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Enseignements Technologiques TransversauxSociété, Culture et Techniques
Regard technologique sur Regard technologique sur l’extension physique externel’extension physique externe
Exosquelette ! De quoi s’agit-il?
Pourquoi ?
Des réalisations actuelles
Les technologies utilisées
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Regard technologique sur l’extension physique externeRegard technologique sur l’extension physique externe Exosquelette ! De quoi s’agit-il?
Exo est un mot grec qui signifie « à l’extérieur ». Exo est un mot grec qui signifie « à l’extérieur ».
Contrairement au squelette humain qui soutient le corps de Contrairement au squelette humain qui soutient le corps de
l’intérieur, un exosquelette soutient le corps de l’extérieur. l’intérieur, un exosquelette soutient le corps de l’extérieur.
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Regard technologique sur l’extension physique externeRegard technologique sur l’extension physique externe Exosquelette ! Pourquoi ?
Les aspirations…Les aspirations…
Dans la Grèce antique,
le lutteur Milon
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Regard technologique sur l’extension physique externeRegard technologique sur l’extension physique externe Exosquelette ! Pourquoi ?
Aujourd’hui,
décupler la
capacité de la
personne qui
s’équipe …
… à des fins
militaires
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Regard technologique sur l’extension physique externeRegard technologique sur l’extension physique externe Exosquelette ! Pourquoi ?
Mais aussi décupler la
capacité de la
personne qui s’équipe
pour l’amélioration des
services et la lutte
contre les TMS.
Power Assit Suite
Particularité: commande vocale
Objectif: faciliter les mouvements d’un agriculteur, comme lors de la cueillette des fruits.
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Regard technologique sur l’extension physique externeRegard technologique sur l’extension physique externe Exosquelette ! Pourquoi ?
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Regard technologique sur l’extension physique externeRegard technologique sur l’extension physique externe Exosquelette ! Pourquoi ?
Aujourd’hui,
c’est aussi
redonner usage
des membres à
des personnes
victimes
d’accidents par
rééducation.
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Regard technologique sur l’extension physique externeRegard technologique sur l’extension physique externe Exosquelette ! Pourquoi ?
ou encore
palier un
déficit
de
motricité
.
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Regard technologique sur l’extension physique externeRegard technologique sur l’extension physique externe Des modèles militaires
HULC (Human Universal Load Carrier) de Lokheed Martin aux Etats-Unis
Finalité: décupler la performance des soldats(port de charges, réduction de consommation d’oxygène)
Principales caractéristiques:• Masse totale sans les batteries : 24 kg• Vitesse maxi : 6,2 km/h• Charge utile : jusqu’à 90 kg sur le dos• Système hydraulique haute pression• Batteries : Lithium-PolymèreSource: Wikipédia
Vidéo HULC site constructeur
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Regard technologique sur l’extension physique externeRegard technologique sur l’extension physique externe Des modèles militaires
HERCULE, RB3D/DGA, France
Finalité: décupler la performance des soldats
Principales caractéristiques:• 20 km à 4 km/h pour un objectif de charge de l’ordre de 80-100 kg.• moteurs électriques qui entraînent des actionneurs à câbles mécanisésSource: Wikipédia
hercule
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Regard technologique sur l’extension physique externeRegard technologique sur l’extension physique externe Des modèles militaires
Vos remarques sur les modèles militaires présentés
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Regard technologique sur l’extension physique externeRegard technologique sur l’extension physique externe Des modèles militaires
Une remarque importante sur les modèles pour l’assistance de personne valide:
l’exosquelette détecte de lui-même les mouvements de l’utilisateur et ne fait que les accompagner en supportant les efforts à la place de l’homme.
Des apports technologiques: -> jambe mécatronique -> une centrale inertielle -> …
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Regard technologique sur l’extension physique externeRegard technologique sur l’extension physique externe Un modèle pour aider les personnes ayant des difficultés à se mouvoir
HAL (Hybrid Assistive Limb) de Cyberdyne, Japon
Il est capable de multiplier la force humaine par un facteur de 2 à 10.
Particularité:
une technologie électrique à partir de signaux bioélectriques venant des muscles.
http://www.lepoint.fr/high-tech-internet/hal-l-exosquelette-pour-compenser-le-handicap-04-02-2011-135740_47.php
Source photo: http://www.tomsguide.fr/actualite/Robotique,217.html
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Regard technologique sur l’extension physique externeRegard technologique sur l’extension physique externe Un modèle pour permettre à des paraplégiques de remarcher
eLEGS, de Berkeley Bionicsau Etats-Unis
http://www.youtube.com/watch?v=WcM0ruq28dc
http://www.exosquelette.fr/berkeley-bionics.html
Particularité:
Utilise des interfaces haptiques.
Vidéo
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Regard technologique sur l’extension physique externeRegard technologique sur l’extension physique externe Un premier modèle pour la rééducation neuromotrice
Walkbot
Objectif:
réapprendre au patient le mouvement de la marche naturelle
http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=wZhKlnIedzI
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Regard technologique sur l’extension physique externeRegard technologique sur l’extension physique externe Un deuxième modèle pour la rééducation neuromotrice
ABLE du CEA
Extrait de thèse de N Jarrassé
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Regard technologique sur l’extension physique externeRegard technologique sur l’extension physique externe Les avancés technologiques
Les technologiques qui contribuent au développement des exosquelettes …
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Regard technologique sur l’extension physique externeRegard technologique sur l’extension physique externe Les matériaux utilisés pour la structure
Alliage d’aluminium (Al) à haute résistance mécanique
Module de Young E = 80 GPa.
Titane (Ti) avec une résistance mécanique par rapport au poids d’environ 25% plus élevée que l’aluminium.
E = 120 GPa Lingot de titane cristallisé pur à 99,995%Source: Wikipédia
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Regard technologique sur l’extension physique externeRegard technologique sur l’extension physique externe Les liaisons mécaniques
La cinématique du bras ABLE du CEA
Le nombre de degrés de libertés complexifie la réalisation
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Regard technologique sur l’extension physique externeRegard technologique sur l’extension physique externe Les batteries pour l’énergie embarquée
Diagramme de Ragone Exemples: - HULC -> Lithium-Polymère - HAL -> Lithium - ion
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Regard technologique sur l’extension physique externeRegard technologique sur l’extension physique externe Chaîne d’action: les déclencheurs de mouvements
Les technologies les plus employées: - moteurs électriques (ex : Hercule) - compresseur hydraulique avec des vérins (ex : HULC) - pneumatique (rééducation) - hybride (hydraulique ou pneumatique + moteur électrique pour amplification d’effort si nécessaire)
Les déclencheurs déplacent l’exosquelette et la personne qui porte ce dernier.
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Regard technologique sur l’extension physique externeRegard technologique sur l’extension physique externe Chaînes d’énergies et d’informations
Exemple d’un axe motorisé à partir d’un moteur électrique
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Regard technologique sur l’extension physique externeRegard technologique sur l’extension physique externe Chaînes d’énergies et d’informations
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Regard technologique sur l’extension physique externeRegard technologique sur l’extension physique externe Centrale inertielle
•Trois gyromètres mesurant les trois composantes du vecteur vitesse angulaire
•Trois accéléromètres mesurant les trois composantes du vecteur « force spécifique » (en m.s-2)
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Regard technologique sur l’extension physique externeRegard technologique sur l’extension physique externe Capteur d’intention de mouvement
Il n’est ici question que des capteurs sur des exosquelettes sur des sujets valides (les autres capteurs seront étudiés dans le prochain atelier).
Les intentions de mouvement sont dans ce cas détectées au niveau des articulations de l’exosquelette, par des capteurs de type piézoélectrique ou par des jauges de contraintes.
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Regard technologique sur l’extension physique externeRegard technologique sur l’extension physique externe Capteur d’intention de mouvement
Des capteurs à haut niveau d’intégration: la technologie MEMS (MicroElectroMechanical SSystems) systèmes microélectromécaniques en français.
Des composants internes dont la taille est comprise entre 1 et 100 micromètres (diamètre d’un cheveu) pour former un ensemble inférieur au millimètre.
Sources: Wikipédia et dirac.epucfe.eu
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Regard technologique sur l’extension physique externeRegard technologique sur l’extension physique externe Capteur de déplacement des axes
Les codeurs incrémentaux sont les plus utilisés car ils présentent le meilleur compromis « Précision de l’information / poids ».
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Regard technologique sur l’extension physique externeRegard technologique sur l’extension physique externe L’unité de traitement des informations
L’informatique pour le traitement des informations en temps réel.
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Autrement dit, l’unité de traitement ne doit pas simplement délivrer des résultats exacts, il doit les délivrer dans des délais imposés.
Une commande en temps réel, signifie que le temps de traitement des informations doit être suffisamment rapide, pour que la commande soit adaptée par rapport à la vitesse d’évolution du système commandé.
Regard technologique sur l’extension physique externeRegard technologique sur l’extension physique externe L’unité de traitement des informations