Les exosquelettes ont été largement confinés au domaine de la fiction, apparaissant dans des films de science-fiction ou de super-héros pour rendre les personnages plus forts, plus grands ou plus destructeurs (dans James Cameron's Avatar, le quelque peu terrifiant La combinaison AMP sert de un "amplificateur d'un opérateur humain", mais ressemble plus à une machine de guerre humanoïde avec un véritable humain à l'intérieur). En termes d'utilisations réelles, exosquelettes ont été testés ou développés dans des industries telles que fabrication de voitures, voyage en avion, militaireet une la médecine ; ceux-ci sont principalement destinés à aider les gens à soulever des objets et des matériaux lourds.
Un nouvel exosquelette sert un objectif différent : aider les gens à marcher. Développé par des ingénieurs du Stanford Biomechatronics Laboratory, le dispositif est décrit dans un article publié cette semaine dans Nature. En un mot, c'est une botte motorisée qui donne aux porteurs une poussée vers l'avant à chaque pas qu'ils font. Ce qui le distingue, cependant, c'est que sa fonction est adaptée à chaque personne qui l'utilise plutôt que d'être standard pour différentes hauteurs, poids et vitesses de marche.
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"Cet exosquelette personnalise l'assistance alors que les gens marchent normalement dans le monde réel", a déclaré SteveCollins, professeur agrégé de génie mécanique qui dirige le laboratoire de biomécatronique de Stanford, dans un communiqué de presse. "Et cela a entraîné des améliorations exceptionnelles de la vitesse de marche et de l'économie d'énergie."
La personnalisation est rendue possible par un algorithme d'apprentissage automatique, que l'équipe a formé à l'aide d'émulateurs, c'est-à-dire des machines qui collectaient des données sur le mouvement et la dépense énergétique des volontaires qui y étaient connectés. Les volontaires ont marché à des vitesses variables dans des scénarios imaginaires, comme essayer de prendre un bus ou se promener dans un parc.
L'algorithme a établi des liens entre ces scénarios et la dépense énergétique des gens, en appliquant les liens pour apprendre en temps réel comment aider les porteurs à marcher d'une manière qui leur est réellement utile. Lorsqu'une nouvelle personne enfile sa botte, l'algorithme teste un modèle d'assistance différent à chaque fois qu'elle marche, mesurant la façon dont ses mouvements changent en réponse. La courbe d'apprentissage est courte, mais en moyenne, l'algorithme a pu s'adapter efficacement aux nouveaux utilisateurs en seulement une heure.
L'exosquelette fonctionne en appliquant un couple à la cheville, remplaçant une partie de la fonction du muscle du mollet du porteur. Lorsque les utilisateurs font un pas, juste avant que leurs orteils ne quittent le sol, l'appareil les aide à pousser. Cela a plutôt bien fonctionné; en moyenne, les gens marchaient 9 % plus vite que d'habitude tout en dépensant 17 % moins d'énergie. Dans des comparaisons directes sur un tapis roulant, l'exosquelette a fourni environ deux fois la réduction de l'effort d'appareils similaires.
Réduire l'effort nécessaire pour marcher n'est généralement pas un objectif que la plupart d'entre nous devraient viser ; si quoi que ce soit, les Américains ont besoin du contraire. Mais l'équipe qui a développé l'exosquelette voit qu'il est utilisé pour aider les personnes à mobilité réduite, y compris les personnes âgées ou handicapées.
"Je crois qu'au cours de la prochaine décennie, nous verrons ces idées d'assistance personnalisée et de portables efficaces exosquelettes aider de nombreuses personnes à surmonter les problèmes de mobilité ou à maintenir leur capacité à mener une vie active, indépendante et significative », a déclaré l'auteur de l'étude et chercheur en bio-ingénierie Patrick Slade dans le communiqué de presse.
Étant donné que l'exosquelette est actuellement au stade de prototype, il n'atteindra pas une base d'utilisateurs plus large de sitôt. De plus, jusqu'à présent, il n'a été testé que sur des adultes en bonne santé dans la mi-vingtaine, de sorte que de nouveaux tests devraient être effectués et des ajustements apportés aux personnes qui ont réellement besoin d'aide pour marcher.
L'équipe prévoit également de concevoir des itérations qui aident à améliorer l'équilibre des porteurs et même à réduire les douleurs articulaires. Ils sont optimistes quant au potentiel de leur appareil. "Je pense vraiment que cette technologie va aider beaucoup de gens", a affirmé Valérie Plante. Collins
Crédit image: Université de Stanford/Kurt Hickman
