La prothèse de main souple pèse environ 225 gr et a été fabriquée avec des matériaux relativement bon marché.

Des ingénieurs du MIT et de l’université Jiao Tong de Shanghai ont mis au point une main prothétique qui gonfle avec précision chaque doigt pour saisir des objets, tout en offrant à l’utilisateur un retour tactile.

Selon le MIT, plus de cinq millions d’amputations du bras supérieur sont pratiquées chaque année dans le monde. Bien que de nombreuses personnes amputées doivent se contenter de prothèses statiques, les récents progrès réalisés dans le domaine des « robots » articulés et du retour sensoriel ont permis de commercialiser des dispositifs capables de prendre les signaux musculaires résiduels et de les convertir en mouvements de la main. Mais cette technologie peut être lourde et coûteuse.

La main prothétique souple mise au point par l’équipe d’ingénieurs du MIT et de l’université Jiao Tong de Shanghai pèserait environ 225 g et le coût total de ses composants serait d’environ 427 €, ce qui la rendrait potentiellement plus abordable et plus facile à utiliser, si ou quand elle sera mise en production.

Les doigts du nouveau système sont constitués d’un élastomère souple et extensible disponible dans le commerce, appelé EcoFlex, dans lequel sont intégrés des segments de fibres ressemblant à des os. Ils sont fixés à un support imprimé en 3D en forme de paume humaine.

Au lieu de monter des moteurs pour contrôler chaque module de doigt, l’installation du MIT utilise une petite pompe et des valves à la taille de l’utilisateur (pour limiter le poids de la prothèse elle-même) qui gonflent précisément les doigts pour former des formes spécifiques. Et ce système pneumatique est contrôlé par des capteurs EMG fixés sur le membre de l’utilisateur.

À l’aide d’une modélisation informatique, les chercheurs ont conçu un contrôleur permettant de gonfler les doigts de manière à ce qu’ils ressemblent à cinq gestes de préhension courants, notamment le pincement, le poing et la coupe de la paume.

Un algorithme qui convertit les signaux musculaires en ces types de préhension a ensuite été utilisé pour programmer le contrôleur pour des tâches courantes, comme tenir un verre à vin – où les signaux musculaires captés par les capteurs sont convertis en pressions appropriées par le contrôleur et chaque doigt est ensuite gonflé par la pompe pour créer la forme de préhension requise.

L’équipe a également intégré un capteur de pression au bout de chaque doigt, puis les a reliés à des régions spécifiques du membre résiduel de l’utilisateur pour fournir un retour tactile en temps réel.

Deux volontaires ont été entraînés à contracter les muscles de leur bras tout en imaginant les cinq formes de préhension courantes. Ils ont ensuite été chargés de réaliser des tests de force et de dextérité manuelles à l’aide de la prothèse souple, comme empiler des jetons, écrire avec un stylo, ramasser des objets fragiles et soulever des balles lourdes. Ces tests ont été répétés à l’aide d’une prothèse disponible dans le commerce, et les volontaires ont déclaré que le système du MIT « était aussi bon, voire meilleur, pour la plupart des tâches, comparé à son homologue rigide ».

Les chercheurs ont également noté que l’un des volontaires a fait une démonstration efficace du dispositif dans le cadre d’une utilisation quotidienne : il a été capable de manipuler des objets tels que des marteaux et des pinces, d’utiliser la main prothétique souple pour manger des aliments tels que des gâteaux et des pommes, et même de serrer la main de quelqu’un. Lorsqu’il avait les yeux bandés, le volontaire était également capable de déterminer quel doigt avait été touché par les chercheurs et de reconnaître des bouteilles de tailles différentes lorsqu’elles étaient placées dans sa main.

Un brevet a été déposé pour ce concept et les travaux se poursuivent pour améliorer les capacités de détection et l’amplitude des mouvements en vue d’une éventuelle commercialisation.

« Il ne s’agit pas encore d’un produit, mais ses performances sont déjà similaires ou supérieures à celles des neuroprothèses existantes, ce qui nous enthousiasme », a déclaré le professeur Xuanhe Zhao du MIT. « Il y a un énorme potentiel pour rendre cette prothèse souple très peu coûteuse, pour les familles à faible revenu qui ont souffert d’une amputation. »

https://www.nature.com/articles/s41551-021-00767-0

https://news.mit.edu/2021/inflatable-robotic-hand-tactile-0816