Présentation des exosquelettes
3 - Comment fonctionnent-ils ?
Diagramme chaîne de l'information et chaîne de l'énergie
Vous pouvez cliquer sur certaines cases
- Batteries :
L’exosquelette, pour se mouvoir, nécessite de l’énergie électrique en grande quantité d’où la présence de batteries rechargeables. Ces dernières stockent l’énergie électrique. L’inconvénient de ces batteries est leur autonomie (4 heures, soit 20 kilomètres à 5 km/h). Pour augmenter celle-ci, il faudrait rajouter des batteries ce qui alourdirait le système et paradoxalement diminuerait l’autonomie.
Accumulateur lithium ion
- Moteurs :
Les exosquelettes possèdent plusieurs articulations motorisées. Chacune de ces articulations est entraînée par un moteur. Les moteurs reçoivent de l’énergie électrique qu’ils convertissent en énergie mécanique et transmettent cette énergie aux pompes hydrauliques.
Moteur asynchrone triphasé
- Pompes hydrauliques :
Les pompes convertissent l’énergie mécanique transmise par les différents moteurs en énergie hydraulique. Elles délivrent ensuite cette énergie aux vérins hydrauliques, grâce au liquide (eau ou huile) contenus dans ces pompes, composant chaque articulation.
- Vérins hydrauliques :
Ce sont les vérins hydrauliques qui servent à créer le mouvement mécanique de l’exosquelette et à faire bouger les éléments les uns par rapport aux autres. Entraînés par le moteur, ce sont en quelque sorte les « muscles » de l’exosquelette.
Vérin hydraulique
- Les capteurs :
Capteurs bioélectriques :
Les capteurs bioélectriques détectent de faibles courants émis par des nerfs à la surface de la peau commandant un muscle. Cela permet à l’exosquelette de savoir quand agir et quelle action effectuer pour aider le mouvement par l’utilisateur.
Accéléromètres :
Les accéléromètres donnent l’accélération d’un corps sur lequel ils sont fixés (on parle également de gyroscope dans le cas d’une accélération angulaire). Ce capteur sert essentiellement à asservir l’exosquelette, c’est à dire lui envoyer des informations sur le résultat d’une action effectuée. Il sert également à calculer avec quelle force le système va devoir réagir pour accompagner le mouvement de l'utilisateur, et dans certains cas l'amplifier.
Manomètres :
Les manomètres sont des capteurs de pression. Il peuvent, situés sur la semelle de l'exosquelette, connaître quelle pression exerce le pied de l’utilisateur lorsque qu'il se pose à terre et aussi connaître avec quelle pression (donc force) l’utilisateur crée l'impulsion pour soulever son pied du sol. Indirectement, il peut aussi renseigner le système sur le moment où l'utilisateur va soulever son pied de terre, ce qui peut se traduire par une baisse de la pression exercée par le pied sur la semelle.
Les capteurs angulaires :
Un capteur angulaire est un capteur permettant de recueillir la mesure d’un angle, sous forme numérique ou analogique. Ils servent de sécurité : les degrés de liberté des articulations humaines n’étant pas toujours les mêmes que celles présentes sur l’exosquelette, les capteurs d’angle envoient des informations empêchant l’exosquelette de déplacer un membre plus que le corps humain ne l’autorise.
Manomètre mécanique
Accéléromètre
Capteur d'angle
- Le microcontrôleur :
Un microcontrôleur est un circuit rassemblant les éléments principaux d'un ordinateur tels que les processeurs, les unités périphériques et cartes d'entrées et de sorties.
La carte de commande est le "centre de décison" du système. Elle envoit les ordres aux différentes parties du système et en reçoit les comptes rendus.
