way of nonlimiting example a plurality of screws, making it possible to connect the handle electronic 210 to the walking assistance device.
  • a plurality of housings such as for example a plurality of screw threads, adapted to receive fixing elements, such as by way of nonlimiting example a plurality of screws, making it possible to connect the handle electronic 210 to the walking assistance device.
  • the support region 210-2 is adapted to allow a user to lean thereon when the user interacts with the motorized device or the gait assist device. Thus, in this embodiment, it is the central part 210 which directly undergoes a deformation upon the application of a force exerted by the user.
  • the contact region 210-2 of the central part 210 can advantageously comprise at least one embedded beam and a deformation bridge.
  • the embedded beam advantageously comprises an embedded end 211-2, 211-3 and a free end 211-1, 211-4.
  • the recessed end 211-2, 211-3 is connected to the central part while the free end 211-1, 211-4 has a degree of freedom allowing movement of said free end during the application of a force on the electronic handle 200.
  • the embedded beams are arranged so as to have a degree of freedom during the application of a force F2 according to a first component but not to have a degree of freedom during the application of a force F2. the application of a force F2 according to a second component perpendicular to the first component.
  • the free end 211-1, 211-4 may have a degree of freedom along a specific axis such as the axis of one of the components of the applied force. This thus makes it possible to generate a displacement of the free end 211-1, 211-4 only if the applied force has a given non-zero component.
  • the free end 211-1, 211-4 may have a degree of freedom along a specific axis such as the axis of one of the components of the applied force. This thus makes it possible to generate a displacement of the free end 211-1, 211-4 only if the applied force has a given non-zero component.
  • 211-4 may have a degree of freedom allowing movement of said free end along the axis of the second component of the applied force, said second component of the applied force possibly corresponding to a horizontal component F2.
  • the bearing region 210-2 of the central part 210 can advantageously comprise at least two embedded beams, preferably arranged at the ends, along a longitudinal axis, of the central part 210.
  • a deformation bridge of the central part 210 may include a through opening 212 opening onto a recess 213.
  • the through opening 212 is arranged to be able to undergo an elastic deformation during the application of a force on the electronic handle. 200. More particularly, the volume of the through opening 212 may increase or decrease depending on the application of force on the electronic handle 200.
  • the through opening 212 can be arranged so that its volume varies only upon application of a force having a particular component. This makes it possible to generate an increase or a decrease in the volume of the through opening 212, by a displacement of the central part 210 and more particularly of the bearing region 210-2, only if the applied force has a given component not zero (eg vertical component).
  • the increase or decrease in the volume of the through opening 212 can be generated along a specific axis of an applied force, such as the axis of one of the components of the applied force.
  • the through opening 212 can be arranged so as to allow movement of the bearing region 210-2, and therefore an increase or decrease in the volume of the through opening 212 along the axis of the first component. of the applied force, said first component of the applied force possibly corresponding to a vertical component F1.
  • the second photoelectric cell 250 can be fixed to the central part 210, within a suitable cavity.
  • the second closure element 260 will in this case be fixed directly to a free end 211-1, 211-4 of a fixed beam.
  • the application of a force on the support region 210-2 if it is sufficient, will induce an elastic deformation of the central part 210.
  • Such a deformation can be measured if the second component of the applied force is non-zero, resulting in a modification of the quantity of photons received by the second receiver 252.
  • the elastic deformation will cause a displacement of the second shutter element 260 fixed to the free end 211-1, 211-4 according to the axis of the second component of the applied force thus blocking all or part of the light beam received by the receiver 252 and generated by the diode 251.
  • the first photoelectric cell 230 and the first shutter element 240 may respectively be positioned on either side of the through opening 212 of the deformation bridge. Indeed, the application of a force on the support region 210-2, if it is sufficient, will induce an elastic deformation of the central part 210. Such a deformation can be measured if the first component of the applied force is non-zero, resulting in a modification of the quantity of photons received by the first receiver 232.
  • the elastic deformation will cause a displacement of the first shutter element 240 fixed to the central part 210, more particularly in a suitable housing 214, along the axis of the first component of the force applied thus blocking all or part of the light beam received by the receiver 232 and generated by diode 231.
  • the central part 210 may include at least two central openings 216-1, 216-2 traversed by a part 215 of the central part, said central openings being positioned between the at least one embedded beam 211-2, 211-3 and the deformation bridge.
  • the central part 210 comprises two embedded beams 211-2, 211-3, the two central openings 216-1, 216-2 are positioned between said embedded beams.
  • Such prestresses can generate an elastic deformation of the deformation bridge and potentially a modification of the quantity of photons received by the first receiver 232.
  • each of the electronic handles 200 may include an outer casing 220, said outer casing 220 being coupled and / or fixed to the central part 210.
  • the outer casing 220 is not attached to the central part 210. but is only coupled, for example, by one or more force transmission elements.
  • one or more force transmission elements of the outer casing 220 are arranged to pass through a housing made in the free end 211-1, 211-4 of the embedded beam 211-2, 211-3.
  • a force transmission element may for example correspond to a screw, a tube, a cylinder, such as a pin connecting the two parts of the outer casing 220 and passing through the central part 210 in housings made in the free end 211 - 1, 211 -4 of the embedded beam 211-2, 211 -3.
  • the force transmission element is not in direct or indirect contact with the central part.
  • the housing provided in the free end 211-1, 211-4 of the embedded beam 211-2, 211-3 comprises an element, such as a pin, having a fit with play.
  • the outer casing 220 preferably transmits the external forces to the central part 210 by the pins passing through the central part in its parts 211-1 and 211-4, having an adjustment with play.
  • the pins may correspond to metal cylinders passing through the central part 210 at the level of the free end 211-1 and 211-4 and coming to be housed in the outer part 220.
  • the handle may also include a fastening element such as a screw passing through the central part 210 in the cavities 216-1 and 216-2.
  • the force applied by a hand on the handle can be modeled by a force, F, in the sagittal plane, having a vertical component, F1, and a horizontal component, F2, in the direction of travel of the user.
  • F a force
  • F1 a vertical component
  • F2 a horizontal component
  • Such an electronic handle allows you to override the compressions made by the user when using the handle to focus on actions with a force associated with a given direction.
  • a motorized walker 1 according to the invention is configured so that it can be controlled intuitively by a user.
  • a motorized walker 1 according to the invention is configured so that at least one displacement motor 20 and at least one verticalization motor 30 can be controlled by a user from manipulation of the electronic handles.
  • At least one of the electronic handles 200 comprises a sensor coupled, preferably functionally, to a control module 40 and the control module 40 is configured so as to be able to control the verticalization motor 30 and the displacement motor 20.
  • the control module 40 will be able to control the verticalization motor 30 and the displacement motor 20 as a function of values transmitted by the sensor of the electronic handle.
  • the electronic handle 200 may include several sensors coupled, preferably functionally, to the control module 40.
  • the functional coupling of one or more sensors of one of the electronic handles 200 to the control module can correspond to a transmission of information, such as current values (intensity or voltage) from the sensors to the control module. , this directly or indirectly.
  • this functional coupling can include a fusion of the information coming from the sensors so that the control module can give an instruction to one or more motors according to values coming from several sensors.
  • Such a sensor fusion makes it possible, for example, to detect the user's intention to stand up in order to synchronize the movement of the walker with the movement of the human.
  • the electronic handle 200 being provided with sensors and electronics, it is necessary to bring cables from the location of the electronics on the chassis.
  • the cables are for example integrated in a jack of a verticalization ramp.
  • a cable chain is placed inside the cylinder tube. This solution allows the complete integration of the cables inside the mechanism and protects the cables from the rotating screw and the passage of the nut and the external guide.
  • the cable chain is used to run a 5-wire ribbon with a pitch of 0.8 mm from the handle attachment to the location of the system control electronics.
  • the senor of the electronic handle 200 is arranged so as to be able to measure at least one component of a force applied to the electronic handle 200.
  • the electronic handle sensor 200 can be any device arranged and configured to measure the value of a force or an effort.
  • a sensor of the electronic handle 200 can be selected from: a force sensor, a pressure sensor, a through-beam photocell, a displacement sensor.
  • the electronic handle sensor 200 can include a strain gauge, a resistive force sensor or a photoelectric cell.
  • the electronic handle 200 according to the invention comprises at least one photoelectric cell 230.
  • control module 40 can include one or more processors 41.
  • the control module 40 can advantageously be configured to cooperate with the sensors, collect the data measured by said sensors and calculate a value from said measured data. Such cooperation can in particular take the form of an internal communication bus.
  • the control module 40 is configured to further calculate a value of variation of force applied to the electronic handle over a time interval and initiate movement of the electronic handles when the calculated applied force variation value is greater than a value. of predetermined force variation.
  • the motorized walker 1 can perform a verticalization adapted to the individual at a time desired by the individual without the latter having to perform any other action than to rely on the electronic handles as when wants to get up by leaning on a table for example.
  • the control module 40 is configured to further calculate a value of force applied to the electronic handle and to initiate a stand-up only if the value of applied force calculated to the electronic handle at the start of the time interval is less or equal to a predetermined force value.
  • control module 40 is further configured to control the at least one stand-up motor 30 so as to minimize the jerk, or jerk, during the ascent, and preferably to control the position of the electronic handles 200 at the same time. during the rise so that their position X (t) corresponds to the following equation:
  • X (t) being the position of the electronic handle, on a vertical axis, with respect to a lowest position Xi, as a function of time t;
  • Xf being a maximum height of the electronic handle
  • T is a total verticalization time
  • the processor 41 is advantageously configured to trigger verticalization when the measured proximity value is greater than a predetermined proximity value.
  • control module 40 can include a data memory 42.
  • the data memory 42 can advantageously include a non-erasable section, physically isolated or simply arranged so that a write or erase access is prohibited.
  • the data memory can furthermore be arranged to record the data measured by the sensors present on a motorized walker.
  • the data memory 42 can also comprise one or more programs, or more generally one or more sets of program instructions, said program instructions being intelligible by the processor 41.
  • the execution or interpretation of said instructions by said processor causes the implementation of a method for controlling a motorized walker 1 according to the invention.
  • the data memory 42 is configured to store a minimum height and a maximum height of the electronic handles on each of the verticalization ramps 100.
  • the minimum height is preferably between 400 cm and 600 cm relative to the ground and the maximum height is preferably between 900 cm and 1100 cm relative to the ground.
  • the data memory 42 is advantageously configured to store threshold values that can be used during the control of the walker 1 motorized by a processor 41 or more generally by a control module 40. For example, a predetermined threshold value of applied force, a value predetermined threshold of variation of applied force, and / or a predetermined proximity threshold value.
  • the data memory 42 can further be configured to store a standing time.
  • control module 40 may include a communication module 43 providing communication between the various components of the control module 40, in particular according to a suitable wired or wireless communication bus.
  • the communication module 43 is configured to ensure the communication of data measured by the sensors of a motorized walker according to the invention to a data memory configured to record such data.
  • the communication module also allows communication between the processor and the data memory in order in particular to calculate a value as a function of the stored data, said value can then be recorded directly in a suitable field in the data memory.
  • the communication module also allows the processor to control a verticalization motor and a movement motor of a motorized walker, in particular a control of one or the other of the motors can be associated with a value calculated from the data measured by the sensors.
  • each of the verticalization ramps 100 comprises a cable chain allowing the establishment of a wired connection, direct or indirect, between at least one of the electronic handles and the verticalization motor and / or the displacement motor.
  • control module 40 can include a man-machine interface 44.
  • the latter can advantageously be arranged to cooperate with a processor, the man-machine interface can correspond to a screen, a printer, a communication port coupled to a computer device or any other interface making it possible to communicate with a human, in a perceptible manner. through one of its senses or a computer client through a communication link.
  • Such an HMI can be used to configure the control module.
  • the control module can interact via an HMI with other electronic devices or connected objects in order to collect configuration data.
  • Such parameter data can for example correspond to maximum height values and / or minimum height.
  • a control at the level of the electronic handles makes it possible to memorize, for example during the first use, the minimum and / or maximum height information.
  • I ⁇ HM and more particularly the electronic handles in connection with the control module is configured to detect the intention of the user (to stand up or sit down) and if the user is still in connection with the stander (if by example there was a false start and the user did not get up).
  • a motorized rollator 1 is equipped with a power source (not shown in the figures) suitable for allowing the various elements of said motorized rollator to operate.
  • a power source generally consists of a battery or a plurality of batteries arranged to deliver sufficient electrical energy to allow the operation of the various verticalization and movement motors or to ensure the operation of the various components of the control module.
  • a motorized walker 1 according to the invention cannot be limited to a single control module 40, provision is made, in a particular embodiment, for the motorized walker 1 to include a control module dedicated to each handle. Each of the control modules can thus be arranged inside or outside the handle with which it is associated.
  • the rollator may include an electronic card for power per motor which makes it possible to control the energy sent to said motor.
  • the invention relates to a control method 300 of a motorized walker 1, preferably a motorized walker 1 according to the invention.
  • a control method 300 according to the invention is particularly suitable for a motorized walker 1 comprising:
  • each of said verticalization ramps 100 being associated with an electronic handle 200 movable in translation along the verticalization ramp 100 with which it is associated;
  • At least one verticalization motor 30 arranged to allow movement, preferably synchronous, of the electronic handles 200 along the verticalization ramps 100; at least one of the electronic handles 200 comprising a sensor operatively coupled to a control module 40, said control module 40 being configured so as to be able to control the verticalization motor 30 and the displacement motor 20.
  • a control method 300 according to one embodiment of the invention is illustrated in FIG. 12.
  • a control method 300 of a motorized walker 1 comprises the steps of measuring 320 at least one value of applied force. to an electronic handle 200, comparison 330 of the at least one force value applied to a predetermined threshold force value, and generation 370 of a control instruction to at least one of the verticalization and displacement motors.
  • a control method 300 of a motorized walker 1 may include the steps of calibrating 310 of the motorized rollator, of calculating 340 of a value of variation over time of a force applied to an electronic handle 200, of comparison 350 of the value of the temporal variation of a force applied at a predetermined threshold value and of determination 360 of a position value of the at least one electronic handle 200.
  • a control method 300 of a motorized walker 1 may include a step of calibrating the motorized walker 1.
  • a control method is advantageously adapted to the user of the motorized rollator 1.
  • the calibration step 310 may include a storage, for example on a data memory 42, of: a lowest position value Xi, for example on a vertical axis, of one or two electronic handles 200;
  • the calibration step 310 may include storage, for example on a data memory 42, of:
  • a predetermined threshold value of variation of applied force and / or a predetermined proximity threshold value.
  • these threshold values could have been prerecorded in a data memory 42 during the design of the motorized rollator 1.
  • a method 300 for controlling a motorized walker comprises a step 320 of measuring at least one value of force applied to an electronic handle 200.
  • This measuring step 320 may correspond to the generation of a value of a component d. a force applied to the electronic handle 200 by a user.
  • the applied force the value of which is measured, corresponds to a vertical component of the applied force.
  • the detection of the sit-to-stand transfer movement is done at least in part by measuring the vertical force of pressing on the electronic handles 200.
  • this step may include the measurement 320 of at least two components of the device. force applied to the electronic handle 200.
  • this measurement 320 can preferably be carried out for the two electronic handles 200.
  • This step can be carried out by one or more sensors of an electronic handle 200.
  • a method of controlling a motorized walker 300 includes a step 330 of comparing the at least one applied force value to a predetermined threshold applied force value. Such a comparison makes it possible to generate an indicator of the user's posture. For example, the comparison step can lead to generating a binary value (e.g. yes / no).
  • a method according to the invention can advantageously detect a posture of a user and in particular his ability or his need to pass from the seated position to starts by detecting an overshoot of a threshold value by a measured value of applied force.
  • This comparison step can also include the generation of a posture indicator in the form of an alphanumeric value or a numerical value.
  • a digital value may for example correspond to a difference between the measured value and the predetermined threshold value.
  • a posture indicator value can advantageously be used in combination with other values when generating a control instruction.
  • This step can be performed by a control module 40 and in particular by a processor 41 configured to perform such a comparison and generate the user's posture indicator.
  • a control method 300 of a motorized walker 1 can advantageously include a step 340 of calculating a variation value over time of a force applied to an electronic handle 200.
  • This step can be carried out by a control module 40 of a motorized walker 1 and more particularly by a processor 41 of said control module 40.
  • such a time variation value can correspond to a variation in force applied during a predetermined time interval.
  • the time interval is preferably less than 1 second, more preferably less than 0.5 second, even more preferably less than 0.2 seconds.
  • the method according to the invention makes it possible to monitor in real time the interactions of a user with a motorized walker in order to determine their intention.
  • This value can be calculated for an electronic handle 200 and preferably for the two electronic handles 200.
  • the applied force whose temporal variation is calculated corresponds to a vertical component of the applied force.
  • This calculated value can be used in a step 350 for comparing the value of the temporal variation of an applied force with a predetermined threshold value of the variation of applied force.
  • Such a comparison makes it possible to generate an indicator of the user's intention.
  • the comparison step can lead to generating a binary value (eg yes / no).
  • Such an intention index can in particular correspond to an intention indicator for a posture transition.
  • This comparison step can also include the generation of an intention indicator in the form of an alphanumeric value or a numerical value.
  • a digital value may for example correspond to a difference between the calculated value and the predetermined threshold value.
  • An intention indicator value may advantageously be used in combination with other values when generating a control instruction.
  • the method according to the invention can advantageously characterize at best the intention of a user to go from a seated position to a standing one. It has in particular been shown that the joint use of a detection threshold based on an applied force value, preferably a vertical component value, coupled to a detection threshold based on an applied force variation value makes it possible to better control results and increased control specificity.
  • a method 300 for controlling a motorized walker can also include a step of determining 360 a position value of the at least one electronic handle 200.
  • a position sensor of preferably positioned at a verticalization ramp 100 or an electronic handle 200 can be configured to determine the position of the handle.
  • This position value of the electronic handle can advantageously be used in combination with other values when generating a control instruction.
  • This step can be carried out by a control module 40 and more particularly a processor 41 configured to determine such a position value from the data supplied by a suitable sensor.
  • a method 300 for controlling a motorized walker can also include a step of determining a proximity value between the trunk of a user of the motorized walker 1 and a proximity sensor 50.
  • a proximity sensor can determine the distance between the user and said proximity sensor. This distance value or a position index of the user derived from such a distance value can advantageously be used in combination with other values when generating a control instruction.
  • This step can be carried out by a control module 40 and more particularly a processor 41 configured to determine the distance separating a user from a proximity sensor positioned on the motorized rollator 1, from the data supplied by said proximity sensor.
  • a control method 300 of a motorized walker can also include a step of generating 370 a command instruction to at least one of the verticalization 30 and displacement motors 20.
  • this step of command instruction generation can be performed based on the measured value of force applied to an electronic grip or to a posture index value.
  • the control instruction may be a function of the comparison of at least one value of force applied to a predetermined threshold value of force applied.
  • the generation 370 of a control instruction can also take into account other parameters. Preferably, it takes into account the measured value of force applied to an electronic handle or the posture index value in combination with the temporal variation value of a force applied to an electronic handle or the index value d 'intention.
  • the generation 370 of a control instruction can also take into account the position index value or the measured value of distance of the user from the proximity sensor.
  • This step can be carried out by a control module 40 of a motorized walker 1 and more particularly by a processor 41 of said control module.
  • the present invention proposes that the control instruction be generated so as to minimize the jerk associated with standing up.
  • the command instruction generated is such that it makes it possible to determine a verticalization kinetics corresponding to the following equation:
  • X (t) being the position of the electronic handle, on a vertical axis, with respect to a lowest position Xi, as a function of time t;
  • Xf being a maximum height of the electronic handle
  • T is a total verticalization time
  • a method according to the invention comprises a measurement 420 of at least one horizontal component value of the force applied to an electronic handle 200.
  • This measurement step 420 can correspond to the generation of a value d a horizontal component of a force applied to the electronic handle 200 by a user.
  • the detection of an intention of a given user to move the walker forward is done at least in part by measuring the horizontal support force on one or two electronic handles 200.
  • this step can include the measurement of at least one. at least two components of the force applied to the electronic handle 200.
  • this measurement 420 can preferably be carried out for the two electronic handles 200.
  • a method of controlling a motorized walker 300 can then include a step 430 of comparing the at least one horizontal component value of the force applied to an electronic handle to a predetermined threshold value of applied force.
  • a comparison makes it possible to generate an indicator of the user's movement.
  • the comparison step can lead to generating a binary value (e.g. yes / no).
  • the method according to the invention can advantageously detect a movement initiated by a user and in particular his intention to move the motorized walker 1 forward by detecting an overshoot of a threshold value by a measured value of applied force.
  • This comparison step may include the generation of a displacement indicator in the form of an alphanumeric value or a numerical value.
  • a digital value may for example correspond to a difference between the measured value and the predetermined threshold value.
  • a displacement indicator value can advantageously be used in combination with other values when generating a control instruction.
  • This comparison step 430 can be performed by a control module 40 and more particularly a processor 41 configured to determine an indicator of the user's movement, from one or more values of one or more components of the applied force. to an electronic handle 200 measured by a sensor arranged in said handle.
  • a control method 300 of a motorized walker can advantageously include a step 440 of calculating a variation value over time of a horizontal component of force applied to an electronic handle 200.
  • such a temporal variation value can correspond to a variation of the force applied during a predetermined time interval.
  • the time interval is preferably less than 1 second, more preferably less than 0.5 second, even more preferably less than 0.2 seconds.
  • said step of calculating 440 can be carried out by a control module 40 of a motorized walker 1 and more. particularly by a processor 41 of said control module. This calculated value can be used in a step of comparison 450 of the temporal variation value of a horizontal component of force applied to a predetermined threshold value of variation of a horizontal component of applied force.
  • Such a comparison generates a speedometer for the user.
  • the comparison step can lead to generating a binary value (e.g. yes / no).
  • a speed index can in particular correspond to a speed intention.
  • This comparison step can also include the generation of a speedometer in the form of an alphanumeric value or a numerical value.
  • a digital value may for example correspond to a difference between the calculated value and the predetermined threshold value.
  • a speedometer value can advantageously be used in combination with other values when generating a control instruction.
  • the method according to the invention can advantageously characterize at best the intention of a user to move by means of the motorized walker 1.
  • certain parameters of the walker such as the maximum height of the electronic handles, the verticalization speed, or the threshold for initiating verticalization or that for returning to the low position can be adapted by learning.
  • Learning can be supervised or unsupervised learning.
  • the walker is able to implement algorithms based on supervised or unsupervised learning methods.
  • the walker is configured to train and implement one or more algorithms. These algorithms may have been built from different learning models, including partitioning, supervised or unsupervised.
  • the algorithm can be derived from the use of a supervised statistical learning model selected for example from kernel methods (eg Vast Marge Separators - Support Vector Machines SVM, Kernel Ridge Regression) described for example in Burges, 1998 (Data Mining and Knowledge Discovery.
  • a method of controlling a motorized walker can also include a step of generating 470 a command instruction to at least one movement motor 20.
  • this step of generating the instruction of movement. control can be performed based on the measured value of horizontal component of force applied to an electronic handle or on a displacement index value.
  • the control instruction may be a function of the comparison of at least one value of force applied to a predetermined threshold value of force applied.
  • the generation 470 of a control instruction can also take into account other parameters. Preferably, it takes into account the measured value of the horizontal component of force applied to an electronic handle or the value of the displacement index in combination with the value of the temporal variation of the horizontal component of a force applied to an electronic handle or the speed index value.
  • the control instruction could also be generated so as to minimize the jerk associated with the movement of the motorized walker 1.
  • a motorized walker 1 according to the invention or a control method 300 according to the invention allow intuitive control of a walker by a user generally in a situation of motor impairment on his lower limbs.
  • a user can control the means (ie ramp) of verticalization 30 (ie verticalization motor) to help him to pass from a seated position to a standing position on the one hand. and controlling the movement means 20 (ie movement motor) of the motorized walker after the latter has helped it to move to the standing position.

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Abstract

L'invention porte sur un déambulateur (1) motorisé comportant un châssis (10) présentant une partie avant (10a) et une partie arrière (10b), une paire de roues (11), une roue agencée pour supporter la partie avant du châssis, une des roues étant couplée à un moteur de déplacement (20), ledit déambulateur (1) motorisé étant caractérisé en ce que : - le châssis (10) est équipé de deux rampes de verticalisation (100) présentant un axe longitudinal faisant un angle avec un axe perpendiculaire au sol, compris entre 20° et 40°, chacune étant associée à une poignée électronique (200) mobile en translation, - il comporte au moins un moteur de verticalisation (30) agencé pour permettre un déplacement des poignées électroniques (200), et - au moins une des poignées électroniques (200) comporte un ou plusieurs capteurs couplés à un module de commande (40) configuré pour commander le moteur de verticalisation (30) et le moteur de déplacement (20).

Description

Déambulateur motorisé et procédé de contrôle associé
L’invention s’intéresse au domaine des dispositifs d’aide à la marche, et plus particulièrement des déambulateurs motorisés. L’invention concerne un procédé de contrôle d’un déambulateur motorisé permettant de générer de l’autonomie auprès de son utilisateur. rArt antérieur!
De nombreux êtres humains souffrent de troubles de la marche et de l’équilibre. Ces troubles ont des origines variées et peuvent affecter les personnes de tout âge, mais sont fréquents dans le cadre du vieillissement physiologique. Or, la population mondiale vieillissante augmente rapidement et le pourcentage de personnes âgées devrait passer de 10% en 2000 à 24% d'ici 2030 (Shishehgar et al. A systematic review of research into how robotic technology can help older people. Smart Health. Volumes 7-8, June 2018, Pages 1-18). Les besoins de prise en charge des personnes âgées vont donc augmenter alors que ceux-ci sont déjà élevés, en particulier dans des pays tels que le Japon, les États-Unis, le Canada, l'Australie et en Europe.
La prise en charge de la personne avec troubles de la marche et de l’équilibre se fait sur trois volets : la rééducation, l’aménagement du lieu de vie et l’utilisation d’aides techniques. Les aides techniques à la marche sont par exemple : les canes, les cadres de marche, et les déambulateurs. Les aides techniques pour la marche permettent à une personne atteinte de troubles de la marche et/ou de l’équilibre de retrouver une certaine autonomie.
Certains cadres de marche sont prévus pour être utilisés dès la position assise et autorisent un appui lors des transferts assis-debout, mais sont difficiles à utiliser lors de la marche (marche à 3 temps : la personne, en appui sur le cadre de marche avance un pied, puis l’autre pied, puis, toujours en appui sur ses pieds, la personne avance le cadre de marche). Ces cadres de marche sont des appuis stables mais inertes, c’est-à-dire qu’ils n’assistent pas activement la personne dans ses déplacements. Les aides techniques à la marche les plus faciles d’utilisation ont des roues et ne peuvent pas être utilisés comme appui lors des transferts assis-debout et debout-assis, par manque de stabilité. Par exemple, il a été proposé un déambulateur motorisé comportant des poignées inférieures et des poignées supérieures pouvant faciliter le passage de la position assise à la position debout de l’utilisateur (US10292891). L’assistance assis-debout et debout-assis est alors faite par un tiers, notamment par le personnel dans les instituts d’hébergement des personnes âgées ou dans les hôpitaux. Ces manipulations à répétition sont responsables de troubles musculosquelettiques des aidants. Cette situation a contribué à l’émergence « d’aides aux aidants », qui ont connu un succès réel en milieu hospitalier et en EHPAD. Il s’agit, notamment, des verticalisateurs, mécaniques ou électriques, commercialisés dans l’objectif de prévenir les troubles musculosquelettiques (TMS) des soignants. L’utilisation d’aides techniques de type verticalisateur diminue considérablement les arrêts de travail en évitant les troubles musculosquelettiques. Néanmoins, ce type de dispositif d’aide aux aidants nécessite l’utilisation d’un second appareil en plus de l’appareil d’assistance à la marche. Cela pose des difficultés de manipulation, de stockage, de présence des aidants et de coût. Il a aussi été proposé par la demanderesse un dispositif d’aide à la verticalisation amovible agencé pour pouvoir être positionné sur un déambulateur et comportant une tige structurelle télescopique permettant de rendre le dispositif universel (FR3073393). Néanmoins un tel dispositif n’est pas un déambulateur et, en tant que verticalisateur agencé pour une verticalisation, il ne permet pas de faciliter le déplacement d’un individu utilisant le déambulateur. En outre, sa capacité à pouvoir être adapté à plusieurs déambulateurs limite les possibilités de contrôler précisément l’angle de verticalisation. Or un tel angle de verticalisation présente un impact critique lors de la transition d’une position assise à une position debout.
Il a été proposé dans la littérature des appareils ou aides technique à la marche capable de soulever un utilisateur pour le faire passer d’un état assis, dans un fauteuil roulant par exemple, à un état debout (US7938756). Néanmoins ce type d’appareil est généralement destiné à des personnes ayant perdu toute motricité des membres inférieurs et, outre le fait de lever l’utilisateur, ils ne permettent pas de l’aider dans son déplacement. Ils viennent souvent se substituer à l’utilisateur.
Il existe donc un besoin pour un appareil d’assistance à la marche capable de faciliter d’une part, le passage de la position assise à la position debout de l’utilisateur, et d’autre part son déplacement.
[Problème techniquel
L’invention a donc pour but de remédier aux inconvénients de l’art antérieur. En particulier, l’invention a pour but de proposer un déambulateur motorisé agencé de façon à aider l’utilisateur à passer d’une position assise à une position debout tout en lui fournissant des moyens de contrôles configurés pour commander le déplacement du déambulateur de façon intuitive.
L’invention a en outre pour but de proposer un procédé de contrôle d’un déambulateur motorisé, ledit procédé s’adaptant au déplacement de l’utilisateur et ne nécessitant pas dudit utilisateur, qu’il exécute, des mouvements complexes. . G B rêve description de l’inventionl
A cet effet, l’invention porte sur un déambulateur motorisé comportant un châssis présentant une partie avant et une partie arrière, une paire de roues étant agencée pour supporter la partie arrière du châssis, et au moins une roue étant agencée pour supporter la partie avant du châssis, au moins une des roues étant couplée à un moteur de déplacement, ledit déambulateur motorisé étant caractérisé en ce que :
- le châssis est équipé de deux rampes de verticalisation, lesdites rampes de verticalisation présentant un axe longitudinal faisant un angle avec un axe perpendiculaire au sol, compris entre 20° et 40°, chacune desdites rampes de verticalisation étant associée à une poignée électronique mobile en translation le long de la rampe de verticalisation à laquelle elle est associée,
- il comporte au moins un moteur de verticalisation agencé pour permettre un déplacement, de préférence synchrone, des poignées électroniques le long des rampes de verticalisation, de préférence ledit déplacement étant apte à faire passer un utilisateur du déambulateur d’une position assise à une position debout, et
- au moins une des poignées électroniques comportant un ou plusieurs capteurs couplés fonctionnellement à un module de commande, ledit module de commande étant configuré de façon à pouvoir commander le moteur de verticalisation et le moteur de déplacement.
Ainsi, un tel déambulateur motorisé par ses poignées électroniques et sa commande conjointe des moteurs de verticalisation et de déplacement permet de générer de l’autonomie pour son utilisateur. En effet, contrairement aux déambulateurs de l’art antérieur qui ne peuvent qu’aider un utilisateur à se lever ou à se déplacer, l’agencement et la configuration du déambulateur motorisé selon l’invention permettent à un utilisateur de ne plus avoir à dépendre d’une tierce personne pour une majorité de ses déplacements.
Selon d’autres caractéristiques optionnelles du déambulateur motorisé, cette dernière peut inclure facultativement une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, seules ou en combinaison :
- le module de commande est configuré pour calculer un indice correspondant à une intention d’un utilisateur du déambulateur, par exemple s’il souhaite se lever ou s’assoir, ledit indice étant calculé à partir de données générées par le ou les capteurs des poignées électroniques. - le calcul de l’indice correspondant à l’intention d’un utilisateur du déambulateur utilise en outre un modèle de prédiction entraîné à partir de données générées, par le ou les capteurs des poignées électroniques, lors de l’utilisation du déambulateur motorisé par ledit utilisateur.
- le module de commande est configuré pour en outre déterminer si un utilisateur du déambulateur est debout en appui sur le déambulateur à partir de données générées par le ou les capteurs des poignées électroniques. Le module de commande peut être configurée pour en outre déterminer lorsqu’un utilisateur du déambulateur est l’utilisateur est assis et que l’utilisateur n’est pas en appui sur le déambulateur à partir notamment d’un modèle de prédiction entraîné à partir de données générées, par le ou les capteurs des poignées électroniques, lors de l’utilisation du déambulateur motorisé par ledit utilisateur.
- chacune des rampes de verticalisation comporte un système de vis-écrou motorisé entraîné par le moteur de verticalisation permettant le déplacement des poignées électroniques le long des rampes de verticalisation. De nombreux systèmes de transmission d’un mouvement de rotation du moteur à un mouvement de translation de la poignée pourraient convenir. Néanmoins le système vis-écrou s’intégre très bien dans les rampes de verticalisation.
- les poignées électroniques et les rampes de verticalisation sont couplées via un système de guidage intérieur. Un tel système de guidage permet d’améliorer la robustesse du déambulateur et le confort de l’utilisateur lors de la montée d’une poignée dans sa rampe de verticalisation.
- les rampes de verticalisation comportent un roulement situé à l’opposé du moteur de verticalisation par rapport à la vis. Un tel roulement permet à la fois de guider la vis dans le tube mais également d’encaisser les efforts axiaux induits par l’utilisateur.
- les poignées électroniques et les rampes de verticalisation sont couplées via un système de guidage extérieur. Il permet d’encaisser une partie des efforts induits par l’utilisateur, en particulier lors de la verticalisation de l’utilisateur.
- il comporte deux moteurs de verticalisation, chacun étant couplé à une des rampes de verticalisation et de préférence positionné à une extrémité de la rampe de verticalisation.
Il comporte une mémoire de données, ladite mémoire de données étant configurée pour mémoriser une hauteur maximale des poignées électroniques sur chacune des rampes de verticalisation, ladite hauteur maximale des poignées électroniques ayant été calculée à partir d’un modèle de prédiction et de données générées par le ou les capteurs des poignées électroniques. La hauteur maximale peut aussi correspondre à une valeur prédéterminé lors de la première configuration du déambulateur puis elle est corrigée au fur et à mesure de l'utilisation du déambulateur par l’utilisateur par apprentissage. En outre, d’autres valeurs peuvent être réglées en lors de la première utilisation puis automatisé avec de l’apprentissage telle que la vitesse de verticalisation et plus particulièrement une cinétique de verticalisation ou encore les seuils de force pour déclenchement de la verticalisation. il comporte une mémoire de données, ladite mémoire de données étant configurée pour mémoriser une hauteur minimale et une hauteur maximale des poignées électroniques sur chacune des rampes de verticalisation. Ainsi, le déambulateur motorisé selon l’invention peut être adapté spécifiquement à son utilisateur pour un meilleur confort d’utilisation. il comporte une interface homme machine configurée pour détecter l’intention de l’utilisateur (se lever ou s’assoir) et si l’utilisateur est toujours en lien avec le verticalisateur (si par exemple il y a eu un faux départ et que l’utilisateur ne s’est pas levé). Une telle interface peut en particulier être intégrée dans la ou les poignées électroniques sous la forme de capteur(s).
- le capteur est sélectionné parmi : un capteur de force, un capteur de pression, une cellule photoélectrique à barrage, un capteur de déplacement.
- le module de commande est configuré pour en outre calculer une valeur de variation de force appliquée à la poignée électronique sur un intervalle temporel et déclencher un déplacement des poignées électroniques lorsque la valeur de variation de force appliquée calculée est supérieure à une valeur de variation de force prédéterminée. Ainsi, le déambulateur motorisé peut effectuer une verticalisation adaptée à l’individu à un moment souhaité par l’individu sans que celui-ci n’ait d’autre action à effectuer que de s’appuyer sur les poignées électroniques comme lorsqu’il souhaite se lever en prenant appui sur une table par exemple.
- le module de commande est configuré pour calculer en outre une valeur de force appliquée à la poignée électronique et pour déclencher une verticalisation seulement si la valeur de force appliquée calculée à la poignée électronique au début d’un 'intervalle temporel est inférieure ou égale à une valeur de force prédéterminée.
- il comporte un capteur de proximité, de préférence configuré pour mesurer une valeur de proximité entre le tronc d’un utilisateur du déambulateur et le châssis et en ce que le module de commande est en outre configuré pour déclencher une verticalisation lorsque la valeur de proximité mesurée est supérieure à une valeur de proximité prédéterminée. le module de commande est en outre configuré pour contrôler au moins un moteur de verticalisation de façon à minimiser le jerk (terminologie anglo-saxonne pour secousse) lors de la montée, et de préférence de contrôler la position des poignées électroniques au cours de la montée de façon à ce que leur position X(t) réponde à l’équation suivante :
Figure imgf000008_0001
(Hogan N (1984) Adaptive control of mechanical impédance by coactivation of antagonist muscles. IEEE Trans.Automatic.Control AC-29: 681-690)
Avec :
X(t) étant la position de la poignée électronique, sur un axe vertical, par rapport à une position la plus basse Xi, en fonction du temps t ;
Xf étant une hauteur maximale de la poignée électronique, et T est un temps total de verticalisation.
Le système nerveux central déplace la main ou un autre effecteur terminal en douceur d’un point à un autre lors d’un geste. Pour cela, il minimise le ‘jerk’ (terminologie anglosaxonne pour secousse), c’est-à-dire la variation de la force le long d’une trajectoire. Ainsi, les poignées suivent une trajectoire qui est la plus adaptée au mouvement humain et donc plus confortable.
L’invention porte en outre sur procédé de commande d’un déambulateur motorisé selon l’invention, ledit procédé de commande comportant les étapes suivantes :
- Mesure, par un capteur d’au moins une poignée électronique, d’au moins une valeur de force appliquée à la poignée électronique,
- Comparaison, par un module de commande, de l’au moins une valeur de force appliquée à une valeur seuil prédéterminée de force appliquée, et
- Génération, par le module de commande, d’une instruction de commande à au moins un des moteurs de verticalisation et de déplacement en fonction de la position déterminée de l’au moins une poignée électronique et de la valeur de force appliquée mesurée.
Ainsi, un tel procédé de contrôle permet à partir d’une mesure d’une valeur de force appliquée à une poignée électronique de générer une instruction de commande à un des moteurs de verticalisation et à un des moteurs de déplacement. Ainsi, en une étape de mesure, le procédé peut déterminer l’intention d’un utilisateur et commander les moteurs du déambulateur pour en faciliter la réalisation. D'autres mises en œuvre de cet aspect comprennent des systèmes informatiques, des appareils et des programmes informatiques correspondants enregistrés sur un ou plusieurs dispositifs de stockage informatiques, chacun étant configuré pour effectuer les actions d’un procédé selon l’invention. En particulier, un système d’un ou de plusieurs ordinateurs peut être configuré pour effectuer des opérations ou des actions particulières, notamment un procédé selon l’invention, grâce à l’installation d’un logiciel, micrologiciel, matériel ou d’une combinaison de logiciels, micrologiciels ou matériel installé sur le système. En outre, un ou plusieurs programmes informatiques peuvent être configurés pour effectuer des opérations ou des actions particulières grâce à des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par un appareil de traitement de données, obligent l'appareil à effectuer les actions.
D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre d’exemple illustratif et non limitatif, en référence aux Figures annexées :
La figure 1 représente une illustration d’une vue en perspective d’un déambulateur motorisé selon un mode de réalisation de l’invention.
La figure 2 représente une illustration d’une vue de côté d’une coupe longitudinale d’une rampe de verticalisation selon un mode de réalisation de l’invention.
La figure 3 représente une illustration d’une vue de côté d’une coupe longitudinale d’une rampe de verticalisation selon un mode de réalisation de l’invention.
La figure 4 représente une illustration d’une vue en perspective d’une poignée électronique selon un mode de réalisation de l’invention. L’enveloppe extérieure ayant été mise en transparence de façon à permettre une visualisation de l’intérieur de la poignée.
La figure 5 représente une illustration d’une vue de côté d’une coupe longitudinale selon un axe z d’une poignée selon un mode de réalisation de l’invention.
La figure 6 représente une illustration d’une vue de dessus d’une coupe longitudinale selon un axe y d’une poignée selon un mode de réalisation de l’invention.
La figure 7 représente une courbe d’intensité lumineuse reçue par le récepteur d’une cellule photoélectrique en fonction du déplacement d’un élément d’obturation.
La figure 8 représente une illustration d’une vue en perspective d’une poignée selon un mode de réalisation de l’invention. L’enveloppe extérieure a été omise.
La figure 9 représente une illustration d’une vue de côté d’une coupe longitudinale selon un axe z d’une poignée selon un mode de réalisation de l’invention.
La figure 10 représente une illustration d’une vue de face de la pièce centrale d’une poignée selon l’invention. La figure 11 représente un schéma fonctionnel des moteurs et organes de commande d’un déambulateur motorisé selon un mode de réalisation de l’invention
La figure 12 représente un schéma illustratif d’un procédé selon un mode de réalisation de l’invention. Les étapes encadrées en pointillées sont facultatives.
La figure 13 représente un schéma illustratif d’étapes d’un procédé selon un mode de réalisation de l’invention.
Des aspects de la présente invention sont décrits en référence à des organigrammes et / ou à des schémas fonctionnels de procédés ou d'appareils (systèmes) selon des modes de réalisation de l'invention.
Sur les figures, les organigrammes et les schémas fonctionnels illustrent l'architecture, la fonctionnalité et le fonctionnement d'implémentations possibles de systèmes et de procédés selon divers modes de réalisation de la présente invention. A cet égard, chaque bloc dans les organigrammes ou blocs-diagrammes peut représenter un système, un dispositif, un module ou un code, qui comprend une ou plusieurs instructions exécutables pour mettre en œuvre la ou les fonctions logiques spécifiées.
[Description de l'invention!
Dans la suite de la description, les expressions « partie avant »et « partie arrière » peuvent être définies comme l’ensemble des éléments du déambulateur motorisé situés respectivement de part et d’autre d’un plan de coupe longitudinal d’une vue de face du déambulateur motorisé, ledit plan de coupe longitudinal passant par le centre de gravité dudit déambulateur motorisé. La partie arrière étant celle destinée à accueillir un utilisateur. L’expression « axe perpendiculaire au sol », et représenté par l’axe y dans les figures, correspond à un axe formant un angle sensiblement égal à 90° avec toute surface en contact avec les roues du déambulateur motorisé.
Dans la suite de la description, l’expression « poignée électronique » correspond par exemple à un dispositif permettant de soutenir le poids d’un utilisateur, agencé pour accueillir une main dudit utilisateur et comprenant en son sein un ou plusieurs capteurs agencés de façon à permettre une mesure d’une force.
Le terme « Force » au sens de l’invention correspond à une action mécanique exercée par un utilisateur sur une surface et en particulier sur la poignée électronique. Ainsi, une « force appliquée » correspond au sens de l’invention à un utilisateur exerçant une pression sur la surface extérieure de ladite poignée électronique.
L’expression « composante d’une force » correspond à une projection d’une force sur une direction. Une « première composante » correspond ainsi par exemple à une projection d’une force selon un axe Z représenté par un axe orthogonal à l’axe longitudinal de la poignée électronique. Une « deuxième composante » correspond ainsi à une projection d’une force selon un axe X, correspondant à l’axe longitudinal de la poignée électronique.
Le terme « fixé » correspond à la solidarisation de deux entités distinctes l’une par rapport à l’autre. Ainsi, deux entités peuvent présenter une fixation amovible ou non amovible.
Le terme « amovible » correspond selon l’invention à la capacité à être détachée, enlevée ou démontée aisément sans avoir à détruire des moyens de fixation soit parce qu’il n’y a pas de moyen de fixation soit parce que les moyens de fixation sont aisément et rapidement démontables (e.g. encoche, vis, languette, ergot, clips). Par exemple, par amovible, il faut comprendre que l’objet n’est pas fixé par soudure ou par un autre moyen non prévu pour permettre de détacher l’objet.
Une fixation « non amovible » ou « inamovible » correspond selon l’invention à la capacité de ne pas être détachée, enlevée ou démontée sans avoir à détruire des moyens de fixation soit parce qu’il n’y a pas de moyen de fixation soit parce que les moyens de fixation ne sont pas aisément et rapidement démontables. Par exemple, par non-amovible, il faut comprendre que l’objet est fixé par soudure ou plus généralement par tout moyen de solidarisation irréversible.
Le terme « tubulaire » correspond à un élément sensiblement longiligne formant un conduit dont la lumière est enceinte par une paroi dudit conduit. Une telle lumière désigne ainsi un espace intérieur creux circonscrit par la paroi du conduit.
Lorsque le terme « sensiblement » est associé à une valeur particulière, il faut comprendre une valeur variant de moins de 30 % par rapport à la valeur comparée, de préférence de moins de 20 %, de façon encore plus préférée de moins de 10 %. Lorsque sensiblement identique est utilisée pour comparer des formes alors la forme vectorisée varie de moins de 30 % par rapport à la forme vectorisée comparée, de préférence de moins de 20 %, de façon encore plus préférée de moins de 10 %.
On entend par « polymère », soit un copolymère soit un homopolymère. Un « copolymère » est un polymère regroupant plusieurs unités monomères différentes et un « homopolymère » est un polymère regroupant des unités monomères identiques. Un polymère peut par exemple être un polymère thermoplastique ou thermodurcissable.
On entend par « polymère thermoplastique » ou « thermoplastique », un polymère qui, de manière répétée, peut être ramolli ou fondu sous l'action de la chaleur et qui adopte de nouvelles formes par application de chaleur et de pression. Des exemples de thermoplastiques sont, par exemple : le polyéthylène haute densité (PEHD), le polyéthylène téréphtalate (PET), le polychlorure de vinyle (PVC), le Polystyrène (PS) ou l’acrylonitrile butadiène styrène (ABS).
On entend par « polymère thermodurcissable »_une matière plastique qui se transforme de manière irréversible par polymérisation en un réseau polymère insoluble. Une fois la forme du polymère thermodurcissable fixée et refroidie, elle ne peut plus être modifiée sous l'action de la chaleur. Des polymères thermodurcissables sont par exemple : les polyesters insaturés, les polyimides, les polyuréthanes ou les esters vinyliques qui peuvent être époxydique ou phénolique.
On entend par « couplé » au sens de l’invention, connecté, directement ou indirectement avec un ou plusieurs éléments intermédiaires. Deux éléments peuvent être couplés mécaniquement, électriquement ou liés par un canal de communication.
On entend par « traiter », « calculer », « exécuter », « déterminer », « afficher », « extraire », « comparer » ou plus largement « opération exécutable », au sens de l’invention, une action effectuée par un dispositif ou un processeur sauf si le contexte indique autrement. À cet égard, les opérations se rapportent à des actions et / ou des processus d’un système de traitement de données, par exemple un système informatique ou un dispositif informatique électronique, qui manipule et transforme les données représentées en tant que quantités physiques (électroniques) dans les mémoires du système informatique ou d'autres dispositifs de stockage, de transmission ou d'affichage de l'information. Ces opérations peuvent se baser sur des applications ou des logiciels.
Les termes ou expressions « application », « logiciel », « code de programme », et « code exécutable » signifient toute expression, code ou notation, d'un ensemble d'instructions destinées à provoquer un traitement de données pour effectuer une fonction particulière directement ou indirectement (e.g. après une opération de conversion vers un autre code). Les exemples de code de programme peuvent inclure, sans s'y limiter, un sous-programme, une fonction, une application exécutable, un code source, un code objet, une bibliothèque et/ou tout autre séquence d'instructions conçues pour l'exécution sur un système informatique.
Au sens de l’invention le terme « processeur » désigne au moins un circuit matériel configuré pour exécuter des instructions contenues dans le code de programme. Le circuit matériel peut être un circuit intégré. Des exemples d'un processeur comprennent, sans s'y limiter, une unité de traitement central (CPU), un processeur de réseau, un processeur de vecteur, un processeur de signal numérique (DSP), un réseau de grille programmable sur le terrain (FPGA), un ensemble logique programmable (PLA), un circuit intégré spécifique à l'application (ASIC), un circuit logique programmable et un contrôleur.
Le terme « apprentissage » au sens de l’invention correspond à un procédé conçu pour définir une fonction f permettant de calculer une valeur de Y à partir d’une base de n observations labélisées (X1...n, Y1...n) ou non labélisées (X1...n). Une telle fonction peut correspondre à une modèle de prédiction. L’apprentissage peut être dit supervisé lorsqu’il se base sur des observations labélisées et non supervisé lorsqu’il se base sur des observations non labélisées. Dans le cadre de la présente invention, l’apprentissage est avantageusement utilisé pour la personnalisation du fonctionnement du déambulateur et donc son adaptation à un utilisateur particulier.
On entend par « modèle de prédiction », tout modèle mathématique permettant d’analyser un volume de données et d’établir des relations entre des facteurs permettant l'évaluation de risques ou celle d’opportunités associées à un ensemble spécifique de conditions, afin d'orienter la prise de décision vers une action spécifique.
L’expression « interface homme-machine » au sens de l’invention correspond à tout élément permettant à un être humain de communiquer avec un dispositif électronique.
On entend par « motorisé » au sens de l’invention, un appareil ou dispositif équipé de tout moyen adapté connu (e.g. moteur) permettant de générer un déplacement de tout ou partie du dispositif auquel ledit moyen est associé.
Dans la suite de la description, les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments.
Les appareils d’assistance à la marche tels que les déambulateurs motorisés ne permettent généralement pas d’assurer de façon fluide une aide à la verticalisation (passage de la position assise à la position debout) de l’utilisateur puis une aide au déplacement. En effet, les moyens de verticalisation sont généralement absents ou apportés par des dispositifs complémentaires d’aide aux aidants.
La présente invention propose pour palier à cela en détaillant un déambulateur motorisé comportant des poignées électroniques agencée de façon à permettre une verticalisation de l’utilisateur et capables de commander le déplacement du déambulateur selon les instructions de l’utilisateur.
Ainsi, selon un premier aspect, l’invention porte sur un déambulateur 1 motorisé. En particulier, et comme illustré à la figure 1 , un tel déambulateur 1 motorisé comporte un châssis 10 présentant une partie avant 10a et une partie arrière 10b.
Le châssis 10 peut être constitué de métal, d’un alliage métallique, de polymère, d’un ensemble composite ou d’un mélange de ces matières. De façon préférée, le châssis 10 est constituée d’acier inoxydable. En outre, le châssis 10 peut être recouvert d’une coque. Une telle coque peut être constituée de polymères, de composites ou de tout autres matériaux.
Un déambulateur 1 motorisé selon l’invention comporte une paire de roues 11 agencées pour supporter la partie arrière 10b du châssis 10, et au moins une roue 12 qui est agencée pour supporter la partie avant 10a du châssis. Comme illustré à la figure 1 , le châssis comporte de préférence deux roues à l’arrière et deux roues à l’avant.
De façon préférée, le déambulateur 1 motorisé comportera des roues motorisées agencées pour supporter la partie arrière 10b du châssis 10. Par exemple, les seules roues motorisées peuvent être celles supportant la partie arrière 10b du châssis 10.
En effet, le déambulateur 1 selon l’invention est un déambulateur motorisé. Ainsi, au moins une de ces roues est couplée à un moteur de déplacement 20. Un tel moteur de déplacement 20 est disposé au niveau d’une roue et n’est pas visible directement sur la figure 1. Il est caché par une coque positionnée au niveau d’une ou de plusieurs roues. Tout type de moteur électrique pourra être utilisé, de préférence un moteur sans balais tel qu’un moteur à commutation électronique sans balais.
Un déambulateur 1 motorisé selon l’invention peut en outre comporter un capteur de proximité 50. Un tel capteur de proximité 50 est de préférence configuré pour mesurer une valeur de proximité entre le tronc d’un utilisateur du déambulateur 1 motorisé et le capteur de proximité 50. Le capteur de proximité 50 étant généralement fixé sur le châssis 10 ou à un élément du châssis, cela permet de mesurer une valeur de proximité entre le tronc d’un utilisateur du déambulateur 1 motorisé et le châssis 10.
Un déambulateur 1 motorisé selon l’invention peut en outre comporter un plateau 60. Un tel plateau 60 est généralement agencé de façon à pouvoir supporter le poids d’objet de commodité de la vie courante mais il peut de préférence être agencé de façon à pouvoir supporter le poids d’un utilisateur donné. Ainsi, un déambulateur 1 motorisé selon l’invention peut comporter un plateau 60 fixé au châssis et/ou aux rampes de verticalisation.
En outre, avantageusement, le châssis 10 du déambulateur 1 motorisé selon l’invention est équipé de deux rampes de verticalisation 100. De préférence, les deux rampes de verticalisation sont fixées de façon inamovible au châssis 10. Néanmoins, elles peuvent alternativement être fixées au châssis 10 de façon amovible.
Avantageusement, ces rampes de verticalisation 100 présentent un axe longitudinal (noté « x » en lien avec la figure 1) faisant un angle (noté « a » en lien avec la figure 1) avec un axe perpendiculaire au sol (noté « y » en lien avec la figure 1) compris entre 20° et 40°. De façon préférée, ces rampes de verticalisation 100 présentent un axe longitudinal faisant un angle avec un axe perpendiculaire au sol compris entre 25° et 35°, de façon plus préférée sensiblement égal à 30° et de façon encore plus préférée égal à 30°. En effet, il a été déterminé dans le cadre de la présente invention qu’une telle inclinaison permettait une verticalisation d’un sujet efficace et entraînait la plus faible instabilité du sujet lors de la verticalisation.
En outre, chacune de ces rampes de verticalisation 100 est associée à une poignée électronique 200 mobile en translation le long de la rampe de verticalisation 100 à laquelle elle est associée.
Comme cela a été mentionné, les poignées électroniques 200 sont agencés de façon pouvoir entraîner un utilisateur de la position assise à la position debout, c’est-à-dire à subir une verticalisation.
Pour permettre une telle verticalisation, le déambulateur 1 motorisé comporte également au moins un moteur de verticalisation 30. L’au moins un moteur de verticalisation 30 est de préférence agencé pour commander un déplacement des poignées électroniques 200 le long des rampes de verticalisation 100. Par exemple, un seul moteur pourrait suffire, il activerait simultanément les deux poignées y étant couplé par l’intermédiaire de moyen de transmission du couple. Tout type de moteur électrique pourra être utilisé, de préférence un moteur sans balais tel qu’un moteur à commutation électronique sans balais.
En particulier, chacune des rampes de verticalisation 100 peuvent comporter un moteur de verticalisation 30. Ainsi le déambulateur comporte avantageusement deux moteurs de verticalisation 30, chacun étant couplé à une des rampes de verticalisation 100.
Comme illustré aux figures 2 et 3, les moteurs sont de préférence positionnés à une extrémité de la rampe de verticalisation 100. En l’occurrence, les moteurs sont positionnés à l’extrémité inférieur de chacune des rampes de verticalisation 100. En effet, les efforts de chargement sur la poignée étant dirigés vers le bas, il est plus simple de positionner le moteur en bas car la récupération des efforts peut alors de faire au niveau du roulement supérieur, ce qui sollicite la vis en traction. Il n’y a donc pas de risque de flambement de la vis. De plus, la position du moteur en bas permet de diminuer l’encombrement de l’appareil en hauteur.
Avantageusement, chacune des rampes de verticalisation 100 comporte un système de transmission qui, entraîné par le moteur de verticalisation 30, permet le déplacement des poignées électroniques 200 le long des rampes de verticalisation 100.
Le déplacement des poignées électroniques 200 le long des rampes de verticalisation 100 est avantageusement apte à faire passer un utilisateur du déambulateur de la position assise à la position debout. Ainsi, le déplacement des poignées électroniques 200 est de préférence un déplacement synchronisé de façon à ne pas entraîner de déséquilibre de l’utilisateur.
Le système de transmission peut correspondre à tout moyen agencé pour transmettre un mouvement de rotation (moteur de verticalisation 30) en un mouvement de translation (poignée électronique 200). Il peut par exemple être sélectionné parmi les systèmes suivants : crémaillère, bielle manivelle, came, courroie, vis-écrou. Lorsque le déambulateur 1 motorisé ne comporte qu’un seul moteur de verticalisation 30 alors le système de transmission est agencé de façon à permettre un mouvement en translation des deux poignées électroniques 200.
De façon préférée, chacune des rampes de verticalisation comporte un système de vis-écrou motorisé entraîné par le moteur de verticalisation 30. Un tel système comporte une vis 110 s’étendant du moteur de verticalisation 30 à un dispositif de guidage 120 et un écrou 130 apte à être déplacé le long de la vis 110.
De façon préféré, les rampes de verticalisation 100 comportent un dispositif de guidage 120 situé à l’opposé du moteur de verticalisation par rapport à la vis. Un tel dispositif de guidage 120 permet à la fois de guider la vis 110 mais également d’encaisser une partie des efforts axiaux induits par l’utilisateur. En effet, une vis 110 pouvant être utilisée présente une valeur de longueur bien plus élevée que la valeur de diamètre et doit supporter des efforts axiaux importants transmis par les poignées. Ainsi, elle doit de préférence être guidée à ses deux extrémités. Ainsi, avantageusement, pour guider la vis et la maintenir sur un axe prédéfini, on place la vis dans un dispositif de guidage 120 comportant un roulement à bille. Avantageusement, le dispositif de guidage 120 est agencé de façon à bloquer la vis 110, en particulier empêcher tout mouvement de rotation de ladite vis 110, lorsque le déambulateur 1 motorisé est à l’arrêt. Ainsi, il n’y a pas de risque de descente inopportune des poignées électronique. La vis 110 peut être tout type de vis adaptée à un système de vis-écrou. En particulier elle peut être sélectionné parmi des vis à filets trapézoïdaux, carrés, triangulaires ou encore des vis-écrous à billes. En particulier, la vis 110 être couplée au moteur de verticalisation 30 par l’intermédiaire d’un manchon 140 permettant l’accouplement vis-moteur. Un tel manchon 140 est de préférence agencé de façon à permettre un accouplement flexible entre la vis 110 et le moteur de verticalisation 30. Un tel accouplement flexible permet d’isoler le moteur des efforts axiaux de la vis.
Les poignées électronique 200, couplées aux rampes de verticalisation 100 doivent être en mesure de supporter au moins une partie du poids d’un individu étant donné qu’une de leur fonction est de faire passer un individu d’une position assise à une position debout. Ainsi, les poignées électroniques 200 et les rampes de verticalisation 100 sont agencées de façon à pouvoir supporter un poids d’au moins 30 kilogrammes, de préférence d’au moins 50 kilogrammes et de façon préférée d’au moins 70 kilogrammes.
De façon à renforcer la robustesse d’un déambulateur 1 motorisé selon l’invention, il est proposé dans le cadre de la présente invention deux typologies de guidage différentes : un guidage intérieur 160 dont un mode de réalisation est illustré à la figure 2 et un guidage extérieur 150 dont un mode de réalisation est illustré à la figure 3.
Ainsi, dans un mode de réalisation illustré à la figure 2, les poignées électroniques 200 et les rampes de verticalisation 100 sont couplées via un système de guidage intérieur 160.
Le système de guidage intérieur 160 peut par exemple comporter un rail ou une glissière à l’intérieur de la rampe de verticalisation 100 sur lequel coulissera un élément fixé à une poignée électronique 200. Alternativement, un élément 161 fixé à une poignée électronique 200 coulissera le long de la surface intérieure d’une rampe de verticalisation de façon à transférer une partie des efforts subit par la poignée de verticalisation. Un tel élément 161 peut par exemple correspondre à un roulement à billes. De façon préférée, les poignées électroniques 200 et les rampes de verticalisation 100 sont couplées via un système de guidage intérieur, et ledit système de guidage intérieur comporte un rail sur lequel vient coulisser un élément fixé à la poignée électronique 200.
En outre, dans un mode de réalisation illustré à la figure 3, les poignées électroniques 200 et les rampes de verticalisation 100 sont couplées via un système de guidage extérieur.
Le système de guidage extérieur peut par exemple comporter un rail ou une glissière à l’extérieur de la rampe de verticalisation 100 sur lequel coulissera un élément fixé à une poignée électronique 200. En outre, le système de guidage extérieur peut comporter des roulements 151 ,152 positionné au contact d’une face avant et/ou une face arrière de la rampe de verticalisation 100.
En outre, les rampes de verticalisation 100 comportent au moins un capteur de fin de course. Un tel capteur de fin de course ou capteur de position ou interrupteur de fin de course étant de préférence sélectionné parmi : un capteur optoélectronique, un phototransistor à barrage, un interrupteur à poussoir à galet, un interrupteur à levier à galet, une tige à ressort et une tige à boucle magnétique. A titre d’exemple non limitatif, un photo-transistor à barrage est utilisé comme capteur de fin de course et est situé en bas d’une rampe de verticalisation, par exemple dans un vérin. Il permet d’initialiser la position de la poignée à la mise sous tension de l’appareil. Une fois les prises d’origines faites, la position de la poignée pourra être connue grâce aux capteurs à effets hall intégrés au moteur.
Les poignées électroniques 200 configurées pour mesurer une force leur étant appliquée peuvent être équipées de capteur de force, de capteurs de couple, de capteur de pression, de jauge d’extensométrie, de technologie de type piézoélectrique ou encore de simples capteurs à boutons.
Avantageusement, les poignées électroniques 200 utilisées dans le cadre de l’invention comporte un couplage entre une cellule photoélectrique et un élément d’obturation. Une cellule photoélectrique peut en particulier correspondre à un capteur constitué d’un émetteur d’infrarouge et d’un récepteur placé en face. La zone d’émission est donc une ligne de lumière infrarouge. Lorsqu’un élément d’obturation tel qu’un drapeau pénètre entre l’émetteur et le récepteur la quantité de lumière reçue par le récepteur est de plus en plus faible. La mesure du courant en sortie du capteur est proportionnelle à la quantité de lumière mesurée et donc à la distance de pénétration du drapeau. Cette distance peut ensuite être ramenée à la force, appliquée à la poignée, qui a entraîné le déplacement.
Ainsi, une telle poignée électronique autorise la commande déambulateur motorisé sans que l’utilisateur porte sur lui des capteurs, ou actionne des boutons (ou autre interface). Un tel agencement permet de détecter une force, appliquée à la poignée, supérieure ou égale à deux kilogrammes mais également bien inférieure. En outre, un tel agencement permet de déterminer une valeur de force appliquée et ne se contente pas de détecter le dépassement d’un seuil. Ainsi, il pourra être possible à un processeur de traiter une information de façon différente en fonction du niveau de force qui aura été appliqué à la poignée électronique. Avantageusement, une poignée électronique 200 selon l’invention est agencée de façon à permettre la mesure d’au moins une composante d’une force lui étant appliquée.
Comme cela est illustré à la figure 4 et la figure 5, une poignée selon l’invention comporte une pièce centrale 210 et une enveloppe extérieure 220.
La pièce centrale 210 d’une poignée électronique 200 selon l’invention peut présenter une forme sensiblement cylindrique. Néanmoins, comme cela est visible sur l’illustration de la figure 4, de façon préférée, la pièce centrale 210 comporte au moins une portion présentant une section comportant une arête. Elle présente par exemple une section en forme de polygone.
La pièce centrale 210 est réalisé avec un matériau présentant de préférence un module de Young au moins égal à 60 GPa, par exemple au moins égal à 175 GPa, de façon plus préférée supérieure à 200 GPa. Cela permet de conférer à la pièce centrale 210 une rigidité adaptée à son utilisation dans la poignée électronique selon l’invention. La pièce centrale 210 peut être constituée de métal, d’un alliage métallique, de polymère ou d’un ensemble composite. De façon préférée, la pièce centrale 210 est constituée d’acier inoxydable.
La pièce centrale 210 présente de préférence une longueur minimale de 100 mm ou de 300 mm et maximale de 500 mm.
L’enveloppe extérieure 220 d’une poignée électronique 200 selon l’invention peut présenter une forme sensiblement tubulaire, de préférence tubulaire. Elle peut comporter au moins une portion présentant une section comportant une arête. Néanmoins de façon préférée, elle présente une section de forme ellipsoïdale et de façon plus préférée circulaire.
L’enveloppe extérieure 220 est réalisée avec un matériau présentant de préférence un module de Young inférieur à 200 GPa, de façon plus préférée inférieur à 150 GPa et de façon encore plus préférée inférieur à 100 GPa. Une telle constitution et l’existence d’une élasticité au niveau de l’enveloppe extérieure 220 permet d’améliorer les performances de la poignée électronique selon l’invention.
L’enveloppe extérieure 220 peut être constituée de métal, d’un alliage métallique, de polymère ou d’un ensemble composite. De façon préférée, l’enveloppe extérieure 220 est constituée d’aluminium.
L’enveloppe extérieure 220 présente de préférence une longueur minimale de 300 mm et maximale de 500 mm. En outre, l’enveloppe extérieure 220 peut présenter un diamètre extérieur compris entre 20 mm et 40 mm et une épaisseur de paroi comprise entre 1 mm et 3 mm. Avantageusement, l’enveloppe extérieure 220 est agencée de façon à pouvoir, sous l’effet d’une force comportant une composante verticale, se déplacer d’au moins un dixième, de préférence un millième de millimètre en translation par rapport à un axe orthogonal à un axe longitudinal de la pièce centrale 210. Une valeur de composante de force peut être quantifiée à partir d’un dixième de préférence d’un millième de millimètre de déplacement.
Un déplacement d’au moins un dixième, de préférence un millième de millimètre peut correspondre de préférence à un déplacement d’au moins 0,001 millimètre à 1 millimètre.
En outre, l’enveloppe extérieure 220 peut être agencée de façon à pouvoir, sous l’effet d’une force comportant une composante horizontale, se déplacer d’au moins un dixième de préférence au moins un millième de millimètre en translation par rapport à un axe longitudinal de la pièce centrale 210. Une valeur de composante de force peut être quantifiée à partir d’un dixième de préférence d’un millième de millimètre de déplacement.
Cela est possible notamment en l’absence de fixation directe entre l’enveloppe extérieure et la pièce centrale. En outre, la présence de joints capables de déformations élastique permet également de telles translations.
Une poignée électronique 200 selon l’invention comporte une première cellule photoélectrique 230.
Les cellules photoélectriques sont des dispositifs électroniques comportant généralement une diode électroluminescente capable d’émettre des impulsions lumineuses, généralement dans l'infrarouge proche (e.g. 850 à 950 nm). Cette lumière est reçue ou non par une photodiode ou un phototransistor en fonction de la présence ou de l'absence d'un objet sur le parcours des impulsions lumineuses. Le courant photoélectrique créé peut être amplifié puis analysé.
Dans le cadre de l’invention, une cellule photoélectrique peut être sélectionnée parmi une cellule photoélectrique de type barrage, de type reflex, de type proximité. En outre, il est possible d’utiliser des fibres optiques pour modifier l’arrangement des cellules photoélectriques dans le cadre de l’invention.
Dans le cadre de l’invention, une cellule photoélectrique est de préférence une cellule photoélectrique de type barrage pour laquelle le barrage est constitué par l’élément d’obturation 240.
De telles cellules photoélectriques peuvent généralement être peu coûteuses mais robustes comparé aux capteurs utilisés habituellement. La première cellule photoélectrique 230 comporte une première diode 231 apte à émettre un faisceau lumineux. La diode d’une cellule photoélectrique selon l’invention peut correspondre à une diode infrarouge.
En outre, la première cellule photoélectrique 230 comporte un premier récepteur 232 agencé pour recevoir le faisceau lumineux émis par la première diode. De façon préférée et comme cela est illustré à la figure 4, le faisceau lumineux émis par la première diode est dirigé directement vers le premier récepteur 232.
La première cellule photoélectrique 230 est configurée pour générer un courant proportionnel (e.g. intensité ou tension) à une quantité de photons reçue par le premier récepteur 232. En particulier, c’est le premier récepteur 232 qui en tant que transducteur de lumière va générer une modification d’un signal électrique en réponse au faisceau lumineux incident sur sa surface. Le premier récepteur 232 peut par exemple être un photoconducteur, une photodiode ou un photo transistor.
De façon préférée, une cellule photoélectrique selon l’invention est configurée pour générer un courant électrique dont l’intensité ou la tension sera proportionnelle à la quantité de photons reçue par le récepteur.
En outre, la poignée électronique 200 comporte un premier élément d’obturation 240 qui est capable de, ou agencé de façon à, modifier la quantité de photons reçue par le premier récepteur 232. En particulier, cette modification de la quantité de photons reçue est fonction de la position du premier élément d’obturation 240 par rapport à la première cellule photoélectrique 230.
Un élément d’obturation 240 au sens de l’invention peut être constitué de métal, d’un alliage métallique, de polymère ou d’un ensemble composite. De façon préférée, l’élément d’obturation 240 est constitué de polymère, de façon plus préférée de polymère thermoplastique.
L’élément d’obturation 240 peut comporter une protubérance 241 agencée de façon à venir se positionner entre la diode 231 et le récepteur 232 de la cellule photoélectrique 230. La protubérance 241 peut être fixée de façon amovible ou non amovible à l’élément d’obturation 240. En outre, en l’absence de protubérance 241 , c’est l’élément d’obturation qui vient se loger entre la diode 231 et le récepteur 232.
Il est important que la première cellule photoélectrique 230 et le premier élément d’obturation 240 puissent être mobiles au moins en partie l’un par rapport à l’autre. En effet, c’est notamment le mouvement de l’un par rapport à l’autre, de préférence d’au moins une partie l’un par rapport à l’autre, qui permettra une mesure d’une composante d’une force appliquée à la poignée électronique 200 selon la présente invention.
Ainsi, selon un mode de réalisation illustré aux figures 4 ou 5, parmi la première cellule photoélectrique 230 et le premier élément d’obturation 240, l’un est fixé à l’enveloppe extérieure 220 et l’autre est fixé à la pièce centrale 210. En particulier, si l’un est fixé à l’enveloppe extérieure, il ne sera pas fixé à la pièce centrale et vice versa. La figure 5 présente par exemple des moyens de fixation 242 de l’élément d’obturation 240 à l’enveloppe extérieure 220. La fixation est de préférence une fixation amovible.
En particulier, la fixation sera réalisée de façon à ce qu’une force appliquée F1 à la poignée électronique 200, si elle est suffisante pour déplacer au moins en partie l’enveloppe extérieure 220 alors elle entraînera une modification de la quantité de photons reçue par le premier récepteur 232. En outre, la position du premier élément d’obturation 240 permettant d’influer sur la quantité de photons reçue par le premier récepteur 232 alors, la modification de la quantité de photons reçue par le premier récepteur 232 sera corrélée, de préférence proportionnelle, à une première composante de la force ayant été appliquée à la poignée électronique 200.
Comme illustré à la figure 6, la fixation sera réalisée de façon à ce qu’une force appliquée F2 à la poignée électronique 200, si elle est suffisante pour déplacer au moins en partie l’enveloppe extérieure 220 alors elle entraînera une modification de la quantité de photons reçue par le premier récepteur 232. En outre, la position du premier élément d’obturation 240 permettant d’influer sur la quantité de photons reçue par le premier récepteur 232 alors, la modification de la quantité de photons reçue par le premier récepteur 232 sera corrélée, de préférence proportionnelle, à une deuxième composante de la force ayant été appliquée à la poignée électronique 200. Comme illustré, la poignée peut comporter un élément 270 capable de déformation élastique, par exemple en polymère, de façon à permettre une translation de l’enveloppe extérieure 220 par rapport à la pièce centrale 210.
Ainsi, la poignée électronique selon la présente invention peut comporter un capteur d’une composante de force verticale ou horizontale passant par une mesure d’un déplacement de l’enveloppe extérieure par rapport à la pièce centrale 210, le déplacement étant causé par une force comportant une composante verticale ou une composante horizontale.
Dans un mode de réalisation particulier, la poignée 200 électronique comporte un axe fixe horizontal, par exemple en acier, apte à être lié à un appareil d’assistance à la marche (e.g. déambulateur) et qui sert de référence. Elle comporte également une enveloppe extérieure 220 pouvant prendre la forme d’un tube extérieur qui peut se déplacer, sous l’effet de la composante horizontale de la force, d’un dixième de millimètre en translation par rapport à l’axe central et qui, sous l’effet de la composante verticale de la force, se déforme dans le plan sagittal comme une poutre encastrée. La mesure de cette force peut être réalisée par un processeur par exemple placé dans la poignée 200 électronique ou dans l’appareil d’assistance à la marche.
Comme cela est illustré à la figure 7, une cellule photoélectrique telle qu’utilisée dans le cadre de la présente invention est de préférence configurée de façon à pouvoir générer un signal électrique dont l’intensité ou la tension est corrélée, de préférence proportionnelle, à la position d’un élément d’obturation. Ainsi, la modification de la quantité de photons reçue par le récepteur sera proportionnelle à une composante de la force ayant été appliquée à la poignée électronique 200.
Comme illustré sur la figure 7, la relation entre la distance et le courant est de préférence linéaire sur au moins 1 mm.
Comme cela est illustré à la figure 8, une poignée électronique 200 selon la présente invention peut également comporter au moins une deuxième cellule photoélectrique 250.
Cette deuxième cellule photoélectrique 250 peut partager les mêmes caractéristiques que la première cellule photoélectrique 230 et en particulier ses caractéristiques préférées ou avantageuses.
Comme la première cellule photoélectrique, la deuxième cellule photoélectrique 250 comporte une deuxième diode 251 apte à émettre un faisceau lumineux. Elle comporte également un deuxième récepteur 252 agencé pour recevoir ledit faisceau lumineux.
En outre, la deuxième cellule photoélectrique 250 est agencée de façon à ce qu’une force appliquée à la poignée électronique 200 soit apte à entraîner une modification de la quantité de photons reçue par le deuxième récepteur 252. Généralement, la force appliquée à la poignée électronique 200 sera apte à entraîner une modification de la quantité de photons reçue par le deuxième récepteur 250 si elle est apte à déplacer au moins en partie l’enveloppe extérieure 220.
Avantageusement, la modification de la quantité de photons reçue est proportionnelle à une deuxième composante de la force ayant été appliquée à la poignée électronique 200.
Ainsi, la présence d’une deuxième cellule photoélectrique 250 permet de mieux caractériser la force appliquée à la poignée électronique 200.
Au-delà de la capacité à mesurer une deuxième composante de force, cela permet une calibration de la poignée électronique sans intervention manuelle sur la poignée et son électronique. En effet, un ‘zéro’ est obtenu lorsque aucune force ne s’applique sur le système et la force mesurée peut correspondre à un pourcentage de déplacement de l’élément d’obturation par exemple par rapport à un déplacement maximum.
Comme illustré sur la figure 8, les cellules photoélectrique 230, 250 peuvent être fixée indirectement à la pièce centrale 210.
En outre, une poignée électronique 200 selon la présente invention peut également comporter une carte électronique 280. Une telle carte électronique 280 pourra être configurée pour mesurer la tension de sortie de la cellule photoélectrique puis la transformer en une donnée numérique.
Avantageusement, la carte électronique 280 est configurée pour échantillonner la mesure du courant sur 10 bits, ce qui correspond à 1024 valeurs. Un tel échantillonnage permet une résolution de la mesure de l’ordre du millième de millimètre.
En particulier, la carte électronique 280 est configurée pour mesurer une tension ou une intensité de sortie et l’échantillonner sur au moins 4 bits, de préférence au moins 10 bits.
Considérant la corrélation entre la tension ou l’intensité de sortie et le déplacement en millimètre de l’enveloppe extérieure 220 par rapport à la pièce centrale 210 d’une part et la corrélation entre le déplacement en millimètre de l’enveloppe extérieure 220 par rapport à la pièce centrale 210 et la force appliquée d’autre part, la carte électronique 280, ou une carte électronique disposée en dehors de la poignée, pourra être configurée pour transformer l’information générée par une cellule photoélectrique en une information sur l’intensité de la force appliquée sur la poignée électronique.
Comme présenté à la figure 9, une poignée électronique 200 selon la présente invention peut également comporter un deuxième élément d’obturation 260.
Les mesures de déplacement horizontal et vertical peuvent alors être découplées. Un premier capteur est utilisé pour la déformée de la poignée due à une composante verticale F1 et un deuxième capteur est utilisé pour le déplacement horizontal de la poignée dû à une composante horizontale F2. De plus, la présence des deux capteurs permet une calibration automatique (i.e. sans manipulation du capteur).
Ce deuxième élément d’obturation 260 peut partager les mêmes caractéristiques que le premier élément d’obturation 240 et en particulier ses caractéristiques préférées ou avantageuses. Par exemple, le deuxième élément d’obturation 260 peut comporter une protubérance 261 agencé pour couper le faisceau lumineux généré par la deuxième diode 251. Ainsi, le deuxième élément d’obturation 260 est capable de modifier la quantité de photons reçue par le deuxième récepteur 252. Cette modification est en particulier fonction de sa position par rapport à la deuxième cellule photoélectrique 250.
En outre, le deuxième élément d’obturation 260 peut comporter une membrane 262 ladite membrane 262 étant agencée pour transmettre un déplacement de l’enveloppe extérieure 220, par exemple soumise à une composante de force horizontale, à une protubérance 261 . En particulier, la liaison avec l’enveloppe extérieure 220 peut être une lamelle qui se déforme selon la force exercée horizontalement par l’utilisateur. Sur cette lamelle est rigidement fixé une protubérance telle qu’un drapeau qui sert à la mesure. La pièce déformée restant dans sa zone élastique, la déformation est proportionnelle à la force.
Avantageusement, la deuxième composante de la force sera perpendiculaire à la première composante de la force.
Ainsi, la poignée électronique 200 selon la présente invention peut comporter un capteur pour la déformation de l’enveloppe extérieur 220, et plus largement de la poignée 200, due à une composante horizontale.
Pour cela, la deuxième cellule photoélectrique 250 est de préférence positionnée sensiblement perpendiculairement, de préférence perpendiculairement à la première cellule photoélectrique 230. Plus particulièrement, l’axe d’un faisceau lumineux formé par la première cellule photoélectrique 230 est perpendiculaire à l’axe lumineux formé par la seconde cellule photoélectrique 250.
Dans un mode de réalisation, lorsque la poignée électronique 210 comporte une deuxième cellule photoélectrique 250 et un deuxième élément d’obturation 260, l’un est fixé à l’enveloppe extérieure 220 et l’autre, n’étant pas fixé à l’enveloppe extérieure 220, est fixé à la pièce centrale 210.
Néanmoins, lorsque la poignée électronique 200 comporte une deuxième cellule photoélectrique 250 et un deuxième élément d’obturation 260, avantageusement l’un est fixé à la pièce centrale 210 et l’autre, n’étant pas fixé à la pièce centrale 210, est fixé à une pièce couplée à la poignée électronique. Cette pièce peut par exemple correspondre à un élément de jonction entre la poignée électronique et un élément de châssis.
Généralement au moins un élément d’obturation 240,260 est fixé directement ou indirectement à l’enveloppe extérieure 220. Cette fixation peut être une fixation amovible ou non amovible. En outre, dans un mode de réalisation, si un élément d’obturation est fixé à l’enveloppe extérieure 220 alors il ne sera pas fixé à la pièce centrale 210. De même, au moins une cellule photoélectrique 230,250 est fixée directement ou indirectement à l’enveloppe extérieure 220. Cette fixation peut être une fixation amovible ou non amovible. En outre, si une cellule photoélectrique est fixée à l’enveloppe extérieure alors elle ne sera pas fixée à la pièce centrale 210.
Avantageusement, la ou les cellules photoélectriques 230,250 sont fixées aux extrémités de l’enveloppe extérieure 220. De façon préférée elles sont fixées aux extrémités opposées de l’enveloppe extérieure 220. En particulier, comme illustré à la figure 9, la cellule photoélectrique 230 agencée pour une mesure d’une composante de force verticale F1 est de préférence positionnée dans un quartile proximal P de la poignée électronique 200 tandis que la cellule photoélectrique 250 agencée pour une mesure d’une composante de force horizontale F2 est de préférence positionnée dans un quartile distal D de la poignée électronique 200. Cela permet une amélioration de la précision des mesures et de la sensibilité.
Avantageusement, pour faciliter le déplacement horizontal de l’enveloppe extérieure, des roulements linéaires à billes sont utilisés et une pièce de type guidage linéaire à bille permet de faire la liaison entre l’axe central et le tube extérieur.
L’enveloppe extérieure peut en outre être recouverte d’une forme ergonomique 221 pour faciliter la prise en main de la poignée 200 électronique. La forme ergonomique 221 peut être constituée de polymères ou de tous autres matériaux.
Comme présenté en lien avec la figure 10, une poignée électronique 200 selon la présente invention peut également être agencée de façon à permettre la mesure d’au moins deux composantes d’une force lui étant appliquée.
Pour cela, chacune des poignées électroniques 200 comporte avantageusement une pièce centrale 210 comprenant une première cellule photoélectrique 230, un premier élément d’obturation 240, une deuxième cellule photoélectrique 250 et un deuxième élément d’obturation 260.
Comme déjà en partie détaillé en lien avec les figures 1 à 9, les éléments d’obturation 240, 260 sont agencés de façon à pouvoir, en fonction de leur position par rapport à leur cellule photoélectrique 230, 250 respective, modifier la quantité de photons reçue par le récepteur 232,252.
Dans ce mode de réalisation, la première cellule photoélectrique 230 et le premier élément d’obturation 240 sont agencés de façon à ce qu’une force appliquée à la poignée électronique 200 comportant une première composante apte à déplacer au moins en partie la pièce centrale 210, soit apte à entraîner une modification de la quantité de photons reçue par le premier récepteur, la modification étant proportionnelle à une première composante de la force ayant été appliquée à la poignée électronique 200.
En outre, la deuxième cellule photoélectrique 250 comporte une deuxième diode 251 apte à émettre un faisceau lumineux et un deuxième récepteur 252 agencé pour recevoir ledit faisceau lumineux. La deuxième cellule photoélectrique 250 est configurée pour générer un courant proportionnel (tension ou intensité proportionnelle) à une quantité de photons reçue par le deuxième récepteur 252.
Le deuxième élément d’obturation 260 est capable, en fonction de sa position par rapport à la deuxième cellule photoélectrique 250, de modifier la quantité de photons reçue par le deuxième récepteur 252.
En outre, la deuxième cellule photoélectrique 250 et le deuxième élément d’obturation 260 sont agencés de façon à ce qu’une force appliquée à la poignée électronique 200 comportant une deuxième composante apte à déplacer au moins en partie la pièce centrale 210, soit apte à entraîner une modification de la quantité de photons reçue par le deuxième récepteur 252, ladite modification étant proportionnelle à une deuxième composante de la force ayant été appliquée à la poignée électronique 200.
Il est ainsi possible de déterminer au moins deux composantes d’une force appliquée à chacune des deux poignées et provoquant directement un déplacement (une déformation au moins partielle) de la pièce centrale 210. Les deux poignées électroniques 200 peuvent ainsi être configurées pour commander un moteur équipant l’appareil d’assistance à la marche en fonction des valeurs des deux composantes de force calculées.
A titre d’exemple non limitatif, la commande du moteur peut générer un déplacement d’un dispositif motorisé tel qu’un appareil d’assistance à la marche. Une telle commande peut être soumise à la détermination des valeurs des deux composantes d’une force appliquée et calculées respectivement pour les deux poignées.
Afin de permettre une indépendance des mesures entre les deux composantes d’une force appliquée F2 (par exemple horizontale) sur chacune des poignées électroniques 200, ces dernières (et en particulier la position des cellules photoélectrique et des éléments d’obturation) peuvent être agencées de façon à ce que la première composante de la force appliquée F2 à la poignée électronique 200, ne soit pas apte à entraîner une modification de la quantité de photons reçue au niveau de la deuxième cellule photovoltaïque 250 mais uniquement au niveau de la première cellule photovoltaïque 230.
De même, chacune des poignées électroniques 200 peut également être configurée de façon à ce que la force appliquée F1 à la poignée électronique 200, comportant une deuxième composante perpendiculaire à la première composante, ne soit pas apte à entraîner une modification de la quantité de photons reçue au niveau de la première cellule photovoltaïque 30 mais uniquement au niveau de deuxième cellule photovoltaïque 250.
En outre, la pièce centrale 210 peut comporter une région d’attache 210-1 à un dispositif motorisé tel qu’un appareil d’assistance à la marche selon la présente invention ainsi qu’une région d’appui 210-2.
La région d’attache 210-1 peut consister en un prolongement longitudinal de la région d’appui
210-2 et peut comprendre une pluralité de logements, tels que par exemple une pluralité de pas de vis, adaptés pour recevoir des éléments de fixation, tels qu’à titre d’exemple non limitatifs une pluralité de vis, permettant de relier la poignée électronique 210 à l’appareil d’assistance à la marche.
La région d’appui 210-2 est adaptée pour permettre à un utilisateur de prendre appui sur celle-ci lorsque l’utilisateur interagit avec le dispositif motorisé ou l’appareil d’assistance à la marche. Ainsi, dans ce mode de réalisation, c’est la partie centrale 210 qui subit directement une déformation lors de l’application d’une force exercée par l’utilisateur.
Afin de fournir des mesures indépendantes dans au moins deux dimensions, c’est-à-dire afin de mesurer au moins deux composantes d’une force appliquée sur la poignée électronique 200 de manière indépendante, la région d’appui 210-2 de la pièce centrale 210 peut avantageusement comprendre au moins une poutre encastrée et un pont de déformation.
La poutre encastrée comprend avantageusement une extrémité encastrée 211-2, 211-3 et une extrémité libre 211-1 , 211-4. L’extrémité encastrée 211-2, 211-3 est reliée à la pièce centrale tandis que l’extrémité libre 211-1 , 211-4 présente un degré de liberté autorisant un déplacement de ladite extrémité libre lors de l’application d’une force sur la poignée électronique 200. De façon avantageuse, les poutres encastrées sont agencées de façon à disposer d’un degré de liberté lors de l’application d’une force F2 selon une première composante mais à ne pas disposer de degré de liberté lors de l’application d’une force F2 selon une seconde composante perpendiculaire à la première composante.
A titre d’exemple illustratif, l’extrémité libre 211-1 , 211-4 peut présenter un degré de liberté selon un axe spécifique tel que l’axe de l’une des composantes de la force appliquée. Cela permet ainsi de ne générer un déplacement de l’extrémité libre 211-1 , 211-4 que si la force appliquée présente une composante donnée non nulle. Par exemple, l’extrémité libre 211-1 ,
211-4 peut présenter un degré de liberté autorisant un déplacement de ladite extrémité libre selon l’axe de la deuxième composante de la force appliquée, ladite deuxième composante de la force appliquée pouvant correspondre à une composante horizontale F2.
De manière préférée, la région d’appui 210-2 de la pièce centrale 210 peut avantageusement comprendre au moins deux poutres encastrées, préférentiellement agencées aux extrémités, selon un axe longitudinal, de la pièce centrale 210. En outre, un pont de déformation de la pièce centrale 210 peut comprendre une ouverture traversante 212 débouchant sur un évidement 213. L’ouverture traversante 212 est agencée pour pouvoir subir une déformation élastique lors de l’application d’une force sur la poignée électronique 200. Plus particulièrement, le volume de l’ouverture traversante 212 peut augmenter ou diminuer en fonction de l’application de la force sur la poignée électronique 200
A titre d’exemple illustratif, l’ouverture traversante 212 peut être agencée de façon à ce que son volume varie seulement lors de l’application d’une force comportant une composante particulière. Cela permet de ne générer une augmentation ou une diminution du volume de l’ouverture traversante 212, par un déplacement de la partie centrale 210 et plus particulièrement de la région d’appui 210-2, que si la force appliquée présente une composante donnée non nulle (e.g. composante verticale).
Ainsi, l’augmentation ou la diminution du volume de l’ouverture traversante 212 peut être générée selon un axe spécifique d’une force appliquée, tel que l’axe de l’une des composantes de la force appliquée. Par exemple, l’ouverture traversante 212 peut être agencée de sorte à autoriser un déplacement de la région d’appui 210-2, et donc une augmentation ou une diminution du volume de l’ouverture traversante 212 selon l’axe de la première composante de la force appliquée, ladite première composante de la force appliquée pouvant correspondre à une composante verticale F1 .
Avantageusement, la deuxième cellule photoélectrique 250 peut être fixée à la pièce centrale 210, au sein d’une cavité adaptée. Le deuxième élément d’obturation 260 sera dans ce cas fixé directement à une extrémité libre 211-1 , 211-4 d’une poutre encastrée. En effet, l’application d’une force sur la région d’appui 210-2, si elle est suffisante, induira une déformation élastique de la pièce centrale 210. Une telle déformation pourra être mesurée si la deuxième composante de la force appliquée est non nulle, entraînant une modification de la quantité de photons reçue par le deuxième récepteur 252. En effet, la déformation élastique entraînera un déplacement du deuxième élément d’obturation 260 fixé à l’extrémité libre 211- 1 , 211-4 selon l’axe de la deuxième composante de la force appliquée bloquant ainsi tout ou partie du faisceau lumineux reçu par le récepteur 252 et généré par la diode 251 .
Afin de mesurer la première composante de la force appliquée sur la région d’appui 210-2, la première cellule photoélectrique 230 et le premier élément d’obturation 240 peuvent respectivement être positionnés de part et d’autre de l’ouverture traversante 212 du pont de déformation. En effet, l’application d’une force sur la région d’appui 210-2, si elle est suffisante, induira une déformation élastique de la pièce centrale 210. Une telle déformation pourra être mesurée si la première composante de la force appliquée est non nulle, entraînant une modification de la quantité de photons reçue par le premier récepteur 232. En effet, la déformation élastique entraînera un déplacement du premier élément d’obturation 240 fixé sur la pièce centrale 210, plus particulièrement dans un logement 214 adapté, selon l’axe de la première composante de la force appliquée bloquant ainsi tout ou partie du faisceau lumineux reçu par le récepteur 232 et généré par la diode 231.
Afin de diminuer le poids de la pièce centrale 210 et de réduire l’apparition de précontraintes au niveau au pont de déformation, la pièce centrale 210 peut comporter au moins deux ouvertures centrales 216-1 ,216-2 parcourues par une partie 215 de la pièce centrale, lesdites ouvertures centrales étant positionnées entre l’au moins une poutre encastrée 211-2, 211-3 et le pont de déformation.
Lorsque la pièce centrale 210 comprend deux poutres encastrées 211-2, 211-3, les deux ouvertures centrales 216-1 , 216-2 sont positionnées entre lesdites poutres encastrées.
De telles précontraintes peuvent générer une déformation élastique du pont de déformation et potentiellement une modification de la quantité de photons reçue par le premier récepteur 232.
Comme décrit précédemment, chacune des poignées électroniques 200 peut comprendre une enveloppe extérieure 220, ladite enveloppe extérieure 220 étant couplée et/ou fixée à la pièce centrale 210. De façon préférée, l’enveloppe extérieure 220 n’est pas fixée à pièce centrale 210 mais est seulement couplée par exemple par un ou plusieurs éléments de transmission de force.
Pour cela, un ou plusieurs éléments de transmission de force de l’enveloppe extérieure 220 sont agencés de façon à traverser un logement pratiqué dans l’extrémité libre 211-1 , 211-4 de la poutre encastrée 211-2, 211-3. Un élément de transmission de force peut par exemple correspondre à une vis, un tube, un cylindre, comme une goupille liant les deux parties de l’enveloppe extérieure 220 et traversant la pièce centrale 210 dans des logements pratiqué dans l’extrémité libre 211 -1 , 211 -4 de la poutre encastrée 211-2, 211 -3.
De préférence, en l’absence de force appliquée à la poignée électronique, l’élément de transmission de force n’est pas en contact directe ou indirecte de la pièce centrale. De façon préférée, le logement pratiqué dans l’extrémité libre 211-1 , 211-4 de la poutre encastrée 211- 2, 211-3 comporte un élément, tel qu’une goupille, ayant un ajustement avec jeu. L’enveloppe extérieure 220 transmets de préférence les efforts extérieurs à la pièce centrale 210 par les goupilles traversant la pièce centrale en ses parties 211-1 et 211-4, ayant un ajustement avec jeu. En particulier, les goupilles peuvent correspondre à des cylindres en métal traversant la partie centrale 210 au niveau de l’extrémité libre 211-1 et 211-4 et venant se loger dans la partie extérieure 220. Ces goupilles sont avantageusement montées avec un jeu de façon à tourner librement, elles ne transmettent donc que des forces de la partie extérieure à la partie centrale. Un tel élément de transmission de force permet d’éviter les efforts de torsion qui peuvent parasiter les mesures lors de l’application d’une force par un utilisateur. Ainsi, un tel arrangement permet d’améliorer la justesse de la mesure et en particulier sa linéarité.
La poignée peut également comporter un élément de fixation tel qu’une vis traversant la pièce centrale 210 dans les cavités 216-1 et 216-2.
Ainsi, l’effort appliqué par une main sur la poignée peut être modélisé par une force, F, dans le plan sagittal, ayant une composante verticale, F1 , et une composante horizontale, F2, dans le sens de la marche de l’utilisateur. Une telle poignée électronique permet de passer outre les compressions réalisées par l’utilisateur lors de l’utilisation de la poignée pour se focaliser sur les actions comportant une force associée à une direction donnée.
Comme cela a été mentionné, un déambulateur 1 motorisé selon l’invention est configuré de façon à pouvoir être contrôlé intuitivement par un utilisateur. En particulier, un déambulateur 1 motorisé selon l’invention est configuré de façon à ce qu’au moins un moteur de déplacement 20 et au moins un moteur de verticalisation 30 puissent être contrôlés par un utilisateur à partir d’une manipulation des poignées électroniques.
Ainsi, au moins une des poignées électroniques 200 comporte un capteur couplé, de préférence fonctionnellement, à un module de commande 40 et le module de commande 40 est configuré de façon à pouvoir commander le moteur de verticalisation 30 et le moteur de déplacement 20. En particulier, et comme illustré à la figure 11, le module de commande 40 pourra commander le moteur de verticalisation 30 et le moteur de déplacement 20 en fonction de valeurs transmises par le capteur de la poignée électronique. En outre la poignée électronique 200 peut comporter plusieurs capteurs couplés, de préférence fonctionnellement, au module de commande 40.
Le couplage permet au capteur de transmettre des données au module de commande. Le couplage fonctionnel d’un ou de plusieurs capteurs d’une des poignées électroniques 200 au module de commande peut correspondre à une transmission d’informations, telles que des valeurs de courant (intensité ou tension) depuis les capteurs jusqu’au module de commande, cela directement ou indirectement. En outre, ce couplage fonctionnel peut comporter une fusion des informations provenant des capteurs de façon à ce que le module de commande puisse donner une instruction à un ou plusieurs moteurs en fonction de valeurs provenant de plusieurs capteurs. Une telle fusion de capteur permet par exemple de détecter l’intention de se lever de l’utilisateur pour synchroniser le mouvement du déambulateur au mouvement de l’humain. La poignée électronique 200 étant munie de capteurs et d’électronique, il est nécessaire d’amener des câbles depuis l’emplacement de l’électronique sur le châssis. Les câbles sont par exemple intégrés dans un vérin d’une rampe de verticalisation. Pour cela, une chaîne porte câble est placée à l’intérieur du tube du vérin. Cette solution permet l’intégration complète des câbles à l’intérieur du mécanisme et protège les câbles de la vis en rotation et du passage de l’écrou et du guidage extérieur. La chaîne porte câble permet de faire circuler une nappe de 5 fils au pas de 0,8 mm depuis la fixation de la poignée jusqu’à l’emplacement de l’électronique de contrôle du système.
De façon préférée, le capteur de la poignée électronique 200 est agencé de façon à pouvoir mesurer au moins une composante d’une force appliquée à la poignée électronique 200.
Le capteur de la poignée électronique 200 peut être tout dispositif agencé et configuré pour mesurer la valeur d’une force ou d’un effort. Par exemple, un capteur de la poignée électronique 200 peut être sélectionné parmi : un capteur de force, un capteur de pression, une cellule photoélectrique à barrage, un capteur de déplacement. En particulier, le capteur de la poignée électronique 200 peut comporter une jauge d'extensométrie, un capteur de force résistif ou une cellule photoélectrique. De façon préférée, la poignée électronique 200 selon l’invention comporte au moins une cellule photoélectrique 230.
En particulier, le module de commande 40 peut comporter un ou plusieurs processeurs 41 .
Le module de commande 40 peut avantageusement être configuré pour coopérer avec les capteurs, collecter les données mesurées par lesdits capteurs et calculer une valeur à partir desdites données mesurées. Une telle coopération peut notamment prendre la forme d’un bus de communication interne.
De préférence, le module de commande 40 est configuré pour en outre calculer une valeur de variation de force appliquée à la poignée électronique sur un intervalle temporel et déclencher un déplacement des poignées électroniques lorsque la valeur de variation de force appliquée calculée est supérieure à une valeur de variation de force prédéterminée. Ainsi, le déambulateur 1 motorisé peut effectuer une verticalisation adaptée à l’individu à un moment souhaité par l’individu sans que celui-ci n’ait d’autre action à effectuer que de s’appuyer sur les poignées électroniques comme lorsqu’il souhaite se lever en prenant appui sur une table par exemple. De préférence, le module de commande 40 est configuré pour calculer en outre une valeur de force appliquée à la poignée électronique et pour déclencher une verticalisation seulement si la valeur de force appliquée calculée à la poignée électronique au début de l’intervalle temporel est inférieure ou égale à une valeur de force prédéterminée.
De préférence, le module de commande 40 est en outre configuré pour contrôler l’au moins un moteur de verticalisation 30 de façon à minimiser la secousse, ou jerk, lors de la montée, et de préférence de contrôler la position des poignées électroniques 200 au cours de la montée de façon à ce que leur position X(t) réponde à l’équation suivante :
[Math 1]
Figure imgf000033_0001
Avec :
X(t) étant la position de la poignée électronique, sur un axe vertical, par rapport à une position la plus basse Xi, en fonction du temps t ;
Xf étant une hauteur maximale de la poignée électronique, et T est un temps total de verticalisation.
Hogan N (1984) Adaptive control of mechanical impédance by coactivation of antagonist muscles. IEEE Trans.Automatic.Control AC-29: 681-690
En outre, lorsqu’un déambulateur 1 motorisé selon l’invention est équipé d’un capteur de proximité 50 alors le processeur 41 est avantageusement configuré pour déclencher une verticalisation lorsque la valeur de proximité mesurée est supérieure à une valeur de proximité prédéterminée.
En outre, le module de commande 40 peut comporter une mémoire de données 42. La mémoire de données 42 peut avantageusement comporter une section non effaçable, physiquement isolée ou simplement agencée pour qu’un accès en écriture ou en effacement soit proscrit. La mémoire de données peut en outre être agencée pour enregistrer les données mesurées par les capteurs présents sur un déambulateur motorisé. La mémoire de données 42 peut en outre comprendre un ou plusieurs programmes, ou plus généralement un ou plusieurs ensembles d’instructions de programmes, lesdites instructions de programmes étant intelligibles par le processeur 41. L’exécution ou l’interprétation desdites instructions par ledit processeur provoque la mise en œuvre d’un procédé de commande d’un déambulateur 1 motorisé selon l’invention. De façon préférée, la mémoire de données 42 est configurée pour mémoriser une hauteur minimale et une hauteur maximale des poignées électroniques sur chacune des rampes de verticalisation 100.
La hauteur minimale est de préférence comprise entre 400 cm et 600 cm par rapport au sol et la hauteur maximale est de préférence comprise entre 900 cm et 1100 cm par rapport au sol.
La mémoire de données 42 est avantageusement configurée pour mémoriser des valeurs seuils pouvant être utilisées lors du contrôle du déambulateur 1 motorisé par un processeur 41 ou plus généralement par un module de commande 40. Par exemple, une valeur seuil prédéterminée de force appliquée, une valeur seuil prédéterminée de variation de force appliquée, et/ou une valeur seuil de proximité prédéterminée.
La mémoire de données 42 peut en outre être configurée pour mémoriser une durée de verticalisation.
En outre, le module de commande 40 peut comporter un module de communication 43 assurant une communication entre les différents composants du module de commande 40, notamment selon un bus de communication adapté filaire ou sans fil.
De façon préférée, le module de communication 43 est configuré pour assurer la communication des données mesurées par les capteurs d’un déambulateur motorisé selon l’invention vers une mémoire de données configurée pour enregistrer de telles données. En outre, le module de communication permet également la communication entre le processeur et la mémoire de données pour notamment calculer une valeur en fonction des données mémorisées, ladite valeur pourra être ensuite enregistrée directement dans un champ adapté dans la mémoire de données. Enfin, le module de communication permet également au processeur de commander un moteur de verticalisation et un moteur de déplacement d’un déambulateur motorisé, notamment une commande de l’un ou l’autre des moteurs peut être associée à une valeur calculée à partir des données mesurées par les capteurs.
En particulier, chacune des rampes de verticalisation 100 comporte une chaîne porte câble permettant l’établissement d’une connexion filaire, directe ou indirecte, entre au moins une des poignées électroniques et le moteur de verticalisation et/ou le moteur de déplacement.
En outre, le module de commande 40 peut comporter une interface Homme machine 44. Cette dernière peut avantageusement être agencée pour coopérer avec un processeur, l’interface homme-machine peut correspondre à un écran, une imprimante, un port de communication couplé à un dispositif informatique ou toute autre interface permettant de communiquer avec un humain, de manière perceptible par l’intermédiaire de l’un de ses sens ou un client informatique par l’intermédiaire d’une liaison de communication.
Une telle IHM peut être utilisée pour configurer le module de commande. En particulier, le module de commande peut interagir via une IHM avec d’autre dispositifs électroniques ou objets connectés de façon à recueillir des données de paramétrages. De telles données de paramétrages peuvent par exemple correspondre à des valeurs de hauteurs maximale et/ou hauteur minimale.
Alternativement, une commande au niveau des poignées électroniques permet de mémoriser, par exemple lors de la première utilisation, les informations de hauteurs minimales et/ou maximales.
Avantageusement, IΊHM et plus particulièrement les poignées électroniques en lien avec le module de commande est configurée pour détecter l’intention de l’utilisateur (se lever ou s’assoir) et si l’utilisateur est toujours en lien avec le verticalisateur (si par exemple il y a eu un faux départ et que l’utilisateur ne s’est pas levé).
En outre, un déambulateur 1 motorisé selon l’invention est équipé d’une source d’alimentation électrique (non représentée sur les figures) adaptée permettant aux différents éléments dudit déambulateur motorisé de fonctionner. Une telle source d’alimentation consiste généralement en une batterie ou une pluralité de batteries agencées pour délivrer l’énergie électrique suffisante pour permettre le fonctionnement des différents moteurs de verticalisation et de mouvement ou encore pour assurer le fonctionnement des différents composants du module de commande.
Un déambulateur 1 motorisé selon l’invention ne saurait se limiter à un seul module de commande 40, il est prévu, dans un mode de réalisation particulier, que le déambulateur 1 motorisé comprenne un module de commande dédié à chaque poignée. Chacun des modules de commandes pourra ainsi être agencé à l’intérieur ou à l’extérieur de la poignée à laquelle il est associé. En outre, le déambulateur peut comporter une carte électronique de puissance par moteur qui permet de contrôler l’énergie envoyée audit moteur. Selon un autre aspect, l’invention porte sur un procédé de commande 300 d’un déambulateur 1 motorisé, de préférence un déambulateur 1 motorisé selon l’invention.
Un procédé de contrôle 300 selon l’invention est particulièrement adapté à un déambulateur 1 motorisé comportant :
- au moins une roue couplée à un moteur de déplacement 20 ;
- deux rampes de verticalisation 100, chacune desdites rampes de verticalisation 100 étant associée à une poignée électronique 200 mobile en translation le long de la rampe de verticalisation 100 à laquelle elle est associée ;
- au moins un moteur de verticalisation 30 agencé pour permettre un déplacement, de préférence synchrone, des poignées électroniques 200 le long des rampes de verticalisation 100 ; au moins une des poignées électroniques 200 comportant un capteur couplé fonctionnellement à un module de commande 40, ledit module de commande 40 étant configuré de façon à pouvoir commander le moteur de verticalisation 30 et le moteur de déplacement 20.
Un procédé de commande 300 selon un mode de réalisation de l’invention est illustré à la figure 12. Comme illustré, un procédé de commande 300 d’un déambulateur 1 motorisé comporte les étapes de mesure 320 d’au moins une valeur de force appliquée à une poignée électronique 200, de comparaison 330 de l’au moins une valeur de force appliquée à une valeur seuil prédéterminée de force, et de génération 370 d’une instruction de commande à au moins un des moteurs de verticalisation et de déplacement.
En outre, un procédé de commande 300 d’un déambulateur 1 motorisé peut comporter les étapes de calibration 310 du déambulateur motorisé, de calcul 340 d’une valeur de variation dans le temps d’une force appliquée à une poignée électronique 200, de comparaison 350 de la valeur de variation temporelle d’une force appliquée à une valeur seuil prédéterminée et de détermination 360 d’une valeur de position de l’au moins une poignée électronique 200.
Ainsi, comme illustré à la figure 12, un procédé de commande 300 d’un déambulateur 1 motorisé peut comporter une étape de calibration 310 du déambulateur 1 motorisé. En effet, un procédé de commande est avantageusement adapté à l’utilisateur du déambulateur 1 motorisé. Ainsi, il sera avantageux, par exemple lors d’une première utilisation, de calibrer déambulateur 1 motorisé et d’adapter son fonctionnement à la physionomie et à la physiologie d’un utilisateur donné. En particulier, l’étape de calibration 310 pourra comporter une mémorisation, par exemple sur une mémoire de données 42, de : - une valeur de position la plus basse Xi, par exemple sur un axe vertical, d’une ou de deux poignées électroniques 200 ;
- une valeur de hauteur maximale Xf d’une ou de deux poignées électroniques, et/ou
- une valeur de temps total de verticalisation T.
La mémorisation de telles données permet d’une part d’adapter le déambulateur dans son fonctionnement à la physionomie d’un utilisateur donné (e.g. hauteurs des poignées) mais également de l’adapter à sa physiologie (e.g. temps total de verticalisation).
En outre, l’étape de calibration 310 pourra comporter une mémorisation, par exemple sur une mémoire de données 42, de :
- une valeur seuil prédéterminée de force appliquée,
- une valeur seuil prédéterminée de variation de force appliquée, et/ou une valeur seuil de proximité prédéterminée.
Alternativement, ces valeurs seuil pourront avoir été préenregistrées dans une mémoire de données 42 lors de la conception du déambulateur 1 motorisé.
Un procédé de commande 300 d’un déambulateur motorisé comporte une étape de mesure 320 d’au moins une valeur de force appliquée à une poignée électronique 200. Cette étape de mesure 320 peut correspondre à la génération d’une valeur d’une composante d’une force appliquée à la poignée électronique 200 par un utilisateur. De façon préférée, la force appliquée dont la valeur est mesurée correspond à une composante verticale de la force appliquée. Ainsi, la détection du mouvement de transfert assis-debout est faite au moins en partie par la mesure de la force verticale d’appui sur les poignées électroniques 200. Avantageusement, cette étape peut comporter la mesure 320 d’au moins deux composantes de la force appliquée à la poignée électronique 200. En outre, cette mesure 320 peut être de préférence réalisée pour les deux poignées électroniques 200.
Cette étape peut être réalisée par un ou plusieurs capteurs d’une poignée électronique 200.
Un procédé de commande 300 d’un déambulateur motorisé comporte une étape de comparaison 330 de l’au moins une valeur de force appliquée à une valeur seuil prédéterminée de force appliquée. Une telle comparaison permet de générer un indicateur de posture de l’utilisateur. Par exemple, l’étape de comparaison peut conduire à générer une valeur binaire (e.g. oui / non).
En effet, un procédé selon l’invention pourra avantageusement détecter une posture d’un utilisateur et en particulier sa capacité ou sa nécessité de passer de la position assise à débout par la détection d’un dépassement d’une valeur seuil par une valeur mesurée de force appliquée.
Cette étape de comparaison peut également comporter la génération d’un indicateur de posture sous la forme d’une valeur alphanumérique ou une valeur numérique. Une valeur numérique pourra par exemple correspondre à une différence entre la valeur mesurée et la valeur de seuil prédéterminé. Une valeur d’indicateur de posture pourra avantageusement être utilisée en combinaison avec d’autres valeurs lors de la génération d’une instruction de commande.
Cette étape peut être réalisée par un module de commande 40 et en particulier par un processeur 41 configuré pour réaliser une telle comparaison et générer l’indicateur de posture de l’utilisateur.
Comme illustré à la figure 12 un procédé de commande 300 d’un déambulateur 1 motorisé peut avantageusement comporter une étape de calcul 340 d’une valeur de variation dans le temps d’une force appliquée à une poignée électronique 200.
Cette étape peut être réalisée par un module de commande 40 d’un déambulateur 1 motorisé et plus particulièrement par un processeur 41 dudit module de commande 40.
En particulier, une telle valeur de variation dans le temps peut correspondre à une variation de force appliquée durant une intervalle de temps prédéterminé. L’intervalle temporel est de préférence inférieur à 1 seconde, de façon plus préférée inférieur à 0,5 seconde, de façon encore plus préférée inférieur à 0,2 secondes.
Ainsi, le procédé selon l’invention permet de suivre en temps réel les interactions d’un utilisateur avec un déambulateur motorisé pour en déterminer l’intention. Cette valeur peut être calculée pour une poignée électronique 200 et de préférence pour les deux poignées électroniques 200. Avantageusement, la force appliquée dont la variation temporelle est calculée correspond à une composante verticale de la force appliquée.
Cette valeur calculée peut être utilisée dans une étape 350 de comparaison de la valeur de variation temporelle d’une force appliquée à une valeur seuil prédéterminée de variation de force appliquée.
Une telle comparaison permet de générer un indicateur d’intention de l’utilisateur. Par exemple, l’étape de comparaison peut conduire à générer une valeur binaire (e.g. oui / non). Un tel indice d’intention peut en particulier correspondre un indicateur d’intention de transition de posture. Cette étape de comparaison peut également comporter la génération d’un indicateur d’intention sous la forme d’une valeur alphanumérique ou une valeur numérique. Une valeur numérique pourra par exemple correspondre à une différence entre la valeur calculée et la valeur de seuil prédéterminé. Une valeur d’indicateur d’intention pourra avantageusement être utilisée en combinaison avec d’autres valeurs lors de la génération d’une instruction de commande.
Ainsi, le procédé selon l’invention pourra avantageusement caractériser au mieux l’intention d’un utilisateur de passer de la position assise à débout. Il a en particulier été montré que l’utilisation conjointe d’un seuil de détection basé sur une valeur de force appliqué, de préférence une valeur de composante verticale, couplé à un seuil de détection basé sur une valeur de variation de force appliqué permet de meilleurs résultats de contrôle et une augmentation de la spécificité du contrôle.
Comme illustré à la figure 12, un procédé de commande 300 d’un déambulateur motorisé peut également comporter une étape de détermination 360 d’une valeur de position de l’au moins une poignée électronique 200. Par exemple, un capteur de position, de préférence positionné au niveau d’une rampe de verticalisation 100 ou d’une poignée électronique 200 pourra être configuré pour déterminer la position de la poignée. Cette valeur de position de la poignée électronique pourra avantageusement être utilisée en combinaison avec d’autres valeurs lors de la génération d’une instruction de commande.
Cette étape peut être réalisée par un module de commande 40 et plus particulièrement un processeur 41 configuré pour déterminer une telle valeur de position à partir des données fournies par un capteur adapté.
En outre, un procédé de commande 300 d’un déambulateur motorisé peut également comporter une étape de détermination d’une valeur de proximité entre le tronc d’un utilisateur du déambulateur 1 motorisé et un capteur de proximité 50.
Par exemple, un capteur de proximité pourra déterminer la distance entre l’utilisateur et ledit capteur de proximité. Cette valeur de distance ou un indice de position de l’utilisateur issu d’une telle valeur de distance pourront avantageusement être utilisés en combinaison avec d’autres valeurs lors de la génération d’une instruction de commande.
Cette étape peut être réalisée par un module de commande 40 et plus particulièrement un processeur 41 configuré pour déterminer la distance séparant un utilisateur d’un capteur de proximité positionné sur le déambulateur 1 motorisé, à partir des données fournies par ledit capteur de proximité.
En outre, un procédé de commande 300 d’un déambulateur motorisé peut également comporter une étape de génération 370 d’une instruction de commande à au moins un des moteurs de verticalisation 30 et de déplacement 20. Comme cela a été abordé, cette étape de génération d’instruction de commande peut être réalisée sur la base de la valeur mesurée de force appliquée à une poignée électronique ou sur une valeur d’indice de posture. En particulier, l’instruction de commande peut être fonction de la comparaison d’au moins une valeur de force appliquée à une valeur seuil prédéterminée de force appliquée. Avantageusement, la génération 370 d’une instruction de commande peut également prendre en compte d’autres paramètres. De façon préférée, elle prend en compte la valeur mesurée de force appliquée à une poignée électronique ou la valeur d’indice de posture en combinaison avec la valeur de variation temporelle d’une force appliquée à une poignée électronique ou la valeur d’indice d’intention.
En outre, la génération 370 d’une instruction de commande peut également prendre en compte la valeur d’indice de position ou la valeur mesurée de distance de l’utilisateur par rapport au capteur de proximité.
Cette étape peut être réalisée par un module de commande 40 d’un déambulateur 1 motorisé et plus particulièrement par un processeur 41 dudit module de commande.
Avantageusement, sur la base de concepts de neurosciences, la présente invention propose que l’instruction de commande soit générée de façon à minimiser la secousse associée à la verticalisation. En particulier, l’instruction de commande générée est telle qu’elle permet de déterminer une cinétique de verticalisation répondant à l’équation suivante :
Figure imgf000040_0001
Avec :
X(t) étant la position de la poignée électronique, sur un axe vertical, par rapport à une position la plus basse Xi, en fonction du temps t ;
Xf étant une hauteur maximale de la poignée électronique, et T est un temps total de verticalisation.
Les étapes de procédé ont été en particulier décrites en relation avec une verticalisation et donc la génération d’une instruction de commande à au moins un moteur de verticalisation 30. Néanmoins, le présent procédé de contrôle 300 permet avantageusement de générer 470 une instruction de commande à au moins un moteur de déplacement 20 et/ou de verticalisation 30.
Ainsi, de façon préférée, un procédé selon l’invention comporte une mesure 420 d’au moins une valeur de composante horizontale de la force appliquée à une poignée électronique 200. Cette étape de mesure 420 peut correspondre à la génération d’une valeur d’une composante horizontale d’une force appliquée à la poignée électronique 200 par un utilisateur. Ici, la détection d’une intention d’un utilisateur donné de faire avancer le déambulateur est faite au moins en partie par la mesure de la force horizontale d’appui sur une ou deux poignées électroniques 200. Avantageusement, cette étape peut comporter la mesure d’au moins deux composantes de la force appliquée à la poignée électronique 200. En outre, cette mesure 420 peut être de préférence réalisée pour les deux poignées électroniques 200.
Un procédé de commande 300 d’un déambulateur motorisé peut alors comporter une étape de comparaison 430 de l’au moins une valeur de composante horizontale de la force appliquée à une poignée électronique à une valeur seuil prédéterminée de force appliquée. Une telle comparaison permet de générer un indicateur de déplacement de l’utilisateur. Par exemple, l’étape de comparaison peut conduire à générer une valeur binaire (e.g. oui / non). En effet, le procédé selon l’invention pourra avantageusement détecter un déplacement initié par un utilisateur et en particulier son intention de faire avancer le déambulateur 1 motorisé par la détection d’un dépassement d’une valeur seuil par une valeur mesurée de force appliquée.
Cette étape de comparaison peut comporter la génération d’un indicateur de déplacement sous la forme d’une valeur alphanumérique ou une valeur numérique. Une valeur numérique pourra par exemple correspondre à une différence entre la valeur mesurée et la valeur de seuil prédéterminé. Une valeur d’indicateur de déplacement pourra avantageusement être utilisée en combinaison avec d’autres valeurs lors de la génération d’une instruction de commande.
Cette étape de comparaison 430 peut être réalisée par un module de commande 40 et plus particulièrement un processeur 41 configuré pour déterminer un indicateur de déplacement de l’utilisateur, à partir d’une ou de valeurs d’une ou plusieurs composantes de la force appliquée à une poignée électronique 200 mesurées par un capteur agencé dans ladite poignée.
Comme illustré à la figure 13 un procédé de commande 300 d’un déambulateur motorisé peut avantageusement comporter une étape de calcul 440 d’une valeur de variation dans le temps d’une composante horizontale de force appliquée à une poignée électronique 200.
En particulier, une telle valeur de variation temporelle peut correspondre à une variation de la force appliquée durant un intervalle de temps prédéterminé. L’intervalle temporel est de préférence inférieur à 1 seconde, de façon plus préférée inférieur à 0,5 seconde, de façon encore plus préférée inférieur à 0,2 secondes. Tout comme l’étape de calcul 340 d’une valeur de variation dans le temps d’une force appliquée à une poignée électronique 200, ladite étape de calcul 440 peut être réalisée par un module de commande 40 d’un déambulateur 1 motorisé et plus particulièrement par un processeur 41 dudit module de commande. Cette valeur calculée peut être utilisée dans une étape de comparaison 450 de la valeur de variation temporelle d’une composante horizontale de force appliquée à une valeur seuil prédéterminée de variation d’une composante horizontale de force appliquée.
Une telle comparaison permet de générer un indicateur de vitesse de l’utilisateur. Par exemple, l’étape de comparaison peut conduire à générer une valeur binaire (e.g. oui / non). Un tel indice de vitesse peut en particulier correspondre une intention de vitesse. Cette étape de comparaison peut également comporter la génération d’un indicateur de vitesse sous la forme d’une valeur alphanumérique ou une valeur numérique. Une valeur numérique pourra par exemple correspondre à une différence entre la valeur calculée et la valeur de seuil prédéterminé. Une valeur d’indicateur de vitesse pourra avantageusement être utilisée en combinaison avec d’autres valeurs lors de la génération d’une instruction de commande.
Ainsi, le procédé selon l’invention pourra avantageusement caractériser au mieux l’intention d’un utilisateur de se déplacer au moyen du déambulateur 1 motorisé.
De façon à encore personnaliser le comportement du déambulateur, certains paramètre du déambulateur tel que la hauteur maximale des poignées électronique, la vitesse de verticalisation, ou encore le seuil pour initier la verticalisation ou celui pour retourner en position basse peuvent être adaptés par apprentissage. L’apprentissage peut être un apprentissage supervisé ou non supervisé. Le déambulateur est apte à mettre en œuvre des algorithmes basés sur des méthodes d’apprentissage supervisé ou non supervisé. Ainsi, avantageusement, le déambulateur est configuré pour entraîner et mettre en œuvre un ou plusieurs algorithmes. Ces algorithmes peuvent avoir été construits à partir de différents modèles d’apprentissage, notamment de partitionnement, supervisés ou non supervisés. L’algorithme peut être issu de l’utilisation d’un modèle d’apprentissage statistique supervisé sélectionné par exemple parmi les méthodes à noyau (e.g. Séparateurs à Vaste Marge - Support Vector Machines SVM, Kernel Ridge Régression) décrites par exemple dans Burges, 1998 (Data Mining and Knowledge Discovery. A Tutorial on Support Vector Machines for Pattern Récognition), les méthodes d’ensembles (e.g. arbres de décision) décrites par exemple dans Brieman, 2001 (Machine Learning. Random Forests), partitionnement en k- moyenne, arbres de décision, régression logique ou les réseaux de neurones décrits par exemple dans Rosenblatt, 1958 (The perceptron: a probabilistic model for information storage and organization in the brain).
En outre, un procédé de contrôle d’un déambulateur motorisé peut également comporter une étape de génération 470 d’une instruction de commande à au moins un moteur de déplacement 20. Comme cela a été abordé, cette étape de génération d’instruction de commande peut être réalisée sur la base de la valeur mesurée de composante horizontale de force appliquée à une poignée électronique ou sur une valeur d’indice de déplacement. En particulier, l’instruction de commande peut être fonction de la comparaison d’au moins une valeur de force appliquée à une valeur seuil prédéterminée de force appliquée. Avantageusement, la génération 470 d’une instruction de commande peut également prendre en compte d’autres paramètres. De façon préférée, elle prend en compte la valeur mesurée de composante horizontale de force appliquée à une poignée électronique ou la valeur d’indice de déplacement en combinaison avec la valeur de variation temporelle de composante horizontale d’une force appliquée à une poignée électronique ou la valeur d’indice de vitesse. Avantageusement, l’instruction de commande pourra également être générée de façon à minimiser la secousse associée au déplacement du déambulateur 1 motorisé.
Ainsi, un déambulateur 1 motorisé selon l’invention ou un procédé 300 de commande selon l’invention permettent un contrôle intuitif d’un déambulateur par un utilisateur généralement en situation de déficience motrice sur ses membres inférieurs. En particulier par l’intermédiaire des seules poignées électroniques, un utilisateur pourra contrôler les moyens (i.e. rampe) de verticalisation 30 (i.e. moteur de verticalisation) pour l’aider à passer à d’une position assise à une position debout d’une part et contrôler les moyens de déplacement 20 (i.e. moteur de déplacement) du déambulateur motorisé après que celui-ci l’ait aidé à passer à la position debout.

Claims

Revendications
1. Déambulateur (1 ) motorisé comportant un châssis (10) présentant une partie avant (10a) et une partie arrière (10b), une paire de roues (11) étant agencée pour supporter la partie arrière (10b) du châssis (10), et au moins une roue (12) étant agencée pour supporter la partie avant du châssis, au moins une des roues étant couplée à un moteur de déplacement (20), ledit déambulateur (1) motorisé étant caractérisé en ce que :
- le châssis (10) est équipé de deux rampes de verticalisation (100), lesdites rampes de verticalisation (100) présentant un axe longitudinal faisant un angle avec un axe perpendiculaire au sol, compris entre 20° et 40°, chacune desdites rampes de verticalisation (100) étant associée à une poignée électronique (200) mobile en translation le long de la rampe de verticalisation (100) à laquelle elle est associée,
- il comporte au moins un moteur de verticalisation (30) agencé pour permettre un déplacement synchrone des poignées électroniques (200) le long des rampes de verticalisation (100), ledit déplacement étant apte à faire passer un utilisateur du déambulateur d’une position assise à une position debout, et
- au moins une des poignées électroniques (200) comportant un ou plusieurs capteurs couplés fonctionnellement à un module de commande (40), ledit module de commande (40) étant configuré de façon à pouvoir commander le moteur de verticalisation (30) et le moteur de déplacement (20).
2. Déambulateur (1) motorisé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le module de commande (40) est configuré pour calculer un indice correspondant à une intention d’un utilisateur du déambulateur, par exemple s’il souhaite se lever ou s’assoir, ledit indice étant calculé à partir de données générées par le ou les capteurs des poignées électroniques (200).
3. Déambulateur (1) motorisé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le calcul de l’indice correspondant à l’intention d’un utilisateur du déambulateur utilise en outre un modèle de prédiction entraîné à partir de données générées, par le ou les capteurs des poignées électroniques (200), lors de l’utilisation du déambulateur motorisé (1) par ledit utilisateur.
4. Déambulateur (1) motorisé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le module de commande (40) est configuré pour en outre déterminer si un utilisateur du déambulateur est debout en appui sur le déambulateur à partir de données générées par le ou les capteurs des poignées électroniques (200).
5. Déambulateur (1) motorisé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le module de commande (40) est configuré pour en outre déterminer lorsqu’un utilisateur du déambulateur est assis et que l’utilisateur n’est pas en appui sur le déambulateur à partir notamment d’un modèle de prédiction entraîné à partir de données générées, par le ou les capteurs des poignées électroniques (200), lors de l’utilisation du déambulateur motorisé (1) par ledit utilisateur.
6. Déambulateur (1) motorisé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chacune des rampes de verticalisation (100) comporte un système de vis-écrou motorisé entraîné par le moteur de verticalisation (30) permettant le déplacement des poignées électroniques (200) le long des rampes de verticalisation (100).
7. Déambulateur (1) motorisé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les rampes de verticalisation (100) comportent un roulement situé à l’opposé du moteur de verticalisation (30) par rapport à un système de vis- écrou.
8. Déambulateur (1) motorisé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les poignées électroniques (200) et les rampes de verticalisation (100) sont couplées via un système de guidage intérieur.
9. Déambulateur (1) motorisé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les poignées électroniques (200) et les rampes de verticalisation (100) sont couplées via un système de guidage extérieur.
10. Déambulateur (1) motorisé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu’il comporte deux moteurs de verticalisation (30), chacun étant couplé à une des rampes de verticalisation (100) et de préférence positionné à une extrémité de la rampe de verticalisation (100).
11 . Déambulateur (1) motorisé selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu’il comporte une mémoire de données (42), ladite mémoire de données étant configurée pour mémoriser une hauteur maximale des poignées électroniques sur chacune des rampes de verticalisation (100), ladite hauteur maximale des poignées électroniques ayant été calculée à partir d’un modèle de prédiction et de données générées par le ou les capteurs des poignées électroniques (200).
12. Déambulateur (1) motorisé selon l’une quelconque des revendications 1 à 11 , caractérisé en ce qu’il comporte une mémoire de données (42), ladite mémoire de données étant configurée pour mémoriser une hauteur minimale et une hauteur maximale des poignées électroniques sur chacune des rampes de verticalisation (100).
13. Déambulateur (1) motorisé selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu’il comporte une interface homme machine configurée pour : détecter l’intention de l’utilisateur et si l’utilisateur est toujours en lien avec le verticalisateur.
14. Déambulateur (1) motorisé selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le capteur est sélectionné parmi : un capteur de force, un capteur de pression, une cellule photoélectrique à barrage, un capteur de déplacement.
15. Déambulateur motorisé selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le module de commande (40) est configuré pour en outre calculer une valeur de variation de force appliquée à la poignée électronique (200) sur un intervalle temporel et déclencher un déplacement des poignées électroniques lorsque la valeur de variation de force appliquée calculée est supérieure à une valeur de variation de force prédéterminée.
16. Déambulateur (1) motorisé selon l’une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le module de commande (40) est configuré pour calculer en outre une valeur de force appliquée à la poignée électronique (200) et pour déclencher une verticalisation seulement si la valeur de force appliquée à la poignée électronique est supérieure ou égale à une valeur de force prédéterminée.
17. Déambulateur (1) motorisé selon l’une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu’il comporte un capteur de proximité (50), de préférence configuré pour mesurer une valeur de proximité entre le tronc d’un utilisateur du déambulateur et le châssis et en ce que le module de commande (40) est en outre configuré pour déclencher une verticalisation lorsque la valeur de proximité mesurée est supérieure à une valeur de proximité prédéterminée.
18. Déambulateur (1) motorisé selon l’une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que le module de commande (40) est en outre configuré pour contrôler au moins un moteur de verticalisation (30) de façon à minimiser la secousse lors de la montée, et de préférence de contrôler la position des poignées électroniques (200) au cours de la montée de façon à ce que leur position X(t) réponde à l’équation suivante :
Figure imgf000047_0001
Avec :
X(t) étant la position de la poignée électronique, sur un axe vertical, par rapport à une position la plus basse Xi, en fonction du temps t ;
Xf étant une hauteur maximale de la poignée électronique, et T est un temps total de verticalisation.
19. Procédé (300) de commande d’un déambulateur (1) motorisé selon la revendication 1 à 18, ledit procédé de commande comportant les étapes suivantes :
- Mesure (320), par un capteur d’au moins une poignée électronique (200), d’au moins une valeur de force appliquée à la poignée électronique (200),
- Comparaison (330), par un module de commande (40), de l’au moins une valeur de force appliquée à une valeur seuil prédéterminée de force appliquée, et
- Génération (370), par le module de commande (40), d’une instruction de commande à au moins un des moteurs de verticalisation (30) et de déplacement (20) en fonction de la position déterminée de l’au moins une poignée électronique (200) et de la valeur de force appliquée mesurée.
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