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Les exosquelettes innovent pour gagner l'usine

Alicia Aloisi
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Les exosquelettes innovent pour gagner l'usine

Les fabricants d’exosquelettes optimisent l’ergonomie de leurs dispositifs afin de les déployer dans les ateliers. Ils proposent des modèles passifs ou actifs, plus légers et polyvalents.

La démocratisation des exosquelettes répond à un enjeu majeur. En France, 87 % des maladies professionnelles relèvent des troubles musculo-squelettiques (TMS). Afin de permettre à ces dispositifs d’assistance physique portatifs de se diffuser dans l’industrie, les fabricants innovent en optimisant leur ergonomie. Un impératif pour développer ce marché qui a émergé au début des années 2010. Selon le cabinet de conseil ABI Research, il devrait passer de 192 millions de dollars dans le monde en 2018 à 5,8 milliards de dollars en 2028. Aujourd’hui, il est majoritairement composé d’exosquelettes dits passifs, qui coûtent entre 5 000 et 10 000 euros. Ils fonctionnent essentiellement grâce à des vérins, des ressorts et des tendeurs qui répartissent la charge physique sur les parties du corps les plus puissantes. « Jusqu’à 85 % des efforts sont distribués sur les crêtes iliaques (les hanches et le bassin), le reste est réparti sur le haut du dos, les épines scapulaires (les omoplates) », détaille Pierre Davezac, le fondateur d’Exhauss, fabricant français d’exosquelettes depuis 2013.

Vers des matériaux plus performants

Ces dispositifs font encore l’objet d’améliorations. « Tout l’enjeu de leur développement est de résoudre cette contradiction : ils doivent être suffisamment performants pour aider les opérateurs et suffisamment simples », explique Yann Perrot, le chef du service de robotique interactive au CEA List (laboratoire d’intégration des systèmes et des technologies). En effet, plus un exosquelette est complexe, plus son poids et son coût augmentent. Or un poids trop élevé va gêner l’utilisateur.

Ces dernières années, les innovations se sont concentrées sur cette question du poids. « En 2013, les exosquelettes pesaient entre 10 et 12 kg, rappelle Jean-Jacques Atain Kouadio, expert d’assistance à l’Institut national de recherche et de sécurité (INRS). Aujourd’hui, on se rapproche des 2-3 kg. » Cet allégement est notamment dû à un changement de matériaux. Les ressorts en carbone ont remplacé ceux en acier. De plus, les fabricants développent des dispositifs très spécialisés qui n’assistent qu’une partie du corps. Ils sont donc globalement moins lourds. Les exosquelettes posturaux, par exemple, ne permettent pas de porter des charges lourdes, mais évitent que l’opérateur se fatigue lorsqu’il maintient des positions contraignantes ou effectue des gestes répétés. Plusieurs modèles, utilisés notamment dans l’industrie automobile et le BTP, soutiennent les bras de l’opérateur lorsqu’il les lève. Ils sont capables de supporter entre 500 g et 4 kg. D’autres équipements passifs peuvent aider à transporter jusqu’à 25 kg.

Assistance progressive

La plupart des exosquelettes fonctionnent sur le principe d’iso-élasticité : l’équipement est conçu pour transporter une charge donnée et compenser parfaitement les effets de la gravité. L’une des architectures classiques de bras iso-élastique est celle du « parallélogramme déformable ». Elle repose sur quatre barres rigides et articulées formant un parallélogramme et un ressort tendu en diagonale. Grâce à cette géométrie particulière, le mécanisme compense une charge suspendue à son extrémité. Les réglages du bras définissent le poids qui peut être soulevé. Mais ce mécanisme n’est pas adapté quand il s’agit de prendre et de déposer des charges de différents poids à un rythme soutenu. Pour ces cas-là, un nouveau principe a été imaginé : l’assistance progressive. Le bras mécanique développe un effort différent selon sa position. L’assistance est nulle lorsque les bras de l’opérateur sont baissés et elle atteint son maximum lorsqu’ils sont levés. La gamme Picker d’Exhauss est fondée sur ce système. « Cette solution permet à l’opérateur de se doter à tout moment du niveau d’assistance qu’il souhaite. Toutefois, quelle que soit la configuration, le maniement d’un exosquelette s’apprend », prévient Pierre Davezac.

Même avec ces innovations, les exosquelettes passifs n’ont pas fini de s’améliorer, car certaines entreprises ne parviennent pas à[…]

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