Mechatronics development of a scalable exoskeleton for the lower part of a handicapped person.

par Mohamad Kardofaki

Thèse de doctorat en Robotique

Sous la direction de Fethi Ben Ouezdou.

Soutenue le 11-06-2019

à l'Université Paris-Saclay (ComUE) , dans le cadre de École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Orsay, Essonne ; 2015-....) , en partenariat avec Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes de Versailles (LISV) (laboratoire) , Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (établissement opérateur d'inscription) et de Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes de Versailles / LISV (laboratoire) .

  • Titre traduit

    Développement mécatronique d'un exosquelette évolutif pour la partie inférieure d'une personne handicapée.


  • Résumé

    Cette thèse présente l'importance des exosquelettes évolutifs des membres inférieurs pour les adolescents handicapés souffrant de troubles neuromusculaires et autres pathologies. Le nouveau terme " évolutif" décrit la capacité de l'exosquelette à grandir physiquement avec l'utilisateur, et à s'adapter à sa morphologie.Une analyse distincte des manifestations physiques qui subissent a été faite, en ce qui concerne la poussée de croissance pubertaire et les effets secondaires éventuelles. L'étude de la littérature montre qu'il n'existe pas de dispositif de réadaptation suffisamment adapté aux besoins d'un adolescent en pleine croissance en raison de la croissance rapide de ses membres et de la nature progressive de ses maladies. Comme c'est la première fois que le terme «évolutivité» est utilisé pour les exosquelettes, ses exigences fonctionnelles sont définies. Le développement mécatronique d'un exosquelette évolutif est aussi présenté, incluant le développement de son actionneur articulaire et sa structure mécanique.Enfin, les résultats préliminaires des performances de l'actionneur articulaire lors de la simulation des mouvements fonctionnels liés à la croissance montrent une grande capacité de suivi et d'exécution des mouvements basés sur les couples, tandis que les résultats liés à la structure évolutive montrent la capacité du système à s'adapter aux différents utilisateurs.


  • Résumé

    This thesis introduces the importance of the scalable lower limb exoskeletons for disabled teenagers suffering from neuromuscular disorders & other pathological conditions. The new term "scalable" describes the ability of the exoskeleton to physically grow up with the user and to be adapted to his/her morphology.A distinctive analysis of the physical manifestations that the patients experience has been done concerning the pubertal growth spurt and to the future secondary effects. The study of the literature shows that no rehabilitation device is customized enough to the needs of a growing teenagers due to the fast growth of their bodies and to the progressiveness nature of their diseases. As this is the first time the term "scalability" is brought up for exoskeletons, its functional requirements are defined in order to determine the constraints imposed on the design of the new exoskeleton. The mechatronics development of a scalable exoskeleton is presented, including the development of its joint actuator, its mechanical structure and attachments.Finally, the preliminary results of the joint actuator performance when simulating functional movements related to the growth show a high capability of trajectory following and executing torques based motions, while the findings associated with the scalable structure show the system able to be adapted to the different user sizes and ages.


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