FR2542993A1

FR2542993A1 - Motorised orthesis for the upper limb

Info

Publication number: FR2542993A1
Application number: FR8305001A
Authority: FR
Inventors: Guy Denoel
Original assignee: NANTES CAISSE REGIONALE ASSURA
Current assignee: NANTES CAISSE REGIONALE ASSURA
Priority date: 1983-03-25
Filing date: 1983-03-25
Publication date: 1984-09-28
Also published as: FR2542993B1

Abstract

The present invention relates to a motorised orthesis for the upper limb. The latter comprises a half-arc 5 mounted in rotation on a base 3 which is integral with the harness 1, this shoulder half-arc being capable of being driven positively in rotation by a first motor 43 around a first substantially rear-front and substantially horizontal axis 4 passing through the centre of articulation of the shoulder and an arm support 7 mounted in rotation at the end of this half-arc and driven positively in rotation by a second motor 63 around a second axis 6 which is substantially orthogonal to the first and converges with the first axis at the centre of articulation of the shoulder. The orthesis according to the invention finds its application for mobilising the upper limb.

Description

Otthèse motorisée du membre supérieur. Motorized othesis of the upper limb.

La présente invention concerne une orthèse motorisée du membre supérieur et plus spécialement de l'épaule et du coude On a déjà proposé divers types d'orthèses pour remédier à la faiblesse fonctionnelle du membre supérieur dont certaines sont motorisées soit par des vérins pneumatiques, soit par des moteurs électriques.Elles comportent d'une manière générale un corset ou harnais pour la fixation sur le thorax, des pièces de bras et d'avant-bras réunies par une articulation de rotation, l'articulation entre ces deux pièces pouvant être bloquée mécaniquement à diverses valeurs de l'angle ou motorisée et la pièce de bras est ellé-même articulée sur la pièce d'épaule du corset par des articulations diverses à rotule ou à simple rotation autour d'un axe, l'articulation de l'épaule étant en général seulement soumise à une sollici tation élastique, pour soutenir le poids du bras pendant les mouvements d'abduction et d'antépulsion.The present invention relates to a motorized orthosis of the upper limb and more particularly of the shoulder and elbow. Various types of orthosis have already been proposed to remedy the functional weakness of the upper limb, some of which are motorized either by pneumatic cylinders or by electric motors. They generally include a corset or harness for attachment to the thorax, arm and forearm parts joined together by a rotary articulation, the articulation between these two parts being able to be mechanically locked. at various angle or motorized values and the arm part is itself articulated on the shoulder part of the corset by various articulations with ball joints or with simple rotation around an axis, the articulation of the shoulder being generally only subjected to an elastic stress, to support the weight of the arm during the abduction and antepulsion movements.

Ces or thèses connues, sauf les orthèses complètes du bras qui sont des mécaniques complexes et lourdes, ne constituent que des aides à la mobilisation de 11 épaule mais n'assurent pas une véritable motorisation de l'or thèse pour les mouvements d'abduction, d'adductiona d'antépulsion et de rétropulsion avec une indépendance entre ces deux mouvements et ne permettent pas une motorisation du déploiement et du repliement de l'articulation du coude avec une gamme étendue de valeurs pour l'angle de cette articulaion, en synchronisme avec les mouvements d'antépulsion et de rétropulsion.Dans une autre réalisation le repliement de l'articulation du coude peut etre rendu indépendant de l'antépulsion et de la retro- pulsion par une motorisation indépendante.These known gold theses, except the complete orthoses of the arm which are complex and heavy mechanics, constitute only aids to the mobilization of the shoulder but do not ensure a real motorization of the gold thesis for the movements of abduction, antepulsion and retropulsion adductiona with independence between these two movements and do not allow motorization of the deployment and folding of the elbow joint with a wide range of values for the angle of this articulation, in synchronism with the antepulsion and retropulsion movements. In another embodiment, the folding of the elbow joint can be made independent of the antepulsion and the retropulsion by an independent motorization.

La présente invention a pour but de réaliser une orthèse répondant à ces conditions qui soit néanmoins simple et légère tout en étant motorisée par une puissance motrice réduite.The object of the present invention is to produce an orthosis meeting these conditions which is nevertheless simple and light while being motorized by a reduced power.

L'orthèse motorisée du membresupérieur conforme à l'invention est caractérise'eencequ'elle comporte un demi-arceau monté à rotation directement ou indirectement sur une embase solidarisée avec le harnais, ce demi-arceau d'épaule pouvant etre entraîné positivement en rotation dans l'un ou l'autre sens selon un débattement angulaire limité par un premier moteur autour d'un premier axe sensiblement arrière-avant et sensiblement horizontal passant par le centre de l'articulation de l'épaule et un support de bras monté à rotation à l'extrémité de ce demi-arceau d'épaule pour pouvoir etre entrainé positivement en rotation dans l'un ou l'autre sens, selon un débattement angulaire limité, par un second moteur autour d'un second axe orthogonal au premier et concourant avec le premier axe au centre de l'articulation de l'épaule. The motorized orthosis of the upper limb according to the invention is characterized by the fact that it comprises a half-hoop mounted for rotation directly or indirectly on a base secured to the harness, this half-hoop of the shoulder being able to be positively driven in rotation in either direction according to an angular movement limited by a first motor around a first substantially rear-front and substantially horizontal axis passing through the center of the shoulder joint and an arm support rotatably mounted at the end of this shoulder half-arch to be able to be positively rotated in one or the other direction, according to a limited angular movement, by a second motor around a second axis orthogonal to the first and concurrent with the first axis at the center of the shoulder joint.

Le premier axe peut être fixe par rapport à l'embase mais
il peut être relié indirectement à celle-ci par une pièce
intermédiaire articulée sur l'embase par une articulation.The first axis can be fixed relative to the base but
it can be connected indirectly to it by a part
intermediate articulated on the base by a joint.

autorisant sa rotation limitée autour d'un troisième axe
sensiblement vertical perpendiculaire au premier et concourant galet
ment avec les deux premiers axes au centre de l'articulation
de l'épaule. Ce troisième mouvement de rotation peut être motorisé ou blocable dans un certain nombre de positions.allowing its limited rotation around a third axis
substantially vertical perpendicular to the first and concurrent with a roller
with the first two axes at the center of the joint
of the shoulder. This third rotary movement can be motorized or lockable in a number of positions.

Le premier axe permet les mouvements d'abduction et d'adduction du bras et le deuxième axe les mouvements d'antépulsion et de rétropulsion, le troisième axe permettant les mouvements dits de rotation de l'épaule.The first axis allows the movements of abduction and adduction of the arm and the second axis the movements of antepulsion and retropulsion, the third axis allowing the movements known as of rotation of the shoulder.

Selon une autre caractéristique de l'invention un organe d'équilibrage élastique agit entre le harnais et le support de bras selon une ligne d'action passant à l'extérieur du premier axe pour aider à l'abduction avec une composante de couple par rapport au deuxième axe pour faciliter l'antépulsion, l'organe d'équilibrage élastique étant bandé par les mouvements d'adduction et de rétropulsion
Selon une autre caractéristique -et selon un premier mode de réalisation, le support d'avant-bras est articulé sur le support de bras par l'axe d'un coude à trois crémaillères circulaires, le support d'avant-bras pouvant être solidarisé sélectivement à l'aide d'un cliquet choisi parmi les cliquets correspondant aux trois crémaillères avec l'urede la pluralité d'encoches de l'une des trois crémaillères dont une est fixe sur le support de bras, les autres étant entrainées en rot###on, au cours des mouvements d'antépulsion et de rétropulsion, par des transmissions respectivement "parallèle et "anti
parallèle", la première augmentant l'angle entre le bras et l'avant-bras au cours de l'antépulsion et la seconde réduisant l'angle au cours du même mouvement.According to another characteristic of the invention, an elastic balancing member acts between the harness and the arm support according to a line of action passing outside the first axis to aid in abduction with a torque component with respect to on the second axis to facilitate the antepulsion, the elastic balancing member being bandaged by the adduction and retropulsion movements
According to another characteristic -and according to a first embodiment, the forearm support is articulated on the arm support by the axis of an elbow with three circular racks, the forearm support being able to be secured selectively using a ratchet chosen from the ratchets corresponding to the three racks with the urea of the plurality of notches of one of the three racks, one of which is fixed on the arm support, the others being rotated # ## on, during antepulsion and retropulsion movements, by "parallel" and "anti" transmissions respectively
parallel ", the first increasing the angle between the arm and the forearm during the antepulsion and the second reducing the angle during the same movement.

Selon un mode de réalisation préférentiel, les transmissions "parallèle" et nanti-parallèle" sont réalisées par des biellettes agissant entre un point d'articulation solidaire du demi-arceau d'épaule et disposé à une certaine distance du deuxième axe et l'extrémité dune manivelle solidaire de la crémaillère considérée et orientée, par rapport a l'axe du coude, selon la direction joignant le deuxième axe audit point d'articulation pour la transmission "parallèle" et dans l'autre direction pour la transmission anti-parallèle". According to a preferred embodiment, the "parallel" and non-parallel "transmissions are carried out by rods acting between an articulation point secured to the shoulder half-arch and disposed at a certain distance from the second axis and the end a crank secured to the rack considered and oriented, with respect to the axis of the elbow, in the direction joining the second axis to said point of articulation for the "parallel" transmission and in the other direction for the anti-parallel transmission " .

Selon un second mode de réalisation, le support d'avant-bras est articulé à rotation libre sur 11 extrémité du support de bras et soumis à l'action d'un verin agissant entre le support d'avant-bras et le -support de bras.According to a second embodiment, the forearm support is articulated with free rotation on the end of the arm support and subjected to the action of a jack acting between the forearm support and the support of arms.

Selon une autre caractéristique un dispositif à coincement hi-dir-ectionnel est prévu dans la transmission entre chaque moteur et chaque pièce qu'il entraîne pour immobiliser la pièce en position en l'absence d'un effort moteur La transmission comporte également de préférence un dispositif limiteur d'effort. According to another characteristic, a device with hi-dir-ectional wedging is provided in the transmission between each engine and each part which it drives to immobilize the part in position in the absence of an engine force. The transmission also preferably comprises a force limiting device.

Selon un mode de réalisation préférentiel le demi-arceau d'épaule est entraîné par un couple denté monté dans un carter formant l'embase sensiblement dans un plan parallèle à la pièce d'omoplate du corset et lui-même entraîné par un couple conique depuis un moteur électrique d'axe parallèle à la pièce d'omoplate. Cette disposition permet de réaliser un groupe moteur plat appliqué contre la surface dorsale du corset.According to a preferred embodiment, the shoulder half-arch is driven by a toothed couple mounted in a casing forming the base substantially in a plane parallel to the scapula part of the corset and itself driven by a conical couple from an electric motor with an axis parallel to the part of the scapula. This arrangement makes it possible to produce a flat motor group applied against the dorsal surface of the corset.

Selon un autre mode de réalisation le demi-arceau d'épaule est entraîné par un vérin analogue au vérin du deuxième axe.According to another embodiment, the shoulder half-arch is driven by a cylinder similar to the cylinder of the second axis.

Selon également un mode de réalisation préférentiel le support de bras est entraîné par rapport au demi-arceau d'épaule par uç vérin dont le corps est solidaire du support de bras et dont la tige est articulée sur le demi-arceau d'épaule en un point déporté par rapport à l'articulation du support de bras sur le demi-arceau. Ce vérin peut être un vérin du type à vis entrainé par un moteur électrique.According to also a preferred embodiment, the arm support is driven relative to the shoulder half-arch by a jack, the body of which is secured to the arm support and the rod of which is articulated on the shoulder half-arch in a point offset from the articulation of the arm support on the half-arch. This jack can be a screw type jack driven by an electric motor.

On décrira plus en détail ci-après un exemple de réalisation de ltorthèse du membre supérieur conforme à l'invention avec
référence aux dessins ci-annexés dans lesquels
La figure 1 est une vue en élévation par l'arrière
de l'or thèse du membre supérieur posée sur un s#et;la
figure 2 est une vue en élévation latérale de
l'or thèse; la figure 3 est une vue de détail
en élévation de 1'articulation du support de
bras et des biellettes "parallèle" et "anti
parallèle" sur le demi-arceau d'épaule; la figure
4 est une vue de détail illustrant le mécanisme
d'articulation du coude; la figure 5 en élévation
latérale et coupe partielle; les figures 6 et
7 sont des graphiques expliquant le fonctionnement
de l;articulation du coude en "parallèle" et
en "anti-parallèle"; la figure 8 est une vue
en coupe verticale partielle du mécanisme de
motorisation du demi-arceau; la figure 9 une
coupe par IX-IX de figure 8 illustrant un mode
de réalisation du dispositif à colncement bi
directionnel; la figure 10 est une vue en coupe
axiale du vérin de motorisation du support de
bras et la figure 11 est une vue analogue à
la figure 2 pour une variante de réalisation. An embodiment of the upper limb orthosis according to the invention will be described in more detail below with
reference to the attached drawings in which
Figure 1 is an elevational view from the rear
gold thesis of the upper limb posed on a s # and; the
Figure 2 is a side elevational view of
thesis gold; Figure 3 is a detail view
in elevation of the articulation of the support
"parallel" and "anti arms and links
parallel "on the shoulder half-arch; the figure
4 is a detailed view illustrating the mechanism
elbow joint; Figure 5 in elevation
lateral and partial cut; Figures 6 and
7 are graphs explaining how it works
of the elbow joint in "parallel" and
in "anti-parallel"; Figure 8 is a view
in partial vertical section of the
motorization of the half-hoop; figure 9 a
section by IX-IX of figure 8 illustrating a mode
for making the bi-jointed device
directional; Figure 10 is a sectional view
axial of the actuator cylinder of the support
arm and Figure 11 is a view similar to
Figure 2 for an alternative embodiment.

Dans les dessins la référence I désigne le corset et 2 la pièce d'épaule du corset sur laquelle est fixée l'embase 3 constituée par le carter de l'ensemble de motorisation assurant le mouvement abduction-adduction lequel sera décrit plus en détail ci-après avec référence à la figure 8. La référence 4 désigne l'axe de sortie sur lequel est calé le demi-arceau 5. 6 désigne l'axe d'articulation sur le demiarceau du support de bras 7, 8 l'articulation à l'extrémité du support de bras de la tige 9 du vérin 10 dont un mode de réalisation sera décrit plus en détail avec référence à la figure 10. Le corps du vérin est solidarisé avec le support d'avant-bras par une patte 11 avec un axe dtarticu lation 12 pour permettre un basculement limité.Le demi-arceau 5 porte également une pièce 13 d'articulation des biellettes 14 et 15 de commande respectivement du mouvement "parallèle" et "anti-parallèle" du support d'avant-bras comme cela sera décrit en détail ci-après. La-bi-ellette-14 parallèle est articulée en 16 sur la pièce 13 et la biellette 15 antiparallèle est articulée en 17 sur la biellette parallèle.In the drawings, the reference I designates the corset and 2 the shoulder piece of the corset on which is fixed the base 3 constituted by the casing of the motorization assembly ensuring the abduction-adduction movement which will be described in more detail below. after with reference to FIG. 8. The reference 4 designates the outlet axis on which the half-arch 5 is wedged. 6 designates the axis of articulation on the half-arch of the arm support 7, 8 the articulation at l end of the arm support of the rod 9 of the jack 10, one embodiment of which will be described in more detail with reference to FIG. 10. The body of the jack is secured to the forearm support by a tab 11 with a articulation axis 12 to allow limited tilting. The half-arch 5 also carries a part 13 of articulation of the rods 14 and 15 for controlling respectively the "parallel" and "anti-parallel" movement of the forearm support as this will be described in detail below. The parallel-bi-ellette-14 is articulated at 16 on the part 13 and the antiparallel connecting rod 15 is articulated at 17 on the parallel connecting rod.

La référence 18 désigne d'une manière générale l'articulation du coude qui sera décrite plus en détail ci-après, 19 le support d'avant-bras, 21 l'arceau d'emboitement du bras et de réception d'effort de l'organe d'équilibrage élastique, 22 les arceaux d'emboîtement de liavant-bras et 24 le vérin à ressort constituant l'organe de poussée élastique agissant entre une rotule 25 sur le corset et une rotule 26 sur l'arceau 21 d'emboîtement du bras Comme on le voit d'après les figures 1 et 2, l'axe X de poussée du vérin à ressort 24 passe à l'extérieur par rapport à l'axe 4 lors du développement du mouvement d'abduction et s'écarte de plus en plus de cet axe au cours de l'abduction pour accroître le couple de soulagement du bras; de même l'axe X vient, au cours du mouvement d'antépulsion, en avant de l'axe 6 et s'écarte de plus en plus de cet axe au cours de ce mouvement pour accroître le couple de soulagement du bras. The reference 18 generally designates the articulation of the elbow which will be described in more detail below, 19 the forearm support, 21 the arch for interlocking the arm and receiving force from the elastic balancing member, 22 the forearm interlocking arches and 24 the spring jack constituting the elastic thrust member acting between a ball joint 25 on the corset and a ball joint 26 on the interlocking arch 21 of the arm As seen from FIGS. 1 and 2, the thrust axis X of the spring jack 24 passes outside with respect to the axis 4 during the development of the abduction movement and moves away more and more of this axis during abduction to increase the relief torque of the arm; similarly the axis X comes, during the antepulsion movement, in front of the axis 6 and deviates more and more from this axis during this movement to increase the relief torque of the arm.

L'articulation du coude sera décrite plus en détail avec référence aux figures 4 et 5. Le support de bras 7 porte à son extrémité un boîtier de crémaillère 27 dans lequel est monté l'axe 28 qui est riveté sur le support d'avantbras 19. Le support de bras est monté à rotation sur cet axe et porte à son extrémité une crémaillère circulaire 29. The articulation of the elbow will be described in more detail with reference to Figures 4 and 5. The arm support 7 carries at its end a rack housing 27 in which is mounted the pin 28 which is riveted on the front arm support 19 The arm support is rotatably mounted on this axis and carries at its end a circular rack 29.

Deux autres disques 30-31 formant une crémaillère circulaire sont montés à rotation autour de l'axe 28 à l'intérieur du boîtier 27 et ils portent des bras radiaux courts 32-33 sur lesquels sont articulées respectivement en 34 et 35 les extrémités des biellettes "anti-parallèle" 15 et "parallèle" 14. Le support d'avant-bras 19 porte un boîtier d#e cliquets 36, les cliquets pouvant venir engrener avec une encoche des crémaillères 29-30-31. Ces cliquets comportent une barre 37 susceptible de coulisser longitudinalement dans le boîtier 36 en étant poussée par un bouton 38.Chaque barre comporte à son extrémité une dent 39 et, latéralement deux encoches 40 qui coopèrent avec une arête 40' de section en coin d'une barre arrêtoir poussée par un ressort 41 pour, lors de l'avancement d'une dent 39.en position d'engrènément, écarter Xtar- retour dont l'arête 40' retombe dans encoche 40 la plus en arrière et maintient l'engrènement. Un ressort 42 sollicite au retrait chaque barre 37 de sorte que lorsque l'arete 4D' est repoussée dans son logement. lors de la poussée en position d'engagement d'une dent 39, la dent 39 qui se trouvait précédemment en engrènement avec une crémaillère se trouve dégagée juste avant la mise en prise de cette autre dent 39 avec une autre des crémaillères 29 à 31. Two other discs 30-31 forming a circular rack are mounted to rotate about the axis 28 inside the housing 27 and they carry short radial arms 32-33 on which the ends of the links are articulated respectively at 34 and 35 "anti-parallel" 15 and "parallel" 14. The forearm support 19 carries a box of pawls 36, the pawls being able to mesh with a notch of the racks 29-30-31. These pawls comprise a bar 37 capable of sliding longitudinally in the housing 36 by being pushed by a button 38. Each bar comprises at its end a tooth 39 and, laterally two notches 40 which cooperate with an edge 40 'of cross-section in corner a stop bar pushed by a spring 41 for, during the advancement of a tooth 39. in the meshing position, spread Xtar- return, the edge 40 'of which falls back into the rearmost notch 40 and maintains the meshing . A spring 42 urges each bar 37 to be withdrawn so that when the edge 4D ′ is pushed back into its housing. when the tooth 39 is pushed into the engagement position, the tooth 39 which was previously engaged with a rack is released just before this other tooth 39 is engaged with another of the racks 29 to 31.

Si la dent en engrènement coopère avec la crémaillère 29, l'angle entre le support de bras 7 et le support d'avant bras 19 est fixe, le nombre de valeurs possibles pour cet angle étant égal au nombre d'encoches de la cémaillère,
Si l'engrènement de la dent est avec une encoche de la crémaillère 31, le mouvement relatif entre le support de bras 7 et le support d'avant-bras 19 est un déplacement dit 'mparal- lèle" illustré à la figure 6 pour un angle de départ donné et trois positions.Au cours du mouvement d'antépulsion l'angle
a augmente et selon que les quatre axes 6-16-28-35 sont au sommet d'un parallélogramme vrai ou d'un quadrilatère différent du parallélogramme, on obtient un déplacement parallèle de l'avant-bras 19, une sur-rotation comme illustré, l'antépulsion s'accompagnant d'une extension plus marquée du bras, ou une sous-rotation Si l'écartement des axes 2835 est supérieur à celui des axes 6-16. If the meshing tooth cooperates with the rack 29, the angle between the arm support 7 and the forearm support 19 is fixed, the number of possible values for this angle being equal to the number of notches in the rack,
If the engagement of the tooth is with a notch of the rack 31, the relative movement between the arm support 7 and the forearm support 19 is a so-called "parallel" displacement illustrated in FIG. 6 for a given starting angle and three positions. During the antepulsion movement the angle
a increases and depending on whether the four axes 6-16-28-35 are at the top of a true parallelogram or a quadrilateral different from the parallelogram, we obtain a parallel displacement of the forearm 19, an over-rotation as illustrated, the antepulsion accompanied by a more marked extension of the arm, or a sub-rotation If the spacing of the axes 2835 is greater than that of the axes 6-16.

Si l'engrènement de la dent est avec une encoche de la crémaillère 30, le mouvement relatif entre le support de bras 7 et le support d'avant-bras 19 est un déplacement dit "anti parallèle illustré à la figure 7 pour un angle de départ donné et trois positions. Au cours du mouvement d'antépulsion 11 angle p diminue.If the meshing of the tooth is with a notch of the rack 30, the relative movement between the arm support 7 and the forearm support 19 is a so-called "anti-parallel movement illustrated in FIG. 7 for an angle of given start and three positions During the antepulsion movement 11 angle p decreases.

Un exemple de réalisation du dispositif de motorisation des mouvements d'abduction et d'adduction est représenté à la figure 8 dans laquelle la référence 3 désigne le carter formant embase qui est fixé sur la partie de l'omoplate du corset, la référence 4 désignant l'axe de rotation du demi-arceau d'épaule 5. La référence 43 désigne le moteur dont l'axe 44 entraîne par l'intermédiaire d'un dispositif de blocage bi-directionnel qui sera décrit ci-après,un pignon conique 45 qui engrène avec une couronne dentée conique 46 dont l'axe 47 est parallèle à l'axe 4. Sur une portée conique 48 de l'axe 47 est monté un pignon 49 présentant une portée conique interne de manière à réaliser un limiteur de couple à friction.An exemplary embodiment of the device for motorizing the abduction and adduction movements is shown in FIG. 8 in which the reference 3 designates the casing forming a base which is fixed to the part of the scapula of the corset, the reference 4 designating the axis of rotation of the shoulder half-arch 5. The reference 43 designates the motor, the axis 44 of which drives, via a bi-directional locking device which will be described below, a bevel gear 45 which meshes with a conical ring gear 46 whose axis 47 is parallel to the axis 4. On a conical surface 48 of the axis 47 is mounted a pinion 49 having an internal conical surface so as to produce a torque limiter with friction.

Le couple de glissement est réglé par un empilage de rondelles élastiques 50 sollicitant le pignon 49 en engagement sur la portée conique 48. Le pignon 49 engrène avec un secteur denté 51 porté par l'axe 4 et solidarisé par des vis 52 avec le demi-arceau 5. The sliding torque is adjusted by a stack of elastic washers 50 urging the pinion 49 into engagement on the conical bearing 48. The pinion 49 meshes with a toothed sector 51 carried by the axis 4 and secured by screws 52 with the half roll bar 5.

La liaison entre l'axe 44 et le pignon conique 45 est assurée par l'intermédiaire d'un dispositif de blocage bi-directionnel.The connection between the axis 44 and the bevel pinion 45 is ensured by means of a bi-directional locking device.

Ce dispositif comporte un noyau 53 solidaire de l'axe 44 qui se prolonge par une chemise cylindrique coaxiale 54, d'un noyau 55 solidaire de l'axe du pignon conique 45 et d'un manchon cylindrique 56 solidaire du carter. Le noyau 55 présente deux plans sécants au noyau 57. La chemise 54 présente une fenêtre 58 dans laquelle est logé avec un certain jeu un ergot 59 qui fait saillie radialement par rapport au noyau 55. La chemise 54 présente en outre en face des plans sécants 57 des fenêtres 60 dans lesquelles sont logés des galets 61 portés par une épingle élastique 62 qui tend à les bloquer dans le dièdre entre le plan sécant 57 et le manchon 56. Pendant les périodes motrices la chemise 54 est entraînée dans l'une ou l'autre direction par le moteur 43 et elle transmet le mouvement au noyau 55 et au pignon conique 45 par butée sur l'ergot 59.Si on admet une rotation dans le sens F le galet 61a va tendre à venir dans la partie la plus large entre la face méplate 57 et le manchon 56 et le galet 61b du fait de la rotation relative de la chemise 54 par rapport au noyau 55 est poussé dans le sens de la flèche
F par le bord de sa fenêtre 60 et il est également dégagé du dièdre. Si par contre le moteur 43 et la chemise 54 sont à l'arrêt et si le noyau 55 est entraîné dans la direction de la flèche F, le galet 61b ne sera pas poussé par le bord de la fenetre 60 qui au contraire aura tourné dans le sens inverse de la flèche F par rapport au noyau 55 et le galet 61b assurera le coincement de la manière connue entre la face méplate 57 et le-manchon 56. Si le noyau 55 est entraîné par le pignon conique 45 dans le sens inverse de la flèche
F c'est au contraire le qalet 61a qui assurera le coincement.This device comprises a core 53 secured to the axis 44 which is extended by a coaxial cylindrical jacket 54, a core 55 secured to the axis of the bevel gear 45 and a cylindrical sleeve 56 secured to the casing. The core 55 has two intersecting planes at the core 57. The jacket 54 has a window 58 in which is lodged with a certain clearance a lug 59 which projects radially with respect to the core 55. The jacket 54 also has opposite intersecting planes 57 of the windows 60 in which the rollers 61 are housed carried by an elastic pin 62 which tends to block them in the dihedral between the secant plane 57 and the sleeve 56. During the driving periods the shirt 54 is entrained in one or more '' other direction by the motor 43 and it transmits the movement to the core 55 and to the bevel gear 45 by abutment on the lug 59. If we allow a rotation in the direction F the roller 61a will tend to come in the widest part between the flat face 57 and the sleeve 56 and the roller 61b due to the relative rotation of the jacket 54 relative to the core 55 is pushed in the direction of the arrow
F by the edge of its window 60 and it is also released from the dihedral. If on the other hand the motor 43 and the jacket 54 are stopped and if the core 55 is driven in the direction of the arrow F, the roller 61b will not be pushed by the edge of the window 60 which on the contrary will have turned in the opposite direction of the arrow F relative to the core 55 and the roller 61b will ensure the wedging in the known manner between the flat face 57 and the sleeve 56. If the core 55 is driven by the bevel gear 45 in the opposite direction of the arrow
F it is on the contrary the qalet 61a which will ensure the jamming.

Le vérin de commande du mouvement d'antépulsion-rétropulsion est représenté à la figure 10, son carter étant désigné par 10, sa tige par 9 laquelle est articulée par une rotule 8' sur le demi-arceau 5. Le vérin est du type à vis entraîné par un moteur électrique 63. Le moteur électrique 63 entraîne un noyau 535 analogue au noyau 53 lequel porte une chemise cylindrique 54' qui coopère avec des galets 612 et un manchon fixe 56i pour réaliser un dispositif de blocage bi-directionnel tel que celui décrit ci-dessus avec référence à la figure 9 pour un noyau central à face méplate sécante 64. Le noyau.The actuator for controlling the antepulsion-retropulsion movement is shown in FIG. 10, its casing being designated by 10, its rod by 9 which is articulated by a ball joint 8 'on the half-arch 5. The actuator is of the screw driven by an electric motor 63. The electric motor 63 drives a core 535 similar to the core 53 which carries a cylindrical jacket 54 'which cooperates with rollers 612 and a fixed sleeve 56i to produce a bi-directional locking device such as that described above with reference to FIG. 9 for a central core with intersecting flat face 64. The core.

64 est monté coulissant sur un axe longitudinal 65 sous l'action de rondelles élastiques 66 La partie supérieure du noyau 65 forme une tete tronconique 67 qui s'embolie à frot- tement sous la poussée des rondelles 66, dans la cavité tron- conique d'un plateau 68 claveté sur l'arbre 65. La tete 67, le plateau 68 et les rondelles 66 réalisent un dispositif limiteur de couple. L'extrémité de l'arbre 65 est filetée en 69 et elle se visse dans un écrou 70 monté coulissant en étant immobilisé en rotation dans le corps du vérin par le demi-arceau 5. L'écrou 70 est solidaire de la tige 9 du vérin.On réalise ainsi un vérin à très grande démultiplication muni d'un dispositif de blocage bi-directionnel dans toute position dans laquelle le vérin a été amené positivement par le moteur avec un dispositif limiteur de couple.64 is slidably mounted on a longitudinal axis 65 under the action of elastic washers 66 The upper part of the core 65 forms a frustoconical head 67 which embolishes frictionally under the thrust of the washers 66, in the truncated cavity d 'A plate 68 keyed to the shaft 65. The head 67, the plate 68 and the washers 66 provide a torque limiting device. The end of the shaft 65 is threaded at 69 and it is screwed into a nut 70 slidingly mounted while being immobilized in rotation in the body of the jack by the half-arch 5. The nut 70 is integral with the rod 9 of the A cylinder with a very large reduction ratio is thus provided, provided with a bi-directional locking device in any position in which the cylinder has been brought positively by the motor with a torque limiting device.

Dans la variante de réalisation représentée à la figure 11, les memffl éléments sont désignés par les mimes références.In the variant embodiment shown in FIG. 11, the memffl elements are designated by the same references.

L'articulation 18 du coude est constituée par un simple axe et le support d'avant-bras 19 se prolonge au-delà de l'articulatio par un bras de levier court 72 sur lequel est articulée en 73 la tige 74 d'un vérin 71 analogue au vérin 10 décrit en détail ci-dessus. Le corps du vérin 71 est solidarisé avec le support d'avant-bras par une patte 75 avec un axe d'articulation 76 pour permettre un basculement limité. Le vérin 71 commande la variation de l'angle entre le support de bras 7 et le support d'avant-bras 19. The articulation 18 of the elbow is constituted by a simple axis and the forearm support 19 is extended beyond the articulation by a short lever arm 72 on which the rod 74 of a jack is articulated at 73 71 analogous to the jack 10 described in detail above. The body of the jack 71 is secured to the forearm support by a lug 75 with a hinge pin 76 to allow limited tilting. The jack 71 controls the variation of the angle between the arm support 7 and the forearm support 19.

La cinématique de l'orthèse du membre supérieur peut être transposée notamment en ce qui concerne l'articulation de l'épaule sous forme d'un bras actif de robot universel notamment pour la réalisation d'une série d'opérations à dispositions tridimensionnelles. The kinematics of the orthosis of the upper limb can be transposed in particular with regard to the articulation of the shoulder in the form of an active arm of a universal robot in particular for carrying out a series of operations with three-dimensional arrangements.

Claims

RevendicationsClaims

1. Une orthèse motorisée du membre supérieur, caractérisée en ce qu'elle comporte un demi-arceau (5) monté à rotation directement ou indirectement sur une embase (3) solidarisée avec le harnais (1) ce demi-arceau d'épaule pouvant être entraîné positivement en rotation dans l'un ou l'autre sens selon un débattement angulaire limité par un premier moteur (43) autour d'un premier axe (o) sensiblement arrière-avant et sensiblement horizontal passant par le centre de l'articulation de l'épaule et un support de bras (7) monté à rotation à l'extrémité de ce demi-arceau d'épaule pour pouvoir etre entraîné positivement en rotation dans l'un ou l'autre sens, selon un débattement angulaire limité, par un second moteur (63) autour d'un second axe (6) sensiblement orthogonal au premier et concourant avec le premier axe au centre de l'articulation de l'épaule.1. A motorized orthosis of the upper limb, characterized in that it comprises a half-arch (5) rotatably mounted directly or indirectly on a base (3) secured to the harness (1) this half-arch of shoulder can be positively rotated in either direction according to an angular movement limited by a first motor (43) around a first axis (o) substantially rear-front and substantially horizontal passing through the center of the joint of the shoulder and an arm support (7) rotatably mounted at the end of this shoulder half-arch in order to be able to be positively rotated in one or the other direction, according to a limited angular movement, by a second motor (63) around a second axis (6) substantially orthogonal to the first and concurrent with the first axis at the center of the shoulder joint.

2. Une orthèse motorisée du membre supérieur selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier axe (4) est relié indirectement à l'embase (3) par une pièce intermédiaire articulée sur l'embase par une articulation autorisant sa rotation limitée autour d'un troisième axe sensiblement vertical perpendiculaire au premier et passant également par le centre de l'articulation de l'épaule.2. A motorized orthosis of the upper limb according to claim 1, characterized in that the first axis (4) is indirectly connected to the base (3) by an intermediate piece articulated on the base by an articulation allowing its limited rotation around a third substantially vertical axis perpendicular to the first and also passing through the center of the shoulder joint.

3 Une orthèse motorisée-du membre supérieur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'un organe d'équilibrage élastique agit entre le harnais (1) et le support de bras (7) selon une ligne d'action passant à l'extérieur du premier axe (4) pour aider à l'abduction avec une composante de couple par rapport au deuxième axe (6) pour faciliter l1antépulsion, l'organe d'équilibrage élastique (24) étant bandé par les mouvements d'adduction et de rétropulsion. 3 A motorized orthosis of the upper limb according to any one of claims 1 and 2, characterized in that an elastic balancing member acts between the harness (1) and the arm support (7) along a line of action passing outside the first axis (4) to aid in abduction with a torque component with respect to the second axis (6) to facilitate the antepulsion, the elastic balancing member (24) being bandaged by the movements of adduction and retropulsion.

4. Une orthèse motorisée du membre supérieur selon l'une quelconque.des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le support d'avant-bras (19) est articulé sur le support de bras (7)- par l'axe d'un coude à trois crémaillères circulaires (29-30-31), le support dtavant bras pouvant être solidarisé sélectivement à l'aide asun cliquet4. A motorized orthosis of the upper limb according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the forearm support (19) is articulated on the arm support (7) - by the axis d '' an elbow with three circular racks (29-30-31), the forearm support can be selectively secured with a ratchet

(39) choisi parmi les cliquets correspondant aux trois crémais lères avec leune de la pluralité d'encoches de l'une des trois crémaillères dont une (29) est fixe sur le support de bras (7), les autres (30-31) étant entraînées en rotation, au cours des mouvements d'antépulsion et de rétropulsion, par des transmissions respectivement 'paralLèle'! (14) et "anti-parallèle" (15), la première augmentant l'angle entre le bras et l'avant-bras au cours de l'antépulsion et la seconde réduisant l'angle au cours du meme mouvement. (39) chosen from the pawls corresponding to the three lémémères lères avec leune of the plurality of notches of one of the three racks of which one (29) is fixed on the arm support (7), the others (30-31) being driven in rotation, during antepulsion and retropulsion movements, by transmissions respectively 'paralLèle'! (14) and "anti-parallel" (15), the first increasing the angle between the arm and the forearm during the antepulsion and the second reducing the angle during the same movement.

5. Une orthèse motorisée du membre supérieur se)on la revendication caractérisée en ce que les transmissions parallèle et "antiparallèle" sont réalisées par des biellettes (14-15) agissant entre un point d'articulation (16-17) solidaire du demi-arceau d'épaule (5) et disposé à une certaine distance du deuxième axe (6) et l'extrémité d'une manivelle (32-33) solidaire de la crémaillère (30-31) considérée et orientée, par rapport à l'axe du coude, selon la direction joignant le deuxième axe (6) audit point d'articulation (16) pour la transmission parallèle et dans l'autre direction pour la transmission "anti-parallèle". 5. A motorized orthosis of the upper limb) claim it characterized in that the parallel and "antiparallel" transmissions are produced by links (14-15) acting between a point of articulation (16-17) integral with the half shoulder arch (5) and disposed at a certain distance from the second axis (6) and the end of a crank (32-33) integral with the rack (30-31) considered and oriented, relative to the axis of the elbow, in the direction joining the second axis (6) to said point of articulation (16) for parallel transmission and in the other direction for "anti-parallel" transmission.

6. Une orthèse motorisée du membre supérieur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le support d'avant-bras (19)est articulé à rotation libre sur l'extrémité du support de bras (7)et6. A motorized orthosis of the upper limb according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the forearm support (19) is articulated with free rotation on the end of the arm support (7) and

soumis à l'action d'un vérin (71)agissant entre le support a'avant-bras et le support de bras. subjected to the action of a jack (71) acting between the forearm support and the arm support.

7. Une-orthèse motorisée du membre supérieur selon l'une quelconque des revendications I à 6 caractérisée en ce qu'un dispositif à coincement bi-direction-nel (54 à 61) (Figure 9) est prévu dans la transmission entre chaque moteur (43-63) et chaque pièce (5-8) qu'il entraîne pour immobiliser la pièce en position en l'absence d'un effort moteur. 7. A motorized orthosis of the upper limb according to any one of claims I to 6 characterized in that a bi-directional clamping device (54 to 61) (Figure 9) is provided in the transmission between each motor. (43-63) and each part (5-8) which it drives to immobilize the part in position in the absence of a motor force.

8. Une orthèse motorisée du membre supérieur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisée en ce que la transmission comporte un dispositif limiteur dVeEòrt (48-49-50) (66-67-68). 8. A motorized orthosis of the upper limb according to any one of claims 1 to 7 characterized in that the transmission comprises a limiting device dVeEòrt (48-49-50) (66-67-68).

9. Une orthèse motorisée du membre supérieur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le demi-arceau d'épaule (5} est entraîné par un couple denté (49-51) monté dans un carter (3) formant l'embase sensiblement dans un plan parallèle à la pièce d'omoplate du corset et lui-même entraîné par un couple conique (45-46) depuis un moteur électrique (Q3) d'axe paralw lèle à la pièce d'omoplate.9. A motorized orthosis of the upper limb according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the shoulder half-arch (5} is driven by a toothed couple (49-51) mounted in a housing (3 ) forming the base substantially in a plane parallel to the piece of scapula of the corset and itself driven by a bevel torque (45-46) from an electric motor (Q3) of axis paralw lele to the piece of scapula .

10. Une orthèse motorisée du membre supérieur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le support de bras (7) est entraîné par rapport au demi-arceau d'épaule (5) par un vérin (10) dont le corps est solidaire du support de bras et dont la tige (9) est articulée sur le demi-arceau d'épaule en un point (8) déporté par rapport à l'articulation (6) du support de bras sur le demi-arceau. 10. A motorized orthosis of the upper limb according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the arm support (7) is driven relative to the shoulder half-arch (5) by a jack (10) the body of which is secured to the arm support and the rod (9) of which is articulated on the shoulder half-arch at a point (8) offset relative to the articulation (6) of the arm support on the half hoop.

11. Une orthèse motorisée d'épaule selon lune quelconque des revendications 6 et 10, caractérisée en ce que le vérin (10-71) est du type à vis11. A motorized shoulder orthosis according to any of claims 6 and 10, characterized in that the jack (10-71) is of the screw type

(69-70y entraîné par un moteur électrique (63). (69-70y driven by an electric motor (63).