Thierry
Il y a 2 semaines

L’exosquelette en 2020 : une démocratisation fulgurante

L’exosquelette est un dispositif robotisé dont l’utilisation se démocratise de plus en plus. Véritable aide, il peut servir à des fins diverses.

Présentation et fonctionnement des exosquelettes

Dans l’industrie de la robotique, les exosquelettes sont des dispositifs robotisés qui sont placés sur le corps pour le soulager et rendre plus aisé l’accomplissement de tâches physiquement contraignantes. Les exosquelettes sont conçus pour alléger la tâche aux ouvriers, aider des patients à mobilité réduite à marcher et à assister les humains dans diverses autres fonctions.

Il y a quelques décennies, l’idée de la conception de tels dispositifs était encore incertaine et encline à de nombreuses limites technologiques, lesquelles étaient liées entre autres à la masse élevée de ces équipements. Aujourd’hui, la donne a changé, la technologie a évolué et les exosquelettes robotisés intègrent de plus en le quotidien humain, selon les destinations prévues pour eux.

De fait, vous pouvez utiliser ces équipements dans l’accomplissement de vos tâches nécessitant des efforts physiques. De même, pour vous ou pour vos proches souffrant de tétraplégie ou de mobilité réduite, les exosquelettes sont des dispositifs qui seront d’une grande utilité, étant également des solutions de soutien à la marche.

Il existe différentes typologies d’exosquelettes : passif, actif, intégral. La plupart des modèles d’exosquelettes rencontrés sur le marché sont des dispositifs passifs. Certains sont par exemple conçus pour vous aider à soulever des charges lourdes sans vous briser le dos, ou vous tenir debout pendant une longue durée sans avoir mal aux jambes.

Leur fonctionnement est identique à celui d’un harnais, et ils intègrent des mécanismes de récupération et de restitution d’énergie mécanique. C’est au bénéfice de ces mécanismes que les exosquelettes maintiennent facilement votre posture lorsque vous vous en équipez, tout en s’alignant sur les exigences d’ergonomie en rapport avec les gestes que vous devez exécuter ou avec la position que vous devez adopter.

Nombreux sont les acteurs qui ont investi sur le marché de l’exosquelette, notamment sur les dispositifs passifs. On peut citer à cet effet les Américains Ekso Bionics et StrongArm Technologies, le Français Exhauss, etc.

Des appareils résolument modernes et autonomes

Outre les usages traditionnels évoqués supra que vous pouvez faire de votre exosquelette, il faut dire qu’il existe d’autres déclinaisons de cet équipement qui offrent des possibilités encore plus étendues, en intégrant des dispositifs à la pointe de la technologie et en proposant d’accroître considérablement la force et l’endurance.

La conception de tels exosquelettes robotisés était autrefois quasi-impossible, compte tenu des exigences technologiques qui lui étaient inhérentes.

Mais depuis quelques années maintenant, ces points de blocage ont été évacués grâce aux évolutions technologiques. Aujourd’hui, il existe des exosquelettes qui disposent d’une structure légère et transparente, qui intègrent des moteurs multiples, des sources d’énergie, des articulations, avec en amont de leur conception de nombreux calculs informatiques. A l’origine de tels résultats, se trouvent le développement des composantes hybrides et des batteries Lithium-Ion, et les avancées relatives à la microélectronique. Aujourd’hui, il existe des exosquelettes actifs qui font nourrir beaucoup d’espoir.

Ces équipements pèsent entre 15 et 20 kg (beaucoup moins que d’autres prototypes qui pesaient plus de 100 kg), se dotent de deux ou plusieurs moteurs, d’une autonomie de quatre heures et sont pilotés par une plateforme de commande ARM ou par un système PC.

Avec des exosquelettes du genre, et notamment celui développé en 2015 par RB3D en collaboration avec la Commissariat à l’Energie Atomique (CEA) et la Direction Générale de l’Armement (DGA), vous pouvez manier ou transporter des charges lourdes de 40 kg maximum par exemple. De fait, ce type d’exosquelette partiel n’occupe que le bas de votre corps.

Le développement d’un exosquelette intégral s’avère plus exigeant, puisqu’il nécessitera plus de moteurs et d’énergie, autant qu’il sera lourd et difficile à piloter. C’est compte tenu de ces exigences que les chercheurs ont beaucoup plus capitalisé sur la conception de ces dispositifs dont certains sont exclusivement destinés à une assistance du torse, du dos, des bras ou des jambes, et d’autres dédiés à des tâches précises.

Dans cette industrie de la technologie, les premiers exosquelettes robotisés sont des dispositifs d’aide à la marche. Ils sont fixés sur la jambe et sont pensés pour la rééducation et la mobilité des personnes en situation de handicap au niveau de leurs membres et s’utilisent avec des béquilles ou entre deux barres parallèles.

A noter qu’il existe des dispositifs sans béquilles, tels que l’exosquelette de la jeune pousse francilienne Wandercraft. Il s’agit d’un exosquelette de marche, pensé pour les personnes paralysées, qui optimise l’équilibre à l’aide de son électronique embarquée. Il est piloté grâce aux mouvements du buste.

Une motorisation alternant entre masse, force, énergie et autonomie

Le moteur est la composante clé de l’exosquelette. Il confère liberté de mouvement et force au dispositif, autant qu’il définit la source d’énergie nécessaire à son fonctionnement et le poids définitif que doit avoir l’exosquelette robotisé. En amont du fonctionnement du moteur, plusieurs principes ont été mis en œuvre.

Dans un premier temps, l’énergie hydraulique faisant intervenir l’huile hydraulique mise sous pression grâce à un système de compression et un réseau de tuyaux servant à l’acheminement de cette pression jusqu’au niveau des articulations. Deux types de compresseurs ont été testés. D’une part, le compresseur à essence qui se caractérise par son autonomie d’environ 24 heures, et d’autre part, le compresseur électrique dont le rendement est limité.

L’exosquelette XOS de Sarcos développé pour l’armée américaine illustre bien ce procédé. Vous pouvez l’utiliser pour porter des charges de plus de 100 kg.

Dans un second temps, l’énergie pneumatique a été utilisée. Ce procédé a l’avantage de proposer des actionneurs beaucoup plus légers. Cependant, à cause de la compressibilité de l’air et du caractère variable de la température et de l’hygrométrie, le contrôle de commande s’avère un peu plus compliqué.

Sans un recalibrage fréquent, le maintien des performances escomptées est difficile. De plus, si vous portez l’exosquelette dans ce cas, vous devez être proche d’un compresseur d’air.

Ce type de pneumatique a été orienté pour équiper les postes fixes, même si quelques controverses sont associées à son fonctionnement. Le japonais Innophys s’est particulièrement aventuré sur le terrain de l’énergie pneumatique.

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