Ressemblant à une botte, il s’adapte à la démarche de chaque porteur pour personnaliser l’assistance dont ils ont besoin. À terme, il devrait permettre d’aider les personnes à mobilité réduite.
Partant du principe que chaque personne marche différemment, des ingénieurs ont conçu un exosquelette qui s’adapte à chaque individu pour les aider. Une équipe du laboratoire de biomécatronique de Stanford vient de dévoiler son dispositif en forme de botte permettant à son porteur de marcher plus vite tout en réduisant les efforts nécessaires. « Cet exosquelette personnalise l’assistance lorsque les gens marchent normalement dans le monde réel. Et cela a entraîné des améliorations exceptionnelles de la vitesse de marche et de l’économie d’énergie », explique Steve Collins, professeur agrégé de génie mécanique qui dirige le laboratoire, dans un communiqué.
Concrètement, il s’agit d’une « botte robotique » équipée d’un moteur fonctionnant avec les muscles du mollet. Cela permet de donner une impulsion supplémentaire au porteur à chaque pas, avec chaque poussée qui est personnalisée à l’aide d’un modèle basé sur l’apprentissage automatique.
Le problème de l’individualisation
Pour les ingénieurs, le principal obstacle à un exosquelette efficace dans le passé était l’individualisation. « La plupart des exosquelettes sont conçus en utilisant une combinaison d’intuition ou de biomimétisme, mais les gens sont trop compliqués et diversifiés pour que cela fonctionne bien », fait savoir Steve Collins. Pour résoudre ce problème, l’équipe s’est appuyée sur des émulateurs, soit des dispositifs robotiques de laboratoire immobiles capables de « rapidement tester la meilleure façon d’aider les gens ». Ils ont été connectés à des étudiants et des volontaires, permettant aux chercheurs de collecter des données sur les mouvements et la dépense énergétique afin de comprendre comment la façon dont une personne marche avec l’exosquelette est liée à la quantité d’énergie utilisée.
Ces données ont été utilisées pour le modèle d’apprentissage automatique dont l’exosquelette se sert actuellement pour s’adapter à chaque porteur. L’appareil est en mesure de surveiller les mouvements à l’aide de capteurs portables peu coûteux intégrés dans la botte. « Nous mesurons la force et le mouvement de la cheville à travers les dispositifs portables pour fournir une assistance précise. Ce faisant, nous pouvons contrôler soigneusement l’appareil pendant que les gens marchent et les aider de manière sûre et discrète », indique Patrick Slade, qui a travaillé sur l’exosquelette.
Aider les personnes à mobilité réduite
Après de premiers tests sur des tapis roulants dans leur laboratoire, les chercheurs l’ont testé dans le monde réel. Ils affirment que les économies d’énergie et l’accélération de la vitesse équivalaient à retirer un sac à dos de 30 livres. L’appareil aurait par ailleurs besoin d’une heure de marche pour s’adapter à un nouvel utilisateur. « L’assistance optimisée a permis aux gens de marcher 9% plus rapidement avec 17% d’énergie dépensée en moins par distance parcourue, par rapport à la marche avec des chaussures normales », assure Steve Collins.
Le but, à terme, pour les ingénieurs est d’aider les individus à mobilité réduite, comme les personnes âgées ou celles atteintes d’un handicap entraînant un déclin de la mobilité, à se déplacer. « Nous travaillons vers cet objectif depuis environ 20 ans (…) Je pense vraiment que cette technologie va aider beaucoup de gens », a déclaré Steve Collins. Ils prévoient aussi de concevoir des variantes améliorant l’équilibre et réduisant les douleurs articulaires.
