Agrégation externe SII - 2022 - Option SII et ingénierie mécanique - Épreuve de conception

Agrégation concours externe

Section : Sciences Industrielles de l’Ingénieur
Épreuve d'admissibilité
Option sciences industrielles de l'ingénieur et ingénierie mécanique

Support : Exosquelette Atalante

Présentation du contexte d’étude

Après un accident cardio-vasculaire, une rééducation précoce est nécessaire pour offrir au patient toutes les chances de récupérer un maximum d’autonomie. Une verticalisation du patient et un schéma de marche adapté permettent d’envoyer les bonnes informations au cerveau et de travailler ainsi immédiatement la neuroplasticité. Cette tâche qui incombe au kinésithérapeute et aux soignants est très difficile à réaliser.

L’exosquelette Atalante, développé par la société Wandercraft, permet la verticalisation précoce des patients avec des schémas de marche programmés et répond ainsi au besoin des centres de rééducation.
 

La spécificité d’Atalante réside dans la complète autonomie des membres supérieurs du patient. En effet, contrairement à d’autres exosquelettes dont l’usage nécessite l’emploi de béquilles, Atalante possède quatre articulations supplémentaires (douze en tout) pour assurer l’équilibre latéral du patient.

Ces articulations supplémentaires se trouvent au niveau des hanches et des chevilles et sont commandées conjointement pour assurer l’équilibre latéral.

Présentation du système étudié Chaque cheville de l’exosquelette possède ainsi deux degrés de liberté :
- une rotation paramétrée par l’angle ?s sur la figure 2, correspondant au mouvement de dorsiflexion/flexion plantaire du pied de l’utilisateur (voir figure 3). On parle de rotation dans le plan sagittal ;
- une rotation paramétrée par l’angle?hsur la figure 2, correspondant au mouvement d’inversion/éversion du pied de l’utilisateur (voir figure 3). On parle de rotation sous-talaire de Henke.

Problématique et études menées

On se propose dans ce sujet de procéder à la validation des choix de conception d’une telle cheville. Pour cela, les sept études suivantes seront menées :

- choix d’une architecture de cheville puis appropriation de la solution retenue par le constructeur et mise en place d’un modèle (partie 2) ;
- validation d’une géométrie vis-à-vis des débattements angulaires à atteindre (partie 3) ;
- optimisation de forme d’une pièce vis-à-vis des normes de sécurité (partie 4) ;
- dimensionnement des actionneurs vis-à-vis des efforts extérieurs (partie 5) ;
- dimensionnement et conception du guidage en rotation de l’axe du plan sagittal vis-à-vis des efforts extérieurs (partie 6) ;
- analyse des déformations de deux pièces pour améliorer la commande de la cheville (partie 7) ;
- étude d’industrialisation d’une pièce (partie 8).