FR3130126A1 - Electro-mechanical sole allowing the study of the mobility of its user - Google Patents
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Abstract
Le dispositif semelle électromécanique permet une transmission fluide et rapide de la masse de l’utilisateur au sol par la concentration des surfaces de contact au sol. La pression émise par l’utilisateur sur le niveau supérieur du dispositif de l’invention qui transmet la masse de l’utilisateur sur le niveau inférieur du dispositif de l’invention permet la capture des informations de masse par les capteurs de pressions. L’unité de mesure inertiel permet la capture des informations de mouvement. La capture des informations de masse et de mouvement simultané de l’utilisateur propre à l’invention permet l’étude de la relativité du mouvement (résultat de l’accélération et de l’orientation) par rapport à la masse et inversement.The electromechanical sole device allows fluid and rapid transmission of the mass of the user to the ground by concentrating the contact surfaces on the ground. The pressure emitted by the user on the upper level of the device of the invention which transmits the mass of the user on the lower level of the device of the invention allows the capture of mass information by the pressure sensors. The inertial measurement unit allows the capture of motion information. The capture of mass information and simultaneous movement of the user specific to the invention allows the study of the relativity of movement (result of acceleration and orientation) with respect to mass and vice versa.
Description
Titre de l’inventionTitle of invention
EXOSEMELLE ELECTRO-MECANIQUEELECTRO-MECHANICAL EXOSEMELLE
DescriptionsDescriptions
La présente invention concerne un dispositif de semelle externe dit semelle électromécanique sur deux niveaux où le niveau supérieur est le support qui accueille un dispositif plantaire tiers comme une paire de chaussure ou le pied.The present invention relates to an outer sole device called an electromechanical sole on two levels where the upper level is the support which accommodates a third plantar device such as a pair of shoes or the foot.
Le niveau inférieur reçoit la masse de l’utilisateur sur des capteurs de pression à cellules de charges résistives via un réseau de six ressorts à compression disposés à l’avant de la semelle électromécanique disposés de part et d’autres des faces communicantes des deux niveaux de l’avant de la semelle électromécanique, la semelle électromécanique est au contact du sol seulement sur la face inférieur de la partie avant du niveau inférieur, le talon n’est pas en contact avec le sol, il se situe à 32 mm du sol ce qui permet de concentrer la masse de l’utilisateur sur l’avant de la semelle électromécanique par sa courbure arrière qui entraine la masse de l’utilisateur vers l’avant et permet la capture de toute la masse de l’utilisateur qu’il soit en mouvement ou immobile.The lower level receives the mass of the user on pressure sensors with resistive load cells via a network of six compression springs arranged at the front of the electromechanical sole arranged on either side of the communicating faces of the two levels from the front of the electromechanical sole, the electromechanical sole is in contact with the ground only on the underside of the front part of the lower level, the heel is not in contact with the ground, it is 32 mm from the ground which makes it possible to concentrate the mass of the user on the front of the electromechanical sole by its rear curvature which drives the mass of the user forward and allows the capture of all the mass of the user that he either moving or stationary.
Les données de masse récupérées sont couplées à des données d’un composant de mesure inertiel situé dans une cavité à l’arrière du niveau inférieur de la semelle électromécanique dont le calcul des données de masse et de mouvement permet d’établir un indice nommé « éther » cet indice uni les données de la masse, de l’accélération, de l’orientation et de la vitesse angulaire de balayage du pied par rapport à l’ombilic.The mass data retrieved are coupled with data from an inertial measurement component located in a cavity at the rear of the lower level of the electromechanical sole, the calculation of the mass and movement data of which makes it possible to establish an index named " ether” this index unites the data of the mass, the acceleration, the orientation and the angular velocity of the sweep of the foot with respect to the umbilicus.
La masse de l’utilisateur est capturé par des capteurs de pression situé entre les terminaisons des six ressorts et transmise à un microcontrôleur qui analyse les fluctuations de la masse de l’utilisateur pendant ses déplacements en temps réel et les transmets via Bluetooth et wifi à une application périphérique tiers disposant d’un récepteur wifi ou Bluetooth.The mass of the user is captured by pressure sensors located between the ends of the six springs and transmitted to a microcontroller which analyzes the fluctuations of the mass of the user during his movements in real time and transmits them via Bluetooth and wifi to a third-party peripheral application that has a wifi or Bluetooth receiver.
Les surfaces des dispositifs plantaire tiers traditionnels repartissent la masse des utilisateurs du calcanéum aux orteils ce qui induit des variations du transfert de la masse du corps sur différentes surfaces du pied, tantôt sur le calcanéum et tantôt sur l’avant du pied.The surfaces of traditional third plantar devices distribute the mass of users from the calcaneus to the toes, which induces variations in the transfer of the mass of the body to different surfaces of the foot, sometimes on the calcaneus and sometimes on the front of the foot.
De ce fait, les surfaces de contact entre le pied et le sol qui sont les points de transfert de la masse de l’utilisateur au sol sur des dispositifs habituels sont des points de contact anarchiques et aléatoires sur la surface plantaire et sans possibilité de capturer la masse de l’utilisateur de manière concentré et sans pertes.As a result, the contact surfaces between the foot and the ground which are the points of transfer of the mass of the user to the ground on usual devices are anarchic and random contact points on the plantar surface and without the possibility of capturing the mass of the user in a concentrated way and without losses.
La semelle électromécanique est conçue de façon à ce que le talon de la face inférieur du niveau inférieur du dispositif soit élevé de 32 mm du sol, la masse qui constitue l’information du corps de l’utilisateur est ainsi transmise sur l’avant du pied pour pouvoir être capturé par des capteurs de pression via les ressorts sur lesquels repose la masse de l’utilisateur.The electromechanical sole is designed so that the heel of the lower face of the lower level of the device is raised 32 mm from the ground, the mass which constitutes the information of the user's body is thus transmitted to the front of the device. foot so that it can be captured by pressure sensors via the springs on which the mass of the user rests.
La semelle électromécanique est divisée en deux niveaux, le premier niveau ou niveau supérieur est utilisé comme le lit plantaire sur lequel le pied ou un dispositif plantaire tiers est fixé à l’aide de sangles à fermeture auto-agrippant ou de sangles dentés à compression Le deuxième niveau ou niveau inférieur est utilisé comme le concentrateur de masse sur l’avant du pied sur une surface de 135 mm de longueur par 126 mm de largeur et 30 mm d’épaisseur ou sont disposés six capteurs de pression à l’intérieur de six cylindres creux sur cette surface de part et d'autre du même axe du niveau supérieur et inférieur de la semelle électromécanique dans lesquels six ressorts à compression viennent percuter six capteurs de pression.The electromechanical sole is divided into two levels, the first level or upper level is used as the plantar bed on which the foot or a third plantar device is fixed using hook-and-loop closure straps or toothed compression straps. second level or lower level is used as the mass concentrator on the front of the foot on a surface of 135 mm in length by 126 mm in width and 30 mm in thickness where six pressure sensors are arranged inside six hollow cylinders on this surface on either side of the same axis of the upper and lower level of the electromechanical sole in which six compression springs strike six pressure sensors.
La semelle électromécanique contient des cavités sur la partie arrière du niveau inférieur qui sont les emplacements des composants électroniques permettant le fonctionnement du dispositif soit :The electromechanical sole contains cavities on the rear part of the lower level which are the locations of the electronic components allowing the operation of the device:
- une batterie montée sur une carte PCB,- a battery mounted on a PCB,
- un microcontrôleur équipé d’un dispositif de communication externe sans fil de type wifi et Bluetooth,- a microcontroller equipped with an external wireless communication device such as wifi and Bluetooth,
- un composant d’unité de mesure inertiel à 9 axes soit trois axes pour le magnétomètre, trois axes pour l’accéléromètre, trois axes pour le gyroscope,- a 9-axis inertial measurement unit component, i.e. three axes for the magnetometer, three axes for the accelerometer, three axes for the gyroscope,
- six capteurs de pression d’une capacité nominale unitaire de 50kg extensible jusqu’à 150kg soit une capacité de résistance et de capture de 300kg à 900kg de masse d’information par dispositif.- six pressure sensors with a unit nominal capacity of 50kg extendable up to 150kg, i.e. a resistance and capture capacity of 300kg to 900kg of mass of information per device.
- un anneau de 16 LED RGB dont la couleur et le scintillement sont contrôlé par l’état de fonctionnement de la semelle électromécanique.- a ring of 16 RGB LEDs whose color and flickering are controlled by the operating state of the electromechanical sole.
La semelle électromécanique est unique car elle permet de récupérer la masse totale de l’utilisateur en mouvement qui est réduite à cent pour cent sur la surface des six capteurs de pression d’un diamètre unitaire de 27 mm, la semelle électromécanique permet de récupérer à chaque instant les variations de masse propre au corps de l’utilisateur immobile mais aussi les variations de la masse qu’il produit par son accélération qui pourrait être mesuré comme différentes de sa masse immobile.The electromechanical sole is unique because it allows to recover the total mass of the user in motion which is reduced to one hundred percent on the surface of the six pressure sensors with a unit diameter of 27 mm, the electromechanical sole allows to recover at each moment the variations of mass specific to the body of the immobile user but also the variations of the mass that it produces by its acceleration which could be measured as different from its immobile mass.
Il en ressort que le couplage des informations de masse mesuré par les capteurs de pression de l’utilisateur d’une part et les informations mesuré par l’unité de mesure inertiel comportant un accéléromètre triaxial, un gyroscope triaxial, un magnétomètre triaxial d’autre part permet d’étudier de façon précise la relation entre la masse, l’accélération, l’orientation et la vitesse angulaire de balayage du pied par rapport à l’ombilic par la relation naturel qui existe déjà dans l’univers entre la masse, l’accélération, l’orientation et la vitesse angulaire de balayage du pied par rapport à l’ombilic (centre de gravité du corps).It emerges that the coupling of the mass information measured by the user's pressure sensors on the one hand and the information measured by the inertial measurement unit comprising a triaxial accelerometer, a triaxial gyroscope, a triaxial magnetometer on the other part makes it possible to study in a precise way the relation between the mass, the acceleration, the orientation and the angular speed of sweeping of the foot compared to the umbilicus by the natural relation which already exists in the universe between the mass, the acceleration, orientation and sweeping angular velocity of the foot relative to the umbilicus (body center of gravity).
Cette étude analytique permise par le dispositif permettant la récupération unifié de ces données permet l’étude de la mobilité des utilisateurs pour des objectifs de réadaptions de la mobilité par l’analyse visuel des données de l’utilisateur via un périphérique tiers affichant les données de la semelle électromécanique, l’optimisation ou l’ajustement de ses paramètres physique de masse et de mobilité en temps réel est alors possible par l’utilisateur qui peut constater une augmentation de sa vitesse de déplacement dans l’ensemble du champs rotationnel tridimensionnel relativement à une diminution de sa masse et inversement.This analytical study allowed by the device allowing the unified recovery of these data allows the study of the mobility of the users for objectives of rehabilitations of the mobility by the visual analysis of the data of the user via a third device displaying the data of the electromechanical sole, the optimization or the adjustment of its physical parameters of mass and mobility in real time is then possible by the user who can observe an increase in his speed of movement in the whole of the three-dimensional rotational field relatively to decrease in mass and vice versa.
Les dessins annexés illustrent l’invention :The accompanying drawings illustrate the invention:
La
Il s’agit de la face supérieure du niveau supérieur de la semelle électromécanique, elle comporte le lit de la semelle (1) qui accueille un dispositif tiers comme une chaussure ou un pied.This is the upper face of the upper level of the electromechanical sole, it comprises the bed of the sole (1) which accommodates a third-party device such as a shoe or a foot.
Elle comporte un flan qui permet le maintien du dispositif tiers comme une chaussure ou un pied à l’intérieur du lit (2).It comprises a blank which allows the maintenance of the third-party device such as a shoe or a foot inside the bed (2).
Elle comporte l’emplacement de la tige de fixation des deux niveaux (3).It includes the location of the fixing rod for the two levels (3).
Elle est courbée en sa face inférieur pour permettre la compression des ressorts qui transmettent la masse de l’utilisateur (4).It is curved on its underside to allow the compression of the springs which transmit the mass of the user (4).
La
Elle comporte la courbure permettant la flexion de la semelle électromécanique pour la compression des ressorts (2).It comprises the curvature allowing the bending of the electromechanical sole for the compression of the springs (2).
La
Il s’agit de la face inférieure du niveau supérieur de la semelle électromécanique, elle comporte l’emplacement mâle qui entre dans un emplacement femelle du niveau inférieur pour contraindre le mouvement de la semelle électromécanique autour de l’axe vertical (1).This is the underside of the upper level of the electromechanical sole, it has the male location which enters a female location of the lower level to constrain the movement of the electromechanical sole around the vertical axis (1).
Elle comporte l’emplacement de la tige de fixation des deux niveaux (2).It includes the location of the fixing rod for the two levels (2).
Elle est courbée en sa face inférieur pour permettre la flexion de la semelle électromécanique pour la compression des ressorts qui transmettent la masse de l’utilisateur (3).It is curved on its underside to allow the bending of the electromechanical sole for the compression of the springs which transmit the mass of the user (3).
Elle comporte six cylindres creux de diamètre 30 mm qui accueille les six ressorts à compression (4).It comprises six hollow cylinders with a diameter of 30 mm which accommodates the six compression springs (4).
La
Il s’agit de la face supérieure du niveau inférieur de la semelle électromécanique.This is the upper face of the lower level of the electromechanical sole.
Elle comporte l’emplacement des six capteurs de pression de diamètre 27 mm et de profondeur 0,2 mm sur lesquels viennent buter les six ressorts à compression (1).It includes the location of the six pressure sensors with a diameter of 27 mm and a depth of 0.2 mm against which the six compression springs (1) abut.
Elle comporte un réseau de tranchées permettant d’acheminer les données de masse jusqu’au microcontrôleur via des fils qui les traversent (2).It comprises a network of trenches allowing the mass data to be routed to the microcontroller via wires which cross them (2).
Elle comporte l’emplacement du microcontrôleur ainsi que de l’accéléromètre (3).It includes the location of the microcontroller as well as the accelerometer (3).
Elle comporte l’emplacement de la batterie monter sur une carte PCB (4).It includes the location of the battery mounted on a PCB board (4).
Elle comporte l’emplacement de la tige de fixation des deux niveaux (5).It includes the location of the fixing rod for the two levels (5).
Elle comporte l’emplacement femelle qui entre dans un emplacement mâle du niveau supérieur pour contraindre le mouvement de la semelle électromécanique autour de l’axe vertical (6).It comprises the female location which enters a male location of the upper level to constrain the movement of the electromechanical sole around the vertical axis (6).
La
Il s’agit de la face inférieure du niveau inférieur de la semelle électromécanique.This is the underside of the lower level of the electromechanical sole.
Elle comporte la sortie de la tige de fixation qui traverse les deux niveaux de la semelle électromécanique (1).It comprises the output of the fixing rod which crosses the two levels of the electromechanical sole (1).
Elle comporte l’emplacement de l’anneau à 16 LED RGB (2).It includes the location of the ring with 16 RGB LEDs (2).
Elle comporte les trois surfaces de contact chacune asynchrone à sa surface adjacente au sol lors du contact au déroulé de l’appuyé (3).It comprises the three contact surfaces, each asynchronous to its surface adjacent to the ground during contact when pressing down (3).
La
Il s’agit du profil du niveau inférieur de la semelle électromécanique.This is the profile of the lower level of the electromechanical sole.
Elle comporte la surface de contact (1).It comprises the contact surface (1).
Elle comporte le talon surmonté de 32 mm du sol (2).It has the heel surmounted by 32 mm from the ground (2).
La
Il s’agit de la surface du niveau inférieur de la semelle électromécanique.This is the surface of the lower level of the electromechanical sole.
Elle comporte l’emplacement des six capteurs de pression à cellules de charges résistives lesquels sont percutés dans le même emplacement par six ressorts à compression (1).It includes the location of the six pressure sensors with resistive load cells which are struck in the same location by six compression springs (1).
Elle comporte l’emplacement de l’accéléromètre (2).It includes the location of the accelerometer (2).
Elle comporte l’emplacement du microcontrôleur (3).It includes the location of the microcontroller (3).
Elle comporte l’emplacement d’un buzzer actif (4).It includes the location of an active buzzer (4).
Elle comporte l’emplacement de la tige de fixation qui traverse les deux niveaux de la semelle électromécanique (5).It includes the location of the fixing rod which crosses the two levels of the electromechanical sole (5).
Elle comporte l’emplacement de la batterie qui alimente le système monté sur sa carte PCB (6).It contains the location of the battery which powers the system mounted on its PCB (6).
Elle comporte l’emplacement femelle qui entre dans un emplacement mâle du niveau supérieur pour contraindre le mouvement de la semelle électromécanique autour de l’axe vertical (7).It comprises the female location which enters a male location of the upper level to constrain the movement of the electromechanical sole around the vertical axis (7).
La
Il s’agit de la semelle électromécanique.This is the electromechanical sole.
Elle comporte la couverture des tranchées (1).It includes the cover of the trenches (1).
Elle comporte les six ressorts à compression (2).It comprises the six compression springs (2).
Elle comporte le lit qui accueille un dispositif plantaire tiers (3).It comprises the bed which accommodates a third plantar device (3).
Elle comporte la surface de contact au sol (4).It comprises the ground contact surface (4).
Elle comporte le flan qui maintiens le dispositif tiers à l’intérieur du lit (5).It comprises the blank which holds the third-party device inside the bed (5).
Elle comporte la courbure de la semelle électromécanique permettant sa flexion pour la compression des ressorts qui transmettent la masse de l’utilisateur aux six capteurs de pression (6).It includes the curvature of the electromechanical sole allowing its flexion for the compression of the springs which transmit the mass of the user to the six pressure sensors (6).
Elle comporte les insères des sangles à scratch permettant le maintien de la semelle électromécanique à un dispositif plantaire tiers (7).It comprises the inserts of the hook-and-loop straps allowing the maintenance of the electromechanical sole to a third plantar device (7).
Elle comporte l’entrée de la tige de fixation qui traverse les deux niveaux de la semelle électromécanique (8).It comprises the entry of the fixing rod which crosses the two levels of the electromechanical sole (8).
Elle comporte le talon surmonté de 32 mm du sol (9).It has the heel surmounted by 32 mm from the ground (9).
La semelle électromécanique comporte deux niveaux fixés par l’arrière et libre d’une amplitude de mouvement de 20 mm à l’avant bas sur l’axe vertical.The electromechanical sole has two levels fixed from the back and free with a range of movement of 20 mm at the front low on the vertical axis.
Le niveau supérieur de longueur 260 mm et de largeur 128 mm est composé à l’avant sur sa face supérieur d’une courbe (
La surface inférieur du niveau supérieur est incurvé à l’arrière (
A l’avant, la face inférieure du niveau supérieur est creusé par six cylindres de 10 mm de profondeur (
La surface arrière supérieur du niveau inférieur de la semelle électromécanique est composée d’une surface incurvée qui épouse la courbe de la face inférieure du niveau supérieur (
Cette surface ouvre des cavités ou sont placés les composants électroniques du dispositif
Une cavité de 100 mm de longueur par 30 mm de largeur et 25 mm de profondeur pour l’emplacement de la batterie monté sur une carte PCB (
Une cavité de de 45 mm de longueur par 20 mm de largeur par 23 mm de profondeur pour l’emplacement du microcontrôleur (
Une cavité de 28 mm de longueur par 23 mm de largeur par 25 mm de profondeur pour l’emplacement de l’unité de mesure inertiel (
Une cavité de 20 mm de longueur par 20 mm de largeur par 20 mm de profondeur pour l’emplacement d’un buzzer actif (
La surface avant du niveau inférieur est composé d’un réseau de six cylindres creux d’une profondeur de 10 mm par 30 mm de diamètre sur une surface plane de 30 mm d’épaisseur et de dimension 138 mm de longueur par 125 mm de largeur
Le réseau de six cylindres creux de la surface avant du niveau inférieur est axé verticalement sur le réseau de six cylindres creux de la face avant inférieur du niveau supérieur
Les six ressorts sont contraints entre les creux des six cylindres de la face inférieur du niveau supérieur (
Sur la surface inférieur des six cylindres de la face supérieur du niveau inférieur sont disposés six capteurs de pressions d’une capacité de charge unitaire de 50kg de masse chacun (
La semelle électromécanique selon l’invention est destiné à optimiser les déplacements plantaire de l’utilisateur pour renforcer les muscles sollicités par les déplacements lors de la marche, de la course et du saut et notamment améliorer le transfert de la masse de l’utilisateur en des points concentrés sur l’avant du pied, il est destiné à la pratique de la marche, des sports de course et de saut des utilisateurs, à la récupération des données de masse, d’accélération, d’orientation et de la vitesse angulaire de balayage du pied par rapport à l’ombilic des utilisateurs en temps réel dont la variation sera linéarisé sur un graphique temporel pour que l’étude de la variations des courbes des données de masse, d’accélération, d’orientation et de la vitesse angulaire de balayage du pied par rapport à l’ombilic soit unifié en un indice nommé « éther » qui permet de déterminer la capacité du pied à effectuer un mouvement à des vitesses inversement proportionnelles à la quantité de masse qu’il supporte en temps réel.The electromechanical sole according to the invention is intended to optimize the plantar movements of the user to strengthen the muscles used by the movements during walking, running and jumping and in particular to improve the transfer of the mass of the user by concentrated points on the forefoot, it is intended for users' walking, running and jumping sports, retrieving mass, acceleration, orientation and angular velocity data scanning of the foot in relation to the umbilicus of the users in real time, the variation of which will be linearized on a temporal graph so that the study of the variations of the curves of the data of mass, acceleration, orientation and speed angular scan of the foot with respect to the umbilicus is unified into an index called "ether" which makes it possible to determine the ability of the foot to perform a movement at speeds inversely proportional to the quantity of mass it supports in real time.
Cet indice ne peut être permis que par la présente invention semelle électromécanique lorsque l’utilisateur souhaite disposer de mobilité sur toute la surface terrestre.This index can only be allowed by the present electromechanical sole invention when the user wishes to have mobility over the entire surface of the earth.
L’autre façon possible de reproduire l’unité de ces données étant de récupérer les données de masse en temps réel depuis un dispositif placé au sol sur toute la surface de mobilité souhaité par l’utilisateur ce qui n’est pas possible pour toute la surface terrestre en l’état actuel de nos connaissances.The other possible way of reproducing the unity of these data is to retrieve mass data in real time from a device placed on the ground over the entire mobility surface desired by the user, which is not possible for the entire terrestrial surface in the current state of our knowledge.
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