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Enseignements Technologiques TransversauxSociété, Culture et Techniques
Regard technologique sur Regard technologique sur ll’’extension physique externeextension physique externe
Exosquelette ! De quoi s ’agit-il?
Pourquoi ?
Des réalisations actuelles
Les technologies utilis ées
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Regard technologique sur lRegard technologique sur l’’extension physique externeextension physique externeExosquelette ! De quoi s’agit-il?
Exo est un mot grec qui signifie Exo est un mot grec qui signifie «« àà ll’’extextéérieur rieur »». .
Contrairement au squelette humain qui soutient le corps de Contrairement au squelette humain qui soutient le corps de
ll’’intintéérieur, un exosquelette soutient le corps de lrieur, un exosquelette soutient le corps de l’’extextéérieur. rieur.
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Regard technologique sur lRegard technologique sur l’’extension physique externeextension physique externeExosquelette ! Pourquoi ?
Les aspirationsLes aspirations……
Dans la Grèce antique,
le lutteur Milon
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Regard technologique sur lRegard technologique sur l’’extension physique externeextension physique externeExosquelette ! Pourquoi ?
Aujourd’hui,
décupler la
capacité de la
personne qui
s’équipe …
… à des fins
militaires
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Regard technologique sur lRegard technologique sur l’’extension physique externeextension physique externeExosquelette ! 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 lRegard technologique sur l’’extension physique externeextension physique externeExosquelette ! Pourquoi ?
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Regard technologique sur lRegard technologique sur l’’extension physique externeextension physique externeExosquelette ! 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 lRegard technologique sur l’’extension physique externeextension physique externeExosquelette ! Pourquoi ?
ou encore
palier
un
déficit
de
motricité
.
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Regard technologique sur lRegard technologique sur l’’extension physique externeextension physique externeDes 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 lRegard technologique sur l’’extension physique externeextension physique externeDes 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 lRegard technologique sur l’’extension physique externeextension physique externeDes modèles militaires
Vos remarques sur les modèles militaires présentés
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Regard technologique sur lRegard technologique sur l’’extension physique externeextension physique externeDes 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 lRegard technologique sur l’’extension physique externeextension physique externeUn modèle pour aider les personnes ayant des difficul tés à se mouvoir
HAL (Hybrid Assistive Limb) de Cyberdyne, JaponIl 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 lRegard technologique sur l’’extension physique externeextension physique externeUn modèle pour permettre à des paraplégiques de rema rcher
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 lRegard technologique sur l’’extension physique externeextension physique externeUn 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 lRegard technologique sur l’’extension physique externeextension physique externeUn deuxième modèle pour la rééducation neuromotrice
ABLE du CEA
Extrait de thèse de N Jarrassé
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Regard technologique sur lRegard technologique sur l’’extension physique externeextension physique externeLes avancés technologiques
Les technologiques qui contribuent au développement des exosquelettes …
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Regard technologique sur lRegard technologique sur l’’extension physique externeextension physique externeLes matériaux utilisés pour la structure
Alliage d’aluminium (Al) àhaute 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 lRegard technologique sur l’’extension physique externeextension physique externeLes liaisons m écaniques
La cinématique du bras ABLE du CEA
Le nombre de degrés de libertés complexifie la réalisation
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Regard technologique sur lRegard technologique sur l’’extension physique externeextension physique externeLes batteries pour l’énergie embarquée
Diagramme de Ragone Exemples: - HULC -> Lithium-Polymère- HAL -> Lithium - ion
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Regard technologique sur lRegard technologique sur l’’extension physique externeextension physique externeChaîne 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 lRegard technologique sur l’’extension physique externeextension physique externeChaînes d’énergies et d’informations
Exemple d’un axe motoriséà partir d’un moteur électrique
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Regard technologique sur lRegard technologique sur l’’extension physique externeextension physique externeChaînes d’énergies et d’informations
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Regard technologique sur lRegard technologique sur l’’extension physique externeextension physique externeCentrale 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 lRegard technologique sur l’’extension physique externeextension physique externeCapteur 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 lRegard technologique sur l’’extension physique externeextension physique externeCapteur d’intention de mouvement
Des capteurs à haut niveau d’intégration: la technologie MEMS (MicroElectroMechanical SSystems) systèmes microélectrom écaniques 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 lRegard technologique sur l’’extension physique externeextension physique externeCapteur 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 lRegard technologique sur l’’extension physique externeextension physique externeL’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 lRegard technologique sur l’’extension physique externeextension physique externeL’unité de traitement des informations
