Dans notre étude, nous allons avoir besoin d'une masse. Pour cela, nous allons prendre l'exemple d'un homme en parfaite santé, la charge légale et maximum portée par un homme est de 25kg. (http://www.atousante.com/risques-professionnels/risques-physiques/manutention-manuelle/reglementation-port-charges/) En effet, le code du travail étant assez complexe en France, il y a tellement de cas possible que les montrer tous prendrait trop de temps.

Nous allons donc prendre un homme portant 25 de charge, essayant de le soulever. Le but de cet étude est de prouver l'utilité d'un exosquelette dans cette situation.

 

Le moment : C'est une grandeur physique vectorielle s'exprimant en N.m. Le moment d'une force par rapport à un point donné traduit l'aptitude de cette force à faire tourner un système mécanique autour de ce point. L'axe autour de ce point est appelé le levier, c'est la distance entre le point d'application de la force et l'axe de rotation. 

Pour cette étude, un homme va s'accroupir peu a peu, ce qui va simuler le fait qu'il est contraint à une force :au lieu de la soulever, il la subit sur ses épaules ce qui revient au même. Le paramètre variant est la taille en m.

Notre homme fait 1m60. Ces jambes mesurent 97,5cm. Nous allons calculer le moment de sa force avec une force de 25kg sur ses épaules. Plus il va s'accroupir, plus la longueur,du levier va augmenter, le moment va donc augmenter également. Il faut convertir les kg en N. 1Kg = 10N donc 25kg= 250 N

Au départ il reste debout, le moment de cette force est donc de 0 comme l'inclinaison du genou est nulle. Il fléchit les jambes, on obtient m = 77.5 cm (on enlève 20 cm).

On fait un schéma pour calculer la force que reçoit l'homme quand il a les jambes fléchit car elle n'est pas de 250N, cela nous permet de calculer le moment qui s'applique sur la rotule du genou (point B). On prend comme échelle : 1 cm = 10N et 1/10 = 10 cm de levier.

- Les jambes fléchies font 48.75 cm chacune (ce qui correspond au segment [AB] ou [BC] sur le schéma). On obtient donc levier = 4.875 cm.

- On construit un triangle isocèle ABC avec 1 côté de 7.75cm et 2 cotés de 4.875 cm (représentant les jambes). Un des côtés, le segment [AB], représente le levier.

- On trace la droite perpendiculaire de notre levier (cette droite passant par le point A) que l'on nomme droite D.

- On trace le prolongement du segment [AC] (à 7.75 cm) ce qui forme un segment de 25cm soit 250N car elle représente la force que la personne subit, que l'on nomme [AM].

- On trace une droite, parallèle du levier (segment [AB]) passant par le point M, que l'on nomme W. Cette parallèle doit croiser la droite D.

- On mesure ensuite la droite obtenue en partant du point de départ (point A) jusqu'au point d'intersection entre la droite D et W.

- Cela donne une valeur en cm. On la convertit en N (x10) et cela nous donne la force subit par la personne en pleine effort. On calcule ensuite le moment sur le genou avec la relation : N*m = moment (en N.m) (m correspond a la longueur du levier)

On obtient donc m = 0,4875 et N = 15,8cm soit 158 N. On calcule le moment, m est en mètre et N en Newton.

Notre moment est donc : 0,4875 * 158 = 77N*m

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A quoi sert donc l'exosquelette ?

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Nous avons vu qu’avec une inclinaison très importante du genou ,le moment, au niveau de l’articulation, valait 77Nm, donc grâce à un exosquelette ce moment resterait le même. Mais la force qui serait exercée au niveau des épaules serait différente, on pourrait porter dés lors jusqu'à 100kg sans que celui-ci ne charge, l’effort serait donc le même !