Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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SYSTEME D'ASSISTANCE PORTATIF ET APPAREIL CORRESPONDANT
L'invention concerne un système d'assistance porté en
service par un utilisateur pour l'exécution d'au moins une
tâche ou d'une activité, notamment motrice, telle que par
exemple la marche.
L'invention comporte également un appareil porté en service
par un utilisateur comprenant au moins un tel système
d'assistance portatif.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION
Un exosquelette permet d'augmenter les capacités physiques
d'une personne en lui facilitant la réalisation de
certaines tâches ou de certaines activités. Les
exosquelettes peuvent ainsi être employés dans de
nombreuses applications qu'elles soient militaires,
médicales, industrielles
et dans une optique de
rééducation, de palliation, d'assistance
Il s'avère toutefois relativement complexe de réaliser un
exosquelette qui puisse suivre les mouvements naturels de
l'utilisateur notamment pour des articulations complexes
de type cheville ou genou. L'exosquelette doit ainsi
pouvoir actionner l'articulation de manière synchrone avec
les mouvements de l'utilisateur pour pouvoir l'assister de
manière efficace.
Afin d'essayer de remplir cette fonction, les exosquelettes
actuels ont tendance à être très volumineux ce qui est peu
ergonomique et source de surcoût d'énergie pour
l'utilisateur.
La présente demanderesse a ainsi développé des dispositifs
permettant un actionnement d'une articulation de manière
efficace tout en étant de dimensions relativement peu
importantes au niveau de cette articulation ciblée.
Les demandes FR 3 087 694 déposée le 29 octobre 2018 et FR
3 098 142 déposée le 2 juillet 2019 illustrent ainsi de
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tels dispositifs, dispositifs autorisant de manière simple
et efficace un déplacement des deux parties de
l'articulation l'une par rapport à l'autre, tout en étant
recentrés sur l'articulation.
Dans la demande FR 3 087 694, le déplacement entre les deux
parties de l'articulation est assuré par un double vérin.
Dans la demande FR 3 098 142, le déplacement entre les deux
parties de l'articulation est assuré par deux vérins montés
en parallèle.
Bien que moins volumineux et plus ergonomiques que les
exosquelettes de l'art antérieur, les dispositifs décrits
dans les demandes FR 3 087 694 et FR 3 098 142 imposent
l'intégration d'éléments en avant du pied ce qui peut gêner
certains utilisateurs et poser des problèmes d'accrochage
avec l'environnement.
OBJET DE L'INVENTION
Un but de l'invention est de proposer un système
d'assistance porté en service par un utilisateur pour
l'exécution d'au moins une tâche ou d'une activité qui soit
d'un volume encore davantage réduit au niveau de la
cheville.
Un but de l'invention est de proposer un appareil
d'assistance comprenant au moins un tel système.
RESUME DE L'INVENTION
En vue de la réalisation de ce but, on propose un système
d'assistance porté en service par au moins un utilisateur
pour l'exécution d'au moins une tâche ou d'une activité,
le système comprenant :
- Un dispositif destiné à être positionné à proximité
d'une cheville de l'utilisateur, le dispositif
comprenant :
= Une première interface portée en service par
une jambe de l'utilisateur,
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= Une deuxième interface portée en service par
une chaussure de l'utilisateur, la première
interface étant montée mobile relativement à
la deuxième interface autour d'au moins un axe
de rotation donné,
Selon l'invention, le système comporte au moins un câble
destiné à s'étendre entre le dispositif et une unité
d'actionnement qui est déportée du dispositif, l'unité
étant agencée pour pouvoir commander un mouvement relatif
entre la première interface et la deuxième interface, le
câble étant destiné à être fixé à son extrémité proximale
à un organe d'actionnement de l'unité d'actionnement et le
câble étant fixé à son extrémité distale à une zone
d'accroche latérale et/ou arrière de la deuxième interface,
le système comprenant en outre une gaine de protection du
câble s'étendant sur un tronçon seulement du câble.
Dès lors, une commande du câble via l'unité d'actionnement
(appartenant ou non à l'invention) entraine un déplacement
de la deuxième interface vis-à-vis de la première interface
autour de l'axe de rotation précité du fait que le câble
soit lié à la deuxième interface.
De manière avantageuse, l'unité d'actionnement étant
destinée à être déportée de la cheville de l'utilisateur,
le câble suffisant seul à déplacer la deuxième interface
vis-à-vis de la première interface.
En outre, en agençant le câble à l'arrière et/ou sur le
côté latéral du système, l'invention permet de tracter le
talon vers le haut et non de pousser sur l'avant du pied
ce qui permet astucieusement de dégager l'avant du pied de
l'utilisateur.
L'invention autorise en conséquence de manière simple et
efficace un déplacement des deux interfaces l'une par
rapport à l'autre tout en étant d'un volume et d'un
encombrement réduits au niveau de la cheville elle-même.
La réduction supplémentaire en masse et en volume de
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l'invention vis-à-vis des dispositifs de l'art antérieur
est en outre une source de gain de performance
supplémentaire sur un plan métabolique pour un utilisateur.
On rappelle que dans le domaine médical, une partie ou une
extrémité distale d'un membre est celle la plus éloignée
du centre de masse d'un utilisateur (et inversement pour
une partie ou une extrémité proximale). En conséquence,
pour la présente demande les termes distal et
proximal doivent être entendu de la même façon comme
la distance d'une pièce par rapport au centre de masse de
l'utilisateur.
Pour la présente demande les termes haut , bas ,
avant ... doivent être entendu selon la position en
service de l'invention c'est-à-dire lorsque l'invention
est portée par l'utilisateur de manière à pouvoir assister
l'utilisateur notamment lors de ses déplacements.
Pour la présente demande les termes gauche et droit
doivent s'étendre dans le référentiel de l'utilisateur lui-
même (et non d'une personne qui observerait l'utilisateur).
Optionnellement la gaine est destinée à s'étendre entre
l'unité d'actionnement et la première interface, une
extrémité distale de la gaine étant fixée à une portion
latérale et/ou arrière de la première interface.
Optionnellement la deuxième interface présente au moins
une portion qui s'étend en service entre la zone d'accroche
et au moins la tranche avant de la cambrure de la chaussure.
Optionnellement la portion s'étend en service jusqu'à au
moins l'arrière de la semelle d'usure de la chaussure
(parfois également appelée semelle externe).
Optionnellement au moins la zone d'accroche de la deuxième
interface est dans un matériau plus rigide qu'une semelle
de chaussure.
Optionnellement la portion, incluant la zone d'accroche
est dans un matériau plus rigide qu'une semelle de
chaussure.
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Optionnellement la première interface et la deuxième
interface sont en liaison pivot ou rotule.
Optionnellement la première interface comporte des moyens
do reprise d'efforts destinés à venir reposer contre
5 l'avant de la jambe de l'utilisateur.
Optionnellement les moyens de reprise d'efforts sont formés
directement par au moins un moyen d'attache de la première
interface à la jambe de l'utilisateur. Optionnellement la
deuxième interface est agencée en service au niveau de la
semelle de la chaussure.
Optionnellement le système comprend
l'unité
d'actionnement.
L'invention concerne également un appareil d'assistance
comprenant au moins un système tel que précité destiné à
être associé à l'une des chevilles de l'utilisateur,
l'appareil comprenant en outre l'unité d'actionnement.
Optionnellement, l'appareil comprend un premier système
tel que précité destiné à être associé à la cheville droite
de l'utilisateur et un deuxième système tel que précité
destiné à être associé à la cheville gauche de
l'utilisateur, l'unité d'actionnement étant agencée pour
pouvoir commander un mouvement relatif entre la première
interface et la deuxième interface du premier système mais
également agencée pour pouvoir commander un mouvement
relatif entre la première interface et la deuxième
interface du deuxième système.
Ainsi, le câble du premier système s'étend entre le
dispositif et l'unité d'actionnement, en étant fixé à son
extrémité proximale à l'organe d'actionnement de l'unité
d'actionnement et le câble du deuxième système s'étend
entre le dispositif et la même unité d'actionnement, en
étant fixé à son extrémité proximale à l'organe
d'actionnement de l'unité d'actionnement.
Optionnellement, l'appareil comprend un premier système
tel que précité destiné à être associé à la cheville droite
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de l'utilisateur et un deuxième système tel que précité
destiné à être associé à la cheville gauche de
l'utilisateur, l'unité d'actionnement étant agencée pour
pouvoir commander un mouvement relatif entre la première
interface et la deuxième interface d'un seul des deux
systèmes, l'appareil comprenant en effet une deuxième unité
d'actionnement agencée pour pouvoir commander un mouvement
relatif entre la première interface et la deuxième
interface de l'autre des deux systèmes.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
ressortiront à la lecture de la description qui suit de
modes de réalisation particuliers non limitatifs de
l'invention.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
L'invention sera mieux comprise à la lumière de la
description qui suit en référence aux figures annexées
parmi lesquelles :
La figure la représente schématiquement un appareil
d'assistance porté par un utilisateur comprenant deux
systèmes d'assistance selon un premier mode de réalisation
de l'invention ;
La figure lb est une vue agrandie d'une partie de l'un des
systèmes illustrés à la figure la ;
La figure 2 est une vue schématique d'un système selon un
deuxième mode de réalisation de l'invention porté par un
utilisateur ;
La figure 3a est une vue schématique de côté d'une partie
d'un système selon un troisième mode de réalisation de
l'invention porté par un utilisateur ;
La figure 3b est une vue schématique arrière d'une autre
partie du système illustrée à la figure 3a, une partie
seulement des éléments du système étant représentée ;
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La figure 4a est une vue schématique de côté d'une partie
d'un système selon un quatrième mode de réalisation de
l'invention porté par un utilisateur ;
La figure 4b est une vue schématique arrière d'une autre
partie du système illustrée à la figure 4a, une partie
seulement des éléments du système étant représentée.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
En référence aux figures la et lb, selon un premier mode
de réalisation de l'invention, un appareil 1 d'assistance
comporte un premier système 10 d'assistance associé à la
cheville droite d'un utilisateur et un deuxième système 20
d'assistance ------------------ associé à la cheville gauche de l'utilisateur.
L'appareil 1, et donc les deux systèmes d'assistance 10,
20, sont portés en service par un utilisateur afin d'aider
l'utilisateur dans l'exécution d'au moins une tâche ou
d'une activité, notamment motrice, telle que par exemple
la marche et/ou la course et/ou l'escalade et/ou le port
d'objets et ce pour le domaine civil comme pour le domaine
militaire.
Le premier système 10 comprend un dispositif 11 positionné
à proximité de la cheville droite de l'utilisateur et une
unité d'actionnement 12 déportée du dispositif 11 pour être
positionnée à proximité du centre de gravité de
l'utilisateur. L'unité d'actionnement 12 est par exemple
positionnée au-dessus des cuisses de l'utilisateur.
L'unité d'actionnement 12 est par exemple agencée au niveau
du bas du dos de l'utilisateur. De préférence, l'unité
d'actionnement 12 est agencée au niveau du bas du dos de
l'utilisateur sur le côté droit du bas du dos.
L'unité d'actionnement 12 est maintenue en place par
exemple par une ou des sangles et/ou un sac-à-dos et/ou
une ceinture et/ou un ou des élastiques et/ou tout autre
moyen d'attache.
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De la même façon, le deuxième système 20 comprend un
dispositif 21 positionné à proximité de la cheville gauche
de l'utilisateur et une unité d'actionnement 22 déportée
du dispositif 21 pour âtre positionnée à proximité du
centre de gravité de l'utilisateur. L'unité d'actionnement
22 est par exemple positionnée au-dessus des cuisses de
l'utilisateur. L'unité d'actionnement 22 est par exemple
agencée au niveau du bas du dos de l'utilisateur.
De préférence, l'unité d'actionnement 22 est agencée au
niveau du bas du dos de l'utilisateur sur le côté gauche
du bas du dos.
L'unité d'actionnement 22 est maintenue en place par
exemple par une ou des sangles et/ou un sac-à-dos et/ou
une ceinture et/ou un ou des élastiques et/ou tout autre
moyen d'attache.
De préférence, les deux unités d'actionnement 12, 22 sont
situées sensiblement à même hauteur. De préférence encore,
les deux unités d'actionnement 12, 22 sont situées
sensiblement de manière symétrique vis-à-vis du centre du
bas du dos de l'utilisateur afin d'équilibrer les charges
portées.
Les unités d'actionnement 12, 22 peuvent être alimentées
de manière distincte ou commune par exemple par au moins
une batterie également portée au niveau du bas du dos de
l'utilisateur.
De même, la commande des unités d'actionnement 12, 22 peut
être distincte ou commune par exemple par au moins un
organe de calcul (processeur, micro-contrôleur
également porté au niveau du bas du dos de l'utilisateur.
Les deux systèmes 10, 20 sont ici identiques de sorte que
la description qui suit du premier système 10 est également
applicable au deuxième système 20.
Le dispositif 11 comporte une première interface 13 qui
est agencée sur la jambe de l'utilisateur (la jambe étant
ici, comme au sens anatomique de référence, la partie du
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corps humain s'étendant entre le genou et la cheville).
Le système 10 comporte au moins un moyen d'attache de la
première interface 13 à la jambe. Le moyen d'attache est
de préférence un lien tel qu'une sangle ou une ceinture.
De préférence, le moyen d'attache n'est pas ou très peu
deformable dans le sens sa longueur. Ainsi de préférence
le moyen d'attache n'est pas un élastique.
De façon avantageuse, la première interface 13 est agencée
en partie basse de la jambe sensiblement au niveau de la
cheville, le dispositif 11 étant ainsi de taille réduite.
Plus précisément ici, la première interface 13 ne dépasse
pas du milieu de la jambe et de préférence ne dépasse pas
du tiers inférieur de la jambe.
De préférence, la première interface 13 est conformée de
sorte que le(s) moyen(s) d'attache soi(en)t positionné(s)
sous le ventre du muscle gastrocnémien. Ceci permet de
limiter la compression musculaire et l'ischémie dudit
muscle. On a en outre ainsi une première interface 13 de
hauteur restreinte et en conséquence un dispositif 11
compact.
Par ailleurs, la première interface 13 est ici entièrement
agencée à l'arrière et/ou sur les côtés de la jambe de
l'utilisateur.
De la sorte la première interface 13 se trouve bien
protégée de l'environnement extérieur à l'appareil.
Par exemple, la première interface 13 comporte une coque
14 agencée à l'arrière de la jambe de l'utilisateur.
Par exemple, la coque 14 est conformée en une bande
entourant l'arrière du mollet de l'utilisateur.
Par exemple ladite coque 14 est conformée de manière à
épouser la forme arrière de la jambe. Typiquement la coque
14 présente une surface interne (celle en contact avec la
jambe de l'utilisateur) courbée afin d'épouser au mieux la
rotondité du mollet de l'utilisateur.
Alternativement la coque 14 peut prendre une autre forme
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et par exemple être conformée en une plaque non courbée ou
d'une courbure différente de celle de la rotondité du
mollet de l'utilisateur.
On note que la coque 14 n'est pas nécessairement destinée
5 à venir en contact (du moins par en permanence) avec la
jambe de l'utilisateur au contraire du ou des moyens
d'attache en contact (de préférence en permanence) avec au
moins l'avant de la jambe.
La coque 14 est prolongée à son extrémité droite par une
10 patte droite 15 et à une extrémité gauche par une patte
gauche 16, pattes qui appartiennent à la première interface
13.
La coque 14 et les pattes 15, 16 sont solidaires en
mouvement entre elles. Les pattes 15, 16 sont de préférence
venues de matière avec la coque 14. La première interface
13 est ainsi formée d'une seule pièce. Alternativement, au
moins l'une des pattes est rapportée sur la coque 14 et
rigidement fixée à celle-ci.
La patte droite 15 s'étend ainsi sur le côté droit de la
jambe droite de l'utilisateur et la patte gauche 16 sur le
côté gauche de la jambe droite de l'utilisateur.
De préférence les pattes 15, 16 sont réparties de façon
symétrique vis-à-vis du centre du mollet.
Les pattes 15, 16 s'étendent ici sensiblement
rectilignement et parallèlement entre elles. Typiquement
les pattes 15, 16 s'étendent vers la chaussure droite de
l'utilisateur de manière inclinée ou verticale. Les pattes
15, 16 s'étendent donc ici de manière inclinée ou
orthogonale à la bande formant la coque 14. Les deux pattes
15, 16 sont par ailleurs identiques.
Les extrémités libres des deux pattes 15, 16(soient les
extrémités opposées à celles solidaires de la coque 14)
sont reliées à une deuxième interface 30 du dispositif 11
qui va être à présent décrite.
La deuxième interface 30 est portée par la chaussure de
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l'utilisateur de sorte à être solidaire en mouvement de la
chaussure de l'utilisateur. La deuxième interface 30 est
ainsi rigidement fixée à la chaussure. Par exemple, la
deuxième interface 30 est portée par la semelle dc
l'utilisateur de sorte à être rigidement fixée à celle-ci.
Optionnellement, la deuxième interface 30 comporte une
platine 31 entourant en partie ou en totalité la chaussure
de l'utilisateur et par exemple entourant en partie ou en
totalité la semelle de l'utilisateur. La platine 31 est de
préférence agencée à niveau de la semelle. Par exemple, la
platine 31 est agencée à la périphérie de la semelle et/ou
sur une face supérieure d'un rebord de la semelle (rebord
externe au corps de la chaussure). Dans le premier mode de
réalisation décrit ici, la platine 31 entoure toute la
semelle de sorte à border la face latérale externe de la
semelle et ce sur toute la longueur de ladite face
latérale.
La platine 31 peut être en contact avec le sol ou peut
rester au niveau de la semelle seulement, seule la semelle
étant alors elle-même en contact avec le sol.
La platine 31 est par exemple rapportée sur la semelle et
fixée à celle-ci optionnellement par serrage, par ancrage,
par vissage, par surmoulage
De préférence, la deuxième interface 30 est au moins en
partie dans un matériau plus rigide que celui de la
semelle. Dans le cas présent, au moins la platine 31 est
dans un matériau plus rigide que celui de la semelle. La
platine 31 est ainsi conformée en une armature. La platine
31 est par exemple en carbone ou bien encore en aluminium.
La deuxième interface 30 comporte par ailleurs deux pattes
droite 32 et gauche (non référencée ici) s'étendant
respectivement sur les côtés droit et gauche du pied.
De préférence les pattes 32 de la deuxième interface 30
sont réparties de façon symétrique entre les deux côtés de
la chaussure vis-à-vis de l'arrière du pied de
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l'utilisateur.
La deuxième interface 30 est ici composée uniquement des
deux pattes 32 et de la platine 31.
Ainsi, la deuxième interface 30 est entièrement agencée à
l'arrière et sur les côtés de la jambe de l'utilisateur.
De la sorte la deuxième interface 30 se trouve bien
protégée de l'environnement extérieur à l'appareil.
En outre, la deuxième interface 30 ne comporte pas
d'éléments agencés dans la zone située au-dessus et en
avant du pied.
On note donc que le dispositif 11 lui-même, et donc le
système 10 associé (hors moyen d'attache), ne comporte pas
d'éléments agencés dans la zone située au-dessus et en
avant du pied.
Ceci est plus confortable pour l'utilisateur.
Les pattes 32 s'étendent ici sensiblement rectilignement
et parallèlement entre elles. Typiquement, les pattes 32
s'étendent en direction de la première interface 13 de
manière inclinée ou verticale. Les pattes 32 s'étendent
donc ici de manière inclinée ou orthogonale à la platine
31. Les deux pattes 32 sont par ailleurs identiques.
Les pattes 32 sont de préférence venues de matière avec la
platine 31. La deuxième interface 30 est ainsi formée d'une
seule pièce. Alternativement, au moins l'une des pattes 32
est rapportée sur la platine 31 en étant rigidement fixée
à celle-ci.
Les extrémités libres des deux pattes 32 (soient les
extrémités opposées à celles solidaires de la platine 31)
sont reliées aux extrémités libres des pattes 15, 16 de la
première interface 13.
Plus précisément, l'extrémité libre de la patte droite 15
de la première interface 13 est montée mobile sur
l'extrémité libre de la patte droite 32 de la deuxième
Interface 30 et l'extrémité libre de la patte gauche 16 de
la première interface 13 est montée mobile sur l'extrémité
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libre de la patte gauche de la deuxième interface 30.
De préférence, l'extrémité libre de la patte droite 15 de
la première interface 13 est montée pivotante sur
l'extrémité libre dc la patte droite 32 de la deuxième
interface 30 et l'extrémité libre de la patte gauche 16 de
la première interface 13 est montée pivotante sur
l'extrémité libre de la patte gauche de la deuxième
interface 30.
Les différentes pattes sont par ailleurs agencées de sorte
que l'axe de pivotement soit le même pour le couple de
pattes droites et le couple de pattes gauches.
Les différentes pattes sont ici agencées de manière que
l'axe de pivotement des pattes de la première interface 13
vis-à-vis de la deuxième interface 30 soit sensiblement
coaxial à l'axe d'articulation en flexion naturel de la
cheville N de l'utilisateur. Cet axe peut aussi être appelé
axe de la malléole .
De préférence, au moins les pattes 15, 16 de la première
interface 13 sont agencées de sorte à s'étendre, entre la
coque 14 et la deuxième interface 30, en arrière vis-à-vis
de cet axe d'articulation en flexion naturel de la cheville
N.
De préférence, la première interface 13 et/ou la deuxième
interface sont rigides.
Par ailleurs, le système 10 comporte au moins un câble 17
s'étendant entre l'unité d'actionnement 12 et le dispositif
11 pour relier l'unité d'actionnement 12 au dispositif 11
afin que l'unité d'actionnement 21 puisse commander le
pivotement entre la première interface 13 et la deuxième
interface 30.
Le câble 17 est fixé à son extrémité distale à la deuxième
interface 30.
Plus précisément ici, ladite extrémité distale est fixée à
une zone de la platine 32 appelée zone d'accroche 34, zone
située en arrière de la chaussure (et donc du pied de
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l'utilisateur). De préférence, la zone d'accroche 34 est
située au centre de l'arrière de la platine 32.
On assure ainsi une bonne répartition des efforts exercés
par le câble 17 sur la deuxième interface 30 (et donc la
chaussure) lors d'un mouvement relatif entre les deux
interfaces 13, 30.
A son extrémité proximale, le câble 17 est par ailleurs
fixé à un organe d'actionnement de l'unité d'actionnement
12. Dar exemple l'extrémité proximale est fixée à un
enrouleur, tel qu'une poulie, entrainé en rotation par un
motoréducteur ou tout autre ensemble d'entrainement en
rotation de l'enrouleur de l'unité d'actionnement 12. De
préférence, l'unité d'actionnement 12 comporte au moins un
embrayage agencé entre l'enrouleur et l'ensemble
d'entrainement afin de pouvoir
désolidariser
temporairement l'enrouleur de l'ensemble d'entrainement.
Par ailleurs, le câble 17 est agencé de sorte à s'étendre
le long du corps de l'utilisateur à l'arrière de celui-ci
et/ou sur les côtés de celui-ci.
De préférence, le câble 17 ne s'étend pas à l'avant du
corps de l'utilisateur notamment pour éviter de gêner
celui-ci dans ses mouvements. Une ou des sangles et/ou une
ou des ceintures et/ou un ou des élastiques et/ou tout
autre moyen d'attache peuvent être employés pour maintenir
le câble 17 en place.
Le câble 17 est de préférence souple et est par exemple en
acier torsadé.
Le câble 17 est par exemple muni à chacune de ses deux
extrémités d'un embout qui est fixé (par sertissage, par
vissage soit à
l'organe d'actionnement soit à la zone
d'accroche 34.
Le système 10 comporte en outre une gaine 18 de protection
du câble 17 s'étendant sur un tronçon seulement du câble
17. La gaine 18 et le câble 17 sont agencés l'un par rapport
à l'autre de sorte que le câble 17 puisse coulisser à
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l'intérieur de la gaine 18.
La gaine 18 s'étend ici entre l'unité d'actionnement 12 et
la première interface 13. Typiquement une extrémité
proximale dc la gaine 18 est fixée à un boiticr dc l'unité
5 d'actionnement 12, boitier entourant au moins l'enrouleur
et son ensemble d'entrainement. Typiquement une extrémité
distale de la gaine 18 est fixée à une portion arrière de
la première interface 13. Dans le cas présent, l'extrémité
distale de la gaine 18 est fixée à la coque 14 de la
10 première interface 13. De préférence, l'extrémité distale
de la gaine 18 est fixée à une portion supérieure de la
coque 14 et par exemple à une face supérieure de la coque
14.
Ainsi la gaine 18 est agencée de sorte à s'étendre le long
15 du corps de l'utilisateur à l'arrière de celui et/ou sur
les côtés de celui-ci. De préférence, la gaine 18 ne
s'étend pas à l'avant du corps de l'utilisateur. Une ou
des sangles et/ou une ou des ceintures et/ou un ou des
élastiques et/ou tout autre moyen d'attache peuvent être
employés pour maintenir la gaine en place.
De préférence, la gaine 16 est fixée à la première
interface 13 de sorte que son extrémité distale soit
positionnée au moins en arrière de la zone d'accroche 34
et de préférence en arrière de l'arrière de la chaussure.
A partir de l'extrémité distale de la gaine 18 jusqu'à la
zone d'accroche 34, le câble 17 est donc à découvert. De
préférence, le câble 17 s'étend alors de manière rectiligne
sur ce tronçon découvert. Le câble 17 peut s'étendre sur
ce tronçon de manière sensiblement verticale ou oblique
(et de préférence alors en arrière entre la première
interface 13 et la deuxième interface 30). Le tronçon
découvert du câble 17 peut par exemple passer entre la
première interface 13 et la jambe de l'utilisateur de sorte
à être protégé sur une partie de sa longueur par la première
interface 13 elle-même. Par exemple le câble 17 passe entre
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la jambe de l'utilisateur et la coque 14 avant de s'étendre
jusqu'à la zone d'accroche.
La gaine 18 est de préférence souple.
La gaine 18 est conformée dc préférence pour présenter dc
bonnes propriétés mécaniques de résistance à l'écrasement
(i.e. à la compression). Par exemple la gaine 18 est
conformée pour présenter une résistance à l'écrasement d'au
moins 70 kilogrammes par picomètre par secondes au carré
et optionnellement d'au moins 100 kilogrammes par picomètre
par secondes au carré et optionnellement d'au moins 150
kilogrammes par picomètre par secondes au carré et
optionnellement d'au moins 200 kilogrammes par picomètre
par secondes au carré. La gaine 18 est conformée de
préférence pour présenter de bonnes propriétés mécaniques
de résistance au flambage en flexion afin de protéger le
câble 17.
A cet effet, la gaine 18 est par exemple formée au moins
dans sa partie centrale d'une enveloppe (en coton, en
plastique
à l'intérieur de laquelle est agencé un
ressort.
La gaine 18 est par exemple munie à chacune de ses deux
extrémités d'une butée qui est fixée (par sertissage, par
vissage
soit à l'unité d'actionnement 12 soit à la
première interface 13.
Bien entendu, ces butées comme la partie centrale de la
gaine sont percées pour pouvoir permettre au câble 17 de
coulisser par rapport à la gaine 18.
La gaine 18 et le câble 17 ainsi associés forment de
préférence un ensemble dit câble Bowden .
En service, le motoréducteur entraine en rotation la poulie
qui entraine à son tour un enroulement du câble 17 autour
de la poulie : la traction exercée sur le câble 17, dirigée
vers le haut entraine un pivotement des deux interfaces
13, 30 entre elles.
Au niveau du corps de l'utilisateur, le système 10 exerce
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une traction au niveau du talon de l'utilisateur (via le
câble 17 et la deuxième interface 30) ce qui permet de
générer un couple autour de l'axe de flexion naturel de la
cheville N dit couple fléchisseur plantaire (autorise
par le pivotement entre les deux interfaces 13, 30). De la
sorte, l'appareil 1 assiste l'utilisateur lors de la
poussée de l'avant du pied sur le sol, ce qui correspond à
la phase de la marche durant laquelle le talon se lève.
Le retour du talon au sol se fait de manière naturelle sans
intervention du système 10, ce mouvement provoquant un
déroulement du câble 17 autour de la poulie et un retour
en position initiale du câble 17 : le système est ainsi
prêt pour une prochaine foulée. De préférence, pour cette
étape l'embrayage de chaque unité d'actionnement 12, 22
est actionné de sorte à désolidariser temporairement
l'enrouleur de l'ensemble d'entrainement associés. Ceci
permet d'éviter à l'utilisateur de devoir lutter contre
l'inertie mécanique de l'ensemble d'entrainement.
En alternant les deux systèmes droit 10 et gauche 20 il
est ainsi possible d'assister l'utilisateur au niveau du
pied droit comme du pied gauche pour sa locomotion par
exemple. Par ailleurs, en utilisant les deux systèmes droit
10 et gauche 20 de manière simultanée, il est ainsi
possible d'assister l'utilisateur au niveau du pied droit
comme du pied gauche pour un saut à pieds joints par
exemple.
L'appareil 1 permet ainsi d'aider l'utilisateur dans ses
déplacements, par exemple pour la marche ou la course ou
dans d'autres mouvements comme par exemple un saut.
L'appareil 1 ainsi décrit s'avère relativement simple de
construction.
Chaque système 10, 20 autorise par ailleurs une action
directe sur sa deuxième interface par le câble considéré
ce qui permet au système considéré (et donc à l'appareil)
d'être efficace car réactif.
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L'appareil 1 s'avère par ailleurs robuste.
En outre, chaque dispositif est particulièrement compact
en restant centré autour de la cheville. Ceci permet
également dc pouvoir faire porter le dispositif à un grand
nombre de personnes, relativement à un dispositif de l'art
antérieur remontant haut sur le tibia pour lequel on
rencontre alors des problèmes de longueur de tibia ou de
dimensions du mollet différents pour chaque utilisateur.
On note aussi que, mis à part l'ensemble gaine/câble,
l'appareil 1 ne comporte pas d'élément courant au niveau
de la cuisse, ou porté par la cuisse, ni même au niveau du
genou, ce qui rend l'appareil très ergonomique.
On note en outre qu'avec un tel dispositif, la zone située
au-dessus du pied de l'utilisateur et à l'avant dudit pied
est dépourvue d'élément dudit dispositif.
Ceci est plus ergonomique pour l'utilisateur notamment
lorsqu'il relève l'avant du pied.
Ceci est également un avantage écologique dans le cas où
l'utilisateur se déplace dans des environnements
forestiers (limitant en effet l'arrachage de végétation
par l'appareil 1).
Par ailleurs, du fait que la traction exercée au niveau de
l'utilisateur est assurée par un simple câble, chaque
système 10, 20 est relativement léger et peu volumineux.
De plus, la partie arrière de la jambe et celle du pied
sont moins sujettes aux accrochages avec l'environnement :
du fait que le dispositif est ici agencé à l'arrière et/ou
sur les côtés de l'utilisateur, le système est ainsi bien
protégé. Pour améliorer cette protection, en option, au
moins l'un des systèmes 10, 20 peut être associé à une
protection supplémentaire (tel qu'un vêtement et par
exemple une guêtre de cheville) du système, du dispositif
et par exemple du tronçon découvert du câble.
Par ailleurs, la souplesse de l'ensemble câble/gaine permet
à l'utilisateur d'être moins gêné par la présence de cet
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ensemble. En outre, cet ensemble est agencé uniquement ou
principalement à l'arrière de l'utilisateur dans le cas
présent ce qui amplifie cet effet. Les systèmes 10, 20
ainsi décrits permettent astucieusement que seuls leurs
câbles courent à l'arrière de la jambe une fois dépassée
la première interface.
On note que l'extrémité distale de la gaine est solidaire
de la première interface qui est elle-même reliée à la
chaussure de l'utilisateur (via la deuxième interface) et
donc au sol. Ainsi, les efforts exercés sur la gaine par
le système, et notamment le câble, sont majoritairement
repris par le sol et non par l'utilisateur directement (à
l'exception d'un effort antéro-postérieur exercé contre
l'avant de la jambe de l'utilisateur par le ou les moyens
d'attache de la première interface 13). Ceci assure en
particulier une meilleure stabilité de la gaine vis-à-vis
de l'utilisateur et/ou un meilleur confort à l'usage pour
l'utilisateur (en évitant notamment des forces parasites
trop nombreuses et importantes appliquées sur le squelette
de l'utilisateur).
De façon avantageuse, la deuxième interface s'étend ici
depuis l'arrière de la chaussure jusqu'à l'avant de la
chaussure. La deuxième interface s'étend donc le long de
la partie du pied de l'utilisateur dite tarse et même
de la partie du pied dite métatarse .
Ceci permet de bien répartir les efforts dans la chaussure.
En outre, du fait que la deuxième interface soit plus
rigide que le reste de la semelle, on limite une
déformation de la chaussure sous l'action du câble et donc
là encore une meilleure transmission des efforts au pied
de l'utilisateur mais également au sol.
Un deuxième mode de réalisation de l'invention va être à
présent décrit en référence à la figure 2.
Ce deuxième mode de réalisation est identique au premier
mode de réalisation mis à part au niveau des deux points
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suivants.
Premier point
Alors que dans le premier mode de réalisation la deuxième
interface 30 s'étendait depuis l'arrière du talon dc la
5 chaussure jusqu'à la pointe de la chaussure, dans le
deuxième mode de réalisation, la deuxième interface 30
s'étend depuis l'arrière du talon de la chaussure jusqu'au
moins la tranche avant de la cambrure de la chaussure, et
de préférence jusqu'à l'arrière de la semelle d'usure de
10 la chaussure mais sans atteindre pour autant la pointe
avant de la chaussure.
Deuxième point
Alors que dans le premier mode de réalisation, la première
interface 13 s'étendait entièrement à l'arrière et sur les
15 côtés de la jambe, dans le deuxième mode de réalisation,
la première interface 13 comporte une ossature 19 agencée
à l'avant de la jambe de l'utilisateur.
L'ossature 19 est de préférence conformée de manière à
épouser la forme avant de la jambe. Typiquement l'ossature
20 19 présente une surface interne (celle en contact avec la
jambe de l'utilisateur) courbée afin d'épouser au mieux la
rotondité du tibia de l'utilisateur.
Par exemple, l'ossature 19 est conformée en une bande
entourant l'avant du tibia de l'utilisateur. L'ossature 19
est typiquement conformée en une plaque (ici courbée au
moins au niveau de sa surface interne).
L'ossature 19 est par ailleurs fixée au reste de la
première interface 13 de sorte que l'ossature 19, la coque
14 et les pattes 15, 16 soient solidaires en mouvement
entre elles.
L'ossature 19 est de préférence venue de matière avec la
coque 14 et/ou au moins avec l'une des pattes 15, 16. La
première interface 13 est de préférence ainsi formée d'une
seule pièce. Alternativement l'ossature 19 est rapportée
sur la coque 14 et/ou au moins l'une des pattes 15, 16 en
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étant rigidement fixée à l'élément considéré (par exemple
par vissage). Mis à part les deux points précités, le
deuxième mode de réalisation est identique au premier mode
dc réalisation.
Ainsi, de façon avantageuse, malgré la présence de cette
ossature 19, comme dans le premier mode de réalisation de
préférence :
- la première interface 13 est agencée, en partie basse
de la jambe sensiblement au niveau de la cheville,
- la première interface 13 ne dépasse pas du milieu de
la jambe et de préférence ne dépasse pas du tiers inférieur
de la jambe,
- la première interface 13 est conformée de sorte que
le ou les moyens d'attache soient positionnés sous le
ventre du muscle gastrocnémien.
On comprend donc que dans ce deuxième mode de réalisation,
c'est l'ossature 19 qui vient en appui contre l'avant de
la jambe de l'utilisateur pour exercer une force antéro-
postérieur lors la poussée de l'avant-pied sur le sol (et
donc une levée du talon de l'utilisateur). Ce rôle était
rempli très simplement par le ou les moyens d'attache de
la première interface 13 dans le premier mode de
réalisation.
Dans les deux modes de réalisation, chaque système comporte
des moyens de reprise d'efforts destinés à venir reposer
contre l'avant de la jambe visée de l'utilisateur.
Néanmoins dans le deuxième mode de réalisation ces moyens
sont incorporés directement à la première interface 13 sous
la forme d'une ossature dédiée alors que dans le premier
mode de réalisation, ces moyens sont formés directement
par un ou des moyens d'attache rendant le système plus
léger et moins volumineux.
Un troisième mode de réalisation de l'invention va être à
présent décrit en référence aux figures 3a et 3b.
Ce troisième mode de réalisation est identique au deuxième
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mode de réalisation qui vient d'être décrit mis à part au
niveau du positionnement du câble 17 et de la gaine 18.
Ainsi, alors que dans le premier mode de réalisation et
dans le deuxième mode dc réalisation, la gaine 17 et le
câble 18 étaient agencés entièrement à l'arrière de la
jambe et du pied de l'utilisateur (ou bien étaient agencés
majoritairement à l'arrière de la jambe et du pied de
l'utilisateur), dans le présent troisième mode de
réalisation, la gaine 18 comme le câble 17 s'étendent
uniquement (ou majoritairement) sur l'un des côtés latéraux
de la jambe et du pied de l'utilisateur.
De préférence, pour le système associé à la cheville droite
de l'utilisateur, la gaine 17 et le câble 18 s'étendent
sur le côté gauche de la jambe et du pied de l'utilisateur
et pour le système associé à la cheville gauche de
l'utilisateur, la gaine et le câble s'étendent sur le côté
droit de la jambe et du pied de l'utilisateur.
De la sorte, les différents gaines et câbles se trouvent
davantage protégés.
En conséquence la gaine 18 et le câble 17 sont agencés de
sorte à s'étendre le long du corps de l'utilisateur, sur
le côté du corps de l'utilisateur. La gaine 18 et le câble
17 ne s'étendent donc pas ici à l'avant du corps de
l'utilisateur.
Ainsi, l'extrémité distale de la gaine 18 est fixée à une
portion latérale de la première interface 13. L'extrémité
distale de la gaine 18 est par exemple fixée à l'une des
pattes de la première interface 13. Optionnellement,
l'extrémité distale de la gaine 18 est fixée à la patte
sensiblement au niveau de l'extrémité haute de ladite
patte.
Dans le cas présent, la gaine 18 est fixée à la première
interface 13 de sorte que son extrémité distale soit
positionnée en avant de la zone d'accroche 34.
Ainsi, alors que dans le premier mode de réalisation, le
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tronçon découvert du câble 17 s'étendait verticalement ou
obliquement vers le bas en direction de l'avant du pied,
dans le troisième mode de réalisation, ce tronçon découvert
s'étend obliquement vers lc bas on dircction dc l'arrière
du pied.
Du fait que la gaine 18 et le câble 17 soient fixés sur le
côté de la jambe et du pied et non en arrière, il est
optionnellement possible, vis-à-vis du premier mode de
réalisation, de modifier la première interface 13 afin par
exemple de réduire ou de supprimer la coque 14 de la
première interface.
De la même façon, la forme de la deuxième interface 30 peut
être optionnellement modifiée, vis-à-vis du premier mode
de réalisation, pour s'adapter à la nouvelle position du
câble 17. Par exemple, la platine 31 de la deuxième
interface 30 peut comprendre une extension 35 s'étendant
vers le haut (obliquement ou verticalement) afin que
l'extrémité distale du câble 17 puisse y être ancrée. Ceci
permettrait d'éviter que le câble 17 ne dépasse de
l'arrière de la chaussure.
Mis à part ce qui vient d'être décrit, le troisième mode
de réalisation est identique au deuxième mode de
réalisation.
Un quatrième mode de réalisation de l'invention va être à
présent décrit en référence aux figures 4a et 4b.
Ce quatrième mode de réalisation est identique au troisième
mode de réalisation à la différence que deux ensembles
gaines-câbles (et non plus un seul) soient associés à au
moins l'une des chevilles.
Ainsi, pour le système 10 associé à la cheville droite de
l'utilisateur, un premier ensemble gaine / câble 17, 18
s'étend sur le côté gauche de la jambe et du pied de
l'utilisateur et un deuxième ensemble gaine / câble s'étend
sur le côté droit de la jambe et du pied de l'utilisateur.
De la même façon, pour le système 20 associé à la cheville
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gauche de l'utilisateur, un premier ensemble gaine / câble
17, 18 s'étend sur le côté gauche de la jambe et du pied
de l'utilisateur et un deuxième ensemble gaine / câble
s'étend sur le côte droit dc la jambe et du pied dc
l'utilisateur.
Par exemple pour un même système, l'extrémité distale de
l'une des gaines va être fixée à la première des deux
pattes de la première interface et l'extrémité distale de
l'autre des gaines va être fixée à la deuxième des deux
pattes de la première interface.
Pour un même système l'actionnement des deux couples
gaine/câble peut être assuré par une même unité
d'actionnement. Alternativement, ledit système peut
comprendre deux unités d'actionnement différentes chacune
actionnant un seul des deux couples câble/gaine.
Mis à part ce qui vient d'être décrit, le quatrième mode
de réalisation est identique au troisième mode de
réalisation.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de
réalisation décrits et on peut y apporter des variantes
sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les
revendications.
Typiquement, bien qu'ici le système soit associé à un
appareil général, le ou les systèmes pourront être
autonomes. Le ou les systèmes pourront ainsi comporter leur
propre bloc d'alimentation qui pourra être à proximité de
l'une ou des deux interfaces, porté par l'une ou les deux
interfaces ou agencé de manière déportée vis-à-vis des deux
interfaces.
L'appareil, le ou les systèmes pourront être utilisés dans
de nombreuses applications et être ou faire partie par
exemple d'un exosquelette, d'une orthèse, d'une prothèse,
d'un système portable, d'un système intégré à un robot ...
De la même manière, bien qu'ici l'appareil, le ou les
systèmes soient portés par un humain, l'appareil, le ou
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les systèmes pourront être portés par un robot
(l'utilisateur sera alors un robot ou un humain).
L'appareil, le ou les systèmes pourra ainsi être un
exosquelette d'assistance d'un corps humain.
5 L'appareil, le ou les systèmes pourra comporter d'autres
éléments que ce qui a été indiqué comme par exemple un ou
plusieurs capteurs pour mesurer l'effort exercé par le pied
de l'utilisateur sur le sol ou l'effort exercé par la
deuxième interface sur la chaussure
le ou les capteurs
10 pourront mesurer d'autres paramètres comme une
température, une pression, une accélération, une position
Les interfaces pourront prendre une autre forme que celles
décrites. Par exemple, chaque interface pourra prendre la
15 forme d'un manchon. D'autres moyens d'attache que ceux
indiqués pourront être utilisés pour attacher les
interfaces à l'utilisateur comme des par exemple des bandes
d'attache de type crochet/boucle (comme le produit
commercialisé sous la marque Velcro)
20 La première interface pourra comporter d'autres moyens de
reprise d'efforts destinés à venir reposer contre l'avant
de la jambe de l'utilisateur que ceux qui a été indiqué et
par exemple une sangle.
L'appareil pourra comporter un nombre différent de systèmes
25 que ce qui a été décrit et par exemple un seul système.
Bien qu'ici le système associé à la cheville droite et le
système associé à la cheville gauche soit chacun relié à
une unité d'actionnement différente (voire deux dans le
cas du quatrième mode de réalisation), l'appareil pourra
être conformé de sorte à ne comporte qu'une seule unité
d'actionnement pour commander à la fois le système associé
à la cheville droite et à la fois le système associé à la
cheville gauche. Par exemple l'appareil pourra comprendre
dans un unique boitier deux organes d'actionnement
différents pilotant l'un le système associé à la cheville
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droite et l'autre le système associé à la cheville gauche
(alors que dans le premier mode de réalisation décrit
chaque unité d'actionnement comporte son propre boitier
incorporant son propre organe
d'actionncmcnt).
Alternativement l'appareil pourra comprendre dans un
unique boitier, un seul organe d'actionnement qui sera
commun aux deux systèmes :
par exemple l'organe
d'actionnement pourra comprendre un
ensemble
d'actionnement dont la sortie sera associée à deux
dérouleurs différents (par exemple à l'aide d'engrenages
et/ou d'un ou plusieurs embrayages) pour l'actionnement
des câbles de chaque des systèmes. On pourra ainsi
associer/désassocier de manière temporaire et de manière
indépendante l'actionnement de chacun des câbles. Bien
qu'ici la première interface soit en liaison pivot avec la
deuxième interface, la liaison première interface/deuxième
interface d'au moins l'un des systèmes pourra être
différente et être par exemple une liaison rotule.
L'une ou les deux interfaces d'au moins l'un des systèmes
pourront être directement intégrées aux vêtements ou aux
chaussures d'un utilisateur au lieu d'être rapportées sur
eux comme ceci a été décrit. Par exemple la deuxième
interface pourra être partie intégrante de la chaussure de
l'utilisateur. Par exemple la deuxième interface pourra
être partie intégrante de la semelle de l'utilisateur.
La deuxième interface pourra ainsi se présenter sous la
forme d'un ou plusieurs inserts intégrés à l'intérieur de
la chaussure (corps et/ou semelle). Au moins l'un des
inserts pourrait être en carbone ou en aluminium. Le ou
les inserts pourront être visibles ou invisibles depuis
l'extérieur (cachés par le cuir du corps de la chaussure
et/ou du caoutchouc de la semelle). Les différents inserts
pourraient être simplement reliés par le corps de la
chaussure et/ou la semelle de la chaussure et/ou par un ou
plusieurs inserts de liaison.
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Si la deuxième interface fait partie intégrante de la
chaussure, la première interface pourra être montée
pivotante directement sur le corps et/ou la semelle de la
chaussure (au lieu d'être montée pivotante directement sur
la deuxième interface comme ce qui a été indiqué dans les
quatre modes de réalisation présentés).
La première interface pourra ainsi être directement portée
par le corps de la chaussure et/ou la semelle de la
chaussure et/ou la deuxième interface. Dans tous les cas,
on préférera avoir au moins une zone d'accroche dans un
matériau plus rigide que le reste de la semelle. La zone
d'accroche pourra ainsi être en carbone ou bien encore en
aluminium.
On préférera avoir une deuxième interface présentant au
moins une portion qui s'étende entre la zone d'accroche et
au moins la tranche avant de la cambrure de la chaussure,
et de préférence jusqu'à au moins l'arrière de la semelle
d'usure de la chaussure.
Ladite portion s'étendra ainsi de préférence au moins le
long de la partie du pied (ou sous la partie du pied) de
l'utilisateur dite tarse , et de préférence au moins
jusqu'à la partie du pied dite métatarse .
On préférera avoir à la fois :
- une deuxième interface qui présente une portion qui
s'étende entre la zone d'accroche et au moins la tranche
avant de la cambrure de la chaussure, et de préférence
jusqu'à au moins l'arrière de la semelle d'usure de la
chaussure (ladite portion s'étendra alors de préférence au
moins le long de la partie du pied ou sous la partie du
pied de l'utilisateur dite tarse , et de préférence au
moins jusqu'à la partie du pied dite métatarse ) ;
- avec ladite portion (incluant la zone d'accroche) qui
soit dans un matériau plus rigide que le reste de la
semelle.
Ladite portion pourra ainsi être en carbone ou bien encore
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en aluminium.
Ladite portion pourra formée d'un ou plusieurs inserts dans
le cas où la deuxième interface fait partie intégrante de
la chaussure.
On pourra bien entendu mixer les différents modes de
réalisation. Par exemple, au moins l'un des systèmes du
premier mode de réalisation pourra comprendre une ossature
agencée à l'avant de la jambe et reliée à la première
interface (comme dans le deuxième mode de réalisation). Au
moins l'un des systèmes du premier mode de réalisation ou
du deuxième mode de réalisation pourra comprendre deux
couples gaines/câbles comme dans le quatrième mode de
réalisation.
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