FR2619723A1

FR2619723A1 - MULTI-MODULAR PHYSICAL EXERCISE APPARATUS AND METHOD OF CONTROLLING SUCH APPARATUS

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Publication number: FR2619723A1
Application number: FR8712224A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-08-31
Filing date: 1987-08-31
Publication date: 1989-03-03
Anticipated expiration: 2007-08-31
Also published as: WO1989001769A1; ATE68691T1; EP0329748A1; DE3865834D1; JPH02500885A; FR2619723B1; AU2324588A; EP0329748B1

Abstract

A physical exercising apparatus comprises an exercising element (100) displaced by a user, a motor device (120) which controls the movement of the exercising element by appplying to it a counter-reaction force, control means (300, 310, 320) which pilot the motor device according to a predetermined sequence which associates each position reached by the exercising element whith a value of the rate of displacement and/or a value of the counter-reaction force. The process for controlling the apparatus comprises cycles which consist in provoking, during displacement of the exercising element according to the initial predetermined sequence, an abrupt forward and/or backward movement between 0.1 and 5 degrees, and then in continuing the displacement of the element according to the initial displacement sequence. The apparatus thereby permits an excitation of the gamma innervation loop during the exercises.

Description

APPAREIL D'EXERCICES PHYSIQUESA MODES MULTIPLES ET PROCEDE DE COMMANDE D'UN TEL APPAREIL présente invention est relativeIl ri appareil d'exercices physiques offrant à l'utilisateur une contre-réaction à un mouvement donné, et plus particulièrement à un appareil d'exercices physiques à modes multiples : isométrique, conduit, assisté, à charge constante ou isotonique, avec ou sans excitation de la boucle d'innervation r. La présente invention se rapporte aussi au procédé de commande de tels appareil.. appareil peut avantageusement être uti isÉ soit dans les hapitaux ou dans les centre,- de kinésithérapie pour rééduquer des muscles suite à unE@ maladie ou un accident, soit dans des clubs sportifs.. des clubs de maintien de la forme physique ou par des privés pour développer et entretenir la musculation. La rééducation comprend essentiellement les étapes su'vantes le repos articulaire avec immobilisation souvent. plâtrée, une première mobilisation articulaire pendant laquelle le membre est déplacé sans faire intervenir le muscle du patient, puis une mobilisation active pendant laquelle l'effort du muscle du patient est assisté et enfin le renforcement musculaire proprement dit pendant lequel le patient déplace un membre contre une force résistante. on distingue dans cette dernière étape une phase de musculat analytique, c'est-à-dire ne faisant intervenir que un ou plusieurs muscles spécifiques, suivie d'une phase de musculation globale. La musculation pratiquée dans les centre. d'entretien de la condition physique comprend essentiellement des mouvements que les personnes. n'effectuent que rarement dans leur.vie quotidienne tel le travail des muscles abdominaux. A l'inverse, la musculation des sportifs, outre le maintien de leur condition générale, tend à développera les muscle particuliers nécessaires à leur sport respectif tels que ceux des jambes pour un joueur de tennis. On distingue usuellement la musculation isométrique': contraction du muscle sans mouvement du membre, la musculation à charge constante pendant laquelle un poids est déplacé verticalement par un jeu de cables et de poulies et. ce plus ou moins rapidement selon l'effort de la personne, la musculation isokinétique pendant laquelle la vitesse du mouvement est imposée par la machine à une valeur constante et enfin la musculation isotonique nécessitant des appareils d'exercices plus sophistiqués imposant une force de contre-réaction et une vitesse de mouvement de telle sorte que le tonus du muscle impliqué reste constant. Un mouvement est. décrit comme concentrique lorsque le membre qui l'effectue se déplace vers le corps, et à l'inverse, le mouvement est décrit comme excentrique lorsque le membre s'éloigne du corps. En gardant à l'esprit que tout membre dispose de deux muscles, l'un agoniste l'autre antagoniste, tel". que le biceps et le triceps pour le bras, on peut. ainsi définir quatre efforts musculaires distincts d'un membre par rapport à un levier, soit pour l'avant bras par exemple , contraction du biceps pour tirer dans un mouvement concentrique le levier, effort du biceps pour retenir le levier se déplaçant dans un mouvement excentrique, poussée par le triceps du levier dans uT: mouvement excentrique et retenue par le triceps du levier se déplaçant concentriquement. Des défi ions données précédemment on peut comprendre la grande variété d'exercices musculaire ainsi que la multitude des enchaînements possibles, d'où l'intérêt porté aux appareils d'exercices physiquez polyvalents permettant de réduire les investissement nécessaires pour un hôpital ou un club sportif. Des progrès en électronique, notamment pour la commande de moteurs électriques,, hydrauliques au mécaniques, ainsi que pour la mesure des mouvements accomplis et la présentation des résultats de manière claire, ont incité les fabricants à développer deF. appareils d'exercices de physique plus adaptés au>- besoins. Ainsi, dans l'exposé WO 860540'4 est présenté un appareil comprenant un levier sur lequel l'utilisateur exerce une force musculaire et dont le mouvement en rotation est contrôlé par un moteur électrique à commande électronique de telle sorte que la vitesse soit constante à une valeur choisie initialement, et ce tant que la force exercée sur le levier est supérieure à une valeur prédéterminée mesurée par un capteur de force monté en bout du levier. Mais cet appareil n'est que isocinétique et ne permet l'enregistrement de la puissance developpée par l'utilisateur au cours de l'exercice que par des moyens annexes. L'a pparei presenté dans l'exposé US 3 848 467 comprend une barre tenue par deux. cables à des tambour eux-mêmes reliés par un axe à un servomoteur électrique à aimant permanent. Ce servomoteur agissant- alternativement en tant qu'élément de freinage puis en tant qu'élément moteur permet des mouvements concentriques puis excentriques à vitesse constante avec, à chaque fin de course, une désaccélération suivie d'une inversion du sens du mouvement automatique. L'amplitude du mouvement, la itesse et l'accélération en fin de course sont établies avant l'exercice selon les. possibilités de l'utilisateur. Des moyens électroniqu e permettent de présenter sur un tableau numérique la quantité de travail developpée, donc à l'utilisateur de moduler la suite de son exercice en fonction de ses objectifs. Cet appareil est toutefois limité aux seul exercices de musculation isocinétique. Dans une version améliorée de l'appareil précédent., décrite dans l'exposé W0 860024, le tambour autour duquel est enroulé le cable est relié au moteur par une transmission hydraulique appliquant au tambour un couple selon la vitesse de rotation du moteur. Un microprocesseur contrôle la vitesse du moteur électrique en fonction du mouvement instantané du cable tel que vu par un capteur de mouvement ou de vitesse et en fonction d'un programme chargé à partir' d'un microordinateur de telle sorte que l'effort musculaire developpé par l'utilisateur tirant ou retenant le cable soit isométrique, isocinétique ou isotonique, et ce à des valeurs évoluant selon les répétitions et les séances. Mais, de part l'emploi de cette transmission hydraulique qui a un grand moment d'inertie, il est difficile de réaliser des séquences plus complexes faisant immédiatement suivre en un point bien détermi un mouvement purement isocinétique à un mouvement purement isotonique. Un autre type d'appareil, décrit dans l'exposé FR 2 494 008, comprend un levier contrblé par un vérin hydraulique lui même piloté par une soupape. Le mouvement de la soupape est commandé par un moteur pas-à-pas selon les instructions d'un microordinateur qui compare la position angulaire du levier mesurée par un décodeur placé son extrémité ainsi que la force exercée sur la barre grâce à un capteur de pression placé sur le vérin '; des valeurs préenregistrées définissant un type d'exercice. Toutefois, du fait des erreurs introduite. lors de la mesure de la pression et de celles introduites lors de la transformation de cette pression en une valeur de force selon une formule introduite dans l'ordinateur et du fait de l'utilisation d'un moteur pas- à-pas pour commander la soupape du vérin hydraulique, cet apparei n'apparait pas suffisamment dynamique et précis pour réaliser des mouvements autres que ceux à force contre-résistantes élevées. Par ailleurs, une théorie médicale introduit la notion d'innervations r complémentaires aux innervations a et p déjà connues. Alors que l'innervation a intervient pour contracter le muscle agoniste, l'innervation B pour relâcher le muscle antagoniste, l'innervation r intervient essentiellement pour ajuster en vitesse et en précision le mouvement lors de sa réalisation. Aucun appareil connu à l'heure actuelle n'offre 1 a possibilité d'exciter cette innervation r en particulier, au cours d'un exercice donné. La présente invention a pour but, dans un appareil d'exercice physique fonctionnant selon une séquence prédéterminée associant à chaque position atteinte successivement par un élément d'exercice une valeur de vitesse de déplacement et/ou une valeur de force de contre réaction, un procédé de commande permettant une excitation de cette boucle d'innervation y ce qui améliore de manière remarquable les performance des utilisateurs patients ou sportif". De plus, le procédé de commande doit aussi permettre la réalisation de mouvements délicats tels que conduits, assités ou étirés. L'appareil pour la mise en oeuvre du procédé précédent doit plus particulièrement être capable de répondre par des mouvements fins, dynamiques et précis aux sollicitations des utilisateurs. Cet appareil doit aussi être polyvalent pour être utilisable à la fois dans les milieux médicaux pour la rééducation de muscles et dans les centres d'entraInement sportif pour la musculation. Selon un premier mode d'exécution préféré, le procédé de commande, selon l'invention, d'un appareil comprenant .un élément d'exercice déplacé par un utilisateur, un dispositif moteur contrôlant le mouvement de l'élément d'exercice, des moyens de commandes pilotant le dispositif moteur selon une séquence prédéterminée, se caractérise en ce qu'il comprend un cycle qui consiste à provoquer lors du déplacement de l'élément d'exercice selon la séquence prédéterminée initiale un brusquF- retour compris entre 0,1 et 5 degré de l'élément d'exercice dans le sens opposé à la force exercée par l'utilisateur causant une augmentation de la force, puis à poursuivre le déplacement de l'élément selon la séquence prédéterminée. Selon un second mode d'exécution préféré, le procédé -4- commande comprend un cycle qui, consisteà provoquer lors du déplacement de l'élément d'exercice selon la séquence prédéterminée initiale une brusque avancée comprise entre0,1 et 5 degré de l'élément devant la force exercée par l'utilisateur causant un affaiblissement de la force, à provoquer ensuite un brusque retour compris entre 0,1 et 5 degré de l'élément dans le sens opposé à la force exercée par l'utilisateur causant une augmentation de la force, puis à poursuivre le déplacement de l'élément selon la séquence de déplacement initiale. Avantageusement, ce cycle est répété plusieurs fois tout au long ou en des parties distinctes seulement de la séquence de déplacement initiale. De préférence, ce cycle est répété à une fréquence comprise entre 1 et 100 hertz. Suivant une forme de réalisation de l'invention, l'appareil d'exercice physique comprend une barre d'exercice dont l'une des extrémités est montée en rotation sur un chassis et l'autre extrémité est déplacée par l'utilisateur, un vérin hydraulique contrblant le mouvement de la barre en lui appliquant une force en contre-réaction à celle appliquée par l'utilisateur et qui est piloté par une valve hydraulique régulant la circulation de fluide hydraulique, et des moyen éléctroniques et informatiques de commande de la valve pilote du vérin selon une séquence déterminée à partir du résultat. de la comparaison à chaque instant ou pour chaque position de la barre d'exercice telle que lue par un décodeur entre d'une part la vitesse instantanée de cette barre et/ou a force qui lui est effectivement exercée telle que lue par un capteur de force et, d'autre part, des valeurs optimales de ces grandeurs. préalablement mémorisées dans les moyens informatiques. Cet appareil se caractérise en ce que la valve pilotant le vérin est une servo-valve essentiellement constituée de trois sections : un dispositif de commande, un amplificateur hydraulique et. un piston de distribution, le dispositif de commande comprenant. un inducteur agissant. sur un i it solidaire du carter de la servo- valve par un tube flexible et à partir duquel se prolonge vers 1e bas un levier de pilotage coaxial au tube ; l'amplificateur hydraulique comprenant les deux côtés du piston, deux conduits traversés par un courant de fluide hydraulique sous pression et reliant ces côtés à une chambre dans laquelle les conduits débouchent par deux orifices opposés et l'extrémité du levier de pilotage arrivant dans la chambre entre les deux orifices ; Un piston de distribution mettant en communication les lignes hydrauliques par des rainures externes. De préférence, le capteur de force est localisé sur la barre d'exercice en l'extrémité déplacée par l'utilisateur et il permet de mesurer la force exercée de manière concentrique et excentrique. Ut i 1 eurent , 1 e signal de commande de 1 a o- valve se présente sous la forme d'un signal alternat2ï carré de fréquence constante dont la largeur de l'alternance positive est modulée en fonction de la commande à transmettre. Selon un mode d'exécution, le procédé de commande pour l'appareil décrit précédemment fait que, pour chaque position successive de la barre, celle-ci poursuit son mouvement si et seulement si la force exercée sur la barre est inférieure à une valeur compri5#-.e entre0,1 et SO daN préalablement mémorisée pour la position. Selon un autre mode d'exécution avantageux, le procédé de commande pour l'appareil décrit précédemment fait que la barre poursuit son mouvement si et seulement si la force exercée sur ladite barre par l'utilisateur est inférieure à une valeur comprise entre zéro et la résultante sur un capteur de force du poids du membre employé pour déplacer la barre,_valeur préalablement mémorisée. Selon une autre forme d'exécution préférentielle, le procédé de commande pour l'appareil de commande décrit précédemment fait que la barre d'exercice poursuit son mouvement si et seulement si la force exercée sur 1 a barre par l'utilisateur est inférieure à une valeur préalablement mémorisée correspondant su seuil de douleur. L'invention sera mieux comprise à l'étude d'un mode de réalisation d'un. appareil d'exercices des muscles. jambiers pris titre d'exemple nullement limitatif et décrit par les figures suivantes: - la figure 1 est une vue en perspective d'uni- réalisation pour le travail des muscles jambiers, - la figure 2 est un schéma de principe de la cinématique de appareil, - la Bure 3 est un schéma de principe de la commande électronique, -la figure4 est un schéma du groupe hydraulique commandé par les moyens électroniques et pilotant le vérin hydraulique de la figure 1, et - la figure 5 présente. l'organigramme de lz. logique de contrôle de l'appareil. En référence à la figure 1, le châssis de l'appareil d'exercices comprend un siège 50 réglable dans le plan hori ontal, un dossier 55 réglable en inclinaison, deux poignées latérales 56 que l'utilisateur aggripe pour maintenir et une jambe métallique projettent l'avant. jambe métallique est constituée d'une barre fixe 70 légerement. oblique vers le haut et â l'extrémité de laquelle monté en rotation par un axe 140 un levier 100. fier 100 est animé par un vérin 120 sous-jacent parallèle à la barre 70. L'utilisateur cAle ses pieds dans deux patins 160 montés à l'extrémité du levier 100. Le siège réglable 50 permet à l'utilisateur de faire coincider son axe articulaire avec l'axe mécanique 140. Un clavier 320 et un écran de visualisation 310 sont montés sur un bras latéral vertical et offre lu possibilité à l'ut.ilisateur de réagir en permanence avec l'a.ppareil, c'est-à-dire de visualiser les efforts accomplis et de répondre aux questionsde l'appareil. Tel que représenté sur la figure 2, le vérin 120 comprend un piston intérieur 130 relié à un axe 110 solidaire en rotation avec le levier 100. Selon que le liquide hydraulique arrive sur la ligne A ou sur la ligne B, le piston imprime au levier 100 un mouvement concentrique ou excentrique respectivement. Ces lignes A et B sont reliées au travers d'une serv.o-valve â un groupe hydraulique représenté sur la figure4. L'angle de déplacement du levier 100 est lu par un codeur 150 qui peut être au choix soit un simple potentiomètre sans fin ou un système plus complexe mais plus précis comprenant une cellule photoélectrique disposée devant un disque gradué. Le signal représentatif de l'angle de déplacement du levier est appliqué sur la ligne 9. Le débattement maximum de ce levier est de 1,15 degré, et il est généralement ramené lors de la programmation des moyens électroniques à une amplitude de mouvement de l'ordre de 100 degré. Des capteurs de force, de préférence des jauges de contraintes, sont montés à la fois dans les patins inférieurs et supérieurs 160 qui bloquent le pied, ce qui permet de mesurer aussi bien la force exercée de manière concentrique qu'excentrique. Le signal représentatif de cette force est appliqué sur la ligne F. Les lignes0 et F sont reliées aux moyens électroniques de commande représentés sur la figure 3. Ces moyens de commande électroniques et informatiques comprennent un microprocesseur 200, un étage d'amplification en option 400 et un microordinateur 300. Le microprocesseur comprend, rattaché à une ligne omnibus 230, un processeur 240 incluant une unite logique reliée à des registres et à une unité de mémoire 260 au travers d'un contrtleur de mémoire 250, un chien de garde 285, un convertisseur analogue/numérique 220 recevant les valeurs de force F et de déplacement8 en série après le multiplexeur 210, une interface de sortie 290 à modulation par la largeur de l'impulsion et, enfin, une interface série en relation avec le générateur d'impulsions 270 et permettant au travers d'une ligne RS- 232-C des communications avec le microordinateur 300 muni lui-méme d'une carte interface série correspondante 340. L'utilisateur peut communiquer avec 1-,e microordinateur 300 grâce à l'écran de visualisation 310 et au clavier 320 cités précédemment. La logique ,l'appareil d'exercices physiques décrite plus tard en référence à la figure 5 est d'abord rédigéeà l'aide du microordinateur 300, puis elle est transférée au travers de la liaison RS-232-C, de la ligne omnibus 230, de l'unité logique 240 et du contr8leur de mémoire 20 à l'intérieur de la mémoire 250. Cette logique est caractéristique d'une cinématique donnée : soit un appareil pour exercer les jambes ou pour exercer les bran ou adapté pour exercer une autre partie du corps. La première phase de l'utilisation de l'appareil correspondant à l'établissement des différent paramètres de l'exercice fait essentiellement intervenir le microordinateur 300 où sont préalablement mémorisés les paramètres correspondants à des exercices type. Eventuellement, selon le choix e fectué par l'utilisateur, le microordinateur est amené à solliciter le microprocesseur 200, lors d'un pré-enregistrement des possibilités physiques de cet utilisateur par exemple. Lors de cette phase initiale, le microordinateur procède, au fur et à mesure des options prises par l'utilisateur, à l'établissement de divers paramètres tels que le tableau indiquant les valeurs des forces de contre-réaction à exercer par l'appareil en fonctionde la position angulaire 'du levier et/ou durée d'un mouvement. et/ou la répétition d'un mouvement. Le microordinateur procède aussi à l'élaboration d'exercices complexes enchaînant par exemple, une portion isométrique puis isotonique terminée par un mouvement conduit. A la fin de cette phase d'initial isation, ces différents paramètres sont transférés dans une section de la mémoire 260 et le commandement de la suite des opérations relatives à l'exercice est transféré au microprocesseur 200. De part sa rapidité d'exécution des étapes du programme pré-mémorisé, le microprocesseur peut comparer de manière quasi instantanée les informations en force et en déplacement reçues sur les lignes F et 8 avec les paramètres mis en mémoire pour produire un signal s de commande du vérin hydraulique. Un chien de garde 26r. vérifie en permanence la centrale de calcul 240 est toujours en activité auquel cas il réinitialise 1c programme du microprocesseur au début. Cette sécurité est nécessaire pour éviter que l'appareil ne réalise dé.- mouvements désordonnés suite à une détérioration de la partie électronique. De par le choix de la servo-valve qui va être décrite en référence à la figure 4, le signal de commande s se présente sous la forme d'un signal alternatif carré de fréquence constante dont la largeur de l'alternance positive est modulée en fonction de la commande à transmettre. Selon les caractéristiques de la servo-valve, on peut soit utiliser le signal s pour la commander, soit on a besoin d'utiliser une carte 400 d'adaptation d'impédance qui comprend un amplificateur opérationnel 410 relié à deux transistors complémentaires 420 et 430 montés symétriquement en collecteur commun, et qui amplifie en intensité s en un signal S. La figure 4 présente le groupe hydraulique ,alimentant. le vérin 120 de la figure 2. Il comprend un réservoir 600 de fluide hydraulique 601, normalement de l'huile, une pompe 602 alimentant par une ligne E une servo-valve 605 qui délivre selon la position du piston de distribution 650 le fluide hydraulique à haute pression soit sur la ligne A ou sur la ligne B. Le fluide venant en retour sur l'autre ligne est dirigé par le même piston 650 sur la ligne de retour R. Sur la ligne S est. appliqué le signal de commande établi par les moyens électroniques et informatiques décrits en référence à la figure 3. Cette ligne S est reliée un inducteur 610. Dans la servo-valve 605, un induit 620 est maintenu au milieu de l'inducteur 610 par un tube flexible 615 et il est muni en sa partie inférieure d'un levier de pilotage 630 coaxial au tube flexible 615. Ce levier de pilotage se poursuit jusqu'à l'intérieur du piston 650, où il est mobile à l'intérieur d'une chambre taillée dans ce piston. Cette chambre est reliée à chacun des côtés du piston par deux canaux inverseurs 653 et 655 qui débouchent dans cette chambre par les orifices 652 et 654 respectivement. Sur le pourtour du piston 650 sont taillées deux. rainures profondes 658 et 659 de communication. Le piston 650 tel qu'il est representé sur la figure 4 est dans une position médiane de telle sorte qu'aucune liane A, B ou E, R ne soient reliées entre elles. Telle que décrite précédemment, la servo-valve fonctionne de la manière suivante : la position de l'induit 620 est ajustée par la vis 640 et le ressort 642 de te 1 1 e sorte que, tenu par 1 e tube 615, cet induit se situe exactement au milieu de l'inducteur, donc que l'extrémité du levier de pilotage 630 soit en une position médiane entre les orifices 652 et 654. Le fluide sous pression arrive sur la ligne E et, en passant au travers du filtre 656 se dirige au travers de conduits tai 1 1 és dans 1 e carter de 1 a va 1 ve vers 1 es deux -côtés respectifs du piston 650. Le fluide poursuit sa progression à l'intérieur des conduits 653 et 655 débouchant par les orifices 652 et 654 dans la chambre intérieure d'où il quitte la servo-valve sur la ligne R. De par l'évidement à l'intérieur du piston 650, le canal inverseur gauche 653 a une longueur identique au canal droit 655. Tant que 1 e levier de commande630 est Z, unL position médiane entre les orifices 652 et 654, 1a pression exercée par le fluide sur chacun des c8tés du piston est identique, le piston reste immobile, les lignes A et B restent fermées et le piston 130 du vérin. ne se déplace pas. L'inducteur 620 se déplace vers la droite lorsque le signal S est positif, dans l'autre sens lorsque le signal S est négatif. Initialement, les deux alternances positives et négatives constituant le signal S alternatif carré sont de largeur égale. L'induit620 vibre donc autour de sa position centrale. Lors d'une alternance positive de S, l'inducteur 610 déplace vers la droite l'induit 620. I1 s'ensuit par conséquence un déplacement vers la gauche du levier de commande 630 ce qui obstrue l'orifice 652. La pression hydraulique augmente légèrement dans le. conduit 655 et sur le c8té droit du piston qui commence à se déplacer vers la gauche jusqu'à ce que ce levier de commande E-30 soit â nouveau en une position intermédiaire entre les deux orifices. A l'inverse, lors d'une alternance négative de S, l'inducteur 610 déplace l'induit vers la gauche, donc le piston 650 vers la. droite. Ainsi, la vibration de l'induit 620 provoque aussi une vibration équivalente du piston 650 ce qui annule en permanence la composante statique, toujours désavantageuse, des forces de frottement s'exerçant entre le piston et le cylindre. Si, maintenant, la largeur de l'a1terra rice posi ive de S augmente par rapport à l'alternance négative, alors l'induit oscille toujours, mais autour d'une position décalée vers la droite. Le piston oscille alors autour d'une position décalée vers la gauche et la rainure de communication 659 relie la ligne E à la ligne B, la rainure 658 relie la ligne A à, la ligne R et le piston 130 du vérin avance. A l'inverse, si la largeur de l'alternance positive de S diminue, alors l'induit 620 oscille autour d'une position décalée vers la gauche, lc- pist oscille autour d'une position décalée vers la droite, ce qui met en communication la ligne E avec la ligne A ainsi que la ligne B avec la ligne de retour R. l'axe 110 du vérin hydraulique se rétracte. En d'autres termes, 1a servo-valve 605 est essentiellement constituée de trois sections : un dispositif de commande, un amplificateur hydraulique et un piston de distribution 650. Le dispositif de commande comprend un inducteur 610 agissant sur un induit 620 solidaire du carter de la servo-valve 605 par un tube flexible E-15 et à partir duquel se prolonge vers le bas un levier de pilotage 630 coaxial au tube 615. Ce dispositif de commande convertit un signal électrique continu en un pivotement du levier de pilotage. L'amplificateur hydraulique comprend les deux côtés du piston 650, les conduits 653 et 655 reliant ces côtés une chambre interne du piston dans laquelle ces conduits débouchent par deux orifices opposés 652 et 654, et l'extrémité du levier de pilotage 630 arrivant dans la chambre interne entre les deux orifices 652 et 654. Le piston de distribution 650 est déplacé par les pressions hydrauliques apparaissant sur ses côtés en fonction de la position de l'extrémité du levier de pilotage 631, par rapport aux orif' 652 et 659 et met en communication les lignes hydrauliques E,R et A,B de par ses rainurer 658 et 659. On peut ainsi constater que cette servo-valve convertit un signal électrique de faible puissance (environ 1,5 W) en un signal hydraulique de sortie de grande puissance. Grâce à des caractéristiques dynamiques très favorables (temps de réponse inférieur b E. ms), cette valve permet de contrôler efficacement des cycles très rapides. De plus, i 1 y a proportionnalité entre 1 a variation de la largeur de l'alternance positive du signal d'entrée inductif et l'ouverture de la valve, soit le débit de fluide hydraulique délivré au vérin ce qui permet de contrôler la vitesse de déplacement de l'axe 110 du vérin, donc du levier 100. En combinant ces possibilités particulières des servo-valves à des capteurs de force de haute précision situés de préférence sur les patins 160, alors il est seulement possible de demander à l'appareil de réaliser des mouvements fins, précis tout en réagissant immédiatement au comportement de l'utilisateur. La manière dont l'appareil fonctionne peut être mieux comprise en se reportant d l'organigramme de la figure 5. En général un exercice comprend une première phase de choix parmi diverses options proposées par la logique résidant dans le microordinateur de l'appareil et une deuxième phase de travail proprement dite sous le contrôle principal du microprocesseur. Une fois installé dans le fauteuil, l'utilisateur actionne un bouton marche/arrêt, si celo n'a pas été déjà fait, ce qui initialise le groupe hydraulique et aussi les moyens ectroniques et informatiques par l'accomplissement sous-programmes d'initialisation caractéristiques microprocesseur utilisé. Sous la commande du programme résidant dans 1 e microordinateur, l'appareil propose un premier choix correspondant à la case 10 entre des mouvements concentriques et/ou excentriques. Puis l'appareil demande de définir l'amplitude du mouvement en précisant un angle de départ X compris entre 0 et 135 degré et un anale final Y compris entre X et 135 degré. Une confimation des. réponses est éxigée par l'appareil. Ceci correspond à 1-t case 20 de l'organigramme. L'utilisateur se voit ensuite proposer l'option de l'excitation de l'innervation r (case 25). Dans le caZ positif, il doit de plus définir le type d'excitation et les zones lors du déplacement du levier au cour. desquelles il souhaite que cette excitation soit effectuée (case 26). Cette option consiste à superposer sur la courbe définissant la force à appliquer en fonction du déplacement du levier une série d'impulsionz de courte durée et d'amplitude réglable. Un premier type d'impulsion consiste en un mouvement d'amplitude restreinte, de l'ordre de 0,3 degré., du levier en sens inverse du mouvement initial. DEVICE PHYSICAL EXERCISES A MULTIPLE MODES AND METHOD COMMAND OF SUCH A DEVICE The present invention is relative It r physical exercise device offering the user a counter-reaction to a given movement, and more particularly to a multi-mode exercise apparatus: isometric, driven, assisted, with constant or isotonic charge, with or without excitation of the innervation loop r. The present invention also relates to the control method of such apparatus. The apparatus may advantageously be used either in the hospitals or in the centers, physiotherapy to rehabilitate muscles following an illness or an accident, or in clubs. Sports clubs, fitness clubs or private clubs to develop and maintain bodybuilding. Rehabilitation basically includes the following stages of joint rest with immobilization often. plaster, a first joint mobilization during which the limb is moved without involving the muscle of the patient, then an active mobilization during which the effort of the muscle of the patient is assisted and finally the muscle reinforcement itself during which the patient moves a limb against a resistant force. in this last step, we distinguish an analytic muscle phase, that is to say involving only one or more specific muscles, followed by a phase of global musculation. Bodybuilding practiced in the centers. Fitness maintenance basically includes movements that people. rarely perform in their daily lives such as the work of the abdominal muscles. On the other hand, the musculation of sportsmen, in addition to the maintenance of their general condition, tends to develop the particular muscles necessary for their respective sport such as those of the legs for a tennis player. Isometric muscle training is usually distinguished: contraction of the muscle without movement of the limb, weight training at constant load during which a weight is moved vertically by a set of cables and pulleys and. this more or less quickly depending on the effort of the person, the isokinetic musculation during which the speed of movement is imposed by the machine at a constant value and finally the isotonic musculation requiring more sophisticated exercise equipment imposing a counter force reaction and a speed of movement so that the tone of the muscle involved remains constant. A movement is. described as concentric when the limb carrying it moves towards the body, and conversely, the movement is described as eccentric when the limb moves away from the body. Bearing in mind that each limb has two muscles, one agonist and the other antagonist, such as the biceps and the triceps for the arm, it is possible to define four distinct muscular efforts of one limb per limb. relative to a lever, either for the forearm for example, contraction of the biceps to pull in a concentric movement the lever, effort of the biceps to hold the lever moving in an eccentric movement, pushed by the triceps of the lever in uT: movement eccentric and restrained by the triceps of the lever moving concentrically.Both challenges given above can be understood the wide variety of muscular exercises as well as the multitude of possible sequences, hence the interest in exercise equipment physic versatile allowing to reduce the investment required for a hospital or sports club Progress in electronics, especially for the control of electric motors, From mechanical hydraulics to measurement of the movements performed and the presentation of the results in a clear manner, manufacturers have been encouraged to develop deF. fitness exercise equipment more suited to> - needs. Thus, in the disclosure WO 860540'4 is presented an apparatus comprising a lever on which the user exerts a muscular force and whose rotational movement is controlled by an electronically controlled electric motor so that the speed is constant at a value initially chosen, as long as the force exerted on the lever is greater than a predetermined value measured by a force sensor mounted at the end of the lever. But this device is only isokinetic and allows the registration of the power developed by the user during the exercise that by means ancillary. The exhibit in US 3,848,467 includes a bar held by two. cables to drums themselves connected by an axis to an electric servomotor with permanent magnet. This servomotor acting alternately as a braking element and then as a motor element allows concentric movements then eccentric constant speed with, at each end of the race, a de-accelerated followed by a reversal of the direction of the automatic movement. The amplitude of the movement, the speed and the acceleration at the end of the race are established before the exercise according to the. possibilities of the user. Electronic means make it possible to present on a digital table the amount of work developed, thus the user to modulate the rest of his exercise according to his objectives. This device is however limited to the exercises of isokinetic musculation only. In an improved version of the previous apparatus described in WO 860024, the drum around which the cable is wound is connected to the motor by a hydraulic transmission applying to the drum a torque according to the speed of rotation of the motor. A microprocessor controls the speed of the electric motor according to the instantaneous motion of the cable as seen by a motion or speed sensor and according to a program loaded from a microcomputer so that the muscular effort developed by the user pulling or retaining the cable is isometric, isokinetic or isotonic, and at values changing according to the repetitions and sessions. But because of the use of this hydraulic transmission, which has a great moment of inertia, it is difficult to produce more complex sequences which immediately follow at a certain point a purely isokinetic movement to a purely isotonic movement. Another type of device, described in the FR 2 494 008, comprises a lever controlled by a hydraulic cylinder itself controlled by a valve. The movement of the valve is controlled by a stepper motor according to the instructions of a microcomputer that compares the angular position of the lever measured by a decoder placed its end and the force exerted on the bar with a pressure sensor placed on the cylinder '; prerecorded values defining a type of exercise. However, because of the errors introduced. when measuring the pressure and those introduced during the transformation of this pressure into a force value according to a formula introduced into the computer and because of the use of a stepper motor to control the Hydraulic cylinder valve, this device does not appear sufficiently dynamic and accurate to achieve movements other than those strong counter-resistant. Moreover, a medical theory introduces the notion of innervations complementary to the innervations a and p already known. While the innervation intervenes to contract the agonist muscle, the innervation B to release the antagonist muscle, the innervation r intervenes essentially to adjust in speed and in precision the movement during its realization. No device known at present offers the possibility of exciting this innervation in particular during a given exercise. The present invention aims, in a physical exercise apparatus operating in a predetermined sequence associating at each position successively achieved by an exercise member a displacement speed value and / or a counter-reaction force value, a method The control method allows excitation of this innervation loop, which remarkably improves the performance of the patient or sports users. "In addition, the control method must also allow the realization of delicate movements such as ducts, sitting or stretched. The apparatus for the implementation of the above method must in particular be able to respond with fine, dynamic and precise movements to the demands of users.This device must also be versatile to be used both in the medical community for rehabilitation muscles and sports training centers in In accordance with a first preferred embodiment, the control method, according to the invention, of an apparatus comprising: an exercise element moved by a user, a motor device controlling the movement of the element Exercise, control means controlling the motor device according to a predetermined sequence, is characterized in that it comprises a cycle which consists in causing during the displacement of the exercise element according to the initial predetermined sequence a brusquf- return included between 0.1 and 5 degrees of the exercise element in the opposite direction to the force exerted by the user causing an increase of the force, and then to continue moving the element according to the predetermined sequence. According to a second preferred embodiment, the control method comprises a cycle which consists in causing the movement of the exercise element according to the predetermined initial sequence to cause a sudden advance between 0.1 and 5 degrees of the element in front of the force exerted by the user causing a weakening of the force, then causing a sudden return between 0.1 and 5 degrees of the element in the opposite direction to the force exerted by the user causing an increase in force, and then to continue moving the element according to the initial displacement sequence. Advantageously, this cycle is repeated several times throughout or in distinct portions only of the initial displacement sequence. Preferably, this cycle is repeated at a frequency of between 1 and 100 Hz. According to one embodiment of the invention, the exercise machine comprises an exercise bar whose one end is rotatably mounted on one frame and the other end is moved by the user, a jack hydraulic control the movement of the bar by applying a force in feedback against that applied by the user and which is controlled by a hydraulic valve regulating the flow of hydraulic fluid, and electronic control means and computer control valve of the cylinder according to a sequence determined from the result. of the comparison at each moment or for each position of the exercise bar as read by a decoder between, on the one hand, the instantaneous speed of this bar and / or the force actually exerted on it as read by a sensor of strength and, on the other hand, optimal values of these quantities. previously stored in the computer. This device is characterized in that the valve controlling the cylinder is a servo valve consisting essentially of three sections: a control device, a hydraulic amplifier and. a dispensing piston, the control device comprising. an acting inductor. on a i it secured to the housing of the servo valve by a flexible tube and from which extends downward a control lever coaxial with the tube; the hydraulic amplifier comprising both sides of the piston, two ducts traversed by a stream of hydraulic fluid under pressure and connecting these sides to a chamber in which the ducts open through two opposite ports and the end of the control lever arriving in the chamber between the two orifices; A distribution piston communicating the hydraulic lines by external grooves. Preferably, the force sensor is located on the exercise bar at the end displaced by the user and it makes it possible to measure the force exerted in a concentric and eccentric manner. Ut i 1 had, the 1 o-valve control signal is in the form of a square alternating signal of constant frequency whose width of the positive halfwave is modulated according to the command to be transmitted. According to one embodiment, the control method for the apparatus described above makes that, for each successive position of the bar, the latter continues its movement if and only if the force exerted on the bar is less than a value compri5 # - .e between 0.1 and SO daN previously memorized for the position. According to another advantageous embodiment, the control method for the apparatus described above causes the bar to continue its movement if and only if the force exerted on said bar by the user is less than a value between zero and resultant on a force sensor of the weight of the member used to move the bar, _valeur previously memorized. According to another preferred embodiment, the control method for the control apparatus described above causes the exercise bar to continue its movement if and only if the force exerted on the bar by the user is less than one. previously stored value corresponding to the pain threshold. The invention will be better understood in the study of an embodiment of a. muscle exercise machine. Torsions taken by way of non-limiting example and described by the following figures: - Figure 1 is a perspective view of uni- achievement for the work of the tibial muscles, - Figure 2 is a block diagram of the device kinematics , - the Bure 3 is a schematic diagram of the electronic control, - the figure 4 is a diagram of the hydraulic unit controlled by the electronic means and driving the hydraulic cylinder of Figure 1, and - Figure 5 shows. the organizational chart of lz. control logic of the device. With reference to FIG. 1, the frame of the exercise machine comprises an adjustable seat 50 in the hori ontal plane, an adjustable reclining backrest 55, two side handles 56 that the user grips to maintain and a metal leg projecting. forward. metal leg consists of a bar 70 fixed slightly. oblique upwards and at the end of which rotatably mounted by an axis 140 a lever 100. proud 100 is driven by a jack 120 underlying parallel to the bar 70. The user cAle his feet in two skates 160 mounted at the end of the lever 100. The adjustable seat 50 allows the user to have his articular axis coincide with the mechanical axis 140. A keyboard 320 and a display screen 310 are mounted on a vertical side arm and offer the possibility the user to continually react with the device, ie to visualize the efforts made and to answer the questions from the device. As shown in FIG. 2, the jack 120 comprises an inner piston 130 connected to an axle 110 integral in rotation with the lever 100. Depending on whether the hydraulic fluid arrives on the line A or on the line B, the piston prints on the lever 100 a concentric or eccentric movement respectively. These lines A and B are connected through a servo-valve to a hydraulic unit shown in FIG. 4. The angle of movement of the lever 100 is read by an encoder 150 which can be either a simple endless potentiometer or a more complex but more accurate system comprising a photocell arranged in front of a graduated disc. The signal representative of the angle of movement of the lever is applied on line 9. The maximum travel of this lever is 1.15 degrees, and it is generally reduced when programming electronic means to a range of motion of the lever. order of 100 degrees. Force sensors, preferably strain gauges, are mounted in both the lower and upper shoes 160 which block the foot, which makes it possible to measure both the force exerted concentrically and eccentrically. The signal representative of this force is applied on the line F. The lines 0 and F are connected to the electronic control means shown in FIG. 3. These electronic and computer control means comprise a microprocessor 200, an optional amplifier stage 400 and a microcomputer 300. The microprocessor comprises, attached to a bus line 230, a processor 240 including a logic unit connected to registers and to a memory unit 260 through a memory controller 250, a watchdog 285, an analog / digital converter 220 receiving the force F and displacement values 8 in series after the multiplexer 210, an output interface 290 with modulation by the width of the pulse and, finally, a serial interface in connection with the pulse generator 270 and allowing through an RS-232-C line communications with the microcomputer 300 itself provided with a corresponding serial interface card 340. The user can communicate with 1-, the microcomputer 300 through the display screen 310 and keyboard 320 mentioned above. The logic, the exercise machine described later with reference to Figure 5 is first written to using the microcomputer 300, then it is transferred through the RS-link. 232-C, the bus line 230, the logic unit 240 and the memory controller 20 inside the memory 250. This logic is characteristic of a given kinematics: either an apparatus for exercising the legs or for exercise the bran or adapted to exercise another part of the body. The first phase of the use of the apparatus corresponding to the establishment of different parameters of the exercise essentially involves the microcomputer 300 where are previously stored the parameters corresponding to typical exercises. Optionally, according to the choice made by the user, the microcomputer is urged to request the microprocessor 200, during a pre-registration of the physical possibilities of this user for example. During this initial phase, the microcomputer proceeds, as and when the options are taken by the user, the establishment of various parameters such as the table indicating the values of the forces of feedback to be exerted by the device in function of the angular position 'of the lever and / or duration of a movement. and / or the repetition of a movement. The microcomputer also proceeds with the elaboration of complex exercises linking, for example, an isometric and then isotonic portion terminated by a driven movement. At the end of this initialization phase, these different parameters are transferred to a section of the memory 260 and the control of the continuation of the operations relating to the exercise is transferred to the microprocessor 200. Because of its speed of execution of steps of the pre-stored program, the microprocessor can compare almost instantaneously the information in force and displacement received on lines F and 8 with the parameters stored in order to produce a control signal of the hydraulic cylinder. A guard dog 26r. continuously checks the central computer 240 is still active in which case it resets 1c microprocessor program at the beginning. This security is necessary to prevent the device from carrying out disordered movements following a deterioration of the electronic part. By the choice of the servo valve which will be described with reference to FIG. 4, the control signal s is in the form of a square alternating signal of constant frequency whose width of the positive halfwave is modulated in function of the command to be transmitted. Depending on the characteristics of the servo valve, it is possible to use the signal s to control it, or it is necessary to use an impedance matching card 400 which comprises an operational amplifier 410 connected to two complementary transistors 420 and 430 mounted symmetrically in common collector, and which amplifies in intensity s in a signal S. Figure 4 shows the hydraulic unit, feeding. the cylinder 120 of FIG. 2. It comprises a reservoir 600 of hydraulic fluid 601, normally oil, a pump 602 feeding by a line E a servo valve 605 which delivers, according to the position of the distribution piston 650, the hydraulic fluid at high pressure either on line A or on line B. The fluid coming back on the other line is directed by the same piston 650 on the return line R. On the line S is. applied the control signal established by the electronic and computer means described with reference to Figure 3. This line S is connected to an inductor 610. In the servo valve 605, an armature 620 is held in the middle of the inductor 610 by a flexible tube 615 and is provided in its lower part with a pilot lever 630 coaxial with the flexible tube 615. This control lever continues to the inside of the piston 650, where it is movable inside a chamber cut in this piston. This chamber is connected to each side of the piston by two inverter channels 653 and 655 which open into this chamber through the orifices 652 and 654 respectively. On the periphery of the piston 650 are cut two. 658 and 659 deep communication grooves. The piston 650 as shown in FIG. 4 is in a median position such that no lianas A, B or E, R are connected to each other. As previously described, the servovalve operates as follows: the position of the armature 620 is adjusted by the screw 640 and the spring 642 so that, held by the tube 615, this armature is located exactly in the middle of the inductor, so that the end of the control lever 630 is in a median position between the orifices 652 and 654. The fluid under pressure arrives on the line E and, passing through the filter 656 is directs through ducts tai 1 1 és in the casing 1 ve va 1 ve to 1 -the two respective sides of the piston 650. The fluid continues its progression inside the ducts 653 and 655 opening through the orifices 652 and 654 in the inner chamber from which it leaves the servo valve on the R line. Through the recess inside the piston 650, the left inverter channel 653 has a length identical to the right channel 655. As long as 1 e control lever 630 is Z, a middle position between 652 and 654 ports, the pressure exerted by the fluid on each of the sides of the piston is identical, the piston remains stationary, lines A and B remain closed and the piston 130 of the cylinder. do not move. The inductor 620 moves to the right when the signal S is positive, in the other direction when the signal S is negative. Initially, the two positive and negative halfwaves constituting the square alternating signal S are of equal width. The armature 620 therefore vibrates around its central position. During a positive alternation of S, the inductor 610 moves the armature 620 to the right. This consequently results in a leftward displacement of the control lever 630, which obstructs the orifice 652. The hydraulic pressure increases. slightly in the. 655 and on the right side of the piston which begins to move to the left until the control lever E-30 is again in an intermediate position between the two orifices. Conversely, during a negative alternation of S, the inductor 610 moves the armature to the left, so the piston 650 to the. right. Thus, the vibration of the armature 620 also causes an equivalent vibration of the piston 650 which permanently cancels the static component, always disadvantageous, friction forces exerted between the piston and the cylinder. If, now, the width of the positive antenna of S increases with respect to the negative alternation, then the armature still oscillates, but around a position shifted to the right. The piston then oscillates around a position shifted to the left and the communication groove 659 connects the line E to the line B, the groove 658 connects the line A to the line R and the piston 130 of the cylinder advances. On the other hand, if the width of the positive half wave of S decreases, then the armature 620 oscillates around a position shifted to the left, the pistol oscillates around a position shifted to the right, which puts in communication the line E with the line A and the line B with the return line R. the axis 110 of the hydraulic cylinder retracts. In other words, the servo valve 605 consists essentially of three sections: a control device, a hydraulic amplifier and a distribution piston 650. The control device comprises an inductor 610 acting on an armature 620 secured to the housing of the servo valve 605 by a flexible tube E-15 and from which is extended downwardly a control lever 630 coaxial with the tube 615. This control device converts a continuous electrical signal into a pivoting of the control lever. The hydraulic amplifier comprises both sides of the piston 650, the ducts 653 and 655 connecting these sides an internal chamber of the piston in which these conduits open through two opposite ports 652 and 654, and the end of the control lever 630 arriving in the internal chamber between the two orifices 652 and 654. The distribution piston 650 is displaced by the hydraulic pressures appearing on its sides as a function of the position of the end of the control lever 631, with respect to the orif '652 and 659 and sets in communication the hydraulic lines E, R and A, B by its groove 658 and 659. It can thus be seen that this servo valve converts a low power electrical signal (about 1.5 W) into a hydraulic output signal of major power. Thanks to very favorable dynamic characteristics (lower response time b E. ms), this valve makes it possible to effectively control very fast cycles. In addition, there is proportionality between the variation of the width of the positive half-cycle of the inductive input signal and the opening of the valve, ie the flow of hydraulic fluid delivered to the jack, which makes it possible to control the speed displacement of the axis 110 of the cylinder, therefore the lever 100. By combining these particular possibilities of the servo valves to high precision force sensors preferably located on the pads 160, then it is only possible to ask the device to achieve fine movements, accurate while responding immediately to the behavior of the user. The way the device works can be better understood by referring to the flowchart in Figure 5. In general, an exercise includes a first phase of choice among various options offered by the logic residing in the microcomputer of the device and a second phase of work itself under the main control of the microprocessor. Once installed in the chair, the user activates a button on / off, if it has not already been done, which initialises the group hydraulic and also the electronic and computer means by completing microprocessor characteristics initialization routines used. Under the control of the program residing in the microcomputer, the apparatus provides a first choice corresponding to box 10 between concentric and / or eccentric movements. Then the device asks to define the amplitude of the movement by specifying an angle of departure X between 0 and 135 degree and a final anal Y between X and 135 degree. A confimation of. answers is required by the device. This corresponds to 1-t box 20 of the flowchart. The user is then offered the option of excitation of innervation r (box 25). In the positive case, he must also define the type of excitation and the zones when moving the lever to the court. from which he wishes this excitation to be carried out (box 26). This option consists in superimposing on the curve defining the force to be applied as a function of the movement of the lever a series of pulses of short duration and of adjustable amplitude. A first type of pulse consists of a movement of restricted amplitude, of the order of 0.3 degrees, of the lever in the opposite direction of the initial movement.

Un deuxième type d'impulsion provoque lors du déplacement du bras une brusque avance bras devant la force excercée d'environ 1 degré ce décontracte 1 E muscle, suivi immédiatement d'un brusque. retour en arrière du bras d'environ0,5 degré contre 1 a force, ce qui crée une contraction brève du muscle et enfin un retour à la courbe normale.A second type of impulse causes, when the arm is moved, a sudden arm advance in front of the force exerted by about 1 degree, this relaxes the muscle, followed immediately by a sudden one. backwards the arm by approximately 0.5 degrees against force, which creates a brief contraction of the muscle and finally a return to the normal curve.

Ces impulsions peuvent être individuelles ou, de préférence, répétées à une fréquence comprise entre 10 et 100 hertz. These pulses can be individual or, preferably, repeated at a frequency of between 10 and 100 Hz.

Puis l'appareil propose un menu de différent. exercices correspondant sur l'organigramme aux cases 31 à 38. L'utilisateur répond par le numéro correspondant dans le menu à l'exercice à choisir entre ; isométrique 31, mouvement conduit 32, mouvement assisté 33, étirement 34, échauffement 35 correspondant à des exercices à charge constante, exercices dynamiques 36 et des combinaisons de mouvements prédéfinies dans les cases 37 et au-delà. Then the device offers a menu of different. corresponding exercises on the flowchart in boxes 31 to 38. The user responds with the corresponding number in the menu to the exercise to choose between; isometric 31, movement leads 32, assisted movement 33, stretching 34, warming up 35 corresponding to constant load exercises, dynamic exercises 36 and predefined movement combinations in boxes 37 and beyond.

Lorsque l'utilisateur a opté pour un mouvement isométrique, l'appareil lui demande de définir l'une ou les différentes positions o0 il désire que la machine s'arrête pour y effectuer une contraction isométrique (case 41), ainsi que la durée de ces arrêts à choisir entre 3 et 20 secondes (case 51). Après avoir validé ces options, le commandement de l'appareil passe au microprocesseur et le levier 110 se dirige vers le premier point d'exercice où l'utilisateur applique un effort sur ce levier (case 61). Les résultats de cet effort tels que mesurés par les capteurs de force situés dans les butées 160 sont affichés sur l'écran de visualisation 310 (case 71). Puis l'appareil vérifie si une nouvelle position a été demandée (case 81) et dans le cas positif, (option 1) déplace le levier en la deuxième position et s'apprête à mesurer l'effort exercé er, c point par l'utilisateur (case 61 bis). Ce cycle ezt répété à chaque position déterminée précédemment (ca:ce 41). Une fois toutes les positions accomplies, l'appareil s'arrête(case 91) ou revient au menu initial. When the user has opted for an isometric movement, the device asks him to define one or the different positions where he wants the machine to stop to make an isometric contraction (box 41), as well as the duration of these stops to choose between 3 and 20 seconds (box 51). After validating these options, the command of the device passes to the microprocessor and the lever 110 moves to the first point of exercise where the user applies a force on this lever (box 61). The results of this effort as measured by the force sensors located in the stops 160 are displayed on the display screen 310 (box 71). Then the device checks whether a new position has been requested (box 81) and in the positive case, (option 1) moves the lever to the second position and is about to measure the force exerted by the point. user (box 61a). This cycle is repeated at each position determined previously (ca: this 41). After all positions are complete, the unit stops <box> (box 91) or returns to the initial menu.

Lorsque l'utilisateur a opté pour un mouvement conduit (case 32), l'appareil lui demandr- la force maximum Fo avec laquelle elle est autorisée à déplacer le membre (case 42). Le commandement passe alors au microprocesseur et l'appareil commence le déplacement de ce membre partir de la position initiale X. Pour chaque unité de déplacement parcourue, l'appareil détermine r'il n'est pas arrivé en fin de course (question 62) auquel cas elle s'arrête (option 1), sinon il mesure la force F exercée par 1 e membre sur 1 e capteur de force. Si cett force F vient à dépasser la force Fo prédéterminée, donc que le membre présente une raideur (option b) elle arrête immédiatement ce mouvement ; sinon elle poursuit ce déplacement (option a). On comprend donc que, en suivant cette séquence de commande, l'appareil va conduire le membre en déplacement tant qu'une raideur de la part de l'utilisateur n'apparaft pas. When the user has opted for a driven movement (box 32), the apparatus asks him for the maximum force Fo with which he is authorized to move the member (box 42). The command then passes to the microprocessor and the apparatus starts the movement of this member from the initial position X. For each unit of displacement traveled, the apparatus determines that it has not arrived at the end of the race (question 62) in which case it stops (option 1), otherwise it measures the force F exerted by the limb on the force sensor. If this force F comes to exceed the predetermined force Fo, so that the member has a stiffness (option b) it stops immediately this movement; otherwise she continues this move (option a). It is therefore understood that, by following this command sequence, the device will drive the moving member as stiffness on the part of the user does not appear.

Si l'utilisateur a opté pour un mouvement assisté (case 33), l'appareil commence par effectuer une mesure du poids du membre de l'utilisateur tel que vu par le capteur de force (case 43), puis demande l'utilisateur ou au rééducateur d'entrer une force de référence Fo comprise entre zéro et le poids mesuré précédemment (case 53). L'appareil peut aussi être programmé de telle sorte qu'il déplace le levier à vitesse lente tout en 'effectuant une mesure en chacun deZ angles de déplacement du levier de la résultante du de ce membre telle que lue par le capteur de force lca@. < - 43). Une seconde courbe de valeur de force de référencr_ Fo en fonction du déplacement angulaire est ensuite introduite (case 53). If the user has opted for an assisted movement (box 33), the apparatus starts by making a measurement of the weight of the user's limb as seen by the force sensor (box 43), then asks the user or the reeducator to enter a reference force Fo between zero and the weight measured previously (box 53). The apparatus may also be programmed so that it moves the lever at a slow speed while making a measurement in each of the lever movement angles of the resultant of that member as read by the force sensor lca @ . <- 43). A second force value curve referencing Fo as a function of the angular displacement is then introduced (box 53).

Le commandement de l'appareil passe alors au microprocesseur et l'utilisateur est alors invité déplacer de par lui même son membre. Une mesure de la force F instantanée est réalisée (case 63). Si la force F est inférieure à la force de référence Fo, soit l'o@@tic.n e correspondant au fait que l'utilisateur parvient à alléger le poids de son membre sur le levier voir annuler complètement l'appui qu'il exerce sur ce levier en déplaçant tout seul son membre, alors le levier sc déplace pour suivre le membre (case 83). Si la tentativi_: de mouvement se traduit par un allègement insuffisant, c'est-à-dire que la force F lue par le capteur supérieure à Fo, alors le levier reste immobile en attente (option c). Enfin, si à la suite d'un découragement l'utilisateur laisse son membre reposer complètement sur le levier, ce qui se traduit pur 1û lecture d'une force F égale ou éventuellement supérieure à la valeur de la résultante du poids mesuré précédemment, alors l'exercice se transforme automatiquement en un mouvement conduit (option d). il apparaft de manière évidente que le choix d'une valeur presque nulle pour Fo correspond à 1' intention de l'utilisateur de déplacer son membre sans assistance. A l'inverse, le choix pour Fo d'une valeur proche du poids du membre correspond à l'intention de l'utilisateur de ne fournir qu'un très faible effort pour passer eventuellement rapidement à un seul mouvement conduit. La stimulation de l'innervation r associée à cet exercice permet de meilleurs résultats. The command of the device then passes to the microprocessor and the user is then invited to move by itself its member. A measurement of the instantaneous force F is performed (box 63). If the force F is less than the reference force Fo, the o @@ tic.ne corresponding to the fact that the user manages to lighten the weight of his limb on the lever see completely cancel the support he exercises on this lever by moving his limb alone, then the sc lever moves to follow the member (box 83). If the tentativi_: movement results in insufficient relief, that is to say that the force F read by the sensor greater than Fo, then the lever remains motionless waiting (option c). Finally, if, following a discouragement, the user allows his limb to rest completely on the lever, which results in reading a force F equal to or possibly greater than the value of the resultant of the weight measured previously, then the exercise is automatically transformed into a led movement (option d). it is evident that the choice of a near-zero value for Fo corresponds to the user's intention to move his member without assistance. Conversely, the choice for Fo of a value close to the weight of the member corresponds to the intention of the user to provide only a very small effort to possibly move quickly to a single led movement. The stimulation of the innervation associated with this exercise allows better results.

Un exercice d'étirement consiste à amener le membre vers une position limite de l'amplitude articulaire, et à forcer le mouvement du membre au-del de ce point de raideur sans toutefois excéder un seuil de douleur préétablie. Au début de cette option 34, une force de référence que ne doit pas dépasser la machine lors de l'étirement est choisie par l'utilisateur ou 1E rééducateur. Une durée D de l'étirement. est aussi indiquée à l'appareil (case 44). A stretching exercise involves bringing the limb to a limit position of the range of motion, and forcing the limb to move beyond this point of stiffness without, however, exceeding a pre-established pain threshold. At the beginning of this option 34, a reference force that must not be exceeded during the stretch is selected by the user or the re-educator. A duration D of the stretch. is also indicated on the device (box 44).

Le commandement de l'appareil passe au microprocesseur et le levier 110 commence à se déplacer vers la position extrême Y tout en mesurant au fur et à mesure la force F appliquée sur le capteur (case 54). Si cette force F reste inférieure à la force Fo indiquée précédemment (option f), le levier continue son déplacement vers la position extrême. Ce cycle se répète tant que le levier n'a pas atteint, voire dépassé, la position de raideur donc que la force F reste inférieure à la force Fo de référence. The command of the apparatus passes to the microprocessor and the lever 110 begins to move to the extreme position Y while measuring the force F applied to the sensor as it goes (box 54). If this force F remains lower than the force Fo indicated previously (option f), the lever continues its displacement towards the extreme position. This cycle is repeated as long as the lever has not reached or exceeded the stiffness position so that the force F remains lower than the reference force Fo.

Lorsque le point de douleur maximal autorisé est atteint, l'utilisateur exerce naturellement sur le levier une force F au moins égale â Fo (option g). When the maximum allowable pain point is reached, the user naturally exerts on the lever a force F at least equal to Fo (option g).

L'appareil immobilise alors le levier 110 (case 74) et maintient cette position pendant une durée D indiquée précédemment (case 84), puis revient en arrière pour relâcher l'étirement (case 94). Si pour une raison ou pour une autre l'utilisateur vient à contracter le muscle de son membre lors du déplacement du levier, donc. imprlmc sur le capteur une force F supérieure Fo, (option h) alors 1 e levier s'arrête et revient automatiquement er. arrière (case 94). A ce stade l'appareil est disponibIc pour un nouveau choix d'exercice (case 104). The device then immobilizes the lever 110 (box 74) and maintains this position for a duration D indicated previously (box 84), and then goes back to release the stretch (box 94). If for one reason or another the user comes to contract the muscle of his limb when moving the lever, so. When the sensor is pulled up to a higher F force Fo (option h), the lever stops and returns automatically. back (box 94). At this point the device is available for a new exercise choice (box 104).

L'option 35 correspond à des exercices à charge constante utilisés couramment pour échauffer les muscles avant des exercices plus sophistiqués. Après avoir entré la force Fo contre-résistante (case 45) et le nombre de répétitions I (case 55), le commandement de l'appareil est transféré au microprocesseur qui déplace lentement le levier à la position X de départ. L'utilisateur est alors invité à déplacer le levier avec une force égale à Fo (case 65, 75 et 85, option i, j). Lorsque le levier arrive en fin de course (option k à la sortie de la case 95), le levier revient en arrière à vitesse constante lente (case 105), le compteur de répétition p e-t augmenté d'une unité (case 115), la nouvelle valeur p est comparée à I (case 125). Tant que cette valeur p est inférieure à I (option m), l'utilisateur est invité à recommencer le mouvement (retour à la case 65), sinon l'exercice s'arrête (case 135). Cet exercice étant réalisé à force constante, la vitesse de déplacement du levier varie en fonction de la puissance développée par utilisateur. Option 35 is a constant-load exercise commonly used to warm muscles before more sophisticated exercises. After entering the counter-resistance Fo force (box 45) and the number of repetitions I (box 55), the command of the apparatus is transferred to the microprocessor which slowly moves the lever to the starting X position. The user is then asked to move the lever with a force equal to Fo (box 65, 75 and 85, option i, j). When the lever reaches the end of the race (option k at the exit of box 95), the lever goes back at slow constant speed (box 105), the repetition counter p and increased by one unit (box 115), the new value p is compared to I (box 125). As long as this value p is less than I (option m), the user is invited to restart the movement (return to box 65), otherwise the exercise stops (box 135). This exercise being performed with constant force, the speed of movement of the lever varies according to the power developed by the user.

Lorsque l'utilisateur a opté pour des exercices dynamiques (option 36), l'appareil lui demande d'abord '1 souhaite effectuer ces exercices en mode direct ou en opposition, c'est-à-dire imprimer un mouvement en appliquant une force de déplacement au levier ou s'opposer à un mouvement du levier (case 46). When the user has opted for dynamic exercises (option 36), the device first asks him '1 wishes to perform these exercises in direct mode or in opposition, that is to say, to print a movement by applying a force move the lever or oppose a movement of the lever (box 46).

Puis l'appareil, toujours sous 1 e contr2@ 1 e du microordinateur, passe en mode d'acquisition et d'enregistrement : le bras quitte sa position neutre pour s'arrêter la position de départ X. Un message apparaît alors invitant l'utilisateur à produire son effort maximum. Après un court temps d'immobilisation, le brap se met en mouvement à vitesse constante, par exemple 75 degré/seconde, et l'appareil mémorise les valeurs données par le capteur de force tout au long de la course du levier. Une courbe de la force devëloppée en fonction du déplacement angulaire du levier apparaît sur l'écran de visualisation 310 (case 66). Du fait que cette courbe été enregistrée à vitesse constante, elle represente aussi la puissance developpée par l'utilisateur en chacun des points. Then the apparatus, still under the control of the microcomputer, goes into acquisition mode and recording: the arm leaves its neutral position to stop the starting position X. A message appears then inviting the user to produce his maximum effort. After a short time of immobilization, the batt starts moving at a constant speed, for example 75 degree / second, and the apparatus stores the values given by the force sensor throughout the lever stroke. A curve of the force devolved as a function of the angular displacement of the lever appears on the display screen 310 (box 66). Since this curve was recorded at constant speed, it also represents the power developed by the user at each point.

En la case 67, i 1 est demandé à l'uti 1 ' . eur s'il veut effectuer des corrections sur cette courbe ou non. Dans l'affirmative (option 1); la courbe mémorisée est comparée à une courbe type dont le choix est proposé. In box 67, i 1 is requested from the user. if he wants to make corrections on this curve or not. If yes (option 1); the memorized curve is compared with a standard curve whose choice is proposed.

Des recherches médicales récentes dans ce domaine tendent à prouver que ces courbes types sont différentes selon que l'uti isateur pratique intensivement un sport. La comparaison de ces courbes a pour but de génerer une nouvelle courbe représentant les variations de la valeur de consigne Fo en fonction du déplacement du bras. Pour ce faire la logique résidant dans le microordinateur détermine automatiquement la force minimum Fmin exercée entre la position angulaire égale à 50 et 90 degré. Puis la courbe type retenue, soit standard soit correspondant à un sportif determiné, est ajustée en fonction de cette valeur minimale Fmin augmentée ou diminuée d'un pourcentage choisi. Enfin, d'ultimes corrections- peuvent être appliquées sur toute ou sur des portions choisie-. dc la courbe (case 86). Recent medical research in this area tends to show that these typical curves are different depending on whether the user is intensively practicing a sport. The purpose of comparing these curves is to generate a new curve representing the variations of the set value Fo as a function of the displacement of the arm. To do this, the logic residing in the microcomputer automatically determines the minimum force Fmin exerted between the angular position equal to 50 and 90 degrees. Then the standard curve selected, either standard or corresponding to a determined athlete, is adjusted according to this minimum value Fmin increased or decreased by a selected percentage. Finally, final corrections can be applied to all or selected portions. dc the curve (box 86).

La commande de l'exercice est alors transférée au microprocesseur, et l'utilisateur est invité déplacer le bras. En tout point du déplacement, une comparaison est faite entre la mesure de la force F telle que lue par le capteur et la valeur de consigne correspondant à ce point (case 116). Si la force F instantanée est inférieure à Fo, le levier reste immobile (option 0 à la sortie de la case 6). Dans l'autre car le vérin se déplace de 'telle sorte que la puissance développée reste identique à la puissance enregistrée (case 136). En d'autres termes, si l'utilisateur développe en chaque position angulaire du levier une force identique à celle développée lors de l'enregistrement, le levier se déplace à vitesse constante, sinon cette vitesse augmente ou diminue de telle sorte que la valeur de la force appliquée revienne à celle de la courbe prédéterminée Une fois arrivé en fin de course (case 146), le bras revient en position de départ vitesse constante si seul un exercice concentrique ou excentrique a été demandé en 10, ou l'exercice se répète en montée et en descente. Un test est effectué pour arrêter l'exercice lorsque le nombre de répétitions correspond à celui requis (case 156 à 186). The exercise control is then transferred to the microprocessor, and the user is prompted to move the arm. At any point of the displacement, a comparison is made between the measurement of the force F as read by the sensor and the setpoint corresponding to this point (box 116). If the instantaneous force F is less than Fo, the lever remains stationary (option 0 at the exit of box 6). In the other because the jack moves so that the developed power remains the same as the recorded power (box 136). In other words, if the user develops in each angular position of the lever a force identical to that developed during the recording, the lever moves at a constant speed, otherwise this speed increases or decreases so that the value of the applied force returns to that of the predetermined curve Once arrived at the end of the race (box 146), the arm returns to starting position constant speed if only a concentric or eccentric exercise was requested in 10, or the exercise is repeated uphill and downhill. A test is performed to stop the exercise when the number of repetitions corresponds to that required (box 156 to 186).

Les options 37 et les suivantes correspondent â des exercices combinant les exercices élémentaires décrit précédemment. A titre d'exemple, l'option 37 peut correspondre à une technique dite "contracté-relàché" dans laquelle le muscle est étiré jusqu'à un seuil douloureux de manière analogue à l'option 34, puis une contraction statique est demandée pour une période d'environ 6 secondes avec affichage des résultats dE- manière analogue â l'option 31, puis l'utilisateur effectue un relâchement musculaire et l'appareil poursuit un étirement additionnel. Options 37 and the following correspond to exercises combining the elementary exercises described above. For example, option 37 may correspond to a so-called "contracted-relaxed" technique in which the muscle is stretched to a pain threshold in a similar manner to option 34, and then a static contraction is required for a period of approximately 6 seconds with display of results similar to option 31, then the user relaxes muscle and the apparatus continues additional stretching.

Décrite dans le cadre d'un appareil d'exercice pour les muscles Jambiers, les principes selon l'invention peuvent s'appliquer avec peu de modifications à un appareil exerçant les deux jambes séparément voirc_ même, à des appareils pour l'exercice des bras ou pc-ur des appareils d'exercices concernant d'autres groupez musculaire. Described in the context of an exercise machine for the muscles Jambiers, the principles according to the invention can be applied with few modifications to a device exercising the two legs separately voirc_ same, devices for the exercise of arms or pc-ur exercisers on other muscle groups.

Claims

CLAIM :: 1. A method of controlling an exercise app i. physical devices comprising an exercise member moved by a user, a motor device controlling the movement. of the exercise element by applying to it a force in feedback against that applied by the user, of: -. control means controlling the first motor device: e 1 ors a predetermined sequence associating with each 1 0 0 iti @! I @ reached successively by the eyercircément element speed value of displacement and / or a value of de counter-reaction, characterized in that it comprises a cycle which consists in causing the displacement of the exercise element to slide in the sequence prede-mi- initial initial abrupt return between 0.1 and 5 degz @ .-. the exercise element in the opposite direction to the force exerted by the user causing an increase in force, and then to continue moving the element according to the initial displacement sequence. 2. A method of controlling a physical exercise machine according to claim 1, characterized in that it comprises a cycle which consists in causing, during the displacement of the exercise element according to the initial predetermined sequence, an abrupt advanced between 0.1 and 5 degrees of the element in front of the force exerted by the user causing a weakening. of the force, then cause a sudden return between 0.1 and 5 degrees of the element in the opposite direction to the force exerted by the user causing an increase in force, and then continue the movement of the element according to the initial displacement sequence. 3. A method of controlling a physical exercise apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the cycle is repeated several times throughout the motion sequence. of the element. exercise or on one or more distinct parts of the sequence. 4. The method of controlling an exercise machine: physical according to claim 3, characterized in that the cycle is repeated at a frequency of between 1 and 100 Hz. 5. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, comprising an exercise bar whose one end is rotatably mounted on a frame and the other end is moved by. the user, hydraulic controlling. the movement of the bar by applying a force against it to that applied by the user and which is controlled by a hydraulic valve regulating the flow of hydraulic fluid, and electronic means and computer control of the pilot valve of the cylinder according to a sequence determined from the result of the comparison at each moment or for each position of the exercise bar as read by a decoder between on the one hand the instantaneous speed of this bar and / or the force which is actually exerted as read by a force sensor and secondly optimal values of these quantities previously stored in the computer means, characterized in that the valve controlling the cylinder is a servo valve consisting essentially of three sections: a device control, a hydraulic amplifier and a distribution piston, the control device comprising an inductor (610) acting on an armature (620) integral with the servo valve housing (605) by firing, flexible tube (615) and from which is extended downwardly a control lever (630) coaxial with the tube (615); the hydraulic amplifier comprising the two sides of the piston (650), two ducts (653, 655) running through a stream of pressurized hydraulic fluid connecting these cities to a chamber in which 1 ducts (653,655) open in pairs. Opposite orifices. ( 6 5 2 , 6 5 9), and the end of the pitching lever (6311) arriving in the chamber between the two orifices. ; a dispensing piston 650 putting in communication the: -. line: hydraulic by external grooves ^ (E.5, E @ 9). Apparatus according to claim 5, characterized in that the force sensor is located on the exercise bar at the end displaced by the user. 7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the force sensor makes it possible to measure the force exerted in a concentric or eccentric manner by the user. 8. Apparatus according to claim 5, characterized in that the control signal (S) of the servo valve (605) is in the form. an alternating square signal of constant frequency whose width of the positive halfwave is modulated according to the command to be transmitted. 9. Apparatus according to claim 8, characterized in that, for each successive position of the bar, the latter continues its movement if and only if the force exerted on the bar by the user is less than a value of this force included between 0.1 and 50 daN, previously stored for the position. 10. Apparatus according to claim 8, characterized in that the exercise bar continues its movement if and only if the force exerted on the bar-by the user is less than a value previously stored between zero and the resultant on a sensor the weight of the limb emptied by the user to move the bar. 11. Apparatus according to claim 8, characterized in that the exercise bar continues its movement if and only if the force exerted on the bar by the user is. less than a value previously. memorized corresponding to a pain threshold.