La recherche sur les exosquelettes avance à grands pas

Qu'entendons-nous par exosquelette ?

Dans le domaine de la robotique, un exosquelette est une structure mécanique articulée qui peut être comparée aux os du corps humain. Il se place sur une personne, que ça soit sur le corps entier, les membres supérieurs, inférieurs ou uniquement les mains, et permet de :

• suppléer des fonctions déficientes chez une personne paralysée ;
• aider à la rééducation pour les sportifs ou les personnes accidentées ;
• soulager le port de charges dans le cadre d'un travail qui demande des efforts physiques.

Comment ça fonctionne ?

Un exosquelette est muni d’actionneurs, placés au niveau des articulations, qui sont l’équivalent des muscles. Ils sont commandés par des moteurs électriques qui génèrent différents efforts. Ils peuvent imposer un mouvement ou équilibrer l'exosquelette dans le cadre d'une assistance au port de charges. Il fonctionne grâce à un calcul des rapports de force selon l'action souhaitée.

Des données sur la vitesse, la position, l'accélération ou la rotation sont recueillies par des capteurs placés soit sur l'exosquelette, soit sur la personne elle-même. Ce sont ces données qui permettent ensuite à un ordinateur portable de piloter les actionneurs.

Focus sur les recherches au CEA

Au CEA, les ingénieurs et chercheurs travaillent en robotique et en cobotique (la robotique collaborative, c’est-à-dire l’interaction entre un humain et un robot), pour répondre à des enjeux dans le domaine de la santé ou du sport.

Initialement conçus pour aider les hommes dans des tâches professionnelles physiquement pénibles et exigeantes, les exosquelettes permettent aujourd’hui de faciliter la rééducation des sportifs. Le CEA aide des athlètes à se rééduquer avec des exercices représentatifs de leurs défis sportifs. Ces technologies de robotique collaborative contribuent aussi à préparer les Jeux Olympiques et Paralympiques de 2024.

Quelques avancées marquantes...

Des experts ont inventé un procédé d’actionneurs, le vérin à câbles, devenu une innovation de rupture brevetée par le CEA. Il permet de réduire les frottements et l'inertie des actionneurs qui deviennent peu résistants, moins énergivores et amplifient les efforts du moteur.

Le CEA a aussi développé WIMAGINE^® , une technologie qui se compose d'un implant cérébral posé à la surface du cerveau, qui détecte les signaux électriques émis par l'aire cérébrale où il est localisé, les aires motrices et d’une unité de décodage cérébral capable d'interpréter les signaux neuronaux en temps réel, grâce à une intelligence artificielle. Les informations recueillies sont transformées en signaux de commandes numériques qui permettent de piloter un exosquelette ou des systèmes de stimulation de la moelle épinière ou des muscles.

WIMAGINE^®  est à l'origine de deux premières mondiales :

• En 2019, une personne tétraplégique a pu contrôler un exosquelette grâce à son activité cérébrale.
• En 2023, une personne paraplégique a retrouvé le contrôle naturel de la marche grâce à cette technologie couplée à un stimulateur de la moelle épinière.

Cette innovation a reçu un CES^® 2024 Innovation Awards, dans la catégorie "accessibility & Aging tech".

PEPR exploratoire O2R "Robotique organique"

Le PEPR O2R est piloté par le CNRS, le CEA et l'Inria. Il sera lancé le 11 mars 2024. Son objectif est de fluidifier au maximum les interactions entre le robot et l'humain, et de mettre en œuvre une robotique socialement adaptée (dans ses principes, son comportement, ses usages...) et ouverte à la complexité des enjeux de notre société. Il est doté d’un budget de 34 millions d’euros sur 8 ans.