TAPIS ROULANT D'EXERCICE A ASSERVISSEMENT DE VITESSE
La présente invention consiste en une amélioration des tapis roulants destinés a l'exercice de la fonction locomotrice chez des sujets relevant de la récupération ou du développement de leurs aptitudes physiques.SPEED CONTROLLED EXERCISE TREADMILL
The present invention consists of an improvement in treadmills intended for the exercise of the locomotor function in subjects relating to the recovery or development of their physical aptitudes.
Dans les tapis roulants usuels, la vitesse de la bande porteuse est fixée indépendamment du déplacement effectif du sujet. Ce dernier est contraint d'accompagner au mieux le mouvement imposé, faute de quoi il sort de l'espace utile du tapis. Les solutions actuelles consistent en des dispositifs d'arret d'urgence ou de modulation de la vitesse de la bande par action du sujet ou d'un opérateur auxiliaire. In conventional treadmills, the speed of the carrier belt is fixed regardless of the actual movement of the subject. The latter is forced to best support the imposed movement, failing which it leaves the useful space of the carpet. The current solutions consist of devices for emergency stop or modulation of the speed of the tape by action of the subject or an auxiliary operator.
L'utilisation, dans des matériels récents, de dispositifs informatiques pour la programmation de la vitesse de roulement ne remet pas en cause l'indépendance du sujet par rapport a son support mobile et n'élimine en rien les risques évoqués plus haut.The use, in recent materials, of computer devices for programming the running speed does not call into question the independence of the subject with respect to his mobile support and does not in any way eliminate the risks mentioned above.
La présente invention élimine ces inconvénients et apporte de nouvelles possibilités dans l'utilisation des tapis roulants à usage médical ou sportif. En effet, elle consiste å asservir la vitesse de la bande transporteuse du tapis à la position du sujet, cette position étant estimée par rapport au referentiel constitue par le bati ou tout autre élément fixe lié au tapis. The present invention eliminates these drawbacks and brings new possibilities in the use of treadmills for medical or sports use. Indeed, it consists in slaving the speed of the conveyor belt of the carpet to the position of the subject, this position being estimated with respect to the frame of reference constituted by the frame or any other fixed element linked to the carpet.
La position moyenne du sujet est évaluée par un dispositif télémétrique délivrant une grandeur proportionnelle à l'écart entre la position attendue et la position effective du sujet. Cette grandeur commande la vitesse de la bande transporteuse, de manière a corriger l'écart de position éventuel. L'ensemble constitue une boucle d'asservissement associant le sujet a la bande transporteuse, de telle manière que la vitesse relative moyenne du sujet par rapport au referentiel soit sensiblement nulle a chaque instant.Ainsi, la vitesse du sujet par rapport a la bande transporteuse est-elle toujours égale, en valeur absolue, a la vitesse linéaire de la partie porteuse de la bande, par rapport au ré+érentiel. La mesure de cette dernière vitesse (et, le cas échéant, des couples de rotation mis en jeu), renseigne aisément sur l'état de mobilité instantanée du sujet, aussi bien dans ses caractéristiques globales (vitesse, accélération moyennes, etc.) que dans ses ses caractéristiques détaillées (par exemple, asymétrie des efforts moteurs de chacun des membres impliqués dans la locomotion du sujet). The average position of the subject is evaluated by a telemetric device delivering a quantity proportional to the difference between the expected position and the actual position of the subject. This variable controls the speed of the conveyor belt, so as to correct any position deviation. The assembly constitutes a control loop associating the subject with the conveyor belt, so that the average relative speed of the subject relative to the frame of reference is substantially zero at all times. Thus, the speed of the subject relative to the conveyor belt is it always equal, in absolute value, to the linear speed of the carrier part of the strip, with respect to the re + erential. The measurement of this latter speed (and, where appropriate, of the torques involved), provides easy information on the subject's instantaneous mobility state, both in its overall characteristics (average speed, acceleration, etc.) and in its detailed characteristics (for example, asymmetry of the motor efforts of each of the members involved in the locomotion of the subject).
Le principe de l'invention autorise deux modes de fonctionnement. Dans le premier, designs par "sujet moteur", la vitesse de la bande transporteuse s'adapte a celle imposée par le sujet. Dans le second mode, dit bande motrice", le sujet doit s'adapter a une vitesse imposée par la bande transporteuse, en particulier selon des séquences appliquées par un programmateur automatique (notamment informatique) ou un opérateur auxiliaire. Les séquences peuvent comporter des variations de l'inclinaison moyenne de la bande transporteuse, afin de simuler des parcours en montée ou en descente. The principle of the invention allows two modes of operation. In the first, designed by "driving subject", the speed of the conveyor belt adapts to that imposed by the subject. In the second mode, called the driving belt, the subject must adapt to a speed imposed by the conveyor belt, in particular according to sequences applied by an automatic programmer (in particular computer) or an auxiliary operator. The sequences may include variations the average inclination of the conveyor belt, to simulate uphill or downhill routes.
Selon une forme de réalisation indicative de l'invention, la position moyenne du sujet par rapport au référentiel est mesurée par un télémètre à faisceau ultrasonore, délivrant une tension électrique proportiDnnelle à l'écart constaté entre une position de référence et la position actuelle du sujet. According to an indicative embodiment of the invention, the average position of the subject relative to the reference frame is measured by an ultrasonic beam rangefinder, delivering an electrical voltage proportional to the difference observed between a reference position and the current position of the subject .
Grace ê un circuit d'interfagage, cette tension est convertie en données numériques traitées dans un micro-ordinateur par un logiciel chargé d'élaborer un signal de correction de position. Traduit sous forme électrique par un convertisseur approprié, ce signal est appliqué au circuit d'alimentation du moteur d'entratnement de la bande transporteuse, de manière a réduire l'écart actuel dans la position du sujet. Un dispositif électromécanique annexe permet, en mode bande motrice, de réaliser des pentes variables, sous le controle du logiciel informatique. Selon une variante complémentaire au dispositif ci-dessus, une console d'affichage sur écran cathodique permet de visualiser des données numériques ou graphiques relatives å l'exercice en cours, voire des vues simulant un autre environnement, animées à une vitesse reliée a la vitesse asservie du sujet. Thanks to an interfacing circuit, this voltage is converted into digital data processed in a microcomputer by software responsible for developing a position correction signal. Translated into electrical form by a suitable converter, this signal is applied to the power supply circuit of the drive motor of the conveyor belt, so as to reduce the current deviation in the position of the subject. An auxiliary electromechanical device makes it possible, in drive belt mode, to produce variable slopes, under the control of the computer software. According to a variant complementary to the above device, a display console on a cathode screen makes it possible to display digital or graphic data relating to the current exercise, or even views simulating another environment, animated at a speed related to the speed subject.
L'invention, et notamment le dispositif ci-dessus qui l'illustre, sont particulièrement destinés à améliorer les possibilités fonctionnelles des tapis roulants utilisée en kinésithérapie humaine et vétérinaire en vue de la récupération de la fonction locomotrice (post-traumatique ou post-chirurgicale) et du développement de la capacité physique générale (réadaptation cardiaque ou pulmonaire, entrafnement sportif). The invention, and in particular the above device which illustrates it, are particularly intended to improve the functional possibilities of the treadmills used in human and veterinary physiotherapy for the recovery of the locomotor function (post-traumatic or post-surgical ) and the development of general physical capacity (cardiac or pulmonary rehabilitation, sports training).