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Développement d'un système d'assistance à la marche pour les personnes en perte d'autonomie

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Abram, Xavier Andrew (2019). Développement d'un système d'assistance à la marche pour les personnes en perte d'autonomie. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L’espérance de vie des populations occidentales a augmenté de manière considérable durant le dernier siècle. Malheureusement, la perte d’autonomie associée avec le vieillissement représente un défi de taille pour la société de demain. Un des aspects précipitant la perte d’autonomie est la perte de mobilité, car la diminution des capacités physiques a des conséquences directes sur l’autonomie, la vie sociale, l’estime de soi et éventuellement les capacités cognitives. Les personnes en perte de mobilité deviennent donc rapidement dépendantes de leur communauté.

Ce projet a comme objectif la conception d’un système d’assistance à la marche de type exosquelette, dénommé HRMS-I (Hermès-un), spécifiquement adapté aux besoins des personnes en perte de mobilité. Les recherches sur les exosquelettes étant généralement orientées vers le développement de solutions militaires ou portées sur la mobilité des personnes ayant un handicap, il est essentiel de définir les besoins spécifiques à la problématique du projet. Afin d’y parvenir, une analyse des efforts typiques de la vie quotidienne est menée et les caractéristiques anthropomorphiques de la population visée sont identifiées. Ensuite, une étude du type de motorisation optimal et une conception mécanique préliminaire sont effectuées. Une architecture électrique est proposée, le dimensionnement du bloc-pile pour rencontrer les requis de mobilité quotidienne est couvert et une solution de mesure des efforts d’interface au sol à l’aide de quatre cellules de force conçues sur mesure est développée. Finalement, les approches de commandes sont abordées et un modèle cinématique est développé et comparé avec les résultats d’un système de mesure optoélectronique.

Titre traduit

Development of a gait assisting technology for people in loss of autonomy

Résumé traduit

Life expectancy went up drastically in the last century for occidental populations. Sadly, loss of autonomy associated with ageing is a considerable challenge for tomorrow’s society. One aspect speeding up the loss of autonomy is the loss of mobility. Indeed, the loss of physical capacities has direct consequences on autonomy, social life, self-esteem and eventually cognitive faculties.

The main objective of this project is the development of a gait-assisting exoskeleton device, dubbed HRMS-I (Hermes One), specifically designed for the needs of people in loss of autonomy. Research on exoskeletons’ focus being primarily on military or paraplegic solutions, it is paramount to define the requirements of the target population. In order to define those requirements, we carried out an analysis of typical activities of everyday life and the anthropomorphic characteristics of the population are identified. Then follows a selection of best drive package and a preliminary mechanical concept. The electrical architecture is defined followed by battery cell capacity estimation and instrumented sole development using four custom-made load-cells. Finally, we choose a control algorithm best suited for the application, develop a kinematic model and compare its torque estimation with optoelectronic measurements.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie". Comprend des références bibliographiques (pages 175-180).
Mots-clés libres: assistance à la marche, perte de mobilité, vieillissement de la population, exosquelette robotique, modélisation, commande par amplification de sensibilité, chaussure instrumentée
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Gauthier, Guy
Codirecteur:
Codirecteur
Saad, Maarouf
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 10 juill. 2019 14:49
Dernière modification: 10 juill. 2019 14:49
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2341

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