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Enseignements Technologiques Transversaux Société, Culture et Techniques Regard technologique sur l’extension physique externe Exosquelette ! De quoi s’agit-il? Pourquoi ? Des réalisations actuelles Les technologies utilisées

Enseignements Technologiques Transversaux Société, Culture et Techniques Regard technologique sur l’extension physique externe Exosquelette ! De quoi s’agit-il? Exo est un mot grec qui signifie « à l’extérieur » . Contrairement au squelette humain qui soutient le corps de l’intérieur, un exosquelette soutient le corps de l’extérieur.

Enseignements Technologiques Transversaux Société, Culture et Techniques Regard technologique sur l’extension physique externe Exosquelette ! Pourquoi ? Les aspirations… Dans la Grèce antique, le lutteur Milon

Enseignements Technologiques Transversaux Société, Culture et Techniques Regard technologique sur l’extension physique externe Exosquelette ! Pourquoi ? Aujourd’hui, décupler la capacité de la personne qui s’équipe … … à des fins militaires

Enseignements Technologiques Transversaux Société, Culture et Techniques Regard technologique sur l’extension physique externe Exosquelette ! Pourquoi ? Mais aussi décupler la Power Assit Suite capacité de la Particularité: commande vocale personne qui s’équipe pour l’amélioration des services et la lutte contre les TMS. Objectif: faciliter les mouvements d’un agriculteur, comme lors de la cueillette des fruits.

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Enseignements Technologiques Transversaux Société, Culture et Techniques Regard 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.

Enseignements Technologiques Transversaux Société, Culture et Techniques Regard technologique sur l’extension physique externe Exosquelette ! Pourquoi ? ou encore palier un déficit de motricité.

Enseignements Technologiques Transversaux Société, Culture et Techniques Regard 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-Polymère Source: Wikipédia Vidéo HULC site constructeur

Enseignements Technologiques Transversaux Société, Culture et Techniques Regard technologique sur l’extension physique externe Des modèles militaires HERCULE, RB 3 D/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 mécanisés Source: Wikipédia hercule

Enseignements Technologiques Transversaux Société, Culture et Techniques Regard technologique sur l’extension physique externe Des modèles militaires Vos remarques sur les modèles militaires présentés

Enseignements Technologiques Transversaux Société, Culture et Techniques Regard 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 -> …

Enseignements Technologiques Transversaux Société, Culture et Techniques Regard 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-pourcompenser-le-handicap-04 -02 -2011 -135740_47. php Source photo: http: //www. tomsguide. fr/actualite/Robotique, 217. htm l

Enseignements Technologiques Transversaux Société, Culture et Techniques Regard technologique sur l’extension physique externe Un modèle pour permettre à des paraplégiques de remarcher e. LEGS, de Berkeley Bionics au Etats-Unis Particularité: Utilise des interfaces haptiques. http: //www. youtube. com/watch? v=Wc. M 0 ruq 28 dc http: //www. exosquelette. fr/berkeley-bionics. html Vidéo

Enseignements Technologiques Transversaux Société, Culture et Techniques Regard 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=w. Zh. Kln. Iedz. I

Enseignements Technologiques Transversaux Société, Culture et Techniques Regard technologique sur l’extension physique externe Un deuxième modèle pour la rééducation neuromotrice ABLE du CEA Extrait de thèse de N Jarrassé

Enseignements Technologiques Transversaux Société, Culture et Techniques Regard technologique sur l’extension physique externe Les avancés technologiques Les technologiques qui contribuent au développement des exosquelettes …

Enseignements Technologiques Transversaux Société, Culture et Techniques Regard 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

Enseignements Technologiques Transversaux Société, Culture et Techniques Regard technologique sur l’extension physique externe Les liaisons mécaniques Le nombre de degrés de libertés complexifie la réalisation La cinématique du bras ABLE du CEA

Enseignements Technologiques Transversaux Société, Culture et Techniques Regard technologique sur l’extension physique externe Les batteries pour l’énergie embarquée Diagramme de Ragone Exemples: - HULC -> Lithium-Polymère - HAL -> Lithium - ion

Enseignements Technologiques Transversaux Société, Culture et Techniques Regard technologique sur l’extension physique externe Chaîne d’action: les déclencheurs de mouvements Les déclencheurs déplacent l’exosquelette et la personne qui porte ce dernier. 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)

Enseignements Technologiques Transversaux Société, Culture et Techniques Regard technologique sur l’extension physique externe Chaînes d’énergies et d’informations Exemple d’un axe motorisé à partir d’un moteur électrique

Enseignements Technologiques Transversaux Société, Culture et Techniques Regard technologique sur l’extension physique externe Chaînes d’énergies et d’informations

Enseignements Technologiques Transversaux Société, Culture et Techniques Regard 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)

Enseignements Technologiques Transversaux Société, Culture et Techniques Regard 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.

Enseignements Technologiques Transversaux Société, Culture et Techniques Regard technologique sur l’extension physique externe Capteur d’intention de mouvement Des capteurs à haut niveau d’intégration: la technologie MEMS (Micro. Electro. Mechanical Systems) systèmes microélectromécaniques en français. Sources: Wikipédia et dirac. epucfe. eu Des composants internes dont la taille est comprise entre 1 et 100 micromètres (diamètre d’un cheveu) pour former un ensemble inférieur au millimètre.

Enseignements Technologiques Transversaux Société, Culture et Techniques Regard 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 » .

Enseignements Technologiques Transversaux Société, Culture et Techniques Regard technologique sur l’extension physique externe L’unité de traitement des informations L’informatique pour le traitement des informations en temps réel.

Enseignements Technologiques Transversaux Société, Culture et Techniques Regard technologique sur l’extension physique externe L’unité de traitement des informations 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. Autrement dit, l’unité de traitement ne doit pas simplement délivrer des résultats exacts, il doit les délivrer dans des délais imposés.