Réparation des exosquelettes

Les exosquelettes sont des objets personnels connectés qui améliorent ou assistent le mouvement humain grâce à une interaction mécanique. Ils servent à diverses fins, notamment médicales (rééducation et assistance), professionnelles (réduction des blessures et amélioration des performances) et récréatives (aide à l'activité). Les exosquelettes peuvent également être classés par partie du corps ou tâche, par structure (rigide ou souple), ainsi que par d'autres caractéristiques.

Les premiers exosquelettes inventés par Nicholas Yagin.

Les premiers dispositifs portables pouvant être considérés comme des exosquelettes selon les normes modernes ont été développés entre le milieu et la fin du XIXe siècle et au XXe siècle, avant même l'utilisation du terme « exosquelette ». Beaucoup de ces premiers dispositifs étaient appelés attelles, supports, podomètres ou appareils. Ils étaient conçus pour améliorer la posture, la mobilité et d'autres tâches physiques, mais la plupart n'existaient qu'à l'état de prototypes ou de concepts, n'ont pas été commercialisés ou n'ont fait l'objet d'aucune adoption massive.

L'un des premiers exosquelettes portables était un appareil rigide et passif conçu par l'ingénieur russe Nicholas Yagin en juillet 1889. Son but était d'améliorer la course, la marche et le saut. Un autre exosquelette développé au début du XXe siècle était une combinaison souple à vapeur créée par l'inventeur américain Leslie Kelly. Cet exosquelette visait à améliorer la capacité de course de l'utilisateur en transmettant une puissance mécanique à des ligaments artificiels disposés parallèlement aux muscles du porteur.

Le développement de la technologie des exosquelettes s'est poursuivi tout au long du milieu du XXe siècle, ouvrant de nouvelles possibilités et posant de nouveaux défis dans la création de technologies d'assistance portables, tant pour l'augmentation que pour la rééducation. L'un des succès les plus notables de l'époque dans ce domaine est l'émergence des stabilisateurs de caméra portables. Cependant, comme il n'existait quasiment aucun marketing pour les exosquelettes à l'époque, cette technologie a largement évolué en une catégorie distincte, tout en connaissant un certain succès avec une adoption généralisée dans les années 1970.

Diagramme montrant un opérateur humain dans le prototype Hardiman I.

Durant cette période, des applications militaires pour la technologie des exosquelettes ont également été envisagées. En 1951, le Ballistics Research Laboratory (BRL) de l'armée américaine a lancé des recherches sur un exosquelette motorisé conçu pour assister les soldats. En 1963, le chercheur S. Zaroodny du BRL a produit une proposition de prototype pour cet exosquelette. Toutefois, il reste incertain si le prototype a réellement été créé en raison des défis d'ingénierie associés à son développement.

Dans les années 1960, les forces armées américaines et General Electric ont co-développé un autre projet d'exosquelette nommé Hardiman I. Cet exosquelette était alimenté par un système de servocommande hydromécanique bilatéral qui amplifiait la force de l'utilisateur d'un facteur de 25. Cela signifiait que soulever un objet de 110 kg ne demandait qu'un effort proche de 4,5 kg, et qu'il pouvait soulever des objets pesant jusqu'à 340 kg. Hardiman I disposait également d'une fonctionnalité appelée retour de force, qui permettait à l'utilisateur de ressentir la force exercée et les objets manipulés. Cependant, Hardiman I présentait diverses limites de conception qui ont conduit à qualifier le projet d'échec global. Toute tentative d'utiliser l'exosquelette complet entraînait des mouvements violents et incontrôlés, ce qui rendait les chercheurs hésitants à mettre la machine sous tension avec un opérateur humain à l'intérieur. Outre ces complications opérationnelles, Hardiman I pesait 680 kg, et la fonction de retour de force ne fonctionnait pas comme prévu, entraînant souvent la destruction de l'objet manipulé.

Diagramme présentant les caractéristiques de conception de l'exosquelette Pitman.

La technologie des exosquelettes a continué d'évoluer dans les années 1980 et 1990, servant de banc d'essai évolutif et de prototype exploratoire. Un concept d'exosquelette notable était le Pitman, développé par le laboratoire national de Los Alamos. Le Pitman était une « armure » motorisée de 227 kg destinée principalement à l'infanterie militaire pour les conflits de basse intensité et les opérations antiterroristes. Il était doté d'une armure composite en polymère de fibre de verre et céramique, ainsi que de capteurs cérébraux intégrés au casque pour contrôler la combinaison. Cependant, le Pitman n'a jamais dépassé la phase de concept initial en raison de sa complexité perçue et de son manque de praticité à l'époque.

Dans le domaine de la rééducation, des avancées significatives ont été réalisées. L'exosquelette Lifesuit en est un exemple : il s'agit d'un appareil de rééducation robotique conçu pour aider les personnes atteintes de paralysie à effectuer des exercices de thérapie visant à retrouver la mobilité et à réapprendre à marcher. Alors que les premiers Lifesuits étaient initialement reliés par un câble, des conceptions ultérieures ont rendu ces exosquelettes plus portables, ce que l'inventeur du Lifesuit, Monty Reed, a utilisé pour participer à des courses sur route publiques.

À partir de 2000, l'accent dans le domaine des exosquelettes s'est déplacé et élargi, en partie grâce à des avancées significatives en matière de conception, de mise en œuvre et d'adoption. L'accent mis sur les exosquelettes robotiques à corps complet qui augmentent radicalement les performances d'une personne a diminué au profit de conceptions plus petites et plus simples pour des usages spécifiques. Les exosquelettes modernes agissent comme des outils portables et offrent des avantages pour des tâches limitées, telles que le soutien de la cheville pour les patients ayant subi un AVC ou le soutien des épaules pour les ouvriers sur les lignes d'assemblage.

Le début du XXIe siècle a également vu l'émergence de nouvelles catégories d'exosquelettes pour des usages récréatifs, de recherche et éducatifs. Cela inclut des produits d'exosquelette pour aider les utilisateurs à marcher, courir, faire de la randonnée et même skier.

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