Les Exosquelettes
L'exosquelette, du fantasme à la réalité ?
L'exosquelette est également développé dans le domaine civil afin d'améliorer les conditions de travail et de vie de l'utilisateur. On note un développement au niveau de deux secteurs en particulier : le secteur médical et le secteur industriel.
Domaine Médical :
Les exosquelettes développés dans ce domaine sont conçus pour permettre aux personnes qui souffrent de handicaps liés à la mobilité (paraplégie ou tétraplégie) de retrouver l'usage de leurs membres afin de pouvoir de nouveau marcher, mais aussi d’augmenter leur force et leur endurance. Par exemple, en 2014, la coupe du monde a été lancée par un paraplégique qui a fait le coup d'envoi du match d'ouverture muni d'un exosquelette.
Il faut noter que l'exosquelette est apparue très récemment. C’est une véritable innovation dans le domaine de l’électronique médicale. En effet, beaucoup de personnes à mobilité réduite rêvent de faire fonctionner leurs membres à nouveau. Cet exosquelette est donc considéré comme une révolution technologique dans le monde de la biotique, c’est-à-dire dans le domaine de l’électronique dédiée à l’amélioration de la santé des êtres vivants.
C'est l’une des innovations technologiques les plus révolutionnaires, issue de la collaboration de la médecine et de la science, il réunit, pour sa conception, des kinésithérapeutes, des neurologues et des ingénieurs en électronique et en programmation. Contrairement au squelette humain qui soutient le corps de l’intérieur, il permet de soutenir le corps de l’extérieur.
C'est un phénomène international dans le monde de la recherche et du développement. On retrouve donc des entreprises conceptrices d'exosquelettes aux quatre coins du monde. Les principales sont situées au Japon, aux États-Unis, en Israël et en Nouvelle-Zélande. Ces sociétés ont le même objectif : améliorer la vie des personnes à mobilité réduite.
Principales entreprises conceptrices d'exosquelettes :
Entreprises : Pays : Exosquelettes :
- Argo Medical Technologies Israël ReWalk
- Ekso Bionics États-Unis Ekso
- Cyberdyne Japon HAL
- Rex Bionics Nouvelle-Zélande Rex
Étude de cas : l'exosquelette Rewalk :
Rewalk est un exosquelette permettant aux paraplégiques de pouvoir à nouveau marcher. Il a été inventé par Amit Goffer, un ingénieur israélien devenu tétraplégique après un accident en 1997. C'est la compagnie américaine Argo Medical Technologies qui l'a développé. L’exosquelette ReWalk est disponible à la vente en Europe et a été approuvé par la FDA (Food and Drug Administration).
Rewalk s'attache autour de la poitrine, des
jambes et du dos de l'utilisateur afin de mieux
épouser la forme de son corps. Il est constitué
d'une sorte d'armure légère, de joints motorisés,
d'une batterie rechargeable, de capteurs et d'un
système de contrôle par ordinateur. Il possède
des attelles articulées qui viennent s'attacher
sur les membres inférieurs de l'utilisateur et un
sac dorsal qui contient le système de contrôle. https://www.youtube.com/watch?v=cBzwbbTPJg0
Un capteur est placé sur le torse de l'utilisateur afin de détecter l'angle du torse et de piloter les jambes vers l'avant ou l'arrière pour maintenir l'équilibre du corps. Pour plus de stabilité lors de la marche, l'utilisateur doit s'aider de béquilles.
Pour pouvoir assurer la sécurité de leur vie quotidienne, les personnes tétraplégiques ont besoin d’une assistance permanente. C'est pourquoi, concevoir un exosquelette spécialement pour elles, permettrait d'améliorer de manière considérable leur santé d'un point de vue physique mais aussi mental.
L’objectif principal de l’exosquelette médical est de permettre aux personnes avec des problèmes moteurs de pouvoir faire fonctionner leur membre sans difficulté, mais aussi de pouvoir laisser les utilisateurs autonomes et surtout de leur éviter tout risque de chute. Pour cela, les chercheurs tentent de trouver une solution afin de contrôler l’équilibre et la démarche des utilisateurs. Il est vrai que pour l'instant, la plupart des exosquelettes ne permettent pas le contrôle de l'équilibre ni celui de la démarche, il faut que l'utilisateur dispose suffisamment de force dans la partie supérieure de son corps afin de ne pas s'écrouler. L’équilibre des exosquelettes actuels est généralement contrôlé grâce à l’utilisation de béquilles et nécessite donc que les bras soient fonctionnels. De plus, la plupart des exosquelettes actuels n’imitent pas la démarche humaine normale, à chaque pas, l’utilisateur doit pencher son corps vers l’avant, et déplacer son pied pour se rattraper et empêcher que son corps ne bascule.
Bien évidemment, la première génération d’exosquelettes n'est donc pas idéale. Ils sont lents et encombrants. Leur prix est également trop élevé pour que la plupart des personnes qui en ont besoin en profitent. Mais comme c'est un secteur en plein essor, il ne faudra pas attendre longtemps avant de voir des progrès techniques.
Pour le moment, les principaux utilisateurs des exosquelettes restent les hôpitaux.
Bilan : L’exosquelette est une véritable innovation technologique dans le monde de la biotique. D’un point de vue médical, ce système est principalement utilisé pour les personnes atteintes de paraplégie. En effet, grâce à l'exosquelette, celles-ci sont capables de marcher à nouveau. Les recherches futures sont portées sur de nombreuses améliorations afin que les personnes tétraplégiques puissent l'utiliser. Ces améliorations lui permettraient aussi un contrôle de l’équilibre afin de ne plus avoir systématiquement besoin de béquilles pour se déplacer. À ce stade, l’exosquelette est principalement utilisé par les hôpitaux pour la rééducation des patients. Cependant, des particuliers peuvent en bénéficier en déboursant une certaine somme. Étant une innovation technologique très récente, l’exosquelette a encore de nombreuses années devant lui pour prouver qu’il a véritablement sa place dans le domaine de la biotique.
Domaine industriel :
Les constructeurs voient, dans l’industrie, des applications prometteuses de l'exosquelette surtout dans les domaines de la manutention et du bâtiment, qui sont des secteurs où les conditions de travail sont parfois dangereuses et inconfortables.
Certaines taches sont extrêmement difficiles comme par exemple l’utilisation du marteau-piqueur ou encore de toutes les machines lourdes que peuvent manipuler les travailleurs dans ce secteur. Ce squelette externe va donc soulager l’utilisateur dans l’effort au cours de son travail et lui éviter d'éventuels problèmes de santé tels que des troubles musculo-squelettiques. À la différence de la robotique classique, les exosquelettes ne sont pas autonomes : ils doivent accompagner intuitivement les mouvements du travailleur afin de le soulager de son effort.
Différentes entreprises développent l’exosquelette dans le domaine industriel :
Entreprises : Pays : Exosquelettes:
- RB3D France Hercule
- Ekso Bionics États-Unis Ekso Works
- Cyberdyne Japon Hal-5
Tout d’abord, l'exosquelette était développé à des fins militaires, mais les concepteurs ont rapidement vu qu'il pouvait avoir une application dans le domaine civil. Alors des collaborations entre les géants du bâtiment et les fabriquant d’exosquelettes sont nés. Par exemple, l’entreprise COLAS, qui est une entreprise de travaux publics, bénéficie de l'aide de la société RB3D, qui travaille dans la fabrication d'exosquelettes.
Étude de cas, l'exosquelette Hercule :
Hercule l'exosquelette français actuellement en développement connaît une version civile. En effet avec la version 3 d'Hercule pour le monde civil, RB3D à franchi une nouvelle étape. Compatible avec une grande variété de morphologies (trois modèles sont disponibles, pour des utilisateurs dont la taille varie de 1,66 à 1,88 m et le poids de 65 à 120 kg), l'exosquelette permet de porter des charges allant jusqu'à 40 kg en ne déployant que très peu d'effort. Le tout à une vitesse de marche de 5 km/h au maximum. Il se destine principalement aux métiers de force, notamment dans les secteurs du BTP et en usine, sur les lignes d'assemblage. Il a déjà été exposé au salon Eurosatory en 2014.
Aurélie Riglet est chef du projet de l’exosquelette chez RB3D. Elle nous explique d’ailleurs dans cette vidéo, avec des employés de l'entreprise COLAS, comment est utilisé l’exosquelette dans le domaine de l'industrie.
https://www.youtube.com/watch?v=-zzR40hUNYM
Hercule dispose d'une autonomie de 4 heures grâce à ses déclencheurs réversibles et totalement électriques. Pour le moment, la recharge en énergie s'effectue directement sur le système, mais la prochaine version disposera de batteries lithium-ion interchangeables pour pouvoir opérer sur de longues durées sans temps mort.
Parmi les spécificités d'Hercule, on note sa liaison de pied souple, brevetée par RB3D, qui permet avec son harnais une grande fluidité de marche. Il y a aussi l'absence totale de capteurs sur l'utilisateur, ce qui facilite sa mise en place. Il suffit d'engager le mode "dress/undress" pour s'équiper, puis de passer en mode "action" pour se mettre au travail. Hercule en lui-même pèse 30 kg, pour des dimensions de 110 cm de haut, 65 cm de large et 40 cm de profondeur. Doté d'une structure en aluminium 7075 T6, il est capable de marcher sur sol plat et sur des pentes allant jusqu'à 10° sur sol lisse ou inégal, monter des marches, et se mettre en position accroupie ou assise.
RB3D met actuellement en place une unité de production basée à Auxerre, et compte commercialiser Hercule d'ici 2016 dans le domaine civil.
Bilan : Dans le domaine industriel, le but n’est donc pas de créer un surhomme mais de ménager les ouvriers sur le long terme en leur évitant des problème physiques lorsqu’il porte les charges lourdes habituelles. Il simplifie donc la tâche des ouvriers et ainsi leur permet d'avoir une meilleure santé. Ils participent ainsi à une évolution du monde.
Dans le futur, on peut même imaginer de nouvelles applications civiles de l'exosquelette :
- Pour les pompiers, afin qu'ils puissent franchir tout types d'obstacles avec facilité, qu'ils puissent transporter directement des lances à incendies ou encore qu'ils puissent s'adapter à tous les terrains, et même peut-être résister au feu.
- Pour la police, il servirait à réduire les risques courus par un agent des forces de l'ordre grâce à un système de blindage avec vitesse, force, et précision accrues.
Un agent équipé d'un tel dispositif serait en mesure d'obtenir de bien meilleurs résultats que ceux d'un collègue non équipé. Il aurait une fatigue moindre, une plus grande rapidité et il parviendrait aussi à résister à la plupart des assauts.
