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LA ROBOTIQUE ADAPTEE

AU HANDICAP : DES

TÉLÉMANIPULATEURS AUX

EXOSQUELETTES

PHILIPPE GARREC

16 MAI 2013

Les Rencontres du Visiatome | Philippe Garrec

CEA | 18 OCTOBRE 2012 | PAGE 1

LES RENCONTRES DU VISIATOME

LE LABORATOIRE DE ROBOTIQUE

INTERACTIVE DU CEA

| PAGE 2

CEA | 18 OCTOBRE 2012

INTERACTIVE ROBOTICS LABORATORY

Remote Handling

1

Collaborative Robotics

2 Force feedback remote

handling

Long range inspection

Manipulation

3

Co Manipulation

Haptics

Exoskeletons

Autonomy

Trajectory control

Energy management

Dexterous manipulation

Task planning

Mobile Robotics

4

Les Rencontres du Visiatome | 16 MAI 2013 | PAGE 3

Team :

29 Permanent

8 PhD and 2 Post doc

10 fix term contracts

Resources :

30 Projects

40 % Industrials contracts

20 % Institutional Funding (ANR, Pôles compétitivité…)

20 % Europeans projects

20 % CEA Subvention

Scientific et technical Production

57 Active patents

10 Patent pending in 2012

5 Actives licenses : AREVA NC, Haption, Cybernetix, ATI, RB3D

8 to 10 publications, 20 to 30 communications by year





Bancs d’essais

1948-1980

L’ÉPOQUE DES PIONNIERS :

TÉLÉMANIPULATION, ROBOTIQUE ET

L’INVENTION DE LA TÉLÉROBOTIQUE

| PAGE 6


TELEMANIPULATION

Invention du premier

télémanipulateur maître-

esclave mécanique à retour

d’effort par Ray Goertz

(1948)


Invention du premier

servomanipulateur maître-

esclave électronique à retour

d’effort par Ray Goertz (1954)

TELEMANIPULATION MECANIQUE

| PAGE 8

Télémanipulateur maître-

esclave mécanique MA11

CEA-La Calhène (1966)

Dispositif original de décalage angulaire de

l’axe d’épaule esclave par rapport au maître

(augmentation du volume de travail) – Brevet

J. Vertut

Les Rencontres du Visiatome | 16 MAI 2013

TELEMANIPULATION

Qu’est-ce qu’un

télémanipulateur ?

| PAGE 9 Les Rencontres du Visiatome | 16 MAI 2013

TELEMANIPULATION ELECTRO-MECANIQUE

Engin mobile VIRGULE -

MA22 (1972)

Téléopération à électronique analogique

(véhicule et bras)

Double servo-manipulateurs maître-esclave

MA22 à retour d’effort, issu d’une

collaboration CEA-Brookhaven Lab. (USA)

Moteurs continus à aimants terres rares

| PAGE 10

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Jean VERTUT

Les Rencontres du Visiatome | 16 MAI 2013

TELEMANIPULATION ELECTRO-MECANIQUE

Servo-manipulateur maître-

esclave MA23 (1975)

Brevet CEA du MA23 incluant un dispositif

original d’amplification du couple par moufles

(1974)

Téléopération à électronique analogique

Adaptation à la Téléopération Assistée par

Ordinateur (>1980) – Logiciel TAO1 et 2

Nombreuses applications

expérience de démantèlement à l’atelier

AT-1 de COGEMA-Hague (AREVA NC)

soudure

Produit à environ 25 unités

Performances du bras maître toujours

d’actualité. Plusieurs unités utilisées au LRI

| PAGE 11

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ROBOTIQUE MEDICALE – ASSISTANCE AU

HANDICAPÉ

| PAGE 12

Projet pilote SPARTACUS

(1975-1980) Une collaboration nationale de grande

envergure : INRIA-CEA-CNRS-INSERM

Un projet marquant au plan international

Téléopération uni-latérale (sans retour

d’effort) grâce à des capteurs de mouvement

de la tête

Coopération avec l’homme grâce à des

efforts maîtrisés par la conception de type

servo-manipulateur issue du MA23

Premier changeur de coordonnées temps

réel (MA-T1&MA23) ouvrant la voie à la

Téléopération Assistée par Ordinateur

UN PEU DE THEORIE…AVANT D’ALLER

PLUS LOIN

| PAGE 13


COMMANDE EN POSITION

(analogie avec un ressort de rappel)

COMMANDE EN FORCE

(analogie avec un contrepoids)

P

F=-P

Trajectoire libre

F=KP

Trajectoire programmée

Ecart de position P

Trajectoire réelle

DIFFÉRENTS PRINCIPES DE COMMANDE

14

MASTER ARM SLAVE ARM

Load

(weight, contact, etc.)

Sl

Operator

MlmM

mS

dS

m d

d m

S S S S

S M

T K

Position control

Controller

UNILATERAL COUPLING

BILATERAL COUPLING

MASTER ARM

Operator

SLAVE ARM

Load

(weight, contact, etc.)

SF

MF

mM

dM mS

dS

Position control

m d

d m

M M M M

M S

T K

m d

d m

S S S S

S M

T K

Position control

Controller

Sl

Ml

SF

Vision

(direct/indirect)

Vision

(direct/indirect)

TÉLÉMANIPULATION AVEC OU SANS RETOUR D’EFFORT

– COUPLAGE ELASTIQUE BI- OU UNI- LATÉRAL

Retour d’effort

Rappel moteur

Rappel moteur

Rappel moteur

15

1980

DEVELOPPEMENT DE LA

TELEOPERATION ASSISTEE PAR

ORDINATEUR ET DE LA

TELEROBOTIQUE POUR LES MILEUX

HOSTILES

| PAGE 16


ENGINS MOBILES TÉLÉOPÉRÉS

| PAGE 17

CENTAURE

Base mobile à 2 corps articulés

asymétriques munis de chenilles

Bras manipulateur Romain 125

En usage dans le parc d’intervention post-

accidentel INTRA

Démonstration du franchissement en vrai

grandeur du sas d’un bâtiment réacteur


| PAGE 18

Contribution à la création du parc d’intervention post-accidentel

GIE INTRA (1988)


| PAGE 19

DACTARIX (1995)

Base mobile à roues téléopérée

Bras manipulateur Titan Shilling

Utilisé par CEA DAM pour la récupération

d’engins non explosés dans le cadre de leur

essais

ENGINS MOBILES

| PAGE 20

Programme TELEMAN

(EU)

TALOS

Engin multi-corps articulé

Prévu pour la locomotion en environnement

très contraint (bâtiments des centrales

nucléaires)

Version à 4 corps mue par des essieux tri-

roues (MESSINA)

ENGINS MOBILES

| PAGE 21

Programme TELEMAN

(EU) - SHERPA Engin de transport hexapode à jambes

télescopiques (origine Odex 3 – Odetics,

USA)

Développements de pieds tactiles

Développement de la commande de la

marche « tripode alterné »

Rotation angulaire, passage étroit, évitement

d’obstacles, rampe, escalier par la mise en

œuvre de fonctions réflexes

Première démonstration d’un robot

marcheur transporteur (200 kg) dans des

centrales nucléaires (y compris sur

escalier) en mode téléopéré (Chooz-B,

1993 et Trino, 1994)

ENGINS MOBILES

| PAGE 22

Projet SHERPA 2 (1994-1998)

Plateforme de transport hexapode d’une capacité

de 300 kg pouvant déployer un manipulateur dextre

à grande portée

Nouvelle technologie de jambe compacte et

modulaire

Bras porteur modulaire redondant (contournement

des obstacles)

Emport d’un outil de manipulation secondaire

Technologie en partie exploitée sur le robot de

maintenance de la chambre d’expérimentation du

LMJ

TÉLÉOPÉRATION MAÎTRE-ESCLAVE ASSISTÉE PAR

ORDINATEUR

| PAGE 23

Bras esclave RD500 à

retour d’effort

Construction étanche pour le travail en

piscine

Capacité de charge 500 N

Retour d’effort par capteurs de couple

Utilisé avec le logiciel prototype TAO

(assistance au suivi de trajectoires, de

surfaces)

Démonstration de travail sous eau

Démonstration de téléopération sur

environnement virtuel (vérifier Andriot)

TÉLÉOPÉRATION MAÎTRE-ESCLAVE ASSISTÉE

PAR ORDINATEUR

Le développement du logiciel TAO 2000 au

coeur des applications

Un bras maître banalisé et des bras esclaves diversifiés en fonction

des environnements et des tâches grâce au contrôle temps réel en

coordonnées Cartésiennes

De multiples fonctions d’assistance sophistiquées (mécanismes

virtuels, repères d’observation pour le confort visuel)

Plusieurs licenciés industriels ; une notoriété internationale

Une conception générique, archétype d’un futur standard

international (ISO TC85/SC2/WG 24 Remote

Handling/Telerobotics)

Master arm

and

standard

controller

../../../../TRAMES/Présentation/RX 130.m1v


ORDINATEUR

| PAGE 25

Bras esclave redondant à

retour d’effort

BRAS DEXTRE (1999)

Manipulateur redondant à 7 axes

(contournement d’obstacles)

Retour d’effort par capteur de couple et

capteur d’effecteur

Capacité de charge 250 N

Conception modulaire

Version étanche pour travail en piscine

Utilisé avec le logiciel industriel TAO 2000


surfaces)

Démonstration de travail en piscine


ORDINATEUR

| PAGE 26

Bras esclave hydraulique à

retour d’effort

MAESTRO Issu d’une collaboration CEA-IFREMER-

CYBERNETIX

Retour d’effort de haute qualité grâce à des

algorithmes de commande spécifiques

Version avec contrôleur durci CBND


Intégré à l’atelier pilote de qualification du

démantèlement téléopéré (Marcoule)

Utilisation programmée sur plusieurs chantiers

de démantèlement (dont bâtiment 18 à FAR)

Commercialisé par CYBERNETIX


ORDINATEUR

| PAGE 27

Famille de bras maître à

retour d’effort

VIRTUOSE 6D Version téléopération remplaçant le bras

maître MA23 (2001)

Premier bras actionné par vérins à câbles

Utilisé à l’usine de la Hague (RX TAO et

MT200 TAO)

Version haptique destinée à la simulation

interactive (2002)

Actionné par cabestan et réducteur

Harmonic Drive

Vendu dans de nombreux pays

Equipe des industriels majeurs

Gamme complète commercialisée par

HAPTION (une spinoff du CEA)


ORDINATEUR

| PAGE 28

Famille de bras esclave

industriel à retour d’effort

RX Stäubli TAO

Une collaboration à long terme entre CEA et

AREVA NC Hague

Manipulateur industriel standard

Retour d’effort par capteur d’effort d’effecteur

« durci »

Réducteur d’ombilic par multiplexeur durci

(ROC)



surfaces, mode « robot »)

RX 170 a réalisé, à partir de 2005, le

remplacement des galets sur 3 roues de

dissolveurs à l’usine de AREVA Hague

Versions RX130 et RX 170 industrialisées

par AREVA MECACHIMIE


ORDINATEUR

| PAGE 29

MT200 TAO

Une collaboration à long terme entre CEA et AREVA NC

Hague

Système remplaçant la partie maître du télémanipulateur

mécanique télescopique de paroi MT200 et le transformant

en un télérobot

Bloc moteur esclave déconnectable à très haute réversibilité

et à refroidissement forcé

Bras maître Virtuose 6D

Utilisé avec le logiciel industriel TAO 2000 (assistance au

suivi de trajectoires, de surfaces, mode « robot »)

Campagne de validation de 10 mois en usage permanent

sur la cellule chaude de vitrification R7

Approbation du système par la majorité des pilotes de

l’usine

En cours d’industrialisation par Getinge-La Calhène

Premier système de TAO remplaçant les fonctions d’un

télémanipulateur mécanique télescopique en usage

quotidien


ORDINATEUR

| PAGE 30

Téléopération augmentée

(supervisée) par un modèle

virtuel

Projet TELEMACH

(téléopération sur un

tunnelier)

Collaboration avec Bouygues TP

Exploitation de la simulation interactive dans

un contexte de TAO

| PAGE 31

Au cœur de la télérobotique

nucléaire : l’électronique

durcie

Une technologie présentant de nombreux

challenges en terme de modélisation de l’effet

des radiations sur les composants

Un mix de protection et de sélection de

composants résistants grâce à des essais

d’irradiation

Des performances (104 Gy) maintenues grâce

à un effort de recherche permanent

(obsolescence des composants électroniques)

Une avance du CEA aujourd’hui

internationalement reconnue (engins mobiles

du parc INTRA, bras esclave industriel RX à

l’usine AREVA Hague, Bras hydraulique

Maestro)

Contexte porteur pour un élargissement du

champ d’application (démantèlement)

Outdoor Robot

Indoor Robot Indoor crane

Inspection Robot

Manipulateur

arm

Embedded electronics

modules

LES ROBOTS MANIPULATEURS À

GRAND ÉLANCEMENT – APPLICATION

À LA MAINTENANCE DES GRANDS

INSTRUMENTS DE RECHERCHE

| PAGE 32


ROBOTS MANIPULATEURS À GRAND ÉLANCEMENT

Robot for Laser

Mega Joules

maintenance

Inspection of large

facilities trough small

diameter penetration

holes

03.09.200

8

1,4.10-5

Pa

120°C

Marcoule | 16 MAI 2013 | PAGE 33



Porteur articulé AIA

Essai réel TORE SUPRA (2008)



Robot de maintenance de la chambre d’expérimentation du Laser Mega Joule

Pose automatique des panneaux dans la chambre du LMJ (2012)

Conception de base CEA LIST (2004) Recette (2011)

ROBOTIQUE MEDICALE

| PAGE 37


Mini-invasive surgical devices Minimally invasive robotized

instruments

Rehabilitation devices Exoskeleton, Haptic reeducation

device

Medical staff support devices Positioning robot for protontherapy

Mobile imaging device Personal assistance devices Autonomous mobile robot

Hand and arm for manipulation

Gesture training platform Surgical gesture training

Surgical collaborative devices Maxillofacial and orthopedic

surgery

DOMAINES DE RECHERCHE COUVERTS EN

ROBOTIQUE MEDICALE

| PAGE 38

../../../LRM/Davkor/2008_02_08_TECHNOSANTE_CEA_comite_de_pilotage/Mes Clips/Handicap/Kinehaptique.MPG

ROBOTIQUE MEDICALE – ASSISTANCE AU

HANDICAPÉ

| PAGE 39

Projet MASTER (1995)

Concept de robot compagnon assistant une

personne handicapée

Démonstrateur : station de travail avec

manipulateur exécutant diverses tâches de

la vie quotidienne

Interface Homme Machine et commande ?

Objectifs

Développement d’assistances robotiques physiques et logicielles pour

compenser la perte d’autonomie

Saisie automatique d’objets inconnus (Projets : ITEA Anso et Midas)

Développement d’IHM intuitives (one click)

Développement d’une fonction d’identification d’objet dans les images par vision

Planification de tâches et réaction à des évènements imprévus

ASSISTANTS ROBOTIQUES POUR PERSONNE

HANDICAPÉE

| PAGE 40

CHIRURGIE MINI INVASIVE : ORGANES MAITRES

Objectifs

Interfaces haptiques à retour d’effort pour la télé-chirurgie et la formation

Bras maitre de commande (Projet RNTS EndoXiRob)

Piloter un robot porte endoscope et des instruments de chirurgie mini-invasive

Plate forme multimodale de formation à la chirurgie maxilo-faciale

en RV (Projet FP7 Skills)

Développement et intégration d’un prototype complet: haptique (2 bras), visuel (écran 3D avec

Mocap de la tête de l’utilisateur), sonore, tactile

Développement d’un logiciel de simulation de chirurgie osseuse

Développement de premiers exercices de formation et IHM dédiée

Partenaires

Haption, APHP La pitié Salpêtrière, CHU Amiens, Rouen, Nantes

| PAGE 41

CHIRURGIE MINI INVASIVE : INSTRUMENTS INTRA

CORPORELS

Objectifs

Nouveaux instruments pour la chirurgie mini-invasive MIS, SILS, NOTES (<5mm)

Instruments dextres robotisés pour la laparoscopie

(Projets : ANR ID2U, ITEA Mediate)

Outil endoscopique porte-aiguille motorisé, partiellement jetable

Instrument miniature (trocart Ø=5mm) basé sur les technologies d’articulations flexibles, à

actionnement partiellement localisé pour une meilleure dextérité

Instrument de chirurgie intracardiaque sous imagerie

échographique ou RX (Projet AS2coeur)

Mise en place d’un cordage valvulaire artificiel (valve mitrale) à cœur battant

| PAGE 42

Video/3ddlArtRac.wmv

CHIRURGIE MINI INVASIVE : INSTRUMENTS INTRA

CORPORELS

Instrument de suture semi-automatique pour vaisseaux

(Projet MISS)

Réalisation d’anastomoses latéro-latérales pour le pontage coronarien mini-invasif

et à cœur battant (validation du concept à l’échelle 8:1)

Objectif 3

.

EndoControl, Cédrat Technologies, Fraunhofer Institut IPA, UPMC ISIR, APHP La

Pitié Salpétrière, Institut Mutualiste Montsouris

| PAGE 43

COBOTIQUE : CHIRURGIE ORTHOPEDIQUE

SURGICOBOT

La laminectomie :

Un nombre d’actes en augmentation corrélé avec le

vieillissement de la population

Un taux de complications élevé (~10%)

Comment rendre la laminectomie plus sûre, plus

simple, plus rapide

Solutions explorées dans ANR Surgicobot

Visualiser en 3D l’os en cours de fraisage

Protéger physiquement la moelle épinière

| PAGE 44

Pitié Salpétrière

Hôpital

Video/Laminectomie_virtuelle.mpg

Video/Laminectomie2_manuelle.avi


SURGICOBOT

Un cobot (robot comanipulateur)

Comanipule l’outil avec le chirurgien

Est complètement transparent la plupart du temps

Exerce si nécessaire des contraintes actives sur l’outil

Caractéristiques mécaniques (usinage os)

F=40N, K=40N/mm

Intérêt : Le chirurgien

Conserve la vision directe

Conserve ses sensations habituelles

Conserve le pouvoir de décision

| PAGE 45

Un système cobotique pour sécuriser l’opération

intègre trois composants principaux


SURGICOBOT

Un système de navigation précis et rapide

Localise en temps réel outil, robot et vertèbre

Composé de camera à 3 barrettes CCD rapides et n x 4 cibles actives

sans fil à diodes infrarouge formant un référentiel rigide

Précision : 0.2mm à 250Hz pour 8 diodes dans un volume de 1m3

| PAGE 46




SURGICOBOT

Une interface interactive

conviviale et un PC

Scénarisent le processus complet

Effectuent l’ensemble des calculs

géométriques

Visualisent en 3D multivues l’opération en

cours

| PAGE 47




SURGICOBOT

Les fonctions apportées par le

système

Visualisation 3D de la zone opératoire

Protection de zones d’exclusion par effort de

répulsion ou de blocage

Compensation des mouvements du patient

(déplacements, respiration)

Guidage de l’outil, suppression de son poids,

des frottements

Ergonomie

| PAGE 48

Première prise en main

Le système a été jugé efficace, « transparent » et convivial

Les tâches supplémentaires (recalage, calibration) sont

simples et rapides à réaliser

Video/SURGICOBOT L6.1.mp4

ROBOTS DE POSITIONNEMENT EN RADIOTHÉRAPIE

INTERVENTIONELLE

Objectifs

Lever les verrous techniques en matière de qualité de cinématique

et précision de positionnement

Imageur Robotisé pour Interventions mini-invasives

(Projet FUI Irimi)

Conception d’une base mobile holonome

Performances équivalente à un bras robotisé (0,5mm précision)

Solution innovante : Roue sphérique holonome,

Déplacement dans toutes les directions sans réorientation préalable

Petites corrections de position possibles

Capacité de franchissement isotrope

Simplification des trajectoires

GE Healthcare, BA Systèmes, IRCCYN

ball – O – nom Patent Pending FR 11 59013

| PAGE 49

Video/IRIMI_mouvement_holonome.mp4

ROBOTS DE POSITIONNEMENT EN RADIOTHÉRAPIE

INTERVENTIONELLE

Positionnement robotisé de patient (Projet ANR Poros )

Développement d’un robot pour remplacer les tables de radiothérapie

Grande dextérité (6 ddl), Précision de positionnement <0.5 mm en traitement,

Intégration au contrôle-commande de la salle de traitement

Adaptation possible à la radiothérapie dynamique, co-manipulation

.

AS2I, Dosisoft, ISIR, Institut Curie

| PAGE 50

LES DÉFIS DE LA COBOTIQUE (« COLLABORATIVE

ROBOTIQUE »)

| PAGE 51

Cobotique avec un bras industriel Stäubli RX 90 et la

problématique de la maîtrise de l’effort et de la

sécurité (2001)

LES DÉFIS DE LA COBOTIQUE

| PAGE 52

Cobotique avec des

manipulateurs spécialement

conçus : le cobot RB3D

A6.15

Fruit d’un partenariat RB3D (PME, leader),

et CEA

Eléments de sûreté intégrés à la conception

Produit aujourd’hui commercialisé pour le

rechapage de pneus et l’ébavurage

LES DÉFIS DE LA COBOTIQUE - VERS UN BRAS

ASSISTANT CAPABLE D’UNE MANIPULATION FINE

Projet ASSIST

| PAGE 53

Objectives:

Very Safe Light Weight Robot

Collaborative Robot (Workspace sharing)

Features:

Anthropomorphic kinematics (7dof)

Force / torque control without sensor

High fidelity actuators

Payload 3kg

Intuitive programming by learning

Safety:

Collision detection based on dynamic

model survey

LES DÉFIS DE LA COBOTIQUE VERS UN BRAS

ASSISTANT CAPABLE D’UNE MANIPULATION FINE

| PAGE 54

Les projets de mains ABILIS

(ANR) et HANDLE (EU)

Grand nombre d’axes d’articulation

Capteurs tactiles en extrémité de phalange

Actionnement par mini vérin à câbles

Electronique entièrement intégrée

Main ABILIS

Main HANDLE

EXOSQUELETTES : UNE FORME DE COBOT

ABLE 7D

Exosquelette du membre

supérieur à retour d’effort

| PAGE 55

ABLE 7D: EXOSQUELETTE DU MEMBRE SUPÉRIEUR

À RETOUR D’EFFORT

| PAGE 56

Applications : Rééducation fonctionnelle

Assistance motrice

Téléopération

Réalité virtuelle grand champ

Performances/Spécificités :

Intégrable à un dossier : environnements exigus, au domicile

Contrôle en effort sans capteur d’effort/haute sûreté

Haute transparence (très faible résistance au mouvement)

Capacité d’effort comparable à l’homme


ABLE 7D: EXOSQUELETTE DU MEMBRE

SUPÉRIEUR À RETOUR D’EFFORT

Conception – Technologie

Actionneurs longitudinaux - Vérins à câbles

Architecture anthropomorphe (7 axes), ouverte

Epaule à axes obliques

Avant-Bras-Poignet à structure parallèle

5 brevets

Évaluation de ABLE en rééducation

(Projet ANR Brahma )

pour des applications de rééducation fonctionnelle et

améliorer les connaissances sur le contrôle moteur

Utilisation du prototype ABLE 4 axes du CEA

Préparation des expériences avec patient

Validation du niveau élevé de transparence intrinsèque

Evaluation de différents modes d’assistance avec guidage

sur les synergies naturelles

.

| PAGE 58 LRI 06/12/2012

EXOSQUELETTE DU MEMBRE SUPÉRIEUR À

RETOUR D’EFFORT

EXOSQUELETTES AMBULANTS – PANORAMA MONDIAL

Applications médicales: Rééducation et suppléance Augmentation

capacité humaines: Militaire & Civil

Hercule

Rex ReWalk

Hal

Lopes

Lokomat

Xos 2

Hulc

| PAGE 59

EXOSQUELETTES AMBULANTS

| PAGE 60

HERCULE

Fruit d’un partenariat RB3D (PME, leader),

ESME-Sudria (Ecole d’ingénieur) et le CEA

Technologies-clés d’actionnement à haut

rendement et de commande issue du CEA

Démonstration d’assistance d’une charge de 40kg

dans le dos et de 13kg sur les bras

Autonomie sur batterie compétitive

L’après Hercule :

Charge utile augmentée en conservant la

transparence

Charge utile égale avec transparence améliorée

Créer avec l’industriel des exosquelettes efficaces

(puissants et transparents) et sûrs

• Objectifs projet

Actionnement électrique réversible

Pas de capteur d’intention

Usage dual civil / militaire

Objectifs : 40kg à 100kg charge utile et autonomie de 4 h à 5km/h

• Problématiques :

Cinématique, points d’accroche sur personne

Actionneurs longeant les membres

Architecture enveloppante (non « emprisonnante »)

Nb ddl actionnés et passifs

Commande transparente : compensation poids, frottements et inertie

Conception des bras

Gestion de l’énergie

| PAGE 61

HERCULE

HERCULE - CONCEPTION

• Cinématique des jambes à 7 degrés de liberté dont 2 actionnés

• Vérins à câbles pour actionner genou et hanches

• Liaisons avec Homme : dos et pieds

• Design intégré dès phase conception

• Conception des bras a 1 actionneur

• Vérin à câble unique en position dorsale

• Transmission fractionnée (câbles primaire/secondaire)

• Déploiement d’une force verticale ascendante sur la main

Opérateur

Exosquelette

Liaison

Charge

| PAGE 62

HERCULE - Commande

• Surveillance des défauts pour garantir la sureté de fonctionnement et la sécurité d’usage

• Etude des évènements redoutés

• Surveillance de l’état du système

• Mise en sécurité en cas de défaut détecté (arrêt)

• Commande verticale de compensation de la masse portée

• Compensation de gravité du dos

• Compensation de gravité des segments de jambe

• Compensation frottements actionneurs

| PAGE 63

APPLICATIONS CIVILES ET MILITAIRES DES


| PAGE 64


PROJETS DE COMMANDE DIRECTE PAR LE CERVEAU (BRAIN COMPUTER

INTERFACE)

| PAGE 65

Aujourd’hui : Commande par des signaux nerveux : EMG (électromyographie)

EMG est souvent utilisée en évaluation, analyse

Contrôle par EMG: HAL, ATR [Morimoto&al 2012]

MultiElectrode Array

Casque EEG ElectroEncephalogramme

Matrices ECoG

ElectroCorticoGramme

CEA/CLINATEC

Demain : Commande par des signaux

cérébraux : BCI

Projet avec REX Contreras-Vidal, Houston

Projet MINDwalker

Projet Exo EMY

du CEA-LIST

| PAGE 66

Stabilité sans cannes: crucial

pour des assistances « autonomes»

pour une rééducation ambulatoire

Surveiller la stabilité

Développer des stratégies utilisant:

- l’adaptation d’impédance

- le placement des pieds


RECHERCHES SUR L’ÉQUILIBRE: COMMENT NE PAS TOMBER ?

Réalisé avec le précieux concours du service de documentation et d’archive du

centre CEA Fontenay-aux-Roses

et en particulier de :

Clémentine Markidès

Gwenaëlle Clerc

Fabien Bleuze

Sauf mention contraire, les documents iconographiques illustrant cette

présentation sont des copyright Archives CEA (CEA et Don IRSN/DEI/SARG)

| PAGE 67

Direction Recherche Technologique

Département Intelligence Ambiante et

Systèmes Interactifs

Laboratoire

Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives

Institut Carnot CEA LIST

Centre de Fontenay-aux-Roses|18, route du Panorama

BP6 | 92265 Fontenay-aux-RosesCedex

T. +33 (0)1 46 54 91 17| F. +33 (0)1 46 54 89 80

Etablissement public à caractère industriel et commercial | RCS Paris B 775 685 019

| PAGE 68


la robotique adaptee au handicap - visiatome.fr · première démonstration d’un robot marcheur...

Documents