Exosquelettes : des avancées majeures

La nature n’a pas fini d’inspirer les hommes. Les recherches autour de l’exosquelette permettent de développer des techniques de plus en plus pointues d’assistance mécanique à l’homme. Pas encore au niveau du héros de comics Iron-man certes, mais les premiers exosquelettes devraient prochainement apparaître.

 

L’exosquelette en biologie désigne le squelette externe d’un organisme, supportant et protégeant l’animal, notamment les invertébrés. Les invertébrés, particulièrement les insectes et les invertébrés, sont dotés d’exosquelettes. Ce n’est bien sûr pas le cas des humains ; mais les recherches en robotiques pourraient nous doter dans les prochaines décennies de structures mécaniques externes accompagnant nos mouvements.

 

L’Interface hommes/machines

L’exosquelette vient compléter et perfectionner les recherches concernant l’interface entre le cerveau et la machine. Désormais c’est la machine qui s’adapte au corps. Nous en avons déjà quelques aperçus comme les bras robotiques coopératifs portés par une personne amputée. Un bras qui imite les gestes humain comme la prise d’objet entre le pouce et l’index. Bientôt, l’exosquelette permettra d’accompagner tous les mécanismes basiques des muscles humains. L’exosquelette repose sur le principe de l’impédance mécanique : la force qu’il produit pour développe une tâche motrice doit être contrôlée pour assurer une interaction équilibrée avec l’environnement. Ni trop vite, ni trop lent, le porteur de l’exosquelette indique la dynamique à son armure, dynamique produite par un système masse-ressort-amortisseur. Gilles Kemoun dans « Utilisation de la robotique en neuroréeducation » rappelle les avancées technologiques dans le secteur de la robotique. Doté d’une mécanique de plus en plus sophistiquée, le robot acquiert une liberté motrice de plus en plus grande ; les capteurs informent non seulement le robot de son état mais aussi de son environnement. Il est désormais susceptible de remplacer l’homme dans certains domaines.

 

Quelques exemples d’exosquelettes

 

Berkeley Lower Extremity Exoskeleton (BLEEX) est un exosquelette autonome énergétiquement conçu pour permettre aux soldats de porter des charges importantes en terrains accidentés. Le système limite les forces d’interaction entre le porteur et le robot. Le robot base son contrôle sur des encodeurs, des accéléromètres, des capteurs de force d’interaction qui permettent d’anticiper l’intention du porteur. Le système vise à augmenter la force plutôt qu’à guider les déplacements du porteurs.

L’exosquelette LOPES est un robot de réadaptation à la démarche par entrainement sur un tapis roulant. Sa principale fonction est de remplacer l’interaction mécanique entre le physiothérapeute et le patient. Léger et motorisé avec le moins d’interaction possible, une transmission par câble permet de diminuer la masse et l’inertie des membres de l’exosquelette.

L’exosquelette HAL est conçu pour assister les membres inférieurs et supérieurs. Il utilise la myoélectricité pour reproduire les fonctions des muscles. Ce système requiert des champs d’expertise spécifiques qui doivent aider le muscle plutôt que guider les membres.

 

 

 

Les usages de l’exosquelette

Les systèmes exosquelettes sont la prochaine révolution en marche des Nouvelles Technologies. Elles sont avant tout destinées à renforcer les champs de savoirs et compétences dans le domaine de la médecine. Ces machines augmentent ou remplacent les capacités motrices humaines lors de missions militaires. Elles entrainent également l’habilité moteur des membres pour la réhabilitation des membres à la suite d’un accident qui provoque la motricité réduite du patient. Machine de guerre ou armure pour une nouvelle vie, nous attendons beaucoup de ces nouvelles technologies.

Par ailleurs, ces robots peuvent être une interface entre l’humain et l’environnement virtuel pour jeux virtuels, séances de musculation intense et de haute-performance. Une nouvelle méthode pour la science du toucher afin d’inaugurer la notion de téléprésence, c’est-à-dire la perception de sens à partir du robot alors que l’utilisateur se trouve à un autre endroit. Cette méthode permettrait de manipuler des objets dangereux à distance par exemple réparer les jonctions de fils en haut d’un poteau électrique, faire des fouilles dans des endroits dangereux pour l’homme.

Nous assisterons donc sans doute dans les prochaines années à la naissance d’avatars mécaniques ou d’armures robotisées adaptées à nos besoins. Les nombreuses applications potentielles pourraient révolutionner les domaines de la médecine, de l’assistance, et, peut-être plus inquiétant de la guerre.

 

Sources :

– Béatrice Davenne et Frédéric Le Breton, Accident vasculaire cérébral et médecine physique et de réadaptation: Actualités en 2010, , 2010

– Eduardo Rocon ,José L. Pons, Exoskeletons in Rehabilitation Robotics: Tremor Suppression, Springer, Berlin, 2010

– Yoseph Bar-Cohen,Cynthia L. Breazea, Biologically inspired intelligent robots, The Society of Photot-Optical Instrumentation Enginners, Bellingham, 2003

 

— Ecrit par IDPI

Réagissez