Un exosquelette souple qui facilite la mise debout.
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Se lever d’une chaise est un geste presque automatique pour la plupart d’entre nous : nos jambes et nos hanches travaillent de concert avec précision. Cependant, cette tâche peut s’avérer difficile pour les personnes âgées, souvent en raison d’une diminution de la force et d’une moindre coordination des muscles des hanches et des jambes. Si une combinaison robotisée doit assister le corps dans cet effort, elle doit réagir de manière intuitive et en parfaite synchronisation avec ses mouvements.
Des chercheurs de l’Université technique de Munich (TUM) ont mis au point une combinaison souple et légère qui facilite l’extension de la hanche grâce à des tendons artificiels. Cette combinaison aide les personnes âgées à se lever d’une chaise et à marcher plus facilement. L’article est publié dans la revue Nature Communications .
« Nous utilisons l’apprentissage automatique pour fournir à l’utilisateur l’assistance nécessaire au moment précis où il en a besoin », explique le Dr Xiaohui Zhang, chercheur à la chaire des systèmes bio-robotiques intelligents de l’École d’informatique, d’information et de technologie de l’Université technique de Munich (TUM). Pour concevoir le système de reconnaissance et entraîner l’algorithme, les chercheurs ont d’abord collecté des données de mouvement auprès d’un groupe de jeunes adultes en bonne santé. À mesure que de nouvelles données d’utilisation seront disponibles, ils pourront perfectionner le système.
L’assistance robotique est naturelle
Ce système robotique s’enfile et se retire comme une combinaison en quelques minutes. Il se compose de deux sangles de cuisse, d’une ceinture et de tendons artificiels reliés à un petit moteur porté dans le dos, à la manière d’un sac à dos. Deux capteurs placés sur les cuisses mesurent les mouvements des jambes. Lorsque le système détecte que l’utilisateur se lève ou marche, le moteur actionne les tendons et apporte un soutien au niveau des hanches. « Les capteurs détectent les mouvements de l’utilisateur en temps réel et transmettent ces informations au contrôleur, qui pilote ensuite le moteur pour lui apporter l’assistance nécessaire », explique Zhang.
Les utilisateurs se sont levés plus souvent et plus rapidement.
Dix personnes âgées présentant une mobilité réduite des membres inférieurs ont testé l’exosquelette dans le cadre de cette étude. Leur âge variait de 69 à 85 ans. Grâce à l’exosquelette, se lever est devenu plus facile : certains participants ont effectué jusqu’à quatre cycles supplémentaires de lever-assis par minute, soit une réduction du temps de cycle pouvant atteindre 21,9 %. En moyenne, les participants du groupe expérimental ont réalisé 18 cycles par minute, soit deux cycles de plus qu’auparavant. La marche est également devenue plus efficace, avec une réduction individuelle maximale du coût métabolique de 27,5 % et une amélioration moyenne de 14 %.
Les impressions subjectives des participants étaient également positives : malgré le port d’une combinaison robotisée d’assistance, ils conservaient le sentiment de maîtriser leurs mouvements. « Sur une échelle de 7 points, ils ont évalué leur sentiment d’autonomie à plus de 6, ce qui indique un haut degré d’autonomie perçue », explique Zhang. « C’est gratifiant de constater que nos algorithmes peuvent réellement aider les gens au quotidien. »
Comme « un vêtement ordinaire »
« Les personnes qui ont essayé notre exosquelette ne l’ont pas trouvé inconfortable et ont constaté qu’il pouvait être porté confortablement par-dessus des vêtements ordinaires », indique Lorenzo Masia, directeur exécutif de l’Institut de robotique TUM MIRMI et titulaire de la chaire des systèmes bio-robotiques intelligents. Cet exosquelette est destiné à aider les personnes âgées qui souhaitent conserver leur autonomie plus longtemps, ainsi que les personnes en rééducation.