• Problématique posée

Réaliser une partie d'un exosquelette (membres inférieurs sur un baudrier) permettant de moins solliciter ces membres afin de déplacer une charge.
Les exosquelettes sont des structures mécaniques qui doublent celles du squelette humain et lui confèrent des capacités physiques qu'il n'a pas ou plus.
Le potentiel d'utilisation est énorme : levage et portage de charges de
travail et d'outils dans toutes les filières industrielles et bien sûr, assistance aux
handicaps.
Les exosquelettes peuvent être mécaniques, électriques, bio mécaniques, à
gestion électronique.
Les étudiants devront dans un premier temps définir le principe d'un exosquelette membres inférieurs associé à un baudrier réglable assurant l'interface principale avec le corps humain adulte.
Les étudiants définiront la plage de réglage des parties d'exosquelette pour que
celui-ci puisse s'adapter à des morphologies « classiques » adulte homme
femme.
Une attention toute particulière devra être portée sur la compatibilité du
baudrier avec les parties exosquelettes pour membres supérieurs.

• Outils et méthodes à mettre en oeuvres :
• Démarche de projet.
• Analyse fonctionnelle et analyse système.
• Conception, optimisation.
• Réalisation d'un prototype.
• Bonne synthèse des S.I. (Génie Mécanique et Génie Electrique).
  

Ce projet, très complet, permet d'approfondir l'ensemble des connaissances acquises en cours (CAO, outils de modélisation, calculs de mécanique, RdM,...). De plus, l'ensemble de la filière conception-modélisation-réalisation du département sera utilisé à cet effet.

• Livrable
• Exosquelette (non holonome) jambes sur baudrier.

Nous avons réalisé un prototype d'exosquelette sous CATIA. Notre solution technique est d'utiliser des ressorts fixés sur la diagonale de parallélogrammes déformables et maintenus dans des tubes télescopiques pour le guidage. Lorsque l'utilisateur s'accroupit, les ressorts se compriment et emmagasinent de l'énergie. Lorsque l'utilisateur se relève, ils fournissent une force qui l'aide à remonter. Un ressort en compression permet d'avoir une force qui est d'autant plus grande que l'utilisateur est bas. De plus, une semelle déformable en carbone assure les transferts d'énergie et encaisse les déformations par torsion lors de la marche. Elle permet notamment la conservation de l'équilibre pour l'utilisateur. La liaison entre le corps et l'exosquelette est assurée par un baudrier.

Nous avons alors réalisé des calculs théoriques pour choisir ces ressorts, leur raideur est déterminée en fonction des caractéristiques morphologiques de l'utilisateur et des charges maximales de manutention définies par le code du travail. D'autre part nous avons également analysé l'anatomie du corps humain afin de définir les longueurs des différents éléments de notre structure tout en prévoyant des moyens pour l'adapter à différentes morphologies.

Par la suite, nous avons pu imprimer notre exosquelette à l'échelle 1/4. Grâce à ce modèle réduit nous avons alors réalisé quelques essais. Ainsi, nous avons pu confirmer nos choix théoriques des ressorts.

Nous avons réalisé ce projet en collaboration avec des médecins, et la cellule handicap de l'ENS Cachan. Ce projet était très intéressant car nous avons pu concevoir, réaliser et enfin valider nos solutions expérimentalement.