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Exo-squelette




  1. #1
    grade

    Exo-squelette

    Bonjour
    Est ce qu'il existe des conceptions et réalisations sur quelque exo-squelette intégral adapté à l'humain ?
    Quelle en sont les applications principales et l'intérêt ?
    Merci.
    Question de manque d'habitude pour la première fois.
    Et merci encore

    -----

    Dernière modification par Gwyddon ; 16/01/2007 à 09h51.

  2. Publicité
  3. #2
    grade

    Re : exo-squelette

    Bonjour
    (En effet manque de politesse . . . excusez l'humain prétentieux en moi. Mais c'est plus de la maladresse qu'autres choses. Il y en aura surement d'autres. Donc veuillez m'en tenir rigueur, je ne pourrais que m'améliorer. Merci)
    Est ce qu'il existe des conceptions et réalisations sur quelque exo-squelette intégral adapté à l'humain ?
    Quelles en sont les applications principales et l'intérêt ?
    Est ce qu'il y en a sans assistance électronique ?
    En quoi un modèle invasif pour le corps humain peut-il être plus efficace ?
    Merci.
    Question de manque d'habitude pour la première fois.
    Et merci encore
    Dernière modification par Gwyddon ; 16/01/2007 à 09h52.

  4. #3
    Alfabidou

    Re : exo-squelette

    salut

    je ne suis pas tres calé en exo-squellette mais il me semble que les scaphandres de plongée pour grande profondeur en sont un exemple.

    la marine nationnale dispose d'un tel scaphandre c'est un materiel canadien comme on en voit dans les films de plongée profonde. fait une recherche sur le net.

    le scaphandre ne sert pas a aider le corps humain à bouger mais plutot à le proteger de la pression exterieur et vu le poids de la bête les membres doivent etre motorisé.

    j'espere d'avoir donné une voie à explorer.

    a plus
    alfa


  5. #4
    grade

    Re : exo-squelette

    J'ai déja explorer cette voix mais un scaphandre autonome est plutot un dispositif individuel qui permet à un nageur d'évoluer librement en plongée avec une réserve d'air.
    Mais je pense plus à une structure ou charpente externe aidant le corps humain à gérer/manipuler ou supporter sa charge propre et une charge extérieure éventuelle.

  6. #5
    Jean-Guy

    Re : exo-squelette

    Bonjour Grade

    Tu peux voir un exemple d'exosquelette au http://www.vieartificielle.com/nouve...d_nouvelle=996

    Je crois que Alfabidou ne parlait pas des scaphandres autonomes, mais des scaphandres de plongée profonde, gros scaphandres métalliques, lourds, et non autonomes (reliés au bateau par un câble de remontée et des tubes d'arrivée d'air). Ces machins sont lourds et parfois motorisés.

    Un exosquelette peut aussi assister des gens à mobilité réduite. Voir au http://fr.gizmodo.com/2006/12/31/rob...ui_combat.html

    On peut peut-être apparenter cette application aux prothèses motorisées issues de la bionique.
    Voir au http://www.vieartificielle.com/artic...ex.php?id=0726

    Certaines sont commandées par les influx des nerfs moteurs du porteur.
    Voir le http://www.innovatech.be/archives/de...ff367d4ba586d3

    Espérant que cela apporte de l'eau à ton moulin.

    A+

    (Pardonnez l'apparté, mais j'aimerais poser une question au sujet des liens. J'ai vu dans certaine posts des liens exprimés comme ceci : "Voir ici". Et, en cliquant sur "ici", cela établit le lien avec le site référé. Donc, quelque part, il y a l'adresse (URL). Comment peut-on implanter ceci sur ce forum? Merci à qui me répondra.)

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Démostène

    Re : exo-squelette

    Salut,
    Mode on/
    Les premiers "exosquelettes" humains en dûr étaient les armures !!
    Mode off/
    " Devant l'homme, la forêt, derrière, le désert" Chat-tôt-brillant.

  9. #7
    grade

    Re : exo-squelette

    Armures exo-squelette . . . Mort de rire !
    Démostène, à ce rythme là, on aura des strings comme exo-squelette !
    C'est surtout une charge en plus, porté par le corps humain.
    Il le protège d'accord.
    Mais ne l'aide en rien à porter la charge totale qui lui est appliquée.

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  11. #8
    grade

    Re : exo-squelette

    Jean-Guy merci pour les liens. Mais je n'ai pas de réponse à ta question.

    Effectivement c'est le premier lien, que je connaissais déja, qui mène à un site qui se rapproche le plus de ce que je recherche. Mais ils n'ont que des modèles dépendant complètement de l'électronique.

    Les modèles sans assistance électronique (ou très peu) m'intéressent le plus, quitte à ce qu'ils soient invasifs pour le corps humain.

    Je n'en ai pas encore trouvé sur le net. Y a t-il des études là dessus ?
    Si quelqu'un a des informations là-dessus ...merci d'avance.

  12. #9
    Jean-Guy

    Re : exo-squelette

    Bonjour Grade
    Sans électronique??? Bon : admettons que l'électronique n'est qu'un moyen pratique mais non indispensable de faire faire de la logique ou de l'amplification à une machine. Une autre approche est la fluidique. De fait, tant qu'on considère l'électricité comme un fluide (voltage = pression ; courant = flot ou débit), les transistors peuvent être considérés comme des valves, la batterie (ou le bloc d'alimentation) comme une source de pression etc. De fait, il est des machines qui font des opérations logiques et de l'amplification avec de l'huile et des circuits hydrauliques. J'ai vu des excavatrices ainsi équipées. Cependant, un transistor de $0.05 (ou 4 eurocentimes) est plus souple, beaucoup plus léger et ...économique qu'une valve. De plus, il te faudra une source de pression (bonbonne ou pompe) comme source d'énergie si tu veux faire de l'amplification, ce qui semble être le cas.

    Alors je ne vois vraiment pas pourquoi ne pas faire faire le travail logique et/ou analogique (amplification, opérations mathématiques non programmables...) par l'électronique. Perso, je ne vois aucun avantage à faire faire ça par de l'hydraulique ou de la mécanique à l'échelle d'un humain. Il en résulterait, selon moi, une machine inutilement lourde, grosse et très coûteuse.

    Ce qui ne constitue pas une invitation à mettre un stop à ta créativité si tu as des idées.

    Tiens-nous au courant (si j'ose dire, et ne fais pas volt-face).

    Et, comme à tous le créateurs, je te souhaite cambronne.
    Dernière modification par Jean-Guy ; 17/01/2007 à 04h41.

  13. #10
    Jean-Guy

    Re : exo-squelette

    Bon : je me suis fait prendre de court par le temps d'édition permis pour un message (seulement 5 minutes). J'allais mentionner que, pour ma question sur les liens, j'attends plutôt la réponse d'un modo : ils connaissent très bien le fonctionnement de ce site. Merci à l'avance.

  14. #11
    Alfabidou

    Re : exo-squelette

    salut
    efectivement jean-guy je pensait au scanphandre de grande profondeur. la marine dispose du modele canadien newtsuit en faisant une recherche sur le net j'ai trouver quelques infos.

    il ne sert pas a suporter le poids de l'homme mais permet a l'homme de manipuler facilement le scaphandre malgré son poids important. il permet de plongé à 300m on pourrait presque le comparer aux sous-marins d'exploration mais en version individuel et articuler.

    a plus
    alfa

  15. #12
    JPL

    Re : exo-squelette

    Citation Envoyé par Jean-Guy Voir le message
    (Pardonnez l'apparté, mais j'aimerais poser une question au sujet des liens. J'ai vu dans certaine posts des liens exprimés comme ceci : "Voir ici". Et, en cliquant sur "ici", cela établit le lien avec le site référé. Donc, quelque part, il y a l'adresse (URL). Comment peut-on implanter ceci sur ce forum? Merci à qui me répondra.)
    Très simple :
    Code HTML:
    [URL="http://www.truc.com"]ici[/URL]
    Rien ne sert de penser, il faut réfléchir avant - Pierre Dac

  16. #13
    Jean-Guy

    Re : exo-squelette

    Bonjour JPL

    Alors si ça fonctionne, j'ai un message pour toi.

    Bonjour Alfabidou
    Tu dis
    il ne sert pas a suporter le poids de l'homme
    L'homme a déjà un squelette pour supporter son propre poids : il n'a pas besoin d'un exosquelette pour ça. Je crois que ce que cherche notre ami Grade est un OUTIL pour soulever des poids lourds. Là, évidemment, l'exosquelette devra l'aider non seulement en lui accordant la motricité pour ce faire mais aussi des "membres" externes pour que l'homme ne s'écrase pas sous le poids. Par exemple, il ne suffirait pas d'un exosquelette thoracique donnant une force surhumaine aux bras pour soulever des poids que sa colonne vertébrale ne pourrait supporter sans danger. L'exosquelette devra aussi fournir la rigidité nécessaire des mains jusqu'aux pieds.

    La motricité pourraît être contrôlée par des capteurs analogiques serevant d'entrée à une boucle de feedback cherchant à positionner les membres pour avoir une pression sur le capteur proportionnelle à une fraction de l'effort déployé par le squelette. Par exemple, si l'homme porteur soulève 100 kilos, la boucle de feedback chercherait à positionner les membres pour sentir une pression de 1 kilo aux mains. Le facteur d'amplification (ou "gain") pourrait être déterminé par le porteur. Ceci pour que le porteur ait encore l'impression de souveler quelque chose si le poids à soulever est relativement léger. Si la réponse est très rapide, un contrôle proportionnel suffirait, sinon un contrôle P+D (proportionnel plus dérivée) serait nécessaire pour éviter des oscillations dans la réponse.

    Relativement facile à faire en analogique avec des amplificateurs opérationnels et en numérique avec des DSP (Digital Signal Processor).

  17. #14
    grade

    Re : exo-squelette

    Salut
    Jean-Guy dans ton premier paragraphe tu définis très bien ce que je recherche.

    "La motricité pourraît être contrôlée par des capteurs analogiques servant d'entrée à une boucle de feedback cherchant à positionner les membres pour avoir une pression sur le capteur proportionnelle à une fraction de l'effort déployé par le squelette."

    C'est effectivement une solution possible pour contrôler la motricité. Mais encore un peu trop dépendante de l'électronique à mon goût.

    Moi, je m'oriente plus vers un modèle étant le plus écologique possible, utilisant comme principale source d'énergie, celle produite par le corps humain. Naturellement avec un facteur amplificateur élevé. Coût faible. L'objectif principal ici n'étant pas de porter une charge très lourde.

    Ce qui m'amène à un sytème dont la charpente
    (probablement métallique, mais c'est pas encore sûr car je n'ai pas encore fait l'étude concernant le choix des matériaux)
    est conçu dans un premier temps de manière à optimiser la descente de charge en statique dans la structure.
    Puis par la suite, identifier les liaisons permettant à l'opérateur de conserver un minimum de fluidité dans ses mouvements. Et y appliquer à chaque fois la liaison cinématique correspondante.
    Et appliquer le mouvement. Tout en gérant la motricité de manière à conserver une bonne stabilité de l'opérateur et de son exo-squelette durant l'évolution de l'ensemble.
    Ceci sans que la charge maximale pré-définit n'ait spécialement diminué et sans que le corps humain qui utilise ce modèle ne subisse plus d'une certain fraction de cette charge.
    Enfin tout apport d'énergie externe ou sytème de gestion de la motricité électronique devrait être minime.

  18. #15
    Jean-Guy

    Re : exo-squelette

    Bonjour Grade
    heureux de te voir de retour : c'est quand même ton sujet... Il y a des points qui m'échappent dans ce que tu veux.

    D'abord quel est le but de cet exosquelette? Tu mentionnes qu'il n'est pas de soulever des poids très lourds... Alors pourquoi un exosquelette? Pour diminuer la fatigue? Pour augmenter la vitesse? Ou simplement comme démonstrateur de quelque chose? J'avoue ne pas très bien comprendre ce que tu veux...

    Ton message inclut deux idées qui m'apparaissent contradictoires :
    utilisant comme principale source d'énergie, celle produite par le corps humain. Naturellement avec un facteur amplificateur élevé.
    Là, il faudra que tu te décides : qui dit "amplification" dit "source d'énergie externe au signal". Si tu veux amplifier l'énergie fournie par un humain, il te faudra une autre source d'énergie que cet humain. Permets-moi une comparaison.

    Prenons un amplificateur audio amplifiant le signal provenant d'une platine pour disques vinyle. Un signal très faible provient des aimants mus par le stylet. L'amplificateur prélève d'une source d'énergie (secteur ou batterie) une énergie proportionnelle à un paramètre de ce signal (le voltage dans ce cas-ci) pour lui donner la puissance nécessaire pour actionner les haut-parleurs. Les anciens systèmes entièrement mécaniques (avec un long cornet) n'amplifient pas le signal provenant du stylet : ils chargent mécaniquement ce stylet opposant une impédance à son mouvement, prélevant plus d'énergie du stylet (au détriment du disque qui est ainsi usé rapidement) et couplent ce mouvement à l'air avec une meilleure efficacité. Ce couplage, donnant une meilleure efficacité, peut donner l'impression d'une amplification, mais c'en n'est pas. De même pour le caisson d'un violon ou d'une guitare : il n'amplifie pas le son de la corde vibrante : il en couple l'énergie à l'air ambiant. On a ainsi une meilleure efficacité de transfert, mais toute l'énergie vient de celle que l'interprète a mise dans la corde : il n'y a aucune amplification. Dans les deux cas, il y a seulement meilleure efficacité (meilleur couplage) à cause de ce qu'on appelle techniquement un "accord d'impédances", mais il n'y a pas d'amplification.

    Si tu veux n'utiliser que l'énergie de l'opérateur de l'exosquelette, tu ne pourras jamais dépasser la PUISSANCE (et non la force) de l'opérateur. Tu peux obtenir des mouvements plus rapides mais moins forts (exemple une bicyclette) ou moins rapides mais plus forts (une poulie ou un levier) mais le produit vitesse par force ne changera pas. (Il peut diminuer à cause des frictions.)

    Tu dis que mon approche est "trop dépendante de l'électronique à mon goût" mais tu désires "un facteur amplificateur élevé. Coût faible." Je ne connais aucune application plus économique que l'électronique pour avoir un facteur d'amplification élevé. Les amplificateurs opérationnels sont disponibles pour $0.25 (~20 eurocentimes) pour 4 amplis dans une même puce (en quantité, LM324C) et les transistors de puissance commencent à peu près à $0.50 (~40 eurocentimes). Des fils électriques sont disponibles à partir de $0.03 du pied (~9 eurocentimes par mètre). Je ne vois pas comment tu pourrais compétitionner cela avec des valves et des tubes hydrauliques ou fluidiques. Qu'est-ce que tu as contre l'électricité, au juste?

    Tu m'excuseras, mais je ne comprends pas cette phrase : "Ce qui m'amène à un sytème dont la charpente (...) est conçu dans un premier temps de manière à optimiser la descente de charge en statique dans la structure."

    Parlant structure, si tu veux quelque chose qui soit écolo, léger et résistant, as-tu pensé en termes de fibres de carbone et matériaux composites? Une approche accessible à tout bricoleur adroit est un contreplaqué croisé de tissus de fibres (par exemple des couches à 60° l'une de l'autre) tenus par une epoxy.

    Si tu désires des "liaisons permettant à l'opérateur de conserver un minimum de fluidité dans ses mouvements." "sans que la charge maximale pré-définit n'ait spécialement diminué" et "sans que le corps humain qui utilise ce modèle ne subisse plus d'une certain fraction de cette charge", il te faudra indéniablement une amplification, pas seulement une augmentation d'efficacité par accord d'impédances. Et là, je ne vois pas comment tu vas t'en tirer sans souce d'énergie externe.

    Ce qui contredit "tout apport d'énergie externe ou sytème de gestion de la motricité électronique devrait être minime". Enfin, selon moi...

    J'apprécierais donc que tu commences par bien définir le but de cet exosquelette : à quoi doit-il servir? Comme démonstrateur dans une expo-sciences? Alors là le problème est facile : faisons dans le spectaculaire. À soulever des poids qu'un humain moyennement constitué ne pourrait? Alors là : combien? À augmenter la précision des mouvements (micromanilupation)? Alors là : quelle précision? Etc. Qu'il soit écologique? Alors là c'est beaucoup plus le choix des matériaux qui compte. Car, à ma connaissance, l'électricité n'est pas anti-écologique (en tout cas, Mère Nature s'en sert abondamment!). Le premier pas compte dans une démarche créatrice car c'est lui qui oriente, et donc fait que la suite sera ou non dans la bonne direction. Et le premier pas, pour un projet comme celui-ci, n'est pas de concevoir, mais de DÉFINIR TRÈS PRÉCISÉMENT ce qu'on veut concevoir. La suite est beaucoup plus directe!

    Donne-moi des nouvelles. Et surtout : précise ton but : ce à quoi doit servir cet exosquelette.

  19. #16
    grade

    Re : exo-squelette

    Salut Jean-Guy
    heureux de te voir de retour : c'est quand même ton sujet... Disons que je ne maîtrise pas encore l'ubiguité. Par conséquent l'ordre des priorités peut m'amèner à être absent du forum. Donc sorry for this.
    Ceci dit je te remercie de t'intéresser à mon sujet.

    D'abord quel est le but de cet exosquelette?
    - Supporter une charge moyenne de 50kg
    - Assurer une bonne mobilité des membres pour le déplacement
    En résumé il devrait permettre à ses utilisateurs (techniciens, agriculteurs, femmes avec enfants en bas âge, etc ...) de gérer les charges courantes et surcharges ponctuelles sans subir tout le poids de la masse à porter. Ceci avec une la liberté de mouvement convenable.
    C'est vraiment afin de résoudre un problème de déplacement d'une surcharge pour l'Homme.
    Il faut par conséquent une prise en main facile avec un entretient minimal. D'où si possible, ne pas avoir à calibrer ou programmer quoi que ce soit avant pendant et après son utilisation. Et si c'est le cas, que la moindre manipulation soit à la porté de tous.

    Là, il faudra que tu te décides : qui dit "amplification" dit "source d'énergie externe au signal". Si tu veux amplifier l'énergie fournie par un humain, il te faudra une autre source d'énergie que cet humain.
    "P = c w" tout à fait d'accord avec toi. Donc si on veut augmenter la puissance, l'apport d'énergie extérieure est incontournable. Ce qui m'emmène à répondre d'abord à :
    Tu m'excuseras, mais je ne comprends pas cette phrase : "Ce qui m'amène à un sytème dont la charpente (...) est conçu dans un premier temps de manière à optimiser la descente de charge en statique dans la structure."
    Lors d'un dimensionnement de structure métallique, il faut tenir compte de plusieurs paramètres. Pour cela il faut faire ce que l'on appelle l'étude en statique (Système rigide/stable/RDM etc ...) et l'étude en dynamique (fatigue, mode propre, cinématique, etc ...)
    Optimiser la structure en statique, revient à considérer le système comme fixe, stable et rigide. Lui appliquer une charge maximale donnée, puis dimensionner (de manière optimum) chaque élément qui le constitue en fonction de la répartition des efforts dans la structure (allant du sommet ou point d'application jusqu'au sol ou masse).
    Ce qui permet d'avoir une première estimation des sollicitations de la structure ainsi que son poids propre selon un matériau de référence (en général l'acier). Et pouvoir ainsi commencer à choisir un ou plusieurs matériaux plus performants. Puis passer à l'étape suivante de la conception; la cinématique en l'occurence.

    Moi je mise surtout sur la qualité de la conception mécanique (charpente métallique + liaisons) pour résoudre les problèmes liés à l'amplification de puissance. Ceci en cherchant des solutions (mécaniques) diminuant autant que possible ce besoin (de puissance). Pour cela je me permet quelques petits écarts liés à notre morphologie sur l'exo-squelette. Notamment au niveau des surfaces d'appui au sol voir même leur nombre(trois options : 2 pts, 3 pts ou 4 points d'appuis).
    Un balancier pourrait assister la tête dans son rôle de stabilisateur pendant le mouvement.
    Ce n'est qu'après, que l'intégration d'éléments électriques pourrait intervenir, si le besoin de compensation ou d'optimisation de certaines fonctions du système se fait ressentir.

    C'est pas que j'ai quoi que ce soit contre l'électricité. Mais j'essaie d'explorer une voie différente de la tendance générale actuelle "tout électrique". Elle est peut être empirique mais utilise le génie mécanique ainsi que le génie matériau actuels et enfin le génie électrique dans la moindre mesure.

  20. #17
    AlainG

    Re : exo-squelette

    Bonjour à tous,
    J'ai suivi votre échange intéressant entre Grade et Jean-Guy, étant nouvellement arrivé sur ce forum suite à une recherche internet avec le mot-clé "exosquelette".

    Je découvre d'ailleurs que ce forum est une mine d'infos scientifiques et technologiques tous azimuts.
    Ce sera pour moi l'occasion de mieux suivre l'actualité scientifique

    Je suis en train de fabriquer un prototype d'exosquelette, bientôt fini, et donc encore avec l'épreuve des tests de fonctionnalité à venir.

    Il est non-motorisé, partiel et ultra-léger. Sa fonction n'est pas d'amplifier ni la puissance, ni la force, ni la vitesse (merci d'avoir introduit ces notions importantes Jean-Guy), mais uniquement d'améliorer le rendement moteur de l'opérateur.

    Cela est réalisé en guidant mécaniquement (par contrainte des degrés de liberté articulaire du corps humain, et obligeant à des alignements posturaux spéfiques) son mouvement global.
    Le principe purement mécanique est donc au service de la coordination motrice, et de la proprioception (le guidage mécanique contraignant permet de "conscientiser où et comment ça bouge").

    Cet équipement a plusieurs domaines d'application possibles: sportif, ergonomique et thérapeutique.
    Voilà pour une brève description de la finalité de cet exosquelette non-motorisé.

    Un passage a particulièrement retenu mon attention.
    Jean-Guy, tu as écris:
    Si tu veux n'utiliser que l'énergie de l'opérateur de l'exosquelette, tu ne pourras jamais dépasser la PUISSANCE (et non la force) de l'opérateur. Tu peux obtenir des mouvements plus rapides mais moins forts (exemple une bicyclette) ou moins rapides mais plus forts (une poulie ou un levier) mais le produit vitesse par force ne changera pas. (Il peut diminuer à cause des frictions.)
    Si je comprend bien ton analyse (je ne suis pas de formation scientifique), un exosquelette non-motorisé ne peut pas, par définition, augmenter la puissance?
    Il pourrait éventuellement augmenter la force (grâce à un dispositif de leviers) ou augmenter la vitesse (les leviers encore), mais pas augmenter la puissance, puisque force et vitesse sont inversement proportionnels.
    C'est correct?

    En jargon sportif, on utilise la notion de "force explosive", et du "taux de la force par unité de temps", pour l'accélération et la décélération du geste.
    Ces notions sont liées à la notion de puissance (vitesse x force), n'est-ce pas?

    Faut-il considérer qu'il y a 4 valeurs distinctes:
    - la "force absolue" (expression du jargon des sciences du sport, sans prise en compte du temps impliqué pour le développement maximal de la force)
    - la "vitesse absolue" (aucune résistance externe, ou de valeur négligeable arbitrairement)
    - la "puissance absolue" (considérée comme une valeur théorique close, définissant le potentiel absolu d'un système (bio)-mécanique)
    - la "puissance relative" (le taux d'accélération/décélération contre l'inertie)

    En fonction de ces 4 définitions "artistiques" (faute de mieux de ma part!), je considère la possibilité logique d'augmenter la puissance de l'opérateur grâce à l'usage d'un exosquelette spécial non-motorisé.

    Est-ce un raisonnement logique de ma part, et aussi, est-ce juste de distinguer les 2 sens du terme "puissance" comme écrit plus ci-auparavant?

    La puissance, telle que je la définis, est une variable, non une valeur absolue théorique, améliorable par l'entraînement adéquat, et certes impliquant le facteur de force absolue mais aussi des facteurs neurologiques et cognitifs.
    En tant que variable, elle est déterminée par des facteurs quantitatifs et qualitatifs intrinsèques à l'individu, donc sans nécessité d'ajoût d'une source motrice externe.
    Est-ce que je commet une faute, ou un abus de langage, en définissant ainsi la notion de puissance?

    Je serais très reconnaîssant de recevoir une critique, pour améliorer ma propre compréhension, et aussi pour la présentation de mon projet.
    Merci d'avance.
    Alain

  21. #18
    Jean-Guy

    Re : exo-squelette

    Bonjour à tous et toutes

    Bonjour AlainG. Et bienvenue parmi nous! Merci de nous accorder l'honneur de ton premier post...
    Tu dis
    Je découvre d'ailleurs que ce forum est une mine d'infos scientifiques et technologiques tous azimuts.
    Effectivement. C'est le forum de Futura-SCIENCES! Et la majeure partie des contributions sont d'un niveau appréciable.

    Tu en train de fabriquer un prototype d'exosquelette? Très intéressant! J'aimerais bien que, si tu le veux, tu nous en parles.

    Je crois comprendre que 1) ton exosquelette n'utilise que la force et les mouvements venant de l'opérateur et 2) qu'il se veut correcteur des mouvements et de la posture de l'opérateur. Très bien pensé!

    Ton analyse est exacte, AlainG. En fait, j'ai fait une faute dans mes posts précédents. Disons que ce n'est pas une faute dans le contexte où je comprenais l'exosquelette de grade, mais que l'exosquelette que tu proposes sort de ce contexte. Pour être plus rigoureux, je soulignais le principe de conservation de l'énergie. Oui, un appareil extérieur au corps peut augmenter la PUISSANCE instantanée du corps sans apport externe d'énergie en jouant dans le TEMPS. Un arc en donne un exemple flagrant. Par son élasticité, il accumule l'énergie donnée par l'archer pendant un certain temps et la restitue dans un temps beaucoup plus court à la flèche. Ainsi, soient P1 et T1 la puissance de l'opérateur et le temps d'accumulation de l'énergie (en bandant l'arc par exemple), et P2 et T2 le temps de restitution de cette énergie (le départ de la flèche). La règle est que T1P1 = T2P2. Alors évidemment, si T2<T1, alors P2>P1.

    Tu demandes
    Il pourrait éventuellement augmenter la force (grâce à un dispositif de leviers) ou augmenter la vitesse (les leviers encore), mais pas augmenter la puissance, puisque force et vitesse sont inversement proportionnels.
    C'est correct?
    Oui. Disons que la puissance est le produit d'une force par une vitesse. Et que la vitesse est une distance parcourue par unité de temps. Dans le contexte de l'exosquelette de grade où, tel que je le comprends, le mouvement de l'opérateur est amplifié en temps réel, le principe de conservation de l'énergie implique une conservation de la puissance puisque l'énergie est utilisée immédiatement, en temps réel. Dans le cas du tien, c'est différent puisqu'il est possible de stocker cette énergie (par des ressorts par exemple) pendant un certain temps et la restituer pendant un temps plus court (comme pour l'arc). L'idée, ici, est que l'énergie égale la puissance multipliée par le temps, et qu'il y a conservation de l'énergie. Alors oui, si ton exosquelette stocke l'énergie de l'opérateur, il peut fournir durant un court temps, une puissance supérieure à celle de l'opérateur. Et, en temps réel, avec des leviers (et poulies etc.), il peut accéler ou ralentir le mouvement avec l'effet inversement proportionnel sur la force.

    Tu demandes
    Est-ce un raisonnement logique de ma part, et aussi, est-ce juste de distinguer les 2 sens du terme "puissance" comme écrit plus ci-auparavant?
    Je ne connais pas les termes utilisés dans le sport ; je suis habitué en physique. ("La" physique, pas "le" physique. lol) Mais peu importe le nom qu'on donne aux choses, je dis comme Sheakespeare "A rose, by any other name, still smells like a rose". (Une rose, peu importe comment on l'appelle, a encore le parfum d'une rose.")

    Tu dis
    La puissance, telle que je la définis, est une variable, non une valeur absolue théorique, améliorable par l'entraînement adéquat, et certes impliquant le facteur de force absolue mais aussi des facteurs neurologiques et cognitifs.
    Bin... oui. C'est sûr que l'entraînement d'un sportif améliore sa perfomance s'il est fait adéquatement, mais ce genre de considérations n'a rien à voir avec l'exosquelette lui-même : cette pièce de mécanique est soumise aux lois de la physique, tout simplement. Cependant, ces considérations, traduites en termes ergonomiques, peuvent avoir un effet radical sur le "concepteur" de l'exosquelette! Et de là, influencer sa conception. Et c'est ce que tu as fait en voulant aider l'opérateur à conserver un bon maintien, ce que je trouve une idée excellente!

    Tu dis
    En tant que variable, elle est déterminée par des facteurs quantitatifs et qualitatifs intrinsèques à l'individu, donc sans nécessité d'ajoût d'une source motrice externe.
    Ça dépend à quoi doit servir l'exosquelette. Par exemple, s'il doit aider l'opérateur à soulever, transporter et manipuler des poids de 100 kilos ou plus, un apport externe serait bienvenu... (Il devrait aussi supporter le poids en renforçant les membres.) Bref, l'outil doit être conçu selon sa fonction.

    Tu demandes
    Est-ce que je commet une faute, ou un abus de langage, en définissant ainsi la notion de puissance?
    Moi je n'en ai vu aucun, tout en admettant que la notion de "puissance relative" m'est étrangère. J'aurais plutôt tendance à y appliquer le mot "force", selon la définition newtonnienne F=ma (la force est définie comme le produit de l'accélération par la masse accélérée).

    Tiens-nous au courant de cet intéressant projet, AlainG. Et encore une fois, comme disent les chats, "Bienvenue par minou".

    A+

  22. #19
    AlainG

    Smile Re : exo-squelette

    Merci Jean-guy pour ta réponse qui m’apporte des éléments pour mieux penser toutes ces notions de force, puissance, et conservation de l’énergie...

    Citation:
    La puissance, telle que je la définis, est une variable, non une valeur absolue théorique, améliorable par l'entraînement adéquat, et certes impliquant le facteur de force absolue mais aussi des facteurs neurologiques et cognitifs.
    Bin... oui. C'est sûr que l'entraînement d'un sportif améliore sa perfomance s'il est fait adéquatement, mais ce genre de considérations n'a rien à voir avec l'exosquelette lui-même : cette pièce de mécanique est soumise aux lois de la physique, tout simplement.

    Cette remarque me permet de mieux distinguer la perspective du physicien et celle du sportif quant à la définition de la notion de puissance.
    Les deux définitions sont fondées sur la même définition du rapport force x vitesse.
    L’une m’apparaît comme une définition absolue de la physique, et l’autre comme une définition physique référencée à un potentiel théorique pour les êtres vivants consideré évolutif. Ce qui fait qu’on s’autorise à parler d’amélioration (intrinsèque) de la puissance par l’exercice.

    Dans tous les cas, c’est vrai qu’un outil mécanique non-motorisé, quel qu’il soit, ne constitue pas en soi un apport d’énergie externe pour son opérateur.
    Ça va sans le dire, mais ça va encore mieux en le disant!
    Je crois que ne m’étant jamais posé la question, je n’avais pas non plus pris conscience de cette distinction...
    L’équipement est non seulement “inerte”, il a même un poids, et cause des frictions...

    Dans mon projet, l’opérateur doit uniquement compter sur sa propre énergie pour “animer” l’exosquelette (qui le guide en retour), ne reçevant aucune source motrice externe, donc aucun effet d’ amplification.
    Il n’est pas question de recherche de performance sur-humaine avec cet équipement, pas question de soulever plus lourd que ses propres capacités actuelles, et pas question non plus de tenir debout en s’appuyant sur une structure externe prolongée jusqu’aux appuis au sol...

    La rigidité de cet exosquelette (partiel, qui plus est) n’est pas non plus calculée pour supporter des forces de compression et de torsion importantes, mais tout juste suffisamment rigide pour guider le mouvement des segments corporels par contrainte des degrés de liberté, et par la forme spéciale des leviers... D’où sa légèreté...

    Il s’agit ici d’un exosquelette uniquement destiné à FACILITER la posture et le mouvement physiologiques.
    Cependant, cette notion de facilitation d’un potentiel puremenent intrinsèque contient une portée fonctionnelle insoupçonnable a priori.
    Développer une coordination motrice spécifique conditionne aussi de manière spécifique la structure elle-même, les muscles, les os, les fascias, le métabolisme général, puisque les forces tensionnelles et gravitaires y sont appliquées d’une manière spécifique, grâce à un travail spécifique des alignements posturaux.
    Le potentiel de puissance de l’individu évolue, puisque fonction et structure sont deux faces d’un même phénomène.

    [Brièvement, autant que possible, pour indiquer mieux la portée de l’idée de la facilitation posturale dynamique, dans le jargon de certains arts martiaux (dits “internes” dans la terminologie chinoise), on parle de micro-mouvements, et aussi de “mouvement immobile”, formulation paradoxale.
    Ces notions ont un rapport avec l’idée de stabilisation dynamique de la posture (de l’axe vertical antigravitaire) pour permettre le meilleur rendement possible de l’application et de la transmission de la force.

    Or, exercer une contraction musculaire, même intense, et transmettre effectivement de manière optimale la force ne sont pas du tout équivalents en pratique.
    On peut être très fort musculairement et appliquer inefficacement cette force (coordination motrice inefficace).

    Le problème est donc bien celui de la “déperdition d’énergie”, voire de “l’auto-sabotage” inconscient (!) de la coordination motrice:
    - une partie de la contraction musculaire s’oppose au sens du mouvement intentionnel, parce que le corps articulé est hautement instable sur son axe de verticalité, et que des groupes musculaires peuvent donc facilement inverser leur sens d’action en fonction des points d’appui activés (par exemple, au lieu de redresser le rachis dans l’axe gravitaire, les mêmes groupes musculaires puissants peuvent tracter vers le bas, en lordosant les lombaires et/ou les cervicales), et alors les bras et jambes agissent comme des leviers défavorables sur la colonne...
    On lutte contre soi-même en quelque sorte, en se tassant par désaxement (néologisme?).

    L’équilibration dynamique, par la régulation des alignements articulaires (la “stabilisation”), est essentielle pour la coordination motrice efficiente.
    C’est aussi la condition nécessaire pour créer des forces gyroscopiques avec les bras, ou jambes, autour de l’axe vertical:
    - dans le jargon des arts martiaux “internes”, il y a souvent l’idée d’utiliser la “non-force”, ou la “force intelligente”... et le paradoxe (apparent) étant qu’il faut pour cela être suffisamment “fort” (alignement stabilisé) pour ne pas utiliser la “force” (“force grossière”).
    Tout cela peut s’expliquer rationnellement, même si c’est difficile (la bio-mécanique est aussi une science avançant par contradiction).

    Dans le contexte d’une pratique posturale fine, le potentiel sensori-moteur humain est approché, et développé, bien au-delà de l’expérience “normale” (de l’individu moyen au sens statistique) de la posture et de la locomotion, même comparativement à l’apport des sports divers (qui ont cependant leur propre valeur pour l’éducation de la sensori-motricité).

    Il y a le même parallèle entre le développement de la sensori-motricité et celui de l’activité intellectuelle:
    - penser est un exercice évolutif, qui n’est donc pas achevé à l’âge de 7 ans, ni même bien après, même si on parle et écrit correctement.
    Pareil pour la posture et le mouvement (qui n’est que le “glissement de postures” selon A. Berthoz):
    - l’apprentissage sensori-moteur ne cesse pas parce que nous savons marcher et tenir debout, et que nous nous adaptons “bien” à notre environnement...

    Traditionnellement, cet apprentissage de soi est très long, difficile, et les savoir-faire pour enseigner les techniques posturales relativement secrets, protégés dans des clans familiaux, et par des relations hiérarchiques strictes...
    Or, les connaîssances scientifiques et la technologie actuelles permettent de nombreuses avancées en science fondamentale et appliquée, et cet exosquelette est un des moyens, qui plus est SIMPLE (fondé sur le principe mécanique), de “s’ouvrir” à des information sensori-motrices inhabituelles et subtiles, et ce rapidement et sans élitisme... à condition d’être interessé et de pratiquer bien sûr!
    Je ferme la parenthèse, finalement plutôt longue que brève, sur la portée de la facilitation de la posture et du mouvement]

    Mon équipement n’a donc pas non plus pour fonction de restituer la puissance intrinsèque de l’opérateur par un mécanisme d’accumulation de l’énergie:
    - le mécanisme de l’exosquelette, ici, ne joue pas sur le facteur “temps”, donc aucune accélération pour la restitution de la force appliquée par l’opérateur, ni sur un effet de levier pour améliorer l’efficacité de la force du geste:
    - il n’y a donc pas de ressort, ni de tenseur, ni de poulie, mais seulement des articulations et des leviers spéciaux, donc aucun mécanisme d’accumulation, ni de restitution accélérée de la force de l’opérateur.

    Son mécanisme simple a pour unique fonction de GUIDER par la contrainte des degrés de liberté, et par la transmission de leviers spéciaux rigides, la force propre de l’opérateur.
    Ce que permet uniquement cet exosquelette, c’est que son opérateur “accumule” au mieux sa propre force d’élasticité, grâce à une posture dynamique optimale en statique comme en déplacement.
    L’exosquelette coordonne les segments corporels en les contraignant mécaniquement, mais c’est bien toujours le propre corps humain qui porte l’équipement (et non le contraire), et maintient (par un effort propre de l’opérateur) la posture, statique ou en mouvement, guidée par le mécanisme.
    Il est donc placé dans des conditions bio-mécaniques pré-déterminées (rigidité des leviers), considérées comme optimales (mais que je ne peux pas encore maintenant révéler, avant l’avancement de la procédure de protection de la propriété intellectuelle), et qui autorisent le mouvement physiologique libre (articulations).

    A la différence d’un exosquelette conçu pour amplifier le potentiel humain de puissance, par la motorisation d’une structure articulée rigide, et complète, celui-ci a pour vocation d’ACTUALISER son propre potentiel em jouant directement sur la coordination motrice... y compris en-dehors de l’usage de l’équipement, par transfert progressif d’informations (amélioration de la proprioceptivité) + changement physique objectif lié à la pratique avec et/ou sans le port de l’équipement...
    Le contexte est donc radicalement différent dans les 2 cas de figure, et l’un ne permet pas de réaliser les objectifs de l’autre. Ce sont deux champs d’application différents.
    Je ne suis pas certain que mon explication “en surface” seulement, par nécessité du moment, soit suffisante pour donner à comprendre l’intérêt d’un tel équipement.
    Mais en tous cas, cet échange m’a permis de re-voir certains concepts de la physique, et à en tenir compte dans la présentation de mon projet.
    Merci beaucoup Jean-Guy!
    Je reste disponible pour d’autres échanges.

  23. #20
    grade

    Re : exo-squelette

    Bonjour à Tous !
    J'ai dû me déplacer quelques semaines.
    Jean-guy et AlainG, je suis content de voir que vous avez continué le débat autour de l'exosquelette. Bien que ce soit sur celui de AlainG, vos échanges m'ont amené à reconsidérer certains aspect de ma conception.

    Notament Jean-Guy, je trouve ton approche de l'amplification de la puissance motrice (spontanée) par un (ou plusieurs) système(s) accumulateur(s) d'énergie à travers des ressorts/leviers très intéressante; en fait génial.! J'avais surtout pensé aux poulies/fils/roues dentées etc . . .
    Les ressorts ouvrent aussi une option sur d'éventuels mini-compresseurs de fluide (en principe ce serait de l'air) qui utiliseraient la force d'inertie de l'ensemble homme/machine en mouvement, pour comprimer l'air (et la restituer de manière adéquate).
    Néanmoins je me demande si cette charge supplémentaire sera compensée par un apport de puissance acceptable.

    L'autre point intéressant, c'est
    - la gestion des moments d'inertie,
    - l'optimisation de la motricité de l'utilisateur,
    - l'élevation du rendement homme/exosquelette.
    Et c'est là, AlainG ! que ton approche de la conception de ton exosquelette pour résoudre les problèmes de postures et de mouvement physiologiques devient captivant. Vivement que tu finisses de protéger le fruit de ton travail pour voir concrètement les solutuions que tu utilises.
    J'ai appris plein de choses sur le comportement du système articulé humain grâce tes explications. Comme les mouvements qui se contredisent, atténuant ainsi la puissance que le corps développe. En modifiant un comportement moteur d'un être vivant grâce à un exosquelette (par exemple), on peut améliorer le rendement physique (puissance et célérité, etc . . .)
    Mais la question que je me pose est :
    Est que ton exosquelette tient compte de la répartion des charges (du poids popre) sur son endosquelette, des déséquilibres naturelles qui se créent durant toute la vie d'une personne ? Ces déséquilibres qui font que certaines parties du corps gerent plus de charge que d'autres. Et comme ça s'est fait progressivement, le corps a par conséquent apporté des solutions (peut-être pas les meilleurs) pour régler ces problèmes de surtensions ou surpressions.
    Est ce que la densité des os et des muscle et la plus ou moins souplesse des articulations selon leurs sollicitations habituelles sont pris en compte ? Et comment ?
    Je me demande si à long terme il n'y a pas la création de nouvelles zones de surcharges qui ruineraient de nouvelles zones du corps.

    A très bientot

  24. #21
    korn2330

    Re : Exo-squelette

    bonjour tt le monde

    j'ai un travail a réalisé concernant l'exo-squellette dans le domaine médical et ce travail a comme but de fair une etudes technique de ce robot (degré de liberté ,type de robot ......)
    malheureusment j'arrive pas a trouver une doc technique.

    si quelqu'un coné ou je peu trouvé cette doc va vraiment me sauvé
    et merci d'vance

  25. #22
    JPL

    Re : Exo-squelette

    Relis la charte du forum :
    Respectez les lecteurs du forum, n'écrivez pas vos messages en style SMS ou phonétique. Utilisez la fonction "prévisualisation" pour vous relire et limiter les fautes d'orthographe.
    Rien ne sert de penser, il faut réfléchir avant - Pierre Dac

  26. #23
    MetalSkull

    Re : Exo-squelette

    Bonjour à tous.
    J'ai en projet depuis plusieurs année la construction d'un prototype d'exosquelette.
    j'ai lu tous vos post et cela m'a beaucoup aidé,je partais sur un systeme de cables,poulies,pignons et ressort pour,au depart, augmenter seulement la force de l'exosquelette et maintenant je sait que je pourais augmenter aussi la vitesse.
    je voulais savoir si des gens sur ce forum on des plans(meme basique) ou des ébauches d'exosquelette ou des schemas d'articulation ou de toute autre partie d'un exosquelette.
    je cherche aussi a developper ma connaissance en matiere d'exosquelette,donc toute discution ou explication serais la bien venu.
    merci d'avance.

  27. #24
    Rayan1000

    Re : Exo-squelette

    Salut a tous
    si je me permets de remettre se sujet d'actualité, c'est parce que j'aurais besoin d'explication très précise a ce sujet.

    Pourriez vous m'expliquer en détail (avec si possible un plan des articulations) du système d'exoskeleton non motorisé ?

    Merci

  28. #25
    moi Arno

    Re : Exo-squelette

    bonjour a tous,
    g suivi votre discussion (tré interessante) car je suis en pleine réflexion sur mon projet qui est : une armure (genre iron man en beaucoup moins complexe) qui serait pour le moment un essai sans electronique (qui sera rajouté plus tard).
    je cherche pour commencer la matiere premiere: je ne suis pas un expert en métal mais il m'en fodrait un qui soit a la fois léger, résistant et si possible peu onereux.

    merci d'avance a ceu qui me repondront !

    P.S.:si vous avez des idées pour les articulations (élasticité, ressort...)
    et pour certains autres problemes ou pieces .

    merci d'avance....


    Rappel de la charte que tu as acceptée en t'inscrivant ici:

    Respectez les lecteurs du forum, n'écrivez pas vos messages en style SMS ou phonétique. Utilisez la fonction "prévisualisation" pour vous relire et limiter les fautes d'orthographe.
    Merci d"en tenir compte à l'avenir

    Pour la modération,

    yoda1234.
    Dernière modification par yoda1234 ; 14/11/2010 à 21h58.

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