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Santé et qualité de vie au travail

Un « exoshort » pour réduire les efforts

Des chercheurs viennent de mettre au point un prototype d’exosquelette léger destiné à la fois à l’aide médicale, l’Armée, l’industrie et la logistique.

L’exoshort embarque des composants textiles portés à la taille et aux cuisses ainsi qu’un système d’actionnement mobile fixé au bas du dos qui utilise un algorithme capable de prédire la transition de la marche vers la course. © Wyss Institute de l’Université Harvard

Entre marcher tranquillement et courir pour sauver sa vie, les allures humaines peuvent couvrir un large éventail de vitesses. Typiquement, nous choisissons la démarche qui nous permet de consommer le moins d’énergie à une vitesse donnée. Par exemple, à basse vitesse, le taux métabolique de la marche est inférieur à celui de la course à pied dans un jogging lent ; inversement, à haute vitesse, le coût métabolique de la course à pied est inférieur à celui de la marche rapide.

A la fois pour la marche et la course

Des chercheurs de laboratoires universitaires et industriels ont déjà mis au point des dispositifs robotiques pour la réadaptation et d’autres domaines de la vie qui peuvent aider à marcher ou à courir, mais aucun appareil portatif non relié ne peut efficacement faire les deux. L’aide à la marche et à la course avec un seul appareil est un défi en raison de la biomécanique fondamentalement différente des deux allures. Cependant, les deux allures ont en commun une extension de l’articulation de la hanche, qui commence à peu près au moment où le pied entre en contact avec le sol et nécessite une énergie considérable pour propulser le corps en avant.

Réduction du coût métabolique

Une équipe de chercheurs du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering et de la John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) de l’Université d’Harvard et de l’Université Omaha du Nebraska vient de développer un short robotisé qui facilite l’extension spécifique de la hanche pendant la marche et la course. Cette combinaison légère est composée de composants textiles portés à la taille et aux cuisses, et d’un système robotique mobile fixé au bas du dos qui est contrôlé par un algorithme capable de détecter la transition de la marche vers la course et vice versa. Les scientifiques ont d’abord démontré que cet « exosuit » porté par les utilisateurs dans les tests sur tapis roulant réduit, en moyenne, leurs coûts métaboliques de marche de 9,3 % et de course de 4 % par rapport à la marche et la course sans l’appareil. « L’appareil fonctionnait aussi bien en montée, à différentes vitesses et lors d’essais au sol à l’extérieur, rapporte Conor Walsh, membre du corps professoral du Wyss Institute, titulaire de la chaire Gordon McKay en génie et en sciences appliquées à SEAS, et fondateur du Harvard Biodesign Lab. Bien que les réductions métaboliques que nous avons trouvées soient modestes, notre étude démontre qu’il est possible de faire en sorte qu’un robot portable puisse aider plus qu’une seule activité, contribuant ainsi à ouvrir la voie à l’omniprésence de ces systèmes dans la vie quotidienne. »

Programme de la DARPA

Cet exosquelette fait partie des prototypes développés dans le cadre de l’ancien programme Warrior Web de la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA). Il assiste l’utilisateur au moyen d’un système de commande par câbles qui appliquent une force de traction entre la ceinture abdominale et les cuisses. Objectif : générer un couple d’extension externe au niveau de l’articulation de la hanche qui travaille de concert avec les muscles fessiers. L’appareil pèse au total 5 kg. Les travaux en cours se concentrent sur l’optimisation de tous les aspects de la technologie, y compris la réduction du poids, l’individualisation de l’assistance et l’amélioration de la facilité d’utilisation. Quant aux applications, elles portent non seulement sur l’aide médicale pour les personnes souffrant de troubles de la démarche mais aussi sur la réduction de la pénibilité des tâches pour les travailleurs de l’industrie et de la logistique qui doivent parcourir de longues distances dans les entrepôts.

Erick Haehnsen

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