Support à la conception d'exosquelettes motorisés d'assistance du membre supérieur multitâches

Les patients affectés par des troubles neuromusculaires ont des faiblesses musculaires pouvant réduire leur capacité à réaliser des tâches essentielles telles que manger ou s'habiller. Pour ralentir la dystrophie musculaire, des interventions cliniques telles que la réadaptation aquatique, la simulation électrique ou des traitements aux corticostéroïdes sont utilisées. Cependant, ces solutions sont coûteuses, ne permettent que de ralentir la progression de la maladie et ne permettent pas nécessairement un support au quotidien, surtout pour les cas plus sévères. Les exosquelettes d'assistance ont le potentiel d'assister cette population par leur capacité à diminuer les efforts de l'utilisateur; efforts nécessaires pour accomplir les tâches du quotidien. Cependant, la conception de ces appareils est complexe étant donné que l'interaction entre le corps humain et l'exosquelette ainsi que la sélection des systèmes de transmission de puissances -tels que les moteurs ou ressorts- sont interdépendantes. De plus, peu d'études ont vérifié la tenue mécanique de la conception mécanique de leur dispositif et les études procédant à des analyses structurelles sont souvent simplificatrices. L'objectif de cette maîtrise est de développer un outil de support à la conception d'un exosquelette d'assistance actif du membre supérieur pour un ensemble de mouvements fonctionnels. Pour répondre à cet objectif, il a été question d'optimiser géométriquement les dimensions de l'exosquelette pour maximiser les fermetures de boucle cinématique et éviter les collisions avec le membre supérieur (incluant le torse) selon les tâches définies. Par la suite, une optimisation dynamique, soit un problème de commande optimale dont le but était de minimiser le couple des articulations de l'utilisateur, a été conduite afin de comprendre les interactions entre les composants dynamiques (moteurs et ressorts) de l'exosquelette et le membre supérieur pour ensuite sélectionner les caractéristiques de ces composants dynamiques. Finalement, une analyse structurelle par méthode quasi statique a été effectuée afin de vérifier la tenue mécanique du dispositif. Le présent projet a d'ailleurs été conduit sur deux sujets humains différents. Les résultats découlant de l'optimisation géométrique montrent qu'un ajustement similaire à la littérature est obtenu pour l'exosquelette. Or, l'évitement de collision du présent travail considère le volume du torse entre l'exosquelette et le membre supérieur, rendant les dimensions optimisées et la trajectoire de l'exosquelette plus réalistes.