FR3162155A1 - Method for controlling an exoskeleton to assist with walking activity - Google Patents
Method for controlling an exoskeleton to assist with walking activityInfo
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Abstract
Un aspect de l’invention concerne un procédé (100) de commande d’un exosquelette d’assistance à une activité pédestre d’un utilisateur, le procédé (100) comprenant des étapes de : mesure (110) :d’une accélération et d’une vitesse angulaire de la zone lombaire de l’utilisateur par la centrale inertielle à six axes, etd’un angle et d’une vitesse de rotation d’actionneurs de hanche,détermination (120), à partir des mesures :d’une phase d’un cycle de l’activité pédestre,d’une période de l’activité pédestre d’une pente d’un terrain sur lequel l’activité pédestre est réalisée,modulation (130) de l’intensité du courant fourni par la source d’énergie en fonction de la phase déterminée du cycle de l’activité pédestre, de la période déterminée de l’activité pédestre et de la pente déterminée du terrain, etapplication (140) du courant modulé aux actionneurs de hanche. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 1 One aspect of the invention relates to a method (100) for controlling a user's walking assistance exoskeleton, the method (100) comprising the steps of: measuring (110) the acceleration and angular velocity of the user's lumbar region using a six-axis inertial measurement unit, and the angle and rotational speed of hip actuators; determining (120), from the measurements, a phase of a walking activity cycle, a period of the walking activity, and the slope of the terrain on which the walking activity is performed; modulating (130) the intensity of the current supplied by the energy source as a function of the determined phase of the walking activity cycle, the determined period of the walking activity, and the determined slope of the terrain; and applying (140) the modulated current to the hip actuators. Figure to be published with the abbreviation: Figure 1
Description
Le domaine technique de l’invention est celui des exosquelettes d’assistance à une activité pédestre.The technical field of the invention is that of exoskeletons to assist in a walking activity.
La présente invention concerne notamment un procédé de commande d’un exosquelette d’assistance à une activité pédestre.The present invention relates in particular to a method of controlling an exoskeleton for assistance with walking activity.
Un exosquelette est un appareil fixé sur un ou plusieurs membres du corps humain d’un utilisateur pour lui redonner sa mobilité ou en augmenter ses capacités physiques.An exoskeleton is a device attached to one or more limbs of a user's human body to restore their mobility or increase their physical capabilities.
Les exosquelettes peuvent permettre d’assister un utilisateur dans différentes tâches telles que le port de charges lourdes, la marche, la course, la randonnée etc. De nombreuses applications sont possibles comme dans le domaine médical, industriel, sportif ou encore militaire.Exoskeletons can assist a user in various tasks such as carrying heavy loads, walking, running, hiking, etc. Numerous applications are possible, including in the medical, industrial, sports, and military fields.
Suivant les applications visées, les exosquelettes diffèrent grandement. Ainsi, il est possible de diviser les exosquelettes en deux grandes catégories.Depending on their intended applications, exoskeletons differ greatly. Thus, it is possible to divide exoskeletons into two main categories.
Une première catégorie concerne les exosquelettes passifs. Les exosquelettes passifs ne sont pas motorisés. Les exosquelettes passifs intègrent des matériaux et des équipements permettant de stocker et de libérer l'énergie pendant le mouvement de l’utilisateur. Le terme « utilisateur » désigne la personne portant l’exosquelette. Cette personne peut être un homme ou une femme de tout âge. Les exosquelettes passifs sont souvent utilisés à des fins d’ergonomie, pour prévenir les microtraumatismes répétés ou pour aider à soulever des outils ou des équipements. Ainsi, les exosquelettes passifs, tel que celui divulgué dans la demande de brevet WO2014109799A1, sont principalement destinés à l’assistance de personnes valides afin d’effectuer une tâche répétitive et/ou traumatisantes. Ces exosquelettes passifs ne nécessitent pas la mise en œuvre d’un procédé de commande puisque les forces exercées par l’exosquelette sur l’utilisateur sont générées en réponse aux mouvements de l’utilisateur.The first category concerns passive exoskeletons. Passive exoskeletons are not motorized. They incorporate materials and equipment that store and release energy during the user's movement. The term "user" refers to the person wearing the exoskeleton. This person can be a man or a woman of any age. Passive exoskeletons are often used for ergonomic purposes, to prevent repetitive strain injuries, or to assist in lifting tools or equipment. Thus, passive exoskeletons, such as the one disclosed in patent application WO2014109799A1, are primarily intended to assist able-bodied individuals in performing repetitive and/or potentially traumatic tasks. These passive exoskeletons do not require a control mechanism since the forces exerted by the exoskeleton on the user are generated in response to the user's movements.
Une seconde catégorie d’exosquelettes concerne les exosquelettes actifs. Les exosquelettes actifs s’appuient sur des systèmes, appelé actionneurs, tels que des moteurs, des systèmes hydrauliques ou pneumatiques, capables d’augmenter la force humaine ou de réduire la consommation d’énergie du corps lors d’un mouvement. Un exosquelette actif est constitué d’un ou plusieurs actionneurs, qui peut être un moteur électrique par exemple. L’actionneur augmente activement la puissance du corps humain. Les exosquelettes actifs d’assistance à l’activité pédestre participent notamment de manière active à la flexion et/ou à l’extension de la hanche de l’utilisateur. Ces exosquelettes peuvent par exemple comprendre un actionneur situé à proximité de chaque hanche de l’utilisateur et générer un couple autour de l’axe flexion/extension de chacune de ses hanches.A second category of exoskeletons concerns active exoskeletons. Active exoskeletons rely on systems, called actuators, such as motors, hydraulic or pneumatic systems, capable of increasing human force or reducing the body's energy consumption during movement. An active exoskeleton consists of one or more actuators, which could be an electric motor, for example. The actuator actively increases the power of the human body. Active exoskeletons designed to assist with walking actively participate in the flexion and/or extension of the user's hips. These exoskeletons may, for example, include an actuator located near each of the user's hips and generate torque around the flexion/extension axis of each hip.
Les exosquelettes actifs d’assistance à l’activité pédestre nécessitent la mise en œuvre d’un procédé de commande par exemple pour contrôler l’intensité de l’assistance fournie par les actionneurs de hanche, i.e. l’intensité du couple générée par chaque actionneur de hanche autour de l’axe flexion/extension de chacune de ces hanches. La demande de brevet US2021401324A1 divulgue par exemple un procédé de commande d’un exosquelette actif d’assistance à l’activité pédestre se basant notamment sur la reconnaissance d’un pattern de mouvement d’un membre par une méthode d’apprentissage automatique.Active exoskeletons for assisting walking require the implementation of a control method, for example, to control the intensity of the assistance provided by the hip actuators, i.e., the intensity of the torque generated by each hip actuator around the flexion/extension axis of each of these hips. US patent application US2021401324A1, for example, discloses a control method for an active exoskeleton for assisting walking based, in particular, on the recognition of a limb movement pattern using a machine learning method.
Dans ce contexte, le besoin d'un procédé de commande amélioré est nécessaire. L’amélioration du confort ainsi qu’une meilleure adaptation aux caractéristiques de l’utilisateur et du terrain lors de l’utilisation de l’exosquelette géré par le procédé de commande sont notamment particulièrement intéressants.In this context, an improved control system is needed. Enhanced comfort and better adaptation to user and terrain characteristics when using the exoskeleton controlled by this system are particularly important.
L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en adaptant l’assistance fournie par les actionneurs de hanche en fonction de trois paramètres : la période de l’activité pédestre, la phase d’un cycle de l’activité pédestre et la pente du terrain sur lequel l’activité pédestre est réalisée. Ces trois paramètres sont préalablement déterminés en utilisant des mesures effectuées au niveau des actionneurs de hanche de l’exosquelette ainsi que de mesures effectuées par une centrale inertielle à six axes destinée à être placée au niveau de la zone lombaire de l’utilisateur.The invention offers a solution to the problems mentioned above by adapting the assistance provided by the hip actuators according to three parameters: the duration of the walking activity, the phase of a walking activity cycle, and the slope of the terrain on which the walking activity is performed. These three parameters are predetermined using measurements taken at the exoskeleton's hip actuators, as well as measurements taken by a six-axis inertial measurement unit designed to be placed in the user's lumbar region.
Un aspect de l’invention concerne un procédé de commande d’un exosquelette d’assistance à une activité pédestre d’un utilisateur, l’exosquelette comprenant :
- une source d’énergie électrique adaptée pour fournir un courant électrique,
- un premier et un second actionneurs de hanche adaptés pour assister une flexion et/ou une extension respectivement d’une première et une seconde hanches de l’utilisateur, une intensité d’assistance étant dépendante d’une intensité du courant électrique appliqué aux premier et second actionneurs,
- une centrale inertielle à six axes destinée à être placée au niveau d’une zone lombaire de l’utilisateur et adaptée pour mesurer une accélération et une vitesse angulaire de la zone lombaire de l’utilisateur,
- un processeur configuré pour mettre en œuvre le procédé,
- a suitable source of electrical energy to provide an electric current,
- a first and a second hip actuator adapted to assist flexion and/or extension respectively of a first and a second hip of the user, the intensity of assistance being dependent on the intensity of the electrical current applied to the first and second actuators,
- a six-axis inertial measurement unit designed to be placed in the user's lumbar region and adapted to measure acceleration and angular velocity of the user's lumbar region,
- a processor configured to implement the process,
le procédé comprenant des étapes de :
- mesure :
- d’une accélération et d’une vitesse angulaire de la zone lombaire de l’utilisateur par la centrale inertielle à six axes, et
- d’un angle et d’une vitesse de rotation des premier et second actionneurs, la vitesse de rotation des premier et second actionneurs étant positive lors d’une flexion des hanches de l’utilisateur,
- détermination, à partir des mesures :
- d’une phase d’un cycle de l’activité pédestre parmi au moins un ensemble de phases du cycle de l’activité pédestre, le au moins un cycle de l’activité pédestre étant défini pour la première hanche de l’utilisateur,
- d’une période de l’activité pédestre parmi :
- un début d’activité pédestre,
- un milieu d’activité pédestre, et
- une fin d’activité pédestre, et
- d’une pente d’un terrain sur lequel l’activité pédestre est réalisée, la pente du terrain étant négative lors d’une descente et positive lors d’une montée,
- modulation de l’intensité du courant fourni par la source d’énergie en fonction de la phase déterminée du cycle de l’activité pédestre, de la période déterminée de l’activité pédestre et de la pente déterminée du terrain, et
- application du courant modulé aux premier et second actionneurs de hanche.
- measure :
- of the acceleration and angular velocity of the user's lumbar region by the six-axis inertial measurement unit, and
- of an angle and a rotational speed of the first and second actuators, the rotational speed of the first and second actuators being positive during a flexion of the user's hips,
- determination, based on the measurements:
- of a phase of a walking activity cycle from among at least one set of phases of the walking activity cycle, the at least one walking activity cycle being defined for the user's first hip,
- from a period of pedestrian activity among:
- a start of walking activity,
- an environment conducive to pedestrian activity, and
- the end of the walking activity, and
- of a slope of terrain on which pedestrian activity is carried out, the slope of the terrain being negative during a descent and positive during an ascent,
- modulation of the current intensity supplied by the energy source according to the determined phase of the pedestrian activity cycle, the determined period of the pedestrian activity, and the determined slope of the terrain, and
- application of modulated current to the first and second hip actuators.
Le procédé de commande selon l’invention permet donc de s’adapter aux caractéristiques de l’utilisateur, notamment aux caractéristiques de son activité pédestre. De plus, le procédé de commande permet une adaptation de l’intensité de l’assistance fournie lors du démarrage et de la fin de l’activité pédestre. Le procédé de commande selon l’invention permet aussi de s’adapter aux caractéristiques du terrain sur lequel l’activité pédestre est effectuée, notamment en tenant compte de la pente du terrain. Ainsi, le confort d’utilisation de l’exosquelette est amélioré grâce au procédé de commande selon l’invention.The control method according to the invention thus allows adaptation to the user's characteristics, particularly the characteristics of their walking activity. Furthermore, the control method allows for adjustment of the intensity of assistance provided at the start and end of the walking activity. The control method according to the invention also allows adaptation to the characteristics of the terrain on which the walking activity is performed, notably by taking into account the slope of the terrain. Thus, the user comfort of the exoskeleton is improved thanks to the control method according to the invention.
Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le procédé selon un aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- la modulation de l’intensité du courant appliqué aux premier et second actionneurs de hanche est en outre effectué en fonction d’un niveau d’assistance déterminé par l’utilisateur,
- l’activité pédestre est une activité parmi :
- une marche,
- une marche nordique,
- une randonnée,
- une course,
- une marche en raquettes,
- un ski de randonnée, et
- le au moins un cycle de l’activité pédestre comprend un cycle générique avec l’ensemble des phases du cycle générique comprenant :
- une phase de flexion débutant lorsque la flexion de la première hanche débute et se terminant lorsque l’extension de la première hanche débute,
- une phase d’extension débutant lorsque l’extension de la première hanche débute et se terminant lorsque la flexion de la première hanche débute, et
- la détermination de la phase du cycle générique parmi l’ensemble des phases du cycle de l’activité pédestre comprend :
- une détection d’une entrée dans la phase de flexion lorsque la vitesse angulaire du premier actionneur est nulle après avoir été négative, et
- une détection d’une entrée dans la phase d’extension lorsque la vitesse angulaire du premier actionneur est nulle après avoir été positive,
- l’activité pédestre est une marche, et
- la pente du terrain est nulle ou positive, et
- le au moins un cycle de l’activité pédestre comprend un premier cycle de marche avec le premier cycle de marche comprenant un ensemble de phases comprenant :
- une phase de début d’oscillation débutant lorsqu’un pied d’une première jambe comprenant la première hanche n’est plus en contact avec le terrain après avoir été en contact avec le terrain et se terminant lorsque la première jambe et une seconde jambe comprenant la seconde hanche se croisent dans un plan sagittal de l’utilisateur,
- une phase de milieu d’oscillation débutant lorsque la première jambe et la seconde jambe se croisent dans le plan sagittal de l’utilisateur et se terminant lorsqu’un genou de la première jambe débute la descente vers le terrain,
- une phase de fin d’oscillation débutant lorsque le genou de la première jambe débute la descente vers le terrain et se terminant à un contact entre le pied de la première jambe et le terrain,
- une phase de début d’appui débutant au contact entre le pied de la première jambe et le terrain et se terminant lorsque la première jambe et la seconde jambe se croisent dans le plan sagittal de l’utilisateur,
- une phase de milieu d’appui débutant lorsque la première jambe et la seconde jambe se croisent dans le plan sagittal de l’utilisateur et se terminant lorsque le pied de la première jambe n’est plus en contact avec le terrain après avoir été en contact avec le terrain,
- la détermination de la phase du premier cycle de marche parmi l’ensemble des phases du premier cycle de marche comprend :
- une détection d’une entrée dans la phase de de début d’oscillation lorsque la vitesse angulaire du premier actionneur est nulle après avoir été négative,
- une détection d’une entrée dans la phase de milieu d’oscillation lorsque :
- l’angle du premier actionneur est plus grand que l’angle du second actionneur après avoir été plus petit, et
- la vitesse de rotation du premier actionneur est supérieure à une vitesse de rotation seuil prédéterminée,
- une détection d’une entrée dans la phase de fin d’oscillation lorsque la vitesse angulaire du premier actionneur est nulle après avoir été positive,
- une détection d’une entrée dans la phase de début d’appui lorsque :
- un impact avec le terrain est détecté, et
- une durée depuis la détection de l’entrée en phase de fin d’oscillation est supérieure à une première durée prédéterminée, et
- une détection d’une entrée dans la phase de milieu d’appui lorsque l’angle du second actionneur est plus grand que l’angle du premier actionneur après avoir été plus petit,
- l’activité pédestre est une marche, et
- la pente du terrain est négative, et
- le au moins un cycle de l’activité pédestre comprend un second cycle de marche avec le second cycle de marche comprenant un ensemble de phases comprenant :
- une phase de début d’oscillation en descente débutant lorsque le pied de la première jambe n’est plus en contact avec le terrain après avoir été en contact avec le terrain et se terminant lorsque la première jambe et la seconde jambe se croisent dans le plan sagittal de l’utilisateur,
- une phase d’oscillation en descente débutant lorsque la première jambe et la seconde jambe se croisent dans le plan sagittal de l’utilisateur et se terminant au contact entre le pied de la première jambe et le terrain,
- une phase de début d’appui en descente débutant au contact entre le pied de la première jambe et le terrain et se terminant lorsque la première jambe et la seconde jambe se croisent dans le plan sagittal de l’utilisateur,
- une phase d’appui en descente débutant lorsque la première jambe et la seconde jambe se croisent dans le plan sagittal de l’utilisateur et se terminant lorsque le pied de la première jambe n’est plus en contact avec le terrain après avoir été en contact avec le terrain, et
- la détermination de la phase du second cycle de marche parmi l’ensemble des phases du second cycle de marche comprend :
- une détection d’une entrée dans la phase de début d’oscillation en descente lorsque :
- un impact avec le terrain est détecté pour un membre inférieur comprenant la seconde hanche, et
- une durée depuis la détection de l’entrée en phase de début d’appui est supérieure à une deuxième durée prédéterminée,
- une détection d’une entrée dans la phase d’oscillation en descente lorsque :
- la vitesse angulaire du second actionneur est nulle après avoir été positive, et
- la vitesse angulaire du premier actionneur est positive,
- une détection d’une entrée dans la phase de début d’appui en descente lorsque :
- un impact avec le terrain est détecté pour un membre inférieur comprenant la première hanche, et
- une durée depuis la détection de l’entrée en phase de début d’oscillation est supérieure à une troisième durée prédéterminée, et
- une détection d’une entrée dans la phase d’appui en descente lorsque :
- la vitesse angulaire du premier actionneur est nulle après avoir été positive, et
- la vitesse angulaire du second actionneur est positive,
- une détection d’une entrée dans la phase de début d’oscillation en descente lorsque :
- la détermination de la pente du terrain est effectuée en tenant compte de l’angle du premier actionneur lors de l’entrée dans la phase de début d’appui,
- la modulation d’intensité comprend en outre une augmentation de l’intensité du courant appliquée aux premier et second actionneurs lorsque la pente déterminée augmente,
- la modulation de l’intensité du courant appliqué aux premier et second actionneurs en fonction de la phase déterminée du cycle de l’activité pédestre comprend la modulation de l’intensité du courant appliqué aux premier et second actionneurs en fonction de :
- la détermination du cycle de l’activité pédestre en cours parmi :
- le cycle générique,
- le premier cycle de marche,
- le second cycle de marche, et
- la détermination d’une entrée dans la au moins une phase du cycle détecté,
- la détermination du cycle de l’activité pédestre en cours parmi :
- la détermination de la période de l’activité pédestre comprend :
- une détection d’une entrée dans la période de début d’activité pédestre lorsqu’une donnée d’accélération mesurée par la centrale inertielle à six axes est supérieure à une première donnée d’accélération horizontale prédéterminée,
- une détection d’une entrée dans la période de milieu d’activité pédestre lorsqu’une durée depuis la détection de l’entrée dans la période de début d’activité pédestre est supérieure à une quatrième durée prédéterminée, et
- une détection d’une entrée dans la période de fin d’activité pédestre lorsque la donnée d’accélération horizontale calculée est inférieure à une seconde donnée d’accélération horizontale prédéterminée,
- la modulation de l’intensité du courant appliqué aux premier et second actionneurs en fonction de la période déterminée de l’activité pédestre comprend :
- lorsque l’entrée dans la période de début d’activité pédestre est détectée, une augmentation d’un facteur de régulation de l’intensité modulée du courant appliqué aux premier et second actionneurs, l’augmentation du facteur de régulation étant effectuée en un premier temps prédéterminé et débutant à une valeur nulle et terminant à une valeur égale à 1,
- lorsque l’entrée dans la période de milieu d’activité pédestre est détectée, le facteur de régulation est maintenu à la valeur égale à 1, et
- lorsque l’entrée dans la période de fin d’activité pédestre est détectée, une diminution du facteur de régulation de l’intensité modulée du courant appliqué aux premier et second actionneurs, la diminution du facteur de régulation étant effectuée en un second temps prédéterminé et débutant à la valeur égale à 1 et terminant à la valeur nulle.
- Furthermore, the modulation of the current intensity applied to the first and second hip actuators is carried out according to a level of assistance determined by the user.
- Walking is one activity among:
- a walk,
- Nordic walking,
- a hike,
- a race,
- a snowshoe hike,
- a ski touring ski, and
- at least one cycle of pedestrian activity includes a generic cycle with all the phases of the generic cycle including:
- a flexion phase beginning when flexion of the first hip begins and ending when extension of the first hip begins,
- an extension phase beginning when the extension of the first hip begins and ending when the flexion of the first hip begins, and
- Determining the phase of the generic cycle from among all the phases of the pedestrian activity cycle includes:
- detection of an entry into the bending phase when the angular velocity of the first actuator is zero after having been negative, and
- detection of an entry into the extension phase when the angular velocity of the first actuator is zero after having been positive,
- Walking is an activity that involves walking, and
- the slope of the terrain is zero or positive, and
- at least one cycle of pedestrian activity includes an initial walking cycle, with the initial walking cycle comprising a set of phases including:
- an initial oscillation phase beginning when one foot of the first leg, including the first hip, is no longer in contact with the ground after having been in contact with the ground, and ending when the first leg and a second leg, including the second hip, cross in a sagittal plane of the user,
- a mid-oscillation phase beginning when the first and second legs cross in the user's sagittal plane and ending when one knee of the first leg begins its descent towards the ground,
- a final phase of the swing beginning when the knee of the first leg starts its descent towards the ground and ending with contact between the foot of the first leg and the ground,
- a phase of initial support beginning at the contact between the foot of the first leg and the ground and ending when the first leg and the second leg cross in the user's sagittal plane,
- a mid-support phase beginning when the first and second legs cross in the user's sagittal plane and ending when the foot of the first leg is no longer in contact with the ground after having been in contact with the ground,
- Determining the phase of the first gait cycle from among all the phases of the first gait cycle includes:
- detection of an entry into the oscillation start phase when the angular velocity of the first actuator is zero after having been negative,
- detection of an entry into the mid-oscillation phase when:
- The angle of the first actuator is larger than the angle of the second actuator, after having been smaller, and
- the rotational speed of the first actuator is greater than a predetermined threshold rotational speed,
- detection of an entry into the end-of-oscillation phase when the angular velocity of the first actuator is zero after having been positive,
- detection of an entry into the initial support phase when:
- An impact with the ground is detected, and
- a duration since the detection of the entry into the end-of-oscillation phase is greater than a first predetermined duration, and
- detection of an entry into the mid-support phase when the angle of the second actuator is greater than the angle of the first actuator after having been smaller,
- Walking is an activity that involves walking, and
- the slope of the terrain is negative, and
- at least one cycle of walking activity includes a second walking cycle, with the second walking cycle comprising a set of phases including:
- a phase of initial downward oscillation beginning when the foot of the first leg is no longer in contact with the ground after having been in contact with the ground and ending when the first leg and the second leg cross in the user's sagittal plane,
- a downward oscillation phase beginning when the first and second legs cross in the user's sagittal plane and ending at the contact between the foot of the first leg and the ground,
- a phase of initial support during descent, beginning at the contact between the foot of the first leg and the ground and ending when the first and second legs cross in the user's sagittal plane,
- a downhill support phase beginning when the first and second legs cross in the user's sagittal plane and ending when the foot of the first leg is no longer in contact with the ground after having been in contact with the ground, and
- Determining the phase of the second gait cycle from among all the phases of the second gait cycle includes:
- detection of an entry into the onset phase of downward oscillation when:
- An impact with the ground is detected for a lower limb including the second hip, and
- a duration since the detection of entry into the initial support phase is greater than a second predetermined duration,
- detection of an entry into the downward oscillation phase when:
- the angular velocity of the second actuator is zero after having been positive, and
- the angular velocity of the first actuator is positive,
- detection of entry into the initial downhill support phase when:
- An impact with the ground is detected for a lower limb including the first hip, and
- a duration since the detection of the entry into the onset phase of oscillation is greater than a third predetermined duration, and
- detection of entry into the downhill support phase when:
- the angular velocity of the first actuator is zero after having been positive, and
- The angular velocity of the second actuator is positive.
- detection of an entry into the onset phase of downward oscillation when:
- The determination of the terrain slope is carried out taking into account the angle of the first actuator when entering the initial support phase.
- The intensity modulation further includes an increase in the current intensity applied to the first and second actuators as the determined slope increases.
- The modulation of the current intensity applied to the first and second actuators according to the determined phase of the pedestrian activity cycle includes the modulation of the current intensity applied to the first and second actuators according to:
- determining the current pedestrian activity cycle from among:
- the generic cycle,
- the first walking cycle,
- the second walking cycle, and
- the determination of an entry into at least one phase of the detected cycle,
- determining the current pedestrian activity cycle from among:
- Determining the period of pedestrian activity includes:
- detection of entry into the period of onset of pedestrian activity when an acceleration data point measured by the six-axis inertial measurement unit is greater than a predetermined initial horizontal acceleration data point,
- detection of entry into the mid-activity period when the duration since detection of entry into the early activity period exceeds a predetermined fourth duration, and
- detection of entry into the end-of-pedestrian activity period when the calculated horizontal acceleration data is less than a second predetermined horizontal acceleration data point,
- The modulation of the current intensity applied to the first and second actuators according to the determined period of pedestrian activity includes:
- When entry into the pedestrian activity start period is detected, an increase in a regulation factor of the modulated current intensity applied to the first and second actuators, the increase in the regulation factor being carried out initially at a predetermined time, starting at a value of zero and ending at a value equal to 1,
- When entry into the period of mid-pedestrian activity is detected, the regulatory factor is maintained at a value of 1, and
- when entry into the period of end of pedestrian activity is detected, a decrease in the regulation factor of the modulated intensity of the current applied to the first and second actuators, the decrease in the regulation factor being carried out in a second predetermined time and starting at the value equal to 1 and ending at the value zero.
Un autre aspect de l’invention concerne un exosquelette d’assistance à une activité pédestre d’un utilisateur comprenant :
- une source d’énergie électrique adaptée pour fournir un courant électrique,
- un premier et un second actionneurs de hanche adaptés pour assister une flexion et/ou une extension d’une première et une seconde hanches de l’utilisateur, une intensité d’assistance étant dépendante d’une intensité du courant électrique appliqué aux premier et second actionneurs,
- une centrale inertielle à six axes destinée à être placée au niveau d’une zone lombaire de l’utilisateur et adaptée pour mesurer une accélération et une vitesse angulaire de la zone lombaire de l’utilisateur, et
- un processeur configuré pour mettre en œuvre le procédé selon l’invention.
- a suitable source of electrical energy to provide an electric current,
- a first and a second hip actuator adapted to assist flexion and/or extension of the user's first and second hips, the intensity of assistance being dependent on the intensity of the electrical current applied to the first and second actuators,
- a six-axis inertial measurement unit designed to be placed in the user's lumbar region and adapted to measure acceleration and angular velocity in that region, and
- a processor configured to implement the process according to the invention.
L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent.The invention and its various applications will be better understood by reading the following description and examining the accompanying figures.
Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.
- La
FIG. 1 est un schéma synoptique illustrant les étapes d'un exemple du procédé de commande d’un exosquelette à une activité pédestre selon l'invention. - Les figures 2, 5 et 12 sont des exemples de machine à états finis 200 compatibles avec le procédé selon l’invention.
- Les figures 3 et 4 sont des schémas synoptiques illustrant les phases d’exemples de cycles de marche compatibles avec le procédé selon l’invention.
- Les figures 6 à 11 sont des exemples de modulation de l’intensité du courant appliqué aux actionneurs compatibles avec le procédé selon l’invention.
- There
FIG. 1 is a synoptic diagram illustrating the steps of an example of the method for controlling an exoskeleton for pedestrian activity according to the invention. - Figures 2, 5 and 12 are examples of finite state machines 200 compatible with the process according to the invention.
- Figures 3 and 4 are synoptic diagrams illustrating the phases of example walking cycles compatible with the process according to the invention.
- Figures 6 to 11 are examples of modulation of the intensity of the current applied to actuators compatible with the method according to the invention.
Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.Unless otherwise specified, the same element appearing on different figures has a unique reference.
La
Le procédé 100 peut être mis en œuvre par un processeur ou par un microprocesseur ou par un microcontrôleur. Un microcontrôleur est un circuit intégré compact conçu pour gérer une opération spécifique dans un système intégré. Un microcontrôleur typique comprend un processeur, une mémoire et des périphériques d'entrée/sortie (E/S) sur une seule puce. Par exemple, le procédé 100 peut être mis en œuvre par un processeur compris dans un exosquelette d’assistance à une activité pédestre. L’exosquelette comprend un circuit électronique (en une ou plusieurs parties) équipé au moins d’une mémoire de type non-volatile, et d’un processeur permettant d’exécuter des opérations logiques. Il peut comprendre aussi une ou plusieurs autres mémoires, de type mémoire vive (RAM) ou d’un autre type, tel que Flash ou micro SD, et un ou plusieurs autres processeurs. L’exosquelette comprend aussi une source d’énergie électrique, par exemple une batterie électrique, adaptée pour fournir un courant électrique. Le courant électrique est notamment fourni à deux actionneurs de hanches. Un premier et un second actionneurs de hanche sont adaptés pour assister une flexion et/ou une extension respectivement d’une première et une seconde hanches de l’utilisateur. Dit autrement, le premier actionneur de hanche, par exemple l’actionneur de la hanche gauche, assiste la flexion et/ou l’extension de la hanche gauche alors que le second actionneur de hanche, par exemple l’actionneur de la hanche droite, assiste la flexion et/ou l’extension de la hanche droite. L’intensité de l’assistance fournie par chaque actionneur de hanche est dépendante de l’intensité du courant électrique appliqué aux premier et second actionneurs. Ainsi, en modulant de l’intensité du courant électrique appliqué aux premier et second actionneurs, l’intensité de l’assistance fournie par les actionneurs de hanche est elle aussi modulée. L’exosquelette comprend en outre une centrale inertielle à six axes destinée à être placée au niveau de la zone lombaire de l’utilisateur et adaptée pour mesurer une accélération et une vitesse angulaire de la zone lombaire de l’utilisateur. Le terme « zone lombaire » désigne, dans la présente demande, la zone située dans le bas du dos de l’utilisateur. Cette zone correspond à la zone des cinq vertèbres lombaires et des masses musculaires avoisinantes. La zone lombaire est aussi couramment appelée région lombaire. De manière optionnelle, l’exosquelette peut comprendre deux centrales inertielles à six axes destinées à être placée au niveau de chacun des actionneurs de hanche. Ces deux centrales inertielles sont adaptées pour mesurer une accélération et une orientation de chacune des hanches de l’utilisateur. Le terme « hanche » désigne, dans la présente demande, l’articulation de la hanche. La hanche, dans la présente demande, est donc une articulation à rotule, ou sphéroïde, structurée autour de la tête ronde du fémur et de la cavité cotyloïde, qui fait partie du bassin. La hanche permet notamment d’effectuer un mouvement de flexion et un mouvement d’extension. La flexion de la hanche permet de lever le fémur vers l'abdomen, ou d'amener le torse vers le fémur. L’extension de la hanche permet d’éloigner le fémur de l'abdomen, ou d’éloigner le torse du fémur. Dans la présente demande, la vitesse de rotation des actionneurs de hanche est positive lors d’une flexion des hanches de l’utilisateur et donc négative lors d’une extension des hanches de l’utilisateur.Process 100 can be implemented by a processor, a microprocessor, or a microcontroller. A microcontroller is a compact integrated circuit designed to manage a specific operation within an integrated system. A typical microcontroller includes a processor, memory, and input/output (I/O) peripherals on a single chip. For example, Process 100 can be implemented by a processor within a walking assistance exoskeleton. The exoskeleton includes an electronic circuit (in one or more parts) equipped with at least one non-volatile memory and a processor for performing logic operations. It may also include one or more other memory types, such as random access memory (RAM) or other types like flash or microSD, and one or more additional processors. The exoskeleton also includes an electrical power source, such as a battery, adapted to supply an electrical current. This electrical current is supplied to two hip actuators. A first and a second hip actuator are adapted to assist flexion and/or extension of the user's first and second hips, respectively. In other words, the first hip actuator, for example, the left hip actuator, assists flexion and/or extension of the left hip, while the second hip actuator, for example, the right hip actuator, assists flexion and/or extension of the right hip. The intensity of the assistance provided by each hip actuator depends on the intensity of the electrical current applied to the first and second actuators. Thus, by modulating the intensity of the electrical current applied to the first and second actuators, the intensity of the assistance provided by the hip actuators is also modulated. The exoskeleton also includes a six-axis inertial measurement unit (IMU) designed to be placed in the user's lumbar region and adapted to measure the acceleration and angular velocity of the user's lumbar region. The term "lumbar zone" in this application refers to the area in the user's lower back. This zone encompasses the five lumbar vertebrae and surrounding muscle groups. The lumbar zone is also commonly referred to as the lumbar region. Optionally, the exoskeleton may include two six-axis inertial measurement units (IMUs) to be placed at each hip actuator. These IMUs are designed to measure the acceleration and orientation of each of the user's hips. The term "hip" in this application refers to the hip joint. Therefore, the hip in this application is a ball-and-socket joint, or ball-and-socket joint, structured around the round head of the femur and the acetabulum, which is part of the pelvis. The hip allows, in particular, flexion and extension movements. Hip flexion allows the femur to be raised towards the abdomen, or the torso to be brought towards the femur. Hip extension allows the femur to be moved away from the abdomen, or the torso to be moved away from the femur. In this application, the rotational speed of the hip actuators is positive during hip flexion and therefore negative during hip extension.
Par « mis en œuvre par un processeur », on entend que les étapes, ou pratiquement toutes les étapes, sont exécutées par au moins un processeur ou tout autre système similaire. Ainsi, des étapes sont réalisées par le calculateur, éventuellement de manière entièrement automatique, ou semi-automatique. Dans des exemples, le déclenchement d'au moins certaines des étapes du procédé peut être effectué par interaction utilisateur-ordinateur. Le niveau d'interaction utilisateur-ordinateur requis peut dépendre du niveau d'automatisme prévu et mis en balance avec la nécessité de mettre en œuvre les souhaits de l'utilisateur. Dans des exemples, ce niveau peut être défini par l'utilisateur et/ou prédéfini.By "processor-driven," we mean that the steps, or virtually all of them, are executed by at least one processor or similar system. Thus, some steps are performed by the computer, possibly fully automatically or semi-automatically. In some examples, the triggering of at least some of the process steps can be achieved through user-computer interaction. The level of user-computer interaction required may depend on the intended level of automation and be balanced against the need to implement the user's requirements. In some examples, this level may be user-defined and/or predefined.
Le procédé 100 est un procédé de commande d’un exosquelette d’assistance à une activité pédestre d’un utilisateur. L’activité pédestre effectuée par l’utilisateur peut être une activité parmi :
- une marche,
- une marche nordique, i.e. une pratique de marche avec des bâtons en pleine nature,
- une randonnée,
- une course,
- une marche en raquettes,
- un ski de randonnée,
- a walk,
- Nordic walking, i.e., a form of walking with poles in nature,
- a hike,
- a race,
- a snowshoe hike,
- a ski touring ski,
L’activité pédestre peut en particulier être effectuée en extérieur, sur un terrain comprenant une ou plusieurs pentes. La pente est l’inclinaison du terrain et peut correspondre à une différence de hauteur en mètres, sur un parcours, divisée par la longueur du parcours en mètres. Dans la présente demande, la pente est négative lors d’une descente sur le parcours et positive lors d’une montée sur le parcours.The walking activity can be carried out outdoors, on terrain with one or more slopes. A slope is the incline of the terrain and can be defined as a difference in height in meters over a route, divided by the length of the route in meters. In this application, the slope is negative when descending the route and positive when ascending it.
Une première étape 110 du procédé 100 comprend la mesure de diverses données. L’étape 110 permet notamment d’obtenir une mesure de l’accélération, selon 3 axes et exprimée en mètres par seconde carrée, et de la vitesse angulaire et exprimée en mètres par seconde , de la zone lombaire de l’utilisateur. Ces mesures sont effectuées par la centrale inertielle destinée à être placée au niveau de la zone lombaire de l’utilisateur. Il est possible de noter qu’à partir de ces mesures, il est possible notamment de calculer l’orientation, selon 3 axes et exprimée dans un repère monde ou global de la zone lombaire de l’utilisateur. Lorsque des centrales inertielles optionnelles sont utilisées, des mesures de l’accélération et de l’orientation des hanches de l’utilisateurs sont aussi effectuées par ces centrales inertielles optionnelles. Il est aussi possible de mesurer l’intensité du courant appliqué à chacun des actionneurs afin de s’assurer qu’ils fonctionnent de manière correcte. Ainsi, de manière optionnelle, l’étape 110 peut aussi permettre d’obtenir une mesure du courant appliqué à chacun des actionneurs et/ou une mesure de l’angle et de la vitesse de rotation de chacun des actionneurs de hanche.The first step, 110, of process 100 involves measuring various data. Specifically, step 110 provides a measurement of the acceleration, along three axes and expressed in meters per second squared, and the angular velocity, also expressed in meters per second, of the user's lumbar region. These measurements are performed by the inertial measurement unit (IMU) designed to be placed in the user's lumbar region. It should be noted that from these measurements, it is possible to calculate the orientation, along three axes and expressed in a global coordinate system, of the user's lumbar region. When optional IMUs are used, measurements of the user's hip acceleration and orientation are also taken by these optional IMUs. It is also possible to measure the current applied to each actuator to ensure they are functioning correctly. Optionally, step 110 can also provide a measurement of the current applied to each of the actuators and/or a measurement of the angle and speed of rotation of each of the hip actuators.
L’ensemble de ces mesures peut être effectué à une fréquence comprise entre 100 et 1000 hertz, préférentiellement entre 800 et 850 hertz.All of these measurements can be carried out at a frequency between 100 and 1000 hertz, preferably between 800 and 850 hertz.
Une deuxième étape 120 du procédé 100 comprend la détermination de plusieurs informations concernant :
- l’activité pédestre en cours, et
- le terrain sur lequel l’activité pédestre est réalisée.
- the ongoing walking activity, and
- the terrain on which the walking activity takes place.
Ces informations sont déterminées à partir des mesures effectuées à l’étape 110. Ces informations déterminées peuvent par exemple être utilisées pour mettre en œuvre une machine à états finis permettant de contrôler l’exosquelette. La
- Un état 210 de veille,
- Un état 220 de démarrage progressif,
- Un état 230 d’arrêt progressif,
- Un état 240 de marche,
- Un état 250 de transition entre la marche et la marche en descente,
- Un état 260 de marche en descente, et
- Un état 270 de transition entre la marche en descente et la marche.
- A state of alert 210,
- A state 220 of gradual start-up,
- A state 230 of gradual shutdown,
- A 240-day operating condition,
- A 250 transitional state between walking and downhill walking,
- A state of 260 walking downhill, and
- A 270 transitional state between downhill walking and walking.
Les informations déterminées à l’étape 120 permettent de passer d’un premier état à un deuxième état. La possibilité de passer d’un premier état à un deuxième état est illustrée sur la
Durant cette étape 120, la phase d’un cycle de l’activité pédestre est déterminée. Il est possible de noter que plusieurs ensembles de phases de l’activité pédestre peuvent être gérés en parallèle par le procédé 100. Par exemple, les différents ensembles de phases de cycle de l’activité pédestre peuvent dépendre du type de l’activité pédestre ou encore des caractéristiques du terrain sur lequel l’activité pédestre est réalisée. Il est aussi possible de noter que cette étape peut permettre de déterminer une phase d’un cycle pour plusieurs ensembles de cycles. Ainsi, cette étape peut consister à déterminer, en parallèle, une première phase pour un premier ensemble de phases de cycle et une deuxième phase pour un deuxième ensemble de phases de cycle. Les phases d’un cycle de l’activité pédestre sont déterminées pour un membre inférieur de l’utilisateur. Dans un exemple, les phases d’un premier cycle de l’activité pédestre sont déterminées pour un premier membre inférieur de l’utilisateur à partir des mesures 110 et les phases d’un second cycle de l’activité pédestre sont déterminées pour le second membre inférieur de l’utilisateur aussi à partir des mesures 110. Dans un autre exemple, les phases d’un premier cycle de l’activité pédestre sont déterminées pour un premier membre inférieur de l’utilisateur à partir des mesures 110 et les phases du second cycle sont déterminées à partir des phases du premier cycle de l’activité pédestre. Ainsi, le procédé 100 permet de déterminer 120 les phases d’un cycle de l’activité pédestre pour au moins un membre inférieur ou une hanche de l’utilisateur, appelée première hanche.During this step 120, the phase of a walking activity cycle is determined. It is worth noting that several sets of walking activity phases can be managed in parallel by process 100. For example, the different sets of phases in a walking activity cycle may depend on the type of walking activity or the characteristics of the terrain on which the walking activity is performed. It is also worth noting that this step can determine a phase of a cycle for several sets of cycles. Thus, this step can consist of simultaneously determining a first phase for one set of cycle phases and a second phase for a second set of cycle phases. The phases of a walking activity cycle are determined for a lower limb of the user. In one example, the phases of the first walking activity cycle are determined for the user's first lower limb from measurements 110, and the phases of the second walking activity cycle are determined for the user's second lower limb, also from measurements 110. In another example, the phases of the first walking activity cycle are determined for the user's first lower limb from measurements 110, and the phases of the second cycle are determined from the phases of the first walking activity cycle. Thus, method 100 makes it possible to determine the phases of a walking activity cycle for at least one lower limb or hip of the user, referred to as the first hip.
Dans un exemple, compatible avec les exemples précédents, un premier cycle d’activité pédestre est un cycle générique. Ce cycle d’activité pédestre peut être utilisé pour n’importe quel type d’activité pédestre. Ce cycle générique comprend deux phases. Une première phase du cycle générique est une phase de flexion. La phase de flexion débute lorsque la flexion de la première hanche débute et se termine lorsque la flexion de la première hanche se termine, ou de manière équivalente lorsque l’extension de la première hanche débute. La détection de l’entrée dans la phase de flexion peut être effectuée avec des données mesurées par le premier actionneur. Par exemple, il est possible de considérer que la phase de flexion débute lorsque la vitesse angulaire du premier actionneur est nulle ou positive après avoir été négative. Une seconde phase du cycle générique est une phase d’extension. La phase d’extension débute lorsque l’extension de la première hanche débute et se termine lorsque l’extension de la première hanche se termine, ou de manière équivalente lorsque la flexion de la première hanche débute. La détection de l’entrée dans la phase d’extension peut être effectuée avec des données mesurées par le premier actionneur. Par exemple, il est possible de considérer que la phase d’extension débute lorsque la vitesse angulaire du premier actionneur est nulle ou négative après avoir été positiveIn an example consistent with the previous examples, a first walking activity cycle is a generic cycle. This walking activity cycle can be used for any type of walking activity. This generic cycle comprises two phases. The first phase of the generic cycle is a flexion phase. The flexion phase begins when the flexion of the first hip starts and ends when the flexion of the first hip is complete, or equivalently, when the extension of the first hip begins. The entry into the flexion phase can be detected using data measured by the first actuator. For example, the flexion phase can be considered to begin when the angular velocity of the first actuator is zero or positive after having been negative. The second phase of the generic cycle is an extension phase. The extension phase begins when the extension of the first hip starts and ends when the extension of the first hip is complete, or equivalently, when the flexion of the first hip begins. The detection of entry into the extension phase can be performed using data measured by the first actuator. For example, the extension phase can be considered to begin when the angular velocity of the first actuator is zero or negative after having been positive.
Dans un exemple, compatible avec les exemples précédents, deux autres cycles d’activité pédestre peuvent être utilisés. Ces deux cycles d’activité pédestre, appelés premier et second cycles de marche, sont particulièrement adaptés lorsque l’activité pédestre est une marche ou une randonnée mais peuvent potentiellement être aussi adaptés à d’autres types d’activités pédestres.In an example consistent with the previous examples, two additional walking activity cycles can be used. These two walking activity cycles, called first and second walking cycles, are particularly suitable when the walking activity is a walk or a hike, but could potentially also be adapted to other types of walking activities.
Un premier cycle de marche correspond à une marche sur terrain plat ou en montée, c’est-à-dire lorsque la pente est nulle est positive. Un exemple du premier cycle de marche est illustré à la
Une première phase 310 du premier cycle de marche est une phase de début d’oscillation. La phase de début d’oscillation est considérée comme la première phase du premier cycle de marche. La phase de début d’oscillation débute lorsqu’un pied d’une première jambe, i.e. la jambe comprenant la première hanche, n’est plus en contact avec le terrain, plus précisément la pointe du pied de la première jambe, après avoir été en contact avec le terrain. La phase de début d’oscillation se termine lorsque la première jambe et une seconde jambe, i.e. la jambe comprenant la seconde hanche, se croisent dans un plan sagittal de l’utilisateur, après que la première jambe ait été devant la seconde jambe dans le plan sagittal de l’utilisateur. Cet événement correspond en général au passage à l’avant du genou de la jambe de vol, i.e. en l’occurrence la première jambe, par rapport au genou de la jambe d’appui, i.e. en l’occurrence la seconde jambe. L’entrée dans la phase de début d’oscillation est détectée lorsque la vitesse angulaire du premier actionneur est nulle ou positive après avoir été négative.The first phase of the first gait cycle is the onset of oscillation. This phase is considered the first phase of the first gait cycle. It begins when the foot of the first leg (i.e., the leg with the first hip) is no longer in contact with the ground, specifically the toes of the first leg, after having been in contact with the ground. The onset of oscillation ends when the first leg and the second leg (i.e., the leg with the second hip) cross in the user's sagittal plane, after the first leg has been in front of the second leg in the user's sagittal plane. This event generally corresponds to the knee of the flying leg (i.e., the first leg) passing in front of the knee of the supporting leg (i.e., the second leg). Entry into the oscillation start phase is detected when the angular velocity of the first actuator is zero or positive after having been negative.
Une deuxième phase 320 du premier cycle de marche est une phase de milieu d’oscillation. La phase de milieu d’oscillation débute lorsque la première jambe et la seconde jambe se croisent dans le plan sagittal de l’utilisateur. La phase de milieu d’oscillation se termine lorsqu’ un genou de la première jambe débute la descente vers le terrain. De plus, lorsque le cycle de marche est perturbé par le terrain ou modifié par l’utilisateur, il est parfois possible que la phase de milieu d’oscillation se termine par le contact entre le pied de la première jambe et le terrain. Dans ce cas, la phase de fin d’oscillation est absente du cycle de marche. L’entrée dans la phase de milieu d’oscillation est détectée lorsque :
- l’angle du premier actionneur est plus grand que l’angle du second actionneur après avoir été plus petit, et
- la vitesse de rotation du premier actionneur est supérieure à une vitesse de rotation seuil prédéterminée, par exemple supérieure à une vitesse de rotation de 5 degrés par seconde.
- The angle of the first actuator is larger than the angle of the second actuator, after having been smaller, and
- the rotation speed of the first actuator is greater than a predetermined threshold rotation speed, for example greater than a rotation speed of 5 degrees per second.
Une troisième phase 330 du premier cycle de marche est une phase de fin d’oscillation. La phase de fin d’oscillation débute lorsque le genou de la première jambe débute la descente vers le terrain. La phase de fin d’oscillation se termine au contact entre le pied de la première jambe et le terrain. L’entrée dans la phase de fin d’oscillation est détectée lorsque la vitesse angulaire du premier actionneur est nulle ou négative après avoir été positive.A third phase 330 of the first gait cycle is the end-swing phase. The end-swing phase begins when the knee of the first leg starts its descent toward the ground. The end-swing phase ends upon contact between the foot of the first leg and the ground. Entry into the end-swing phase is detected when the angular velocity of the first actuator is zero or negative after having been positive.
Une quatrième phase 340 du premier cycle de marche est une phase de début d’appui. La phase de début d’appui débute au contact entre le pied de la première jambe et le terrain. La phase de début d’appui se termine lorsque la première jambe et la seconde jambe se croisent dans le plan sagittal de l’utilisateur, après que la première jambe ait été derrière la seconde jambe dans le plan sagittal de l’utilisateur. L’entrée dans la phase de début d’appui est détectée lorsque :
- un impact avec le terrain, par exemple entre le talon du membre inférieur comprenant la première hanche de l’utilisateur et le terrain, est détecté, et
- une durée depuis la détection de l’entrée en phase de fin d’oscillation est supérieure à une première durée prédéterminée, par exemple supérieure à une durée de 500 millisecondes.
- An impact with the ground, for example between the heel of the lower limb including the user's first hip and the ground, is detected, and
- a duration since the detection of the entry into the end-of-oscillation phase is greater than a first predetermined duration, for example greater than a duration of 500 milliseconds.
Il est possible de noter que l’impact avec le terrain peut être détecté durant la phase de fin d’oscillation mais aussi éventuellement durant la phase de milieu d’oscillation. De plus, de manière alternative, la seconde condition d’entrée dans la phase de début d’appui peut être une durée depuis la détection de l’entrée en phase de milieu d’oscillation, et non de fin d’oscillation.It is worth noting that the impact with the ground can be detected during the final phase of the oscillation, but also potentially during the mid-oscillation phase. Furthermore, alternatively, the second condition for entering the initial support phase could be the time elapsed since the detection of the entry into the mid-oscillation phase, rather than the final phase.
Une cinquième phase 350 du premier cycle de marche est une phase de milieu d’appui. La phase de milieu d’appui débute lorsque la première jambe et la seconde jambe se croisent dans le plan sagittal de l’utilisateur, après que la première jambe ait été derrière la seconde jambe dans le plan sagittal de l’utilisateur. La phase de milieu d’appui se termine lorsque le pied de la première jambe n’est plus en contact avec le terrain après avoir été en contact avec le terrain. L’entrée dans la phase de milieu d’appui est détectée lorsque l’angle du second actionneur est plus grand que l’angle du premier actionneur après avoir été plus petit.A fifth phase, 350, of the first gait cycle is the mid-stance phase. The mid-stance phase begins when the first and second legs cross in the user's sagittal plane, after the first leg has been behind the second leg in the user's sagittal plane. The mid-stance phase ends when the foot of the first leg is no longer in contact with the ground after having been in contact with the ground. Entry into the mid-stance phase is detected when the angle of the second actuator is greater than the angle of the first actuator, after having been smaller.
Ces cinq phases se succèdent donc pour former le premier cycle de marche. Dit autrement, lorsque ces cinq phases 310 à 350 sont déterminées successivement, un premier cycle de marche complet est déterminé.These five phases follow one another to form the first walking cycle. In other words, when these five phases 310 to 350 are determined successively, a complete first walking cycle is determined.
Le second cycle de marche correspond à la marche en descente, c’est-à-dire lorsque la pente est négative. Un exemple du second cycle de marche est illustré à la
Une première phase 410 du second cycle de marche est une phase de début d’oscillation en descente. La phase de début d’oscillation en descente est considérée comme la première phase du second cycle de marche. La phase de début d’oscillation en descente débute lorsque le pied de la première jambe n’est plus en contact avec le terrain après avoir été en contact avec le terrain. La phase de début d’oscillation en descente se termine lorsque la première jambe et la seconde jambe se croisent dans le plan sagittal de l’utilisateur, après que la première jambe ait été devant la seconde jambe dans le plan sagittal de l’utilisateur. L’entrée dans la phase de début d’oscillation en descente est détectée lorsque :
- un impact avec le terrain est détecté pour un membre inférieur comprenant la seconde hanche, par exemple entre le talon du membre inférieur comprenant la seconde hanche et le terrain, et
- une durée depuis la détection de l’entrée en phase de début d’appui est supérieure à une deuxième durée prédéterminée, par exemple supérieure à une durée de 100 millisecondes.
- An impact with the ground is detected for a lower limb including the second hip, for example between the heel of the lower limb including the second hip and the ground, and
- a duration since the detection of the entry into the start-of-support phase is greater than a second predetermined duration, for example greater than a duration of 100 milliseconds.
Une deuxième phase 420 du second cycle de marche est une phase d’oscillation en descente. La phase d’oscillation en descente débute lorsque la première jambe et la seconde jambe se croisent dans le plan sagittal de l’utilisateur, après que la première jambe ait été devant la seconde jambe dans le plan sagittal de l’utilisateur. La phase d’oscillation en descente se termine au contact entre le pied de la première jambe et le terrain. L’entrée dans la phase d’oscillation en descente est détectée lorsque :
- la vitesse angulaire du second actionneur est nulle ou négative après avoir été positive, et
- la vitesse angulaire du premier actionneur est positive.
- the angular velocity of the second actuator is zero or negative after having been positive, and
- the angular velocity of the first actuator is positive.
Une troisième phase 430 du second cycle de marche est une phase de début d’appui en descente. La phase de début d’appui en descente débute au contact entre le pied de la première jambe et le terrain. La phase de début d’appui en descente se termine lorsque la première jambe et la seconde jambe se croisent dans le plan sagittal de l’utilisateur, après que la première jambe ait été derrière la seconde jambe dans le plan sagittal de l’utilisateur. L’entrée dans la phase de début d’appui en descente est détectée lorsque :
- un impact avec le terrain est détecté pour un membre inférieur comprenant la première hanche, et
- une durée depuis la détection de l’entrée en phase de début d’oscillation est supérieure à une troisième durée prédéterminée, par exemple supérieure à une durée de 100 millisecondes.
- An impact with the ground is detected for a lower limb including the first hip, and
- a duration since the detection of the entry into the onset phase of oscillation is greater than a third predetermined duration, for example greater than a duration of 100 milliseconds.
Une quatrième phase 440 du second cycle de marche est une phase de début d’appui. La phase de début d’appui débute lorsque la première jambe et la seconde jambe se croisent dans le plan sagittal de l’utilisateur après que la première jambe ait été derrière la seconde jambe dans le plan sagittal de l’utilisateur. La phase de début d’appui se termine lorsque le pied de la première jambe n’est plus en contact avec le terrain après avoir été en contact avec le terrain. L’entrée dans la phase de début d’appui est détectée lorsque :
- la vitesse angulaire du premier actionneur est nulle ou négative après avoir été positive, et
- la vitesse angulaire du second actionneur est positive.
- the angular velocity of the first actuator is zero or negative after having been positive, and
- the angular velocity of the second actuator is positive.
Ces quatre phases se succèdent donc pour former le second cycle de marche. Dit autrement, lorsque ces quatre phases 410 à 440 sont déterminées successivement, un second cycle de marche complet est déterminé.These four phases follow one another to form the second walking cycle. In other words, when these four phases 410 to 440 are determined successively, a complete second walking cycle is determined.
La deuxième étape 120 du procédé 100 comprend aussi la détermination d’une période de l’activité pédestre. Les termes « période de l’activité pédestre » se réfèrent dans la présente demande à une période parmi :
- un début d’activité pédestre,
- un milieu d’activité pédestre, et
- une fin d’activité pédestre.
- a start of walking activity,
- an environment conducive to pedestrian activity, and
- the end of a walking activity.
Dans un exemple, compatible avec les exemples précédents, la détermination 120 de la période de l’activité pédestre comprend la détection d’une entrée dans la période de début d’activité pédestre. L’entrée dans la période de début d’activité pédestre peut être détectée lorsqu’une donnée d’accélération mesurée par la centrale inertielle à six axes est supérieure à une première donnée d’accélération horizontale prédéterminée, par exemple supérieure à une accélération horizontale de 0,75 mètres par seconde carrée. De manière alternative ou complémentaire, pour le premier cycle de marche, l’entrée dans la période de début d’activité pédestre peut être détectée lorsque les entrées dans les phases de milieu d’oscillation et de début d’appui ont été détectées.In one example, consistent with the preceding examples, the determination of the walking activity period (120) includes the detection of entry into the onset of walking activity. Entry into the onset of walking activity can be detected when an acceleration value measured by the six-axis inertial measurement unit (IMU) exceeds a predetermined initial horizontal acceleration value, for example, a horizontal acceleration of 0.75 meters per second squared. Alternatively, or complementaryly, for the first gait cycle, entry into the onset of walking activity can be detected when entries into the mid-swing and stance phases have been detected.
Dans un exemple, compatible avec les exemples précédents, la détermination 120 de la période de l’activité pédestre comprend la détection d’une entrée dans la période de milieu d’activité pédestre. L’entrée dans la période de milieu d’activité pédestre peut être détectée lorsqu’une durée depuis la détection de l’entrée dans la période de début d’activité pédestre est supérieure à une quatrième durée prédéterminée, par exemple supérieure à une durée de 200 millisecondes.In an example consistent with the previous examples, the determination of the walking activity period (120) includes the detection of entry into the mid-walking activity period. Entry into the mid-walking activity period can be detected when the time since the detection of entry into the start of the walking activity period is greater than a predetermined fourth duration, for example, greater than 200 milliseconds.
Dans un exemple, compatible avec les exemples précédents, la détermination 120 de la période de l’activité pédestre comprend la détection d’une entrée dans la période de fin d’activité pédestre. L’entrée dans la période de fin d’activité pédestre peut être détectée lorsque la donnée d’accélération horizontale calculée est inférieure à une seconde donnée d’accélération horizontale prédéterminée, par exemple inférieure à une accélération horizontale de 0,75 mètres par seconde carrée.In one example, consistent with the previous examples, the determination of the walking activity period includes the detection of entry into the walking activity end period. Entry into the walking activity end period can be detected when the calculated horizontal acceleration data is less than a predetermined horizontal acceleration data point, for example, less than a horizontal acceleration of 0.75 meters per second squared.
La deuxième étape 120 du procédé 100 comprend enfin la détermination d’une pente d’un terrain sur lequel l’activité pédestre est réalisée.The second step 120 of process 100 finally includes the determination of a slope of a terrain on which the pedestrian activity is carried out.
Dans un exemple, compatible avec les exemples précédents, la détermination de la pente du terrain est effectuée en tenant compte de l’angle du premier actionneur lors de l’entrée dans la phase de début d’appui. Il est possible de considérer, par convention, que l’angle du premier actionneur est minimal, c’est-à-dire proche de zéro degré, pour une extension complète de la première hanche de l’utilisateur et que l’angle du premier actionneur est maximal, c’est-à-dire proche de 180 degrés, pour une flexion complète de la première hanche de l’utilisateur. En respectant cette convention, il est par exemple possible de déterminer que :
- la pente du terrain augmente lorsque l’angle du premier actionneur lors de l’entrée dans la phase de début d’appui augmente,
- la pente du terrain diminue lorsque l’angle du premier actionneur lors de l’entrée dans la phase de début d’appui diminue.
- The slope of the terrain increases when the angle of the first actuator during the initial support phase increases.
- the slope of the terrain decreases when the angle of the first actuator during entry into the initial support phase decreases.
Dans un exemple, compatible avec les exemples précédents, la détermination de la pente du terrain peut aussi s’effectuer en utilisant la détermination du cycle de marche en cours. La
- un second cycle de marche complet est déterminé durant une cinquième durée prédéterminée, par exemple une durée de 1300 millisecondes, et
- l’angle du premier et du second actionneurs de hanche sont supérieurs à un angle prédéterminé, par exemple supérieur à 10 degrés en respectant la convention décrite précédemment.
- a second complete walking cycle is determined during a fifth predetermined duration, for example a duration of 1300 milliseconds, and
- the angle of the first and second hip actuators are greater than a predetermined angle, for example greater than 10 degrees respecting the convention described previously.
Le passage de l’état 520, correspondant au second cycle de marche, à l’état 510, correspondant au premier cycle de marche, peut être autorisé lorsque :
- un second cycle de marche complet n’est pas déterminé durant la cinquième durée prédéterminée, par exemple une durée de 1300 millisecondes, et
- l’angle du premier actionneur de hanche est inférieur à un angle prédéterminé, par exemple inférieur à 10 degrés en respectant la convention décrite précédemment.
- a second complete walking cycle is not determined during the fifth predetermined duration, for example a duration of 1300 milliseconds, and
- the angle of the first hip actuator is less than a predetermined angle, for example less than 10 degrees, respecting the convention described previously.
En revenant à la
Une troisième étape 130 du procédé 100 comprend une modulation de l’intensité du courant fourni par la source d’énergie. Dit autrement, l’étape 130 comprend la modification de l’intensité du courant qui est appliqué aux actionneurs de hanche. La modulation est donc effectuée en fonction de la phase déterminée du cycle de l’activité pédestre, de la période déterminée de l’activité pédestre et de la pente déterminée du terrain.A third step 130 of process 100 involves modulating the intensity of the current supplied by the energy source. In other words, step 130 involves modifying the intensity of the current applied to the hip actuators. This modulation is therefore performed according to the determined phase of the walking activity cycle, the determined period of the walking activity, and the determined slope of the terrain.
Dans un exemple, compatible avec les exemples précédents, la modulation 130 de l’intensité du courant appliqué aux actionneurs dépend aussi d’un niveau d’assistance déterminé par l’utilisateur. Par exemple, l’utilisateur peut choisir un niveau d’assistance léger, modéré ou important avant ou pendant l’activité pédestre.In an example consistent with the previous examples, the modulation 130 of the current intensity applied to the actuators also depends on a user-defined assistance level. For example, the user can choose a light, moderate, or high assistance level before or during the walking activity.
Dans un exemple, compatible avec les exemples précédents, la modulation 130 de l’intensité du courant appliqué aux actionneurs en fonction de la phase déterminée du cycle de l’activité pédestre est effectuée en fonction de la détermination du cycle de l’activité pédestre en cours parmi :
- le cycle générique,
- le premier cycle de marche, et
- le second cycle de marche.
- the generic cycle,
- the first walking cycle, and
- the second walking cycle.
De plus, dans cet exemple, lorsque le cycle de l’activité pédestre est déterminé, l’intensité du courant appliqué aux actionneurs peut aussi être modulé en fonction de la détermination d’une entrée dans la au moins une phase du cycle détecté. La
Dans un exemple, compatible avec les exemples précédents, la modulation 130 de l’intensité du courant appliqué aux actionneurs en fonction de la pente déterminée comprend en outre une augmentation de l’intensité du courant lorsque la pente déterminée augmente. La
Dans un exemple, compatible avec les exemples précédents, la modulation 130 de l’intensité du courant appliqué aux actionneurs en fonction de la période déterminée de l’activité pédestre comprend une augmentation d’un facteur de régulation de l’intensité modulée du courant appliqué aux actionneurs lorsque l’entrée dans la période de début d’activité pédestre est détectée. Le facteur de régulation est donc utilisé en tant que facteur de l’intensité du courant modulé qui est appliqué aux actionneurs. Dit autrement, lorsque le facteur est nul, le courant appliqué aux actionneurs est nul et lorsque le facteur est égal à 1, le courant appliqué aux actionneurs est le courant modulé en fonction des autres paramètres. L’augmentation du facteur de régulation est par exemple effectuée en un premier temps prédéterminé, par exemple égal à 2 secondes. L’augmentation débute à une valeur nulle et se termine à une valeur égale à 1. La
Dans cet exemple, la modulation 130 de l’intensité du courant appliqué aux actionneurs en fonction de la période déterminée de l’activité pédestre comprend aussi un maintien du facteur de régulation à une valeur égale à 1 lorsque l’entrée dans la période de milieu d’activité pédestre est détectée et pour toute la durée de la période de milieu d’activité pédestre.In this example, the modulation 130 of the intensity of the current applied to the actuators as a function of the determined period of pedestrian activity also includes maintaining the regulation factor at a value equal to 1 when entry into the mid-period of pedestrian activity is detected and for the entire duration of the mid-period of pedestrian activity.
Dans cet exemple, la modulation 130 de l’intensité du courant appliqué aux actionneurs en fonction de la période déterminée de l’activité pédestre comprend enfin une diminution du facteur de régulation de l’intensité modulée du courant appliqué aux actionneurs lorsque l’entrée dans la période de fin d’activité pédestre est détectée. et pour toute la durée de la période de milieu d’activité pédestre. La diminution du facteur de régulation étant effectuée en un second temps prédéterminé, par exemple 0,5 seconde. La diminution du facteur de régulation débute à la valeur égale à 1 et se termine à la valeur égale à 0. La
Une quatrième étape 140 du procédé 100 comprend l’application du courant modulé aux actionneurs de hanche. Par exemple, un premier courant électrique est modulé pour le premier actionneur avec le procédé 100 et un second courant électrique est modulé, en parallèle, en fonction de la modulation du premier actionneur. Dans un autre exemple, deux procédés 100 sont mis en œuvre en parallèle pour commander un exosquelette. Ainsi, un premier courant électrique est modulé pour le premier actionneur avec la première mise en œuvre du procédé 100 et un second courant électrique est modulé pour le second actionneur avec la seconde mise en œuvre du procédé 100.A fourth step 140 of process 100 involves applying the modulated current to the hip actuators. For example, a first electrical current is modulated for the first actuator using process 100, and a second electrical current is modulated, in parallel, according to the modulation of the first actuator. In another example, two processes 100 are implemented in parallel to control an exoskeleton. Thus, a first electrical current is modulated for the first actuator with the first implementation of process 100, and a second electrical current is modulated for the second actuator with the second implementation of process 100.
La
Claims (11)
- une source d’énergie électrique adaptée pour fournir un courant électrique,
- un premier et un second actionneurs de hanche adaptés pour assister une flexion et/ou une extension respectivement d’une première et une seconde hanches de l’utilisateur, une intensité d’assistance étant dépendante d’une intensité du courant électrique appliqué aux premier et second actionneurs,
- une centrale inertielle à six axes destinée à être placée au niveau d’une zone lombaire de l’utilisateur et adaptée pour mesurer une accélération et une vitesse angulaire de la zone lombaire de l’utilisateur,
- un processeur configuré pour mettre en œuvre le procédé (100),
- mesure (110) :
- d’une accélération et d’une vitesse angulaire de la zone lombaire de l’utilisateur par la centrale inertielle à six axes, et
- d’un angle et d’une vitesse de rotation des premier et second actionneurs, la vitesse de rotation des premier et second actionneurs étant positive lors d’une flexion des hanches de l’utilisateur,
- détermination (120), à partir des mesures (110) :
- d’une phase d’un cycle de l’activité pédestre parmi au moins un ensemble de phases du cycle de l’activité pédestre, le au moins un cycle de l’activité pédestre étant défini pour la première hanche de l’utilisateur,
- d’une période de l’activité pédestre parmi :
- un début d’activité pédestre,
- un milieu d’activité pédestre, et
- une fin d’activité pédestre, et
- d’une pente d’un terrain sur lequel l’activité pédestre est réalisée, la pente du terrain étant négative lors d’une descente et positive lors d’une montée,
- modulation (130) de l’intensité du courant fourni par la source d’énergie en fonction de la phase déterminée du cycle de l’activité pédestre, de la période déterminée de l’activité pédestre et de la pente déterminée du terrain, et
- application (140) du courant modulé aux premier et second actionneurs de hanche.
- a suitable source of electrical energy to provide an electric current,
- a first and a second hip actuator adapted to assist flexion and/or extension respectively of a first and a second hip of the user, the intensity of assistance being dependent on the intensity of the electrical current applied to the first and second actuators,
- a six-axis inertial measurement unit designed to be placed in the user's lumbar region and adapted to measure acceleration and angular velocity of the user's lumbar region,
- a processor configured to implement the process (100),
- measurement (110):
- of the acceleration and angular velocity of the user's lumbar region by the six-axis inertial measurement unit, and
- of an angle and a rotational speed of the first and second actuators, the rotational speed of the first and second actuators being positive during a flexion of the user's hips,
- determination (120), from measurements (110):
- of a phase of a walking activity cycle from among at least one set of phases of the walking activity cycle, the at least one walking activity cycle being defined for the user's first hip,
- from a period of pedestrian activity among:
- a start of walking activity,
- an environment conducive to pedestrian activity, and
- the end of the walking activity, and
- of a slope of terrain on which pedestrian activity is carried out, the slope of the terrain being negative during a descent and positive during an ascent,
- modulation (130) of the intensity of the current supplied by the energy source as a function of the determined phase of the pedestrian activity cycle, the determined period of the pedestrian activity, and the determined slope of the terrain, and
- application (140) of the modulated current to the first and second hip actuators.
- l’activité pédestre est une activité parmi :
- une marche,
- une marche nordique,
- une randonnée,
- une course,
- une marche en raquettes,
- un ski de randonnée, et
- le au moins un cycle de l’activité pédestre comprend un cycle générique avec l’ensemble des phases du cycle générique comprenant :
- une phase de flexion débutant lorsque la flexion de la première hanche débute et se terminant lorsque l’extension de la première hanche débute,
- une phase d’extension débutant lorsque l’extension de la première hanche débute et se terminant lorsque la flexion de la première hanche débute, et
- la détermination (120) de la phase du cycle générique parmi l’ensemble des phases du cycle de l’activité pédestre comprend :
- une détection d’une entrée dans la phase de flexion lorsque la vitesse angulaire du premier actionneur est nulle après avoir été négative, et
- une détection d’une entrée dans la phase d’extension lorsque la vitesse angulaire du premier actionneur est nulle après avoir été positive.
- Walking is one activity among:
- a walk,
- Nordic walking,
- a hike,
- a race,
- a snowshoe hike,
- a ski touring ski, and
- at least one cycle of pedestrian activity includes a generic cycle with all the phases of the generic cycle including:
- a flexion phase beginning when flexion of the first hip begins and ending when extension of the first hip begins,
- an extension phase beginning when the extension of the first hip begins and ending when the flexion of the first hip begins, and
- the determination (120) of the phase of the generic cycle among all the phases of the pedestrian activity cycle includes:
- detection of an entry into the bending phase when the angular velocity of the first actuator is zero after having been negative, and
- detection of an entry into the extension phase when the angular velocity of the first actuator is zero after having been positive.
- l’activité pédestre est une marche, et
- la pente du terrain est nulle ou positive, et
- le au moins un cycle de l’activité pédestre comprend un premier cycle de marche avec le premier cycle de marche comprenant un ensemble de phases comprenant :
- une phase de début d’oscillation débutant lorsqu’un pied d’une première jambe comprenant la première hanche n’est plus en contact avec le terrain après avoir été en contact avec le terrain et se terminant lorsque la première jambe et une seconde jambe comprenant la seconde hanche se croisent dans un plan sagittal de l’utilisateur,
- une phase de milieu d’oscillation débutant lorsque la première jambe et la seconde jambe se croisent dans le plan sagittal de l’utilisateur et se terminant lorsqu’un genou de la première jambe débute la descente vers le terrain,
- une phase de fin d’oscillation débutant lorsque le genou de la première jambe débute la descente vers le terrain et se terminant à un contact entre le pied de la première jambe et le terrain,
- une phase de début d’appui débutant au contact entre le pied de la première jambe et le terrain et se terminant lorsque la première jambe et la seconde jambe se croisent dans le plan sagittal de l’utilisateur,
- une phase de milieu d’appui débutant lorsque la première jambe et la seconde jambe se croisent dans le plan sagittal de l’utilisateur et se terminant lorsque le pied de la première jambe n’est plus en contact avec le terrain après avoir été en contact avec le terrain,
- la détermination (120) de la phase du premier cycle de marche parmi l’ensemble des phases du premier cycle de marche comprend :
- une détection d’une entrée dans la phase de de début d’oscillation lorsque la vitesse angulaire du premier actionneur est nulle après avoir été négative,
- une détection d’une entrée dans la phase de milieu d’oscillation lorsque :
- l’angle du premier actionneur est plus grand que l’angle du second actionneur après avoir été plus petit, et
- la vitesse de rotation du premier actionneur est supérieure à une vitesse de rotation seuil prédéterminée,
- une détection d’une entrée dans la phase de fin d’oscillation lorsque la vitesse angulaire du premier actionneur est nulle après avoir été positive,
- une détection d’une entrée dans la phase de début d’appui lorsque :
- un impact avec le terrain est détecté, et
- une durée depuis la détection de l’entrée en phase de fin d’oscillation est supérieure à une première durée prédéterminée, et
- une détection d’une entrée dans la phase de milieu d’appui lorsque l’angle du second actionneur est plus grand que l’angle du premier actionneur après avoir été plus petit.
- Walking is an activity that involves walking, and
- the slope of the terrain is zero or positive, and
- at least one cycle of pedestrian activity includes an initial walking cycle, with the initial walking cycle comprising a set of phases including:
- an initial oscillation phase beginning when one foot of the first leg, including the first hip, is no longer in contact with the ground after having been in contact with the ground, and ending when the first leg and a second leg, including the second hip, cross in a sagittal plane of the user,
- a mid-oscillation phase beginning when the first and second legs cross in the user's sagittal plane and ending when one knee of the first leg begins its descent towards the ground,
- a final phase of the swing beginning when the knee of the first leg starts its descent towards the ground and ending with contact between the foot of the first leg and the ground,
- a phase of initial support beginning at the contact between the foot of the first leg and the ground and ending when the first leg and the second leg cross in the user's sagittal plane,
- a mid-support phase beginning when the first and second legs cross in the user's sagittal plane and ending when the foot of the first leg is no longer in contact with the ground after having been in contact with the ground,
- the determination (120) of the phase of the first walking cycle among all the phases of the first walking cycle includes:
- detection of an entry into the oscillation start phase when the angular velocity of the first actuator is zero after having been negative,
- detection of an entry into the mid-oscillation phase when:
- The angle of the first actuator is larger than the angle of the second actuator, after having been smaller, and
- the rotational speed of the first actuator is greater than a predetermined threshold rotational speed,
- detection of an entry into the end-of-oscillation phase when the angular velocity of the first actuator is zero after having been positive,
- detection of an entry into the initial support phase when:
- An impact with the ground is detected, and
- a duration since the detection of the entry into the end-of-oscillation phase is greater than a first predetermined duration, and
- detection of an entry into the mid-support phase when the angle of the second actuator is greater than the angle of the first actuator after having been smaller.
- l’activité pédestre est une marche, et
- la pente du terrain est négative, et
- le au moins un cycle de l’activité pédestre comprend un second cycle de marche avec le second cycle de marche comprenant un ensemble de phases comprenant :
- une phase de début d’oscillation en descente débutant lorsque le pied de la première jambe n’est plus en contact avec le terrain après avoir été en contact avec le terrain et se terminant lorsque la première jambe et la seconde jambe se croisent dans le plan sagittal de l’utilisateur,
- une phase d’oscillation en descente débutant lorsque la première jambe et la seconde jambe se croisent dans le plan sagittal de l’utilisateur et se terminant au contact entre le pied de la première jambe et le terrain,
- une phase de début d’appui en descente débutant au contact entre le pied de la première jambe et le terrain et se terminant lorsque la première jambe et la seconde jambe se croisent dans le plan sagittal de l’utilisateur,
- une phase d’appui en descente débutant lorsque la première jambe et la seconde jambe se croisent dans le plan sagittal de l’utilisateur et se terminant lorsque le pied de la première jambe n’est plus en contact avec le terrain après avoir été en contact avec le terrain, et
- la détermination (120) de la phase du second cycle de marche parmi l’ensemble des phases du second cycle de marche comprend :
- une détection d’une entrée dans la phase de début d’oscillation en descente lorsque :
- un impact avec le terrain est détecté pour un membre inférieur comprenant la seconde hanche, et
- une durée depuis la détection de l’entrée en phase de début d’appui est supérieure à une deuxième durée prédéterminée,
- une détection d’une entrée dans la phase d’oscillation en descente lorsque :
- la vitesse angulaire du second actionneur est nulle après avoir été positive, et
- la vitesse angulaire du premier actionneur est positive,
- une détection d’une entrée dans la phase de début d’appui en descente lorsque :
- un impact avec le terrain est détecté pour un membre inférieur comprenant la première hanche, et
- une durée depuis la détection de l’entrée en phase de début d’oscillation est supérieure à une troisième durée prédéterminée, et
- une détection d’une entrée dans la phase d’appui en descente lorsque :
- la vitesse angulaire du premier actionneur est nulle après avoir été positive, et
- la vitesse angulaire du second actionneur est positive.
- une détection d’une entrée dans la phase de début d’oscillation en descente lorsque :
- Walking is an activity that involves walking, and
- the slope of the terrain is negative, and
- at least one cycle of walking activity includes a second walking cycle, with the second walking cycle comprising a set of phases including:
- a phase of initial downward oscillation beginning when the foot of the first leg is no longer in contact with the ground after having been in contact with the ground and ending when the first leg and the second leg cross in the user's sagittal plane,
- a downward oscillation phase beginning when the first and second legs cross in the user's sagittal plane and ending at the contact between the foot of the first leg and the ground,
- a phase of initial support during descent, beginning at the contact between the foot of the first leg and the ground and ending when the first and second legs cross in the user's sagittal plane,
- a downhill support phase beginning when the first and second legs cross in the user's sagittal plane and ending when the foot of the first leg is no longer in contact with the ground after having been in contact with the ground, and
- the determination (120) of the phase of the second walking cycle among all the phases of the second walking cycle includes:
- detection of an entry into the onset phase of downward oscillation when:
- An impact with the ground is detected for a lower limb including the second hip, and
- a duration since the detection of entry into the initial support phase is greater than a second predetermined duration,
- detection of an entry into the downward oscillation phase when:
- the angular velocity of the second actuator is zero after having been positive, and
- the angular velocity of the first actuator is positive,
- detection of entry into the initial downhill support phase when:
- An impact with the ground is detected for a lower limb including the first hip, and
- a duration since the detection of the entry into the onset phase of oscillation is greater than a third predetermined duration, and
- detection of entry into the downhill support phase when:
- the angular velocity of the first actuator is zero after having been positive, and
- the angular velocity of the second actuator is positive.
- detection of an entry into the onset phase of downward oscillation when:
- la détermination du cycle de l’activité pédestre en cours parmi :
- le cycle générique,
- le premier cycle de marche,
- le second cycle de marche, et
- la détermination d’une entrée dans la au moins une phase du cycle détecté.
- determining the current pedestrian activity cycle from among:
- the generic cycle,
- the first walking cycle,
- the second walking cycle, and
- the determination of an entry into at least one phase of the detected cycle.
- une détection d’une entrée dans la période de début d’activité pédestre lorsqu’une donnée d’accélération mesurée par la centrale inertielle à six axes est supérieure à une première donnée d’accélération horizontale prédéterminée,
- une détection d’une entrée dans la période de milieu d’activité pédestre lorsqu’une durée depuis la détection de l’entrée dans la période de début d’activité pédestre est supérieure à une quatrième durée prédéterminée, et
- une détection d’une entrée dans la période de fin d’activité pédestre lorsque la donnée d’accélération horizontale calculée est inférieure à une seconde donnée d’accélération horizontale prédéterminée.
- detection of entry into the period of onset of pedestrian activity when an acceleration data point measured by the six-axis inertial measurement unit is greater than a predetermined initial horizontal acceleration data point,
- detection of entry into the mid-activity period when the duration since detection of entry into the early activity period exceeds a predetermined fourth duration, and
- detection of an entry into the period of end of pedestrian activity when the calculated horizontal acceleration data is less than a second predetermined horizontal acceleration data.
- lorsque l’entrée dans la période de début d’activité pédestre est détectée, une augmentation d’un facteur de régulation de l’intensité modulée du courant appliqué aux premier et second actionneurs, l’augmentation du facteur de régulation étant effectuée en un premier temps prédéterminé et débutant à une valeur nulle et terminant à une valeur égale à 1,
- lorsque l’entrée dans la période de milieu d’activité pédestre est détectée, le facteur de régulation est maintenu à la valeur égale à 1, et
- lorsque l’entrée dans la période de fin d’activité pédestre est détectée, une diminution du facteur de régulation de l’intensité modulée du courant appliqué aux premier et second actionneurs, la diminution du facteur de régulation étant effectuée en un second temps prédéterminé et débutant à la valeur égale à 1 et terminant à la valeur nulle.
- When entry into the pedestrian activity start period is detected, an increase in a regulation factor of the modulated current intensity applied to the first and second actuators, the increase in the regulation factor being carried out initially at a predetermined time, starting at a value of zero and ending at a value equal to 1,
- When entry into the period of mid-pedestrian activity is detected, the regulatory factor is maintained at a value of 1, and
- when entry into the period of end of pedestrian activity is detected, a decrease in the regulation factor of the modulated intensity of the current applied to the first and second actuators, the decrease in the regulation factor being carried out in a second predetermined time and starting at the value equal to 1 and ending at the value zero.
- une source d’énergie électrique adaptée pour fournir un courant électrique,
- un premier et un second actionneurs de hanche adaptés pour assister une flexion et/ou une extension d’une première et une seconde hanches de l’utilisateur, une intensité d’assistance étant dépendante d’une intensité du courant électrique appliqué aux premier et second actionneurs,
- une centrale inertielle à six axes destinée à être placée au niveau d’une zone lombaire de l’utilisateur et adaptée pour mesurer une accélération et une vitesse angulaire de la zone lombaire de l’utilisateur, et
- un processeur configuré pour mettre en œuvre le procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes.
- a suitable source of electrical energy to provide an electric current,
- a first and a second hip actuator adapted to assist flexion and/or extension of the user's first and second hips, the intensity of assistance being dependent on the intensity of the electrical current applied to the first and second actuators,
- a six-axis inertial measurement unit designed to be placed in the user's lumbar region and adapted to measure acceleration and angular velocity of the user's lumbar region, and
- a processor configured to implement the method according to any one of the preceding claims.
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