Exosquelette motorisé

In: Economie|Innovation

29 oct 2011

Rapide mise au point sur une technologie très porteuse et dont les récentes avancées laissent présager de nombreuses applications concrètes: Les exosquelettes motorisés.


Petit rappel préalable, il ne faut pas confondre L’exosquelette et le Mecha ou autres variantes. On se rappelle tous, en effet du « AMP suit » (pour « Mitsubishi MK-6 Amplified Mobility Platform » lien ) du film Avatar, celui du « méchant » Colonel Miles Quaritch ;-)  . Il ne s’agit pas d’un exosquelette, mais bien d’un Mécha (vidéo d’exemple de Mecha existants). Le Mecha a toujours était très présent en science-fiction, que ce soit star-wars (avec les AT-AT, par exemple) ou encore dans Matrix Revolutions (APUs) et même, bien avant avec Jules Verne dans la « Maison à vapeur ». Un Mécha est piloté, c’est donc un véhicule robotisé soit humanoïde soit anthropomorphe.

Un exosquelette motorisé, en revanche, améliore l’utilisateur en se superposant à ses mouvements et en l’appuyant à l’aide d’outils d’interface immersive. L’exosquelette motorisé, comme tant d’autres inventions humaines et très largement inspiré des exosquelettes biologique (ou squelette externe) des insectes, mollusques ou autres animals à carapace. Le concept a été repris pour la première fois par la science-fiction par Robert A. Heinlein dans le roman  »Étoiles, garde-à-vous ! »  (1959, Starship Troopers), adapté au cinéma sous le titre Starship Troopers par Paul Verhoeven en 1997. Le concept a été largement repris depuis. En littérature avec, par exemple, le roman de William Gibson publié en 1988, ‘Mona Lisa s’éclate’ (titre original : Mona Lisa Overdrive), en Bande dessinées avec, évidemment, Iron Man, ou encore dans les jeux vidéos comme Metal Gear Solid et Fallout. Maintenant que les bases sont posées, voyons où en est la technologie dans l’appropriation de ce concept.

Il faut préciser que l’idée de reprendre le concept d’exosquelette motorisé pour des applications concrètes (surtout militaire et exploration spatiale) ne date pas d’hier. Le premier laboratoire a avoir travaillé sur l’exosquelette est le Cornell Aeronautical Laboratory en 1961. Il ne faut pas se fier à l’image, le labo n’a jamais vraiment réussit à obtenir des résultats satisfaisants. L’arrêt de la guerre froide et de la course à l’exploration spatiale a mis fin au financement du projet en 1972. Par contre, on peut raisonnablement penser que les fruits de cette recherche sont restés dans les cartons, jusqu’à ce que la technologie est suffisamment évoluée, ou que les fonds soient à nouveau alloués au projet, ce qui semble être le cas depuis 2005. Une observation du nombre de brevets déposés en lien avec les exosquelettes confirme cette accélération depuis 2005.

 

Les objectifs (il s’agit, ici, d’une reprise de la typologie utilisée par wikipedia).

  • Rééducation (recouvrement des capacités motrices par apprentissage robotisé progressif et continu, etc..)
  • Amplification (force musculaire, vitesse des mouvements et des réactions, acoustique, optique, haptique, gustative, olfactive, vide spatial, très haute pression, hautes températures, basses températures, fort niveau d’acidité ou environnement alcalin, chocs électriques, champs magnétiques, etc)
  • Immersion (réalisme des jeux vidéo et des Serious Game par l’ajout du sens kinesthésique entre les membres du joueur et des objets tridimensionnels, aide à la décision en situation réelle ou virtuelle grâce à des capacités de calcul embarquées ou connectées, d’outils de communication, d’outils d’aide à l’analyse en temps-réel de situation ou d’aide à l’ordonnancement d’activités et d’outils logiciels et environnements informatiques divers).
  • Téléopération (téléopération d’outils à distance : systèmes robotiques, domotiques, l’interfaçage homme/machine universel, etc…)

Les secteurs d’applications possibles

  • Police, services d’ordre, pompiers, équipes de secouristes.
  • Armée
  • Travailleurs sur les chantiers
  • les sportifs
  • Le grand public

 

Principaux exemples de développements actuels (vous pouvez aussi regarder les quelques exemples fournis par Wikipedia ici)

 

XOS : Ce dispositif a été développé principalement pour un usage militaire, mais il peut également être utilisé par des civils. Il augmente considérablement l’efficacité d’un soldat, ce qui permet de déplasser de lourdes charges, jusqu’à 200 livres de façon répétitive sans se fatiguer. Jusqu’à présent, l’appareil est en phase d’essai, mais il pourrait bientôt être disponible pour la commercialisation. Construit par Sarcos, l’exosquelette XOS a été acquis par Raytheon Integrated Defense Systems.
Actuellement, les chercheurs travaillent à rendre l’XOS plus autonome.

 

HAL-5 (Hybrid Assistive Limb) : Développé par la société japonaise Cyberdyne Inc, le plus abouti en matière d’interaction Homme/machine. Une des choses les plus impressionnante à propos de cette exosquelette, est qu’il peut être contrôlé en utilisant la puissance de l’esprit. Il utilise des signaux électriques du cerveau qui sont transmis aux muscles et anticipe le mouvement de l’utilisateur. HAL estime combien d’énergie l’utilisateur prévoit de générer et renvoie la  quantité correspondante, l’exosquelette fait tous les calculs en quelques fractions de seconde seulement. Cette combinaison pourrait être commercialisée à un prix variant entre 14 000 $ et 19 000 $. Cyberdyne a mentionné que les essais cliniques de son nouvel exosquelette sont censés avoir lieu en 2012.

 

ReWalk : Cet exosquelette a été développé pour aider les paraplégiques. Il permet à l’utilisateur de se lever et de se déplacer.
Selon ses inventeurs, le robot peut même aider les paraplégiques à monter les escaliers. Il est développé par des spécialistes travaillant pour le laboratoire Argo Medical Technologies basé en Israël. ReWalk sera également utilisé par les militaires pour aider les soldats blessés. L’appareil sera disponible dans le commerce plus tard cette année (2011) et le Royaume-Uni sera l’un des premiers pays à tester le nouvel exosquelette. Le prix du ReWalk serait de 50.000 livres. vidéo Rewalk

 

REX : Développé par Rex Bionics, une société de Nouvelle-Zélande. Le dispositif est composé d’une paire de jambes robotisées qui aident les personnes souffrant de paraplégie à se lever et marcher. L’utilisateur doit utiliser un joystick spécial et un pavé de commande. En outre, pour être en mesure d’utiliser cet exosquelette, l’utilisateur doit mesurer entre 1,46m et 1,95 m  et doit avoir un poids qui ne dépasse pas 100 kilogrammes. Le prix de cet appareil est de 150.000 $.

Il a été lancé officiellement en Nouvelle-Zélande et devrait atteindre d’autres marchés cette année.

 

 

eLEGS : La première personne a avoir testé cet exosquelette a été Amanda Boxtel. Sa moelle épinière est endommagée depuis plus de 18 ans, la randant handicapée des jambes jusqu’au bassin. Avec eLEGS elle a réussi à se tenir debout et marcher. Le eLEGS a été développé par des chercheurs du laboratoire Berkeley Bionics en Californie. D’ailleurs, vous trouverez ici, leur site et des informations supplémentaires.

 

 

HULC : Cet exosquelette a été développé par Protonex Technology Corp, entreprise basée à Southborough. Cet appareil a été principalement créé pour appuyer les troupes au cours de leurs missions dans différents endroits du  globe. Protonex, qui développe des systèmes avancés de piles à combustible, a permit à l’HULC de fonctionner correctement au cours des missions prolongées de 72 heures ou plus. L’HULC est actuellement alimenté par des batteries lithium-polymère. A l’intérieur de l’exosquelette, il y a un micro-ordinateur qui détecte les actions de l’utilisateur et s’assure la synchronisation. HULC

 

L’Exosquelette du MIT :  Un exosquelette développé par les chercheurs du Massachusetts Institute of Technology de Cambridge. L’appareil utilise moins d’énergie que d’autres exosquelettes similaires, nécessitant seulement un watt/heure. Par ailleurs, il est plus léger que d’autres dispositifs similaires, seulement 11,7 kg. Il a été créé pour aider les humains à déplacer des cargaisons lourdes sur leur dos. Il pourrait être utilisé par les randonneurs, les soldats, etc…. L’exosquelette possède aussi un appareil d’amortissement variable. Plus d’informations à trouver ici .

 

Walking Assist Device de Honda : Ce dispositif expérimental, développé par Honda, a été créé pour aider les personnes souffrant de problèmes de mobilité, en particulier les personnes âgées (on connait le problème démographique de japon). La principale différence avec les autres exosquelettes, c’est qu’il porte uniquement sur les jambes de l’utilisateur. Son objectif est d’abaisser la tension de la marche. La plus grande partie du poids de l’utilisateur est pris en charge par le dispositif, en abaissant la tension sur les articulations des genoux, les chevilles et les hanches. L’exosquelette est équipé d’une batterie lithium-ion qui ne dure que 2 heures environ (dans le cas où l’utilisateur marche à une vitesse de 2,8 miles par heure).

 

LOPES : LExosquelette des Pays-Bas. Après 10 années de recherche et de développement, l’exosquelette LOPES a été lancée par un groupe de scientifiques de l’Université de Twente, aux Pays-Bas. Le but était de créer un costume robotisé qui aiderait les victimes d’AVC  à marcher à nouveau. Les chercheurs projettent de lancer leur invention dans les cliniques de réadaptation début de 2012 et de le rendre disponibles dans le commerce mi-2012.
Actuellement l’équipe travail à l’amélioration de son dispositif afin de le rendre plus compact et plus facile à régler pour une utilisation plus personnalisée.

 

Et enfin, on peut (que dis-je on doit! cocorico oblige ;-) ) parler de Hercule, le premier exosquelette français et européen, conçu en deux ans par la PME, RB3D. Vous trouverez ici un article du Figaro concernant Hercule mais aussi ici sur le site « bulletin électronique ».  Le site Gizmodo y consacre ici un article avec une vidéo.

Pour un article de « rapide mise au point »  ;-) je pense avoir fournis un maximum d’infos utiles. Je me servirai surement de cet article comme introduction pour d’autres articles à venir. En effet, je pense que ce sujet va monter en puissance dans les mois qui viennent (sauf récession mondiale, no comment). Les applications sont nombreuses et surtout très prometteuses. On voit que pour l’instant la plupart des applications se concentrent sur les développements de type Amplification et Rééducation et laissent de côté celui de l’Immersion. Ce dernier cas, sera surement le prochain article en lien avec ce sujet.

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Juste un blog de réflexions sur des sujets économiques, technologiques, stratégiques et sur l'innovation. L'angle de vue est simple: La Science-fiction et les cultures qui en ont émergées sont à la base d'un grand nombre d'innovations et sont des sources d'inspiration potentiels pour de nombreux secteurs et métiers.

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