Châssis-mains

\(\newcommand{\indiceGauche}[2]{{\vphantom{#2}}_{#1}#2}\)

Description du système

Le châssis-mains Handi-Move est un système de préhension pour personne à mobilité réduite. Il peut s’adapter sur différents systèmes de levage. Même si le corps n’est soutenu qu’à certains endroits (flancs et cuisses), il est confortable et sécurisant. Le châssis-mains est facile à installer et offre des possibilités maximales à l’utilisateur.
Deux supports latéraux rembourrés (avec coussins en option) sont positionnés sur le torse. Les supports de cuisses ergonomiques soutiennent le bas du corps.
Outre une accessibilité maximale du corps pour les soins, le châssis-mains offre aussi l’avantage de pouvoir être installé plus rapidement et plus efficacement que les sangles.

Schéma cinématique

Objectif de l’étude

Vérifier que l’effort de « serrage » de la personne à soulever ne dépasse pas 50% du poids de la personne, afin de ne pas trop la gêner par un serrage trop fort de sa cage thoracique.

 

Travail demandé

Modélisation des liaisons

Observer attentivement toutes les illustrations et compléter le schéma cinématique : liaison bras droit – bras gauche.

En considérant que le problème est plan selon \((\vec x,\vec y)\), donner la forme du torseur d’action mécanique transmissible par cette liaison.

 

Modélisation des actions mécaniques qui s’exercent sur les biellettes

Tout le poids de l’ensemble suspendu {châssis-mains + personne} s’applique sur l’anneau supérieur.

Les masses des éléments suspendus sont les suivantes :

• Châssis-mains : 8kg
• Personne : 182kg (valeur maximale supportée par le système de transfert) (à revoir ?)

Déterminer le point d’application, la direction, le sens et calculer l’intensité de la force s’appliquant à l’anneau. Dessiner cette force sur le schéma ci-dessous.

Étant donné que chaque biellette i possède avec un des bras et l’anneau des liaisons sphériques, ces biellettes ne sont soumises qu’à deux glisseurs, en B et Ci.
Pour que le système soit à l’équilibre, ces deux forces sont nécessairement de sens opposé, de même droite support et de même intensité.

La force exercée par l’ensemble suspendu sur l’anneau (calculée à la question 3) est la résultante (somme) des deux forces exercées par les biellettes sur l’anneau.

Réaliser un schéma illustrant graphiquement cette somme vectorielle. En déduire, par une étude graphique, l’intensité des forces exercées sur/par les biellettes.

 

Modélisation des actions mécaniques qui s’exercent sur un des bras

Hypothèse : on néglige l’action du ressort de torsion devant les autres actions mécaniques

Donner l’expression du principe des actions mutuelles appliqué aux bras droit et gauche.

Le mécanisme admet un plan de symétrie selon \((A,\vec y ) \). Cette symétrie concerne l’ensemble des actions mécaniques qui s’exercent sur les bras et les biellettes.

En déduire la direction des forces exercées par les bras entre eux.

 

 

Détermination de l’action mécanique de serrage

Le calcul de l’action mécanique de serrage sera réalisé à l’aide d’une application Geogebra :

 

Sur l’application Geogebra :

• Placer les points A, C et D correctement sur le bras droit.
• Déplacer le point I de manière à ce que les forces de direction connue soient correctement orientées (direction et sens s’il est connu).
• Utiliser les curseurs et déplacer les extrémités du dynamique (triangle formé par la somme vectorielle des 3 forces) pour régler l’intensité de la force \(\overrightarrow{F_{biellette→bras}}\) (calculée à la question 5)

Grâce à une lecture des valeurs affichées sur le dynamique, ainsi que l’angle que fait \(\overrightarrow{F_{personne→bras}}\) avec la direction verticale, vérifier le respect du CdCF.