L`HOMME AUGMENTE Regard technologique sur l`extension

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L’HOMME AUGMENTE
Regard technologique sur l’extension physique externe : l’exosquelette
1 Retour sur la vidéo de l’homme presque parfait, partie exosquelette.
Cherchez une définition d’exosquelette
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Dans nombres d’articles sur les exosquelettes, le terme « mécatronique » est cité. De quoi
s’agit-il ?
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Et en France ?
http://www.defense.gouv.fr/content/view/full/141433
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2 Les matériaux utilisés
Sur le modèle HULC de l’armée Américaine, la structure porteuse est en titane. Quelles sont
les caractéristiques de ce matériau qui ont guidé ce choix ? Présente-t-il des contraintes pour
son exploitation à grande échelle ?
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Pourquoi l’acier n’est pas utilisé alors qu’il est plus répandu ?
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3 Les liaisons mécaniques
Les articulations entre les os présentent de nombreuses
configurations.
Pour l’épaule, combien cette articulation présente-t-elle de
degrés de libertés ?
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Que pensez-vous si on étend l’étude au reste du bras ?
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Sur la figure ci-contre,
indiquez la désignation des
liaisons repérées de 1 à 7 ?
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Combien de liaisons
glissières comporte cette
chaîne cinématique ?
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Que pensez-vous si on étend l’étude au reste du squelette humain ?
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Le traitement analogique est souvent décrit comme étant plus rapide que le traitement
numérique. Pourquoi n’est-il pas exploité ici ?
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4 Interaction des chaînes d’énergies et d’information
La figure ci-dessous présente un axe motorisé.
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Sur la figure ci-dessus, identifiez les éléments de la chaîne d’informations et les éléments de
la chaîne d’énergie.
5 Les capteurs
5. 1 Informations d’intention de mouvement
L’information d’intention de mouvement est prélevée sur le corps humain par des interfaces
(capteurs) haptiques. Précisez la signification du terme « interface haptique ».
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Justifiez l’utilisation de ce type d’interface.
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5. 2 Informations sur l’état du système
Deux types d’informations sont nécessaires pour le traitement de l’information :
- les informations sur les efforts (ou couples),
- les informations de position et de vitesse.
Les informations sur les efforts sont prélevées par des
jauges de contraintes (ou jauges de déformation).
Décrivez le principe utilisé par le corps d’épreuve
(élément sensible à la déformation).
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La mesure d’une déformation (et donc d’un effort !)
nécessite une mesure très précise qui nécessite
l’utilisation d’un pont de mesure (dit pont de
Wheatstone). Les éléments sensibles sont R3 et R4.
En l’absence d’effort, R1 = R2 = R3 = R4. Que se
passe-t-il dans ce cas ?
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Sous l’effet d’une déformation, R3 augmente et R4
diminue (ou l’inverse !). Que se passe-t-il dans ce cas ?
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Pour conclure sur le dispositif de mesure d’un effort.
Sur la figure ci-dessus, placez les grandeurs suivantes :
1 - grandeur mesurée : déformation résultante d’un effort
2 - grandeur intermédiaire : résistance
3 - grandeur exploitable : tension électrique
4 - grandeur transmissible : tension adaptée
Les informations de position et de vitesse peuvent être obtenues par un capteur
potentiométrique, par un codeur absolu ou encore par un codeur incrémental. La vitesse est
calculée à partir de la dérivée par rapport au temps de la position.
Pour chacun des trois types de capteurs de position angulaire cités ci-dessous, recherchez un
bref descriptif de fonctionnement.
Capteur potentiométrique
Codeur absolu
Codeur incrémental
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Quel est celui qui présente les meilleurs compromis « Poids / Précision de l’Information » et
« Volume / Précision de l’Information » ?
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6 L’unité de traitement
Approche de la notion de commande des muscles moteurs de l’être humain :
Posture / équilibre / mouvement (CNAM)
La commande informatique doit être de type « temps réel » ? Donnez la signification du point
de vue informatique de ce terme ?
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Le système d’échange et de traitement des informations doit être déterministe. Donnez la
signification du point de vue informatique de ce terme ?
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Les informations sont traitées par des DSP ? Décrivez succinctement le rôle d’un composant
électronique ainsi désigné ?
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7 La motorisation
La motorisation des axes est souvent réalisée par des micro-moteurs électriques à courant
continu. Argumentez ce choix technologique.
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Dans certains cas, les mouvements sont motorisés par des actionneurs pneumatiques ou
hydrauliques. Un compresseur unique, porté sur le dos, assure la mise sous pression du fluide
qui est ensuite distribué par des vannes proportionnelles. Cette solution permet de réduire le
poids sur les extrémités.
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