Exosquelette : Etat de l’art


Le premier exosquelette est apparu au Moyen Age sous la forme d’une armure de guerre. Fortement représenté dans les films de sciences fiction, l’exosquelette motorisé est aujourd’hui une réalité.

Il s’agit d’une sorte de prothèse mécanique. Il n’appartient pas à l’organisme d’origine, mais lui est rattaché. Il est composé de parties fixes et amovibles dans le but d’aider un être humain à effectuer un mouvement.

Cette technologie touche de nombreux domaines d’application, cependant, nous pouvons néanmoins identifier trois fonctions principales :

–       L’amplification : cette fonction permet aux êtres humains de démultiplier leur capacité physique

–       L’immersion : c’est-à-dire de simuler un retour d’effort dans un environnement virtuel, cette technologie peut être compilée avec des technologies émergentes comme la Réalité Augmentée ou bien la Réalité Virtuelle

–       La réhabilitation : cette fonction permet aux humains de réhabiliter leur système musculo-squelettique

Bien que déjà commercialisé, de nombreux exosquelettes sont encore aujourd’hui à un stade préliminaire de conception et de développement. Les firmes concernées travaillent sur l’amélioration de l’autonomie ainsi que  la légèreté du dispositif.

Aujourd’hui, moins d’une dizaine d’entreprises dans le monde développent ces dispositifs. En France, Exhauss produit ce type de solution depuis 2013 pour une application destinée à la manutention. Aux Etats Unis, Sarcos développe des exosquelettes pour des applications militaires. Au Japon, Cyberdyne a pour but d’améliorer la vie des personnes à mobilité réduite.

Aujourd’hui, les exosquelettes peuvent correspondre à de nombreux domaines d’application comme la manutention, la santé ou encore la sphère militaire.

 

L’exosquelette et le travail manuel

 

L’exosquelette motorisé présente une utilisation civile. Il peut être mis en place pour porter des charges importantes et améliorer l’endurance des travailleurs. Il est adaptable à tout type de travail manuel. Il sera alors ainsi possible de le retrouver dans le secteur du BTP, de l’industrie, de la manutention et même chez les sapeur-pompiers.

Il existe à l’heure actuelle certains prototypes en développement. Colas Suisse a par exemple développé un produit en partenariat avec l’entreprise spécialisée RB3D. Cet exosquelette motorisé permet d’améliorer l’endurance et de réduire la pénibilité des travailleurs sur un certain type de tâche : le lissage du béton. Cette activité présente une pénibilité importante pour les ouvriers de l’entreprise. Tout au long de la journée, le travailleur exerce une force importante pouvant altérer sa forme physique. Ainsi, les deux entreprises ont prototypé un exosquelette permettant de réduire l’effort demandé, d’augmenter la force et de développer l’endurance du travailleur. L’entreprise Coréenne Hyundai développe également un exosquelette. Plusieurs modèles sont en cours de conception. Un des prototypes présente le même objectif de réduction de la pénibilité que le produit développé en co-création par Colas et RB3D. Destiné aux travailleurs sur les chantiers et dans l’industrie, l’exosquelette présenté par le constructeur permet de porter des charges de 50 kilogrammes sans la réalisation d’un effort musculaire conséquent. L’exosquelette qui a pour objectif principal de réduire la pression exercée sur le bas du dos, permet également l’augmentation de l’endurance du travailleur. Ce prototype imposant est nommé H-LEX. Panasonic a également prototypé un exosquelette motorisé permettant de faciliter la manutention. Bien que moins imposant que le H-LEX, le modèle développé avec l’entreprise active link permet également la réduction de la pression exercée sur le dos lors de la prise d’une charge par un travailleur.

Les exosquelettes motorisés sont donc adaptés à la réduction de la pénibilité du travail manuel. Il existe même aujourd’hui un prototype désigné par le japonais Ken Chen. Cependant, celui-ci présente également de nombreuses autres applications.

 

Le domaine de la santé

 

Bien qu’étant des dispositifs invasifs pour l’individu qui le revêt, les exosquelettes représentent des avantages pour des nombreuses applications dans le domaine médical. En effet, le dispositif est simple à mettre en place et ne possède aucune contrainte sanitaire. Il permet aussi à son utilisateur un apprentissage progressif grâce à des biocapteurs placés dans la machine. Ces capteurs vont permettre de récolter des données précieuses utiles à des fins de rééducation.

Par ailleurs, les exosquelettes font partie des technologies de pointe dans les blocs opératoires, leurs mouvements étant plus précis que ceux d’un être humain. La télé-opération, la réalisation d’un acte chirurgical à distance, est aussi un champ d’application pour l’exosquelette.

Enfin, ces derniers peuvent venir en aide aux personnes à mobilité réduite en les assistants dans leurs déplacements et en leur permettant de gagner en autonomie. Par ailleurs, le programme EMY (Enhancing MobilitY) a pour ambition de pouvoir contrôler un exosquelette par la pensée, grâce à un dispositif nanométrique implanté dans le cerveau.

 

L’exosquelette dans le domaine de la défense

 

Les premiers exosquelettes ont été développés pour une application militaire et c’est donc sans surprise que l’on note de grandes avancées technologiques dans ce secteur.

Ainsi, les Etats-Unis sont en train de développer un exosquelette à la pointe de l’innovation à travers son programme nommé « Talos », qui se terminera en 2018, visant à créer le soldat 2.0. Cet exosquelette permettra aux soldats de soulever des charges lourdes, d’être mieux protégés – via un maillage nanotechnologique, développé par le MIT, qui se solidifie instantanément lors d’un impact de balle – et d’avoir des informations sur leurs localisations, leurs états de santé, etc.

La France a également financé à hauteur de 2 millions d’euros un exosquelette militaire, nommé « Hercule », qui permet de porter des charges supérieures à 50kg sans aucun effort humain. Il a été développé par la société RB3D en partenariat avec le CEA et un modèle adressé au secteur civil a par la suite été commercialisé.

 

Les limites de l’exosquelette

 

Aujourd’hui, il existe de nombreux prototypes d’exosquelettes motorisés. Toutefois, la commercialisation massive des concepts est encore lointaine. L’exosquelette peut présenter certains freins. Tout d’abord, l’exosquelette civil ne doit pas remplacer les capacités humaines. Il s’agit en effet, de découpler les forces humaines tout en préservant l’individu. Le remplacement total de la force humaine pourrait amener à une altération physique du fait d’une activité musculaire passive. L’exosquelette motorisé et le corps humain se doivent de fonctionner en synergie. L’exosquelette présente également une endurance caractérisée par son autonomie. La mise en place d’un rechargement est nécessaire. Du fait du coût énergétique et des matériaux utilisés, les exosquelettes peuvent également poser une problématique écologique. Enfin ce type d’innovation radicale fait également se questionner quant aux problématiques éthiques, dans l’armement par exemple.

Auteurs : Benoît Pires, Meaghan Perkins, Marc Reynier (MTI promo 2016-2017)

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