Contribution to the development of an experimental device based on a robotic platform for gait rehabilitation
Contribution au Développement d’une Plateforme Robotisée pour le control et la rééducation fonctionelle de la marche humaine
Résumé
This thesis focuses on the development of a gait training machine based on a Cable-Driven Parallel Manipulator. Persons suffering from neurological injuries such as Spinal Cord Injury and Stroke, may lose their motor functions including the ability to walk. These injured patients can relearn walking through intense and task-oriented rehabilitation therapy, which consists in simulating the gait movement. The proposed training machine is called the Cable-Driven Leg Trainer (CDLT). It includes a Body Weight Support Device to control the position of the trunk and a Cable-Driven Leg Manipulator to drive the lower limb during the walking movement. A gait analysis is carried out using an optical motion capture system
and a force platform in order to get the kinematics and the dynamics of a normal gait. Using this information, an inverse dynamic study of a treadmill walking within the CDLT is achieved. Moreover, an alogorithm of designing cable robots for a desired worksapce using interval analysis is investigated. Interval analysis is a method used to provide a reliable computing, which guarantees a singularity free workspace. Using the developed models, a design study of the CDLT is conducted. All the actuation mechanisms of the CDLT are selected. Finally, a CAD model of the gait training machine is presented.
Cette thèse porte sur le développement d'une machine de rééducation fonctionnelle de la marche humaine basée sur un robot parallèle à câbles. Les personnes atteintes par des troubles neurologiques tels que les traumatismes médullaires et les attaques cérébrales, peuvent perdre leurs fonctions motrices, y compris la capacité à marcher. Une rééducation intensive permet une récupération des aptitudes motrices de la marche, qui consiste à simuler le mouvement de la marche. La machine proposée comprend un système de décharge corporel pour contrôler la position du tronc et un robot à câbles pour entraîner le membre inférieur au cours du mouvement de la marche. Une analyse quantitative de la marche est réalisée à l'aide d'un système de capture de mouvement et une plate-forme de forces afin d'obtenir la cinématique et la dynamique d'une marche normale. En utilisant cette information, une étude dynamique inverse d'une marche au sein de la machine est effectuée. En outre, un algorithme pour la conception des robots à câbles pour un espace de travail désiré en utilisant l'analyse par intervalles est développé. L'analyse par intervalles est une méthode utilisée pour fournir des calculs fiables et qui garantit un espace sans singularité. En utilisant tous les résultats précédents, une étude de conception de la machine de rééducation est menée. Tous les mécanismes d'actionnement sont dimensionnés et des composants appropriés sont choisis. Finalement, un modèle CAO de la machine est présenté.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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