Les exosquelettes robotisés trouvent l’équilibre
Conserver l’équilibre tout en évitant la chute peut être très compliqué pour les personnes âgées, les patients atteints de lésions de la moelle épinière ou les ouvriers réalisant des tâches difficiles et pénibles. On peut en trouver des exemples très courants dans l’industrie de la construction, le levage de charges lourdes, le sauvetage en montagne ou tout simplement pour se déplacer en cas de handicap physique. Les exosquelettes disponibles actuellement et leurs lacunes Le projet BALANCE (Balance Augmentation in Locomotion, through Anticipative, Natural and Cooperative control of Exoskeletons), financé par l’UE, a étudié et conçu des exosquelettes qui offrent un soutien tant pour la station debout que pour la marche tout en évitant les chutes. «De futures applications sont prévues par exemple, pour les séances de rééducation ou le soutien avancé aux personnes âgées avec bien sûr, dans tous ces cas, une conservation de l’équilibre et l’absence de chutes», nous déclare le Dr Jan Veneman, coordinateur du projet. Aujourd’hui, les exosquelettes modernes sont utilisés pour assurer la mobilité de patients blessés au niveau de la moelle épinière et paralysés pendant de courtes périodes de temps. Ces exosquelettes fournissent un soutien contre la gravité via une jambe fixe et un mouvement de balancier facilitant le mouvement de la jambe mobile. Cependant, ils ne permettent pas de gérer la posture globale ou de maintenir l'équilibre. Dans ces cas-là, l'utilisation de béquilles, de barres de maintien, de harnais de tête ou même une assistance humaine permettent de prévenir la chute. Les systèmes BALANCE et une nouvelle robotique Les chercheurs du projet BALANCE voulaient en premier lieu, mesurer les paramètres de contrôle de l’équilibre chez l’homme afin de pouvoir les exploiter dans les systèmes robotiques. Ils ont ainsi incorporé pendant le mouvement, des algorithmes de perte d’équilibre en temps réel. Ces nouveaux dispositifs robotiques, capables d’envoyer les personnes dans une direction bien spécifique, mesurent les composantes de contrôle de l'équilibre et la manière dont il est obtenu. Les chercheurs ont également modélisé l’équilibre humain et la façon dont les gens réagissent au soutien d’un mouvement précis. Les chercheurs ont également développé des approches complètement nouvelles dans lesquelles l'exosquelette fournit une résistance zéro à l’utilisateur (contrôle transparent) et une mise en position de l’exosquelette initiée par un simple mouvement de tête. Ils ont tout d’abord utilisé un exosquelette capable de soutenir un pas réactif pour pousser le marcheur pendant qu’il se tient debout et marche. L’un des inconvénients majeurs des systèmes mobiles actuels de capture du mouvement réside dans les structures métalliques et les composants électriques qui altèrent les mesures. Pour résoudre ce problème, les partenaires de BALANCE ont développé plus avant et en collaboration, une combinaison de capture mobile du mouvement qui reste fiable lorsqu’elle est confrontée à des perturbations magnétiques. D’une démarche de laboratoire jusqu’à l’exosquelette robotique qui coopère avec l’homme L’ingéniosité des chercheurs du projet a permis le co-développement de l’exosquelette EMY en partenariat avec plusieurs projets qui eux étaient en retard sur leur plan de marche. Les partenaires ont dû formuler une stratégie d'atténuation et replanifier la totalité de la seconde moitié du projet avec l’exploitation des projets LOPES II et BAR-TM. Développés par les autres membres du consortium, LOPES II est un exosquelette construit autour d’un tapis roulant et BAR-TM, un robot de soutien pelvien. Ces travaux ont été transférés au Centre de réadaptation des mouvements afin d'évaluer et de former l’équilibre de patients victimes d’AVC au moyen des dispositifs robotiques développés dans le cadre du projet. Le projet a également contribué de manière significative à diverses initiatives dérivées, notamment le Réseau européen des robots portables, le projet sur les normes de sécurité de l'Organisation internationale de normalisation, la Commission électrotechnique internationale pour les soins personnels et les applications médicales des exosquelettes avec la mise en place d'un réseau de référence en Europe. «Plusieurs étapes concrètes en direction d’une commercialisation des résultats ont été franchies avec l’obtention de brevets pour trois de nos solutions: la combinaison de capture de mouvement résistante aux champs magnétiques, les algorithmes de mesure en temps réel de la qualité de l'équilibre et le projet BAR d’évaluation et de formation de l’équilibre en centre de réadaptation», nous explique ainsi le Dr Veneman. «Maintenant que le projet est terminé, chaque partenaire va pouvoir développer le résultat de sa participation propre au projet BALANCE.» Dans ce domaine en pleine expansion, le Dr Veneman envisage l’avenir de la robotique avec comme ultime objectif, «une symbiose parfaite entre l’exosquelette et l’utilisateur humain».
Mots‑clés
BALANCE, équilibre, exosquelette robotisé, chute, réhabilitation
