Destiné au préalable pour une utilisation 100 % militaire, l’exosquelette a fait un bond, au point qu’il est aujourd’hui considéré comme un produit du quotidien pour de nombreuses personnes, tous domaines confondus. Cette progression est loin d’être une continuité naturelle de l’expansion et de l’évolution de l’exosquelette. C’est bien le fruit de nombreuses recherches pour une utilisation médicale, puis industrielle, logistique, avant de devenir un point clé dans le domaine sportif et grand public. Non lassés de cette découverte et de son avancée technologique au fil du temps, les ingénieurs se mobilisent pour innover l’exosquelette. Et l’exosquelette du futur pourrait bien faire son apparition plus tôt que prévu. Dans cet article, nous allons voir quelles sont les dernières innovations de l’exosquelette et en savoir un peu plus sur les nouveaux défis.
Innovations de l’exosquelette : l’exosquelette et l’intelligence artificielle au service de la robotique avancée
L’exosquelette de ses débuts n’est pas celui que l’on retrouve de nos jours. Au fil du temps, ce dispositif robotisé a connu des transformations importantes tant au niveau technique qu’au niveau design. C’est ce qu’on appelle l‘innovation des exosquelettes.
C’est le cas de l’intelligence artificielle, de nouveaux designs et des matériaux entrant dans sa conception ainsi qu’une innovation énergétique. Grâce à la technologie dans l’exosquelette, il fallait s’attendre à un chamboulement majeur. En effet, si les exosquelettes d’antan furent considérés comme de simples dispositifs, ils sont devenus des robots qui peuvent anticiper les mouvements de l’utilisateur grâce à l’apport de l’intelligence artificielle.
On cite l’exemple de l’Apogee, un exosquelette robotisé développé par la firme allemande German Bionic et doté de l’intelligence artificielle et de dispositifs électriques. Cet exosquelette permet de soulever des charges allant jusqu’à 30 kg.
Par ailleurs, l’exosquelette intelligent Apogee améliore la mobilité en entreprise. Les exosquelettes de la firme German Bionic intègrent aussi le Smart Safety Companion, qui est un logiciel piloté par l’IA. L’exosquelette et l’intelligence artificielle se sont unis pour procurer à l’utilisateur toutes les fonctionnalités désirées et permettre à ce dernier une manipulation rapide, simplifiée et personnalisée grâce au contrôle intuitif via des interfaces cerveau-machine.
L’innovation de l’exosquelette à travers des matériaux adéquats
En outre, l’innovation des exosquelettes repose sur l’utilisation des matériaux adaptés et une amélioration de l’autonomie. Ces deux points ne doivent surtout pas être négligés pour booster les performances, la praticité ainsi que l’accessibilité de l’exosquelette tous secteurs confondus, allant de l’application médicale à la santé, voire aux loisirs.
Les matériaux adaptés pour un exosquelette
Un exosquelette muni d’éléments inadéquats peut influencer le bon fonctionnement du dispositif, d’où la nécessité d’opter pour des matériaux solides, robustes et confortables.
Les composites
Parmi les matériaux composites utilisés dans la conception d’un exosquelette, on peut citer la fibre de carbone et le kevlar, qui sont largement employés pour leur haute résistance et leur légèreté. Cela permet, entre autres, d’améliorer la maniabilité, la mobilité et de réduire la fatigue de celui qui porte l’exosquelette.
En effet, n’oublions pas que le rôle premier de l’exosquelette est d’apporter une mobilité manquante à certains types de personnes et de réduire la fatigue. De lourds métaux inconfortables n’auront pas l’effet escompté.
Les métaux légers
Aussi, l’exosquelette est composé d’aluminium et d’alliages de titane employés pour leur faible densité et pour leur durabilité. Mais aussi parce qu’ils sont capables d’absorber les chocs. Pour approfondir le sujet, nous vous invitons à lire notre article détaillé sur l’exosquelette motorisé.
Les matériaux intelligents
Les matériaux intelligents de l’exosquelette regroupent les alliages à mémoire de forme et les polymères électroactifs. Les alliages à mémoire de forme retrouvent, comme leur nom l’indique, leur forme initiale suite à une déformation. C’est très utile pour les articulations auto-ajustables.
Quant aux polymères électroactifs, ils se dilatent sous l’effet d’un courant électrique pour permettre à l’utilisateur d’effectuer des mouvements fluides et précis.
L’innovation de l’exosquelette grâce à l’autonomie énergétique
Les premières batteries utilisées au début ne pouvaient pas supporter une longue période d’utilisation. Avec l’innovation des exosquelettes, ces derniers sont désormais munis de batteries pouvant apporter une autonomie de huit heures, voire plus. C’est l’idéal pour les personnes recherchant la mobilité des membres inférieurs.
L’autonomie des batteries fut un grand défi pour les concepteurs d’exosquelettes. Ainsi, le choix des batteries s’est jeté sur celles au lithium-soufre et au lithium-air qui proposent une capacité énergétique supérieure aux autres batteries tout en réduisant le poids total du dispositif.
Aujourd’hui, la charge moyenne de ces batteries est de huit heures, ce qui est largement suffisant pour tenir une journée de travail, que ce soit dans les applications industrielles ou bien médicales, voire militaires. Aussi, des systèmes intégrés permettent de récupérer l’énergie générée par les mouvements de celui qui porte l’exosquelette. Cela permet de prolonger l’autonomie sans augmenter le poids du dispositif.
Avec l’innovation des exosquelettes en termes de types et d’usages, il est certain que la recherche continuera dans le but d’augmenter l’autonomie de ces dispositifs. Le futur des exosquelettes s’annonce bien.
L’innovation des exosquelettes dans les applications sectorielles
Bien que ce processus ait été progressif, chaque étape a contribué à améliorer la mobilité, à aider les patients et le personnel soignant, à prévenir les TMS (troubles musculo-squelettiques) et à réduire la fatigue.
Voici des illustrations pour mettre en évidence l’évolution des exosquelettes dans divers domaines d’application, chacun étant représenté par un type d’exosquelette spécifique.
Application de la santé et de la rééducation
Innovation | Technologie | Avantages | Commercialisation | Application |
Exosquelette pédiatrique (Elena García Armada) | – Titane ajustable – Capteurs et moteurs adaptatifs ; | — Permet la marche chez les enfants paralysés ; – Réduit l’atrophie musculaire ; | Certifié CE (2021) Déployé en Espagne/Mexique | Enfants de 3-10 ans avec paralysie : amyotrophie spinale |
Atalante Wandercraft | – 12 degrés de liberté – Auto-équilibré ; – IA pour l’adaptation dynamique | – Marche sans béquilles. – 90 % des patients marchent dès la 1ʳᵉ séance. | Commercialisé aux États-Unis (2023) En essais en Europe | Paraplégiques, rééducation post-AVC |
Lokomat (Hocoma) | – Robotique passive – Vitesse ajustable (0,5–3 km/h) – Guidage précis du mouvement. | – Réduction de 30 % du temps de rééducation. – Répétition du mouvement naturel | Installé dans 1 500+ centres mondiaux (ex. : CHU de Poitiers) | AVC, lésions médullaires, SEP |
Application industrielle et logistique
Application | Modèle | Fonctionnalités | Avantages | Secteur |
Réduction des TMS | Hapo Shoulder (Hapo) | – Soutien mécanique des épaules et du dos. – Sans motorisation | Réduction des tendinites et des lombalgies | Logistique (préparation de commandes) |
Levage de charges (30 kg) | Cray X (German Bionic) | – Assistance motorisée – Capteurs de mouvement – Batterie 8 h | Réduction de 30 % de la fatigue musculaire | Manutention palettes/entrepôts |
Travail en hauteur | Plum’ (Sopacka) | – Bras articulés avec ressorts. – Poids : 1,8 kg | Soulage les bras lors de gestes répétitifs | Stockage haut rayonnage |
Manutention répétitive | Beissier ExoBack (HMT) | – Ceinture lombaire active – Compensation de 15 kg. | Prévention des hernies discales | Transport de sacs/pots |
Transport lourd | ExoMover (Exosquelettes Canada) | – Structure passive en carbone – Poids : 2 kg | Réduction de 40 % de la charge dorsale | Déménagement et construction |
Application militaire
Modèle | Entreprise | Fonctionnalités | Avantages | Déploiement |
Onyx (Lockheed Martin) | États-Unis | – IA intégrée avec capteurs aux hanches/genoux – Assistance motorisée pour la marche et le port de charges | – Marche avec 90 kg de charge sans fatigue accrue – Optimisé pour terrains escarpés | Testé par les Marines (2023) |
TALOS | U.S. Army (SOCOM) | – Combinaison blindée avec exosquelette – Génération d’électricité par thermorégulation – Surveillance biométrique | – Protection balistique – Réduction de 30 % de la fatigue en opérations nocturnes | Projet R&D (phase de prototype) |
UPRISE (Mawashi) | Canada/France | – Structure passive en titane – Soutien lombaire et épaules | – Port de 45 kg sur 10 km sans épuisement – Compatible avec équipement tactique | Utilisé par l’armée canadienne (depuis 2022) |
Shitovik (Rostec) | Russie | – Désaccentuation du poids des boucliers (45 kg → 15 kg ressenti) – Liberté de mouvement accrue. | – Endurance prolongée en combat rapproché | Présenté au salon Armée 2020. |
HULC (Ekso Bionics) | États-Unis | – Exosquelette hydraulique – Batterie 8h – Charge max : 110 kg | – Mobilité en terrain urbain/désertique – Transport de blessés (270 kg) | Retiré pour optimisation (2024) |
Application sportive
Modèle | Fabricant | Fonctionnalités | Avantages | Performances |
Exosuit de sprint | Chung-Ang University (Corée) | – Moteurs et câbles d’assistance aux hanches/cuisses – Synchronisation IA du mouvement | Gain de 0,97 s sur 200 m (tests avec 9 coureurs) | Utilisé par des athlètes d’élite en entraînement. |
EksoGT (Ekso Bionics) | Ekso Bionics | – Assistance motorisée des jambes – Réglage adaptatif | Rééducation post-blessure (ACL) avec retour 30 % plus rapide | NFL/NBA : réathlétisation des joueurs |
German Bionic Exosuit | German Bionic | – Soutien lombaire actif – Capteurs de fatigue | Augmentation de l’endurance (marathons) | Testé en entraînement cycliste |
ReStore (ReWalk Robotics) | ReWalk Robotics | – Assistance cheville/genou – Correction de la foulée | Amélioration de 15 % de l’efficacité énergétique en course | Athlètes paralympiques (sprint) |
Honda Walking Assist | Honda | – Stimulation des hanches – Poids : 2,7 kg | Optimisation du mouvement pour les coureurs de fond | Utilisé au Japon pour prévenir les blessures6 |
Atalante (Wandercraf) | Wandercraft | – 12 degrés de liberté – Auto-équilibrage | Participation aux courses (ex. : Paris 20 km avec handicapés) | Première course inclusive en France (2024) |
SuitX (Phoenix) | SuitX | – Léger (12 kg) – Batterie 8h | Réhabilitation post-accident (ex. : lésion médullaire) | Augmentation des pas (+2 284 steps en 15 semaines) |
Conclusion
Le futur de l’exosquelette est en bonne voie. Depuis peu, des algorithmes adaptatifs, comme ceux développés par la firme Wandercraft, ont permis aux exosquelettes de s’ajuster aux mouvements de celui qui le porte, réduisant de ce fait 40 % des risques de blessures en milieu professionnel.
Aussi, et selon Lardest, la miniaturisation des composants technologiques d’un exosquelette grâce à des fibres de carbone et des alliages de titane, peut diviser le poids des dispositifs par deux d’ici à 2026.
L’innovation des exosquelettes a connu de nombreux obstacles, comme le prix, des problèmes de confort et d’ergonomie. Et pour cause, le cout élevé de ces dispositifs constitue le premier obstacle. En effet, pour se procurer un exosquelette, il faudra débourser 5 000 à 100 000 € s’agissant des exosquelettes médicaux. Or, ce chiffre n’est pas accessible pour de nombreuses PME du moins pour l’instant.
Tout cela doit certainement être revu pour proposer les exosquelettes à un plus large public et pour que les travailleurs puissent travailler le plus longtemps sans ressentir la moindre fatigue.
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