Les Exosquelettes
L'exosquelette, du fantasme à la réalité ?
Fonctionnement de l'exosquelette :
L'exosquelette motorisé a été créé dans le but d’aider les hommes dans de nombreuses tâches. Pour les réaliser, il utilise des technologies issues de la robotique. Ici, nous allons donc aborder de façon générale, les différents éléments qui constituent un exosquelette d’un point de vue mécanique et qui lui permettent donc de fonctionner.
Le cadre :
Le cadre est la partie sur laquelle repose les composants de l'exosquelette. Il doit être solide afin d'avoir la capacité de soutenir le poids des éléments qu'il porte et de résister aux chocs et à tous types de problèmes qu'il peut rencontrer afin d'éviter de casser les composants qu'il porte. C'est également lui qui maintient le corps de l'utilisateur en place en épousant la forme de son corps afin de le garder en toute sécurité et de lui éviter d'éventuelles blessures.
Le cadre est constitué de plusieurs parties dont des articulations mécaniques qui relient les parties entre elles et qui correspondent aux articulations du corps humain (genoux, coudes, épaules, etc...) afin de permettre un déplacement et des mouvements plus fluides.
Il est généralement fabriqué à partir de matériaux composites (fibre de carbone, fibre d'aramide, aluminium, etc...) car ils sont à la fois résistants et légers et répondent donc aux attentes. Un matériau composite est constitué de deux ou plusieurs matériaux différents. Ses propriétés mécaniques sont ainsi plus performantes que celles de chacun de ses constituants pris séparément. Les deux constituants sont :
- Une ossature appelée "renfort" assure la tenue mécanique.
- Une protection appelée "matrice", généralement en matière polymère (résine thermoplastique ou thermodurcissable) qui assure la cohésion de la structure et la retransmission des efforts vers le renfort.
La batterie :
L'exosquelette à évidemment besoin d'une source d'énergie pour fonctionner. Le plus souvent, les exosquelettes utilisent l'énergie électrique, c'est pourquoi ils transportent des batteries intégrées au système. Elles alimentent l'exosquelette en transmettant l'énergie électrique aux autres éléments. En général, c'est une batterie au lithium qui est utilisée, l'énergie est donc créée grâce à une réaction chimique.
Les capteurs :
Les capteurs font partie des éléments les
plus importants du système. Il en existe
différentes sortes de capteurs :
- Des capteurs qui ont pour fonction de relever
les informations et de les transmettre à
l'ordinateur embarqué pour permettre le
déplacement des déclencheurs. Dans un premier
cas, ils peuvent être manuels : joystick,
télécommande ou détecteur de mouvement
qui permet à l’utilisateur de passer d’un mouvement à un autre.
- Dans le deuxième cas, ce sont des capteurs bioélectriques, c’est-à-dire couplés au système nerveux de l’utilisateur. Ils détectent alors les impulsions physiologiques générées par le corps.
Les Déclencheurs :
Les déclencheurs agissent comme les muscles humains. Ils sont alimentés par les batteries, contrôlés par les capteurs, et permettent aux différents membres de se mouvoir.
Les déclencheurs sont de différentes natures : il y a les déclencheurs électriques et hydrauliques. Ils jouent donc le rôle des muscles du patient. Ils dirigent le mouvement choisi et déplacent alors l’exosquelette en fonction de ce mouvement. Comme les membres ne sont plus fonctionnels, c’est l’exosquelette qui traduit et qui fonctionne à la place du corps de l’utilisateur. Par exemple, pour une personne paraplégique, c'est l'exosquelette qui marche à la place de l'utilisateur, mais en le portant, on a l'illusion que les muscles de ce dernier fonctionnent à nouveau et lui permettent donc de marcher.
L'ordinateur :
L'ordinateur est le centre de contrôle de l'exosquelette. Tout est commandé grâce aux différents programmes installés sur ce dernier. C'est lui qui doit recueillir les informations envoyées par les capteurs. Il doit alors faire bouger les déclencheurs en fonction des informations qu'il a reçues. C’est donc lui qui permet la coordination des différentes actions de l'exosquelette.
Le moteur :
Dans le cadre de l'exosquelette, on peut utiliser un moteur à courant continu. Il permet de convertir l'énergie électrique fournie par la batterie en énergie mécanique. Il est donc capables de fournir une puissance mécanique suffisante pour entraîner puis démarrer une charge en mouvement.
Exemple d'un exosquelette ReWalk :
http://inhabitat.com/robotic-exoskeleton-gives-paraplegics-the-ability-to-walk/
Après cette étude du système de l'exosquelette, on peut dire qu'il est une bonne innovation technologique pour augmenter les capacités physiques de l'Homme, ce qui est le but principal des exosquelettes. Actuellement, c'est un secteur en plein développement qui montre de nombreux avantages. Toutefois, ce développement connaît certaines limites.
