Des exosquelettes robotiques non motorisés pour une force et une endurance accrues
Des chercheurs chinois ont récemment mis au point des exosquelettes robotiques non motorisés pour la main, conçus pour pallier les limitations de la force et la fatigue lors de tâches physiquement exigeantes. Ces dispositifs permettent aux utilisateurs de soulever des charges importantes, comme des dalles d’ardoise pesant plus de 200 kilogrammes, avec une facilité accrue.
Selon des informations publiées par China Science Daily, ces exosquelettes ont été développés par l’équipe du professeur Sun Shuaishuai à l’Université des sciences et de la technologie de Chine. Les résultats de la recherche, publiés dans les transactions IEEE sur la robotique, indiquent que l’exosquelette utilise des « actionneurs magnétorhéologiques (MR) » pour fournir un soutien important et améliorer l’endurance de la préhension. Cette approche se distingue des exosquelettes de la main traditionnels, souvent motorisés, qui peinent à générer une force de support élevée pour une meilleure prise.
Ces exosquelettes non motorisés présentent un potentiel d’application considérable, notamment dans des scénarios de sauvetage post-catastrophe, tels que la recherche et le sauvetage après un tremblement de terre, le déblaiement des débris et l’évacuation des victimes. Ils améliorent l’efficacité du travail en soutenant la préhension.
Dans le contexte des opérations de sauvetage après un tremblement de terre, où l’accès peut être difficile et l’équipement limité, ces exosquelettes offrent une alternative précieuse. Des expériences simulées de sauvetage ont démontré une réduction significative de l’activité musculaire des doigts (mesurée par électromyographie) lors du déplacement de débris et du transport de blessés. Les sujets équipés de l’exosquelette ont également vu leur fréquence respiratoire diminuer de 20% en moyenne et ont pu transporter les blessés sur une distance 110% plus longue.
Le professeur Sun souligne que les propriétés d’amortissement des matériaux magnétorhéologiques pourraient être exploitées pour concevoir des exosquelettes pour la main et le bras capables de fournir un retour de force. L’intégration de la capture du mouvement articulaire permettrait également la téléopération d’armes robotiques et de manipulateurs à distance, avec un retour de force précis, pour des missions d’exploration spatiale.
L’actionneur MR a atteint une force de maintien maximale de 1046 N avec une consommation d’énergie de seulement 5 W, offrant un rapport force/puissance supérieur aux approches conventionnelles et une réduction de la consommation d’énergie de 97,7% pour une même force de maintien.
Les participants ayant testé les exosquelettes ont constaté une amélioration de 41,8% de leur force de préhension sans apport d’énergie externe et une réduction de la fatigue musculaire lors de tâches physiques prolongées.
L’équipe du professeur Sun prévoit d’améliorer davantage la fonctionnalité de l’exosquelette, notamment en intégrant la reconnaissance de l’intention de l’utilisateur pour ajuster plus précisément l’assistance fournie, en optimisant la structure grâce à l’utilisation de matériaux composites et de l’impression 3D pour réduire le poids tout en augmentant la résistance, et en affinant l’interaction homme-machine pour permettre une plus grande liberté de mouvement et un confort accru.
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