Qu’est-ce qu’un exosquelette ?

Définition d’un exosquelette
Les exosquelettes, également appelés combinaisons robotiques, sont des dispositifs mécatroniques externes à la structure squelettique humaine et dont le but est notamment d’aider les personnes dans leurs tâches quotidiennes. Ils sont utilisés dans des domaines spécifiques comme nous allons le découvrir dans cet article.

Comment cela fonctionne-t-il ? L’appareil se fixe autour du corps de l’utilisateur, touchant simplement la partie supérieure ou inférieure du corps ou le couvrant entièrement, et permet, entre autres, d’améliorer les capacités physiques. Il est également utilisé pour rééduquer les systèmes musculaire et squelettique, ou pour contrôler à distance des systèmes robotiques et protéger la personne de son environnement comme un gilet pare-balles amélioré.

Découvrons-en plus sur leur utilisation.

Dans quels métiers les exosquelettes peuvent-ils être utilisés principalement ?
Les exosquelettes ont de multiples utilisations, ce qui les rend avantageux dans de nombreux domaines, principalement dans l’armée, la logistique ou même la santé, permettant aux soldats, aux travailleurs ou aux soignants de porter facilement de lourdes charges. Ils sont également très développés dans le secteur médical, en particulier dans la réadaptation et aident de plus en plus les personnes en fauteuil roulant dans leur vie quotidienne.

Ces appareils peuvent également être utilisés à des fins professionnelles, afin de soulager les utilisateurs travaillant dans des conditions physiques difficiles comme le jardinier ou les assistants sur les lignes de production, mais aussi pour les opérations à distance de machines dans des environnements spatiaux, nucléaires et chirurgicaux.

Les exosquelettes pourraient également accompagner une virtualité accrue à des fins de jeu en tant que joystick amélioré.

Concrètement, quel est le but de l’exosquelette et pour qui ?
Les exosquelettes sont principalement des structures mécaniques qui enveloppent celles du squelette humain et lui confèrent des capacités physiques qu’il n’a pas, grâce à un système simulant des muscles artificiels.

La recherche se situe principalement dans les domaines militaire et médical, qui, malgré le coût élevé, est déterminé à créer des soldats surhumains du futur en s’appuyant sur des exosquelettes et à utiliser cet appareil comme moyen de restaurer la capacité de marcher ou de soulever des objets aux personnes handicapées motrices.

Dans le domaine militaire, les exosquelettes motorisés d’armures de combat robotiques amplifient et protègent les soldats sur les champs de bataille. L’objectif est d’augmenter les caractéristiques physiques et perceptuelles d’un être humain moyen, en donnant à l’individu des capacités dont il ne se passerait pas, et qui réduirait la fatigue physique et le risque de blessures musculaires au combat.

Dans le domaine médical, l’objectif est de réhabiliter et restaurer un maximum de fonctions motrices après le traumatisme du corps grâce à un apprentissage robotique progressif et continu. Cependant, la réhabilitation n’est pas la seule utilisation des exosquelettes dans ce secteur. Depuis plusieurs années, la recherche s’intéresse au quotidien des personnes en situation de handicap moteur afin de créer un dispositif pour faciliter leur quotidien. Les exosquelettes prouvent alors leur utilité bien que ces derniers restent en constante évolution.

Les premiers exosquelettes (témoignages, exemples)
Jusqu’à très récemment, l’utilisation d’un exosquelette devait être accompagnée de béquilles pour le support, générant des tensions notamment sur les épaules de la personne qui le portait, mais rendant également impossible l’utilisation de cette technologie pour les tétraplégiques.

La start-up Français Wandercraft a présenté un exosquelette ambulant destiné aux personnes paralysées qui ne nécessitait plus l’utilisation de béquilles.

La machine gère la balance grâce à l’électronique embarquée et est entraînée par le mouvement du buste. Au repos, l’utilisateur est initialement dans la bonne position. Lorsqu’il se penche vers l’avant, l’exosquelette entre dans une phase de marche et atteint une vitesse de 3,5 km/h. Lorsque l’utilisateur cesse de se pencher, l’exosquelette termine l’étape commencée et se stabilise.

Floriane a été l’une des premières patientes à tester Atalante, ou le « premier robot marcheur au monde qui s’autostabilise sans béquille ni déambulateur ». Après avoir passé des années en fauteuil roulant, la jeune femme se réjouit de l’instant. « Le sentiment de se lever pour la première fois est extraordinaire! » « C’est incroyable d’être à la même hauteur que les autres, d’avoir les mains libres et de se lever sans effort. »

Cependant, même aujourd’hui, la majorité des exosquelettes nécessitent un soutien par des béquilles. C’est le cas d’Ekso Bionics, une entreprise californienne qui a produit 75 exemplaires de l’une de ces machines et a permis à Amy Paradis, en fauteuil roulant depuis quatre ans après un accident, de franchir de nouvelles étapes.

Dans le monde, 250 exosquelettes similaires sont en circulation permettant aux paraplégiques, qui ont perdu l’usage de leurs jambes, de retrouver leur mobilité. Ils permettent à des personnes comme Simon Kindleysides, un athlète paralysé qui a participé au marathon de Londres avec un exosquelette, de soulager leur handicap.

Sur le plan militaire, de nombreuses machines ont été conçues dans le but d’améliorer les capacités humaines tout en protégeant l’utilisateur des dangers extérieurs.

En collaboration avec B-TEMIA, Lockheed-Martin a obtenu des fonds suffisants pour développer et tester l’exosquelette ONYX. « ONYX est un exosquelette alimenté pour les membres inférieurs et équipé d’une intelligence artificielle pour augmenter la force et l’endurance humaines. Cet appareil minimise la surcharge sur le dos et les jambes. À l’aide d’actionneurs électromécaniques de genoux, d’une série de capteurs et d’un ordinateur IA, ONYX assimile les mouvements de l’utilisateur et fournit le bon couple au bon moment pour l’aider à gravir des pentes raides et à soulever ou tirer de lourdes charges. La machine est encore en phase de test précoce, mais le premier objectif est d’adapter le module à la morphologie de chaque soldat afin de permettre une utilisation confortable.

Le confort est le premier objectif.

Un autre exemple intéressant dans le secteur militaire est l’armure du futur du projet TALOS. Cette armure est un exosquelette avec un maillage nanotechnologique flexible. Le but de ce maillage est de durcir à l’extrême en cas de danger. Le but n’est pas d’interférer avec le soldat en action. TALOS disposera également d’un système de combat ultra-connecté : antennes, capteurs, microcircuits électroniques, qui permettront aux soldats d’être connectés en permanence, et de recevoir des informations essentielles telles qu’une communication non-stop, les positions du terrain ennemi, leur propre position, la météo, les cartes... Talos permettra également aux utilisateurs de piloter des drones ou des robots connectés à des attaques spécifiques.

Il existe également des machines combinant l’aide à l’effort avec l’effort médical, comme HAL. HAL combine un contrôle volontaire et autonome pour simplifier le processus de rééducation avec l’amplification de la force d’un utilisateur d’un facteur 10, supportant d’une part son propre poids et d’autre part, celui du porteur pendant le mouvement.

Grâce à ces exosquelettes, les utilisateurs peuvent porter de lourdes charges avec moins d’effort physique, ce qui contribue de manière significative à réduire la fatigue et les troubles musculo-squelettiques qui touchent quelque 44 millions de travailleurs dans l’UE.

Ces problèmes sont des conséquences imposées par des conditions de travail difficiles dues à une cadence élevée, une posture prolongée, mais aussi des charges excessivement lourdes ou des mouvements répétitifs dans le temps.

Trop peu de temps de récupération, entraînant une fatigue physique exacerbée par le stress.

L’avantage de l’exosquelette est évident, comme moyen d’améliorer les conditions de travail des employés, y compris les soignants qui doivent régulièrement transporter des personnes malades, ainsi que les soulever, les aider à se maintenir et à se lever. Comme le dit Leonard O’Sullivan, spécialiste en ergonomie : « Nous ne voulons pas faire de super-héros. Nous voulons simplement développer un assistant pour les travailleurs dans leurs tâches quotidiennes et cela les maintient en bonne santé. »