Fonctionnement de l'exosquelette
Selon l'utilisation, l'exosquelette est un harnais robotisé qui peut être fixé aux épaules, aux bras, aux cuisses ou à la taille. Dans sa version motorisée, il est connecté à un ordinateur portable et à des capteurs qui sont placés sur le torse d'une personne et qui détectent les futurs mouvements.
L'exosquelette et les mouvements
Pour la marche, par exemple, les capteurs de mouvements ont la capacité de comprendre qu'une personne se penche en avant pour avancer. À ce moment-là, ils transmettent l'information à l'ordinateur qui retranscrit le tout en messages codés pour les envoyer aux membres de l'exosquelette qui sont placés sur les jambes. Le mécanisme est actionné et la marche s'active.
Un exosquelette motorisé est composé de moteurs et de rouages qui font le même travail que celui des muscles, des articulations et des tendons des cuisses, des mollets et des pieds. Les moteurs, installés au niveau des hanches, sont reliés aux autres parties de l'exosquelette par des montants articulés.
L'équilibre d'un exosquelette en marche
Même s'il représente une belle avancée technologique, l'exosquelette n'arrive toujours pas à reproduire toute la subtilité des mouvements naturels. On note même que la reproduction des mouvements est parfois plus lente pour les membres inférieurs (cuisses, jambes et pieds). Le mécanisme de la marche n'est pas retranscrite dans son intégralité, ce qui explique en partie ce décalage et cette lenteur. En effet, quand une personne marche, elle se penche en avant et alterne la jambe et le pied de gauche à droite pour ne pas tomber et avancer. Cette marche dynamique est alors une suite d'actions basées sur le déséquilibre. La flexion des genoux et des pieds permet aussi de s'adapter en fonction du sol.
Un robot n'a pas encore la capacité sensorielle de retranscrire la marche humaine. La marche est statique, ce qui veut dire qu'il est toujours en équilibre sur une jambe. De fait, il marche trois fois plus lentement qu'un être humain.
L'exosquelette de manutention
Un exosquelette de manutention a la forme d'un harnais avec des bras articulés qui permettent de réduire la charge supportée par les bras. Il est destiné aux personnes qui font certaines tâches dites difficiles comme la manutention de charges lourdes et les postures répétées (position assise et debout, par exemple). Il assure un meilleur maintien de la colonne vertébrale et permet de limiter les problèmes de dos. Il offre aussi une plus grande liberté de mouvement.
L'exosquelette est très apprécié pour la manutention manuelle de charges, le chargement de palettes par exemple, car il réduit les apparitions de tendinopathie et les troubles musculo-squelettiques de l'épaule. L'exosquelette peut également servir d'appuie-tête pour supporter le poids de la tête et soulager les douleurs du cou.
Particularités de l'exosquelette motorisé et non motorisé
Un exosquelette motorisé est constamment connecté à un ordinateur portable. Placé sur le dos d'une personne, cet ordinateur enregistre les mouvements à venir à l'aide de détecteurs. Il code les mouvements et retranscrit ce langage codé aux moteurs des parties de l'exosquelette pour qu'ils puisent s'activer.
Il faut aussi savoir que le poids d'un exosquelette motorisé pour les jambes est autour de 5 kilos, mais les modèles d'exosquelettes pour les bras sont plus légers pour une meilleure manipulation (1 à 2 kilos). Le prix d'un exosquelette non motorisé est environ de 5 000 euros et il faut compter entre 30 et 100 000 euros pour un exosquelette motorisé.
Exosquelette : de la manutention de charges
au dispositif d'assistance physique
Les applications de l'exosquelette sont multiples et cet équipement nouvelle génération a réussi à attirer l'attention des industriels. En effet, ils ont vu en cette technologie, une opportunité de réduire les risques d'accident de travail et d'assurer la protection des opérateurs dans l'industrie manufacturière. Dans le domaine médical, les avantages sont aussi nombreux, puisque l'exosquelette contribue à améliorer la mobilité des personnes en perte d'autonomie.
Diminution des maladies professionnelles et des troubles musculo-squelettiques (TMS)
Selon des recherches menées par l'INRS (Institut national de recherche et de sécurité pour la prévention des accidents du travail et des maladies professionnelles), l'exosquelette est un réel atout en milieu de travail. Il aide à améliorer les conditions de travail des salariés, particulièrement celles des employés qui effectuent des tâches lourdes et répétitives. Il permet de limiter les troubles musculo-squelettiques (TMS) en apportant une assistance physique, notamment aux opérateurs. En effet, certains corps de métiers sont soumis à des contraintes physiques particulières (port de charges lourdes, posture difficile, forte température, etc.). Ils requièrent des aides physiques ou techniques pour réduire et soulager la fatigue musculaire dans les jambes et les bras.
Pour l'opérateur en usine, par exemple, les tâches répétitives peuvent aussi être la cause de certaines maladies professionnelles qui apparaissent en milieu de travail. Un travail répétitif et non soulagé par quelconque moyen technique peut générer des problèmes physiques et physiologiques (troubles du sommeil, fatigue, santé, etc.).
Rééducation des personnes paralysées
Dans un programme de rééducation, les exosquelettes sont d'une grande aide pour les personnes paralysées. Ils peuvent être utilisés par le corps médical pour dynamiser les membres supérieurs et inférieurs d'un patient qui ont perdu leur motricité suite à un accident vasculaire-cérébral ou à une pathologie du système nerveux (tumeur, etc.). La rééducation avec un exosquelette rappelle aux neurones que certaines fonctions ont été perdues.
L'exosquelette a aussi la possibilité d'accélérer le processus de marche, contrairement à une approche classique qui demande plus de temps, ce qui est très bénéfique pour le patient qui retrouve la sensation de marcher dans un délai plus rapide.
Plus grande autonomie chez les personnes âgées
Les personnes âgées sujettes à des faiblesses musculaires liées au vieillissement peuvent être assistées dans leurs mouvements par un exosquelette. Portée au bassin et aux jambes, la structure robotisée contribue à améliorer les actes du quotidien comme les déplacements et la marche. De plus, l'exosquelette permet de limiter les risques de chute car il détecte les faux mouvements. Si une personne âgée commence à tomber en avant, il va automatiquement reconnaître ce mouvement et raidir l'articulation pour assurer l'équilibre et le maintien de la personne. L'exosquelette peut ainsi aider les personnes âgées à éviter les chutes et à retrouver de la mobilité et de la confiance en soi.
L'exosquelette est un robot d'assistance physique qui permet de soulager le quotidien de nombreuses personnes, que ce soit dans un cadre professionnel ou privé. Les évolutions de ce dispositif, telles que la personnalisation, sont très prometteuses. De plus en plus de personnes âgées en difficulté physique pourront en bénéficier dans les prochaines années.
