Être incapable de marcher rapidement peut être frustrant et problématique, mais c’est un problème courant, surtout à mesure que les gens vieillissent. Notant l’omniprésence de la marche plus lente que souhaité, les ingénieurs de l’Université de Stanford ont testé à quel point un prototype de système d’exosquelette qu’ils avaient développé – qui se fixe autour du tibia et dans une chaussure de course – augmentait la vitesse de marche des personnes dans un cadre expérimental.
L’exosquelette est alimenté en externe par des moteurs et contrôlé par un algorithme. Lorsque les chercheurs l’ont optimisé pour la vitesse, les participants ont marché, en moyenne, 42% plus vite que lorsqu’ils portaient des chaussures normales et sans exosquelette. Les résultats de la US National Science Foundation-étude financée ont été publiées dans Transactions IEEE sur les systèmes neuronaux et l’ingénierie de la réadaptation.
Un nouveau système d’exosquelette de cheville a augmenté la vitesse de marche d’environ 40%. Crédit d’image: Farrin Abbott, Université de Stanford
«Nous espérions pouvoir augmenter la vitesse de marche avec l’aide d’exosquelette, mais nous avons été vraiment surpris de trouver une telle amélioration – 40%, c’est énorme», a déclaré Steve Collins, ingénieur en mécanique à Stanford et auteur principal de l’article.
Pour cette première série d’expériences, les participants étaient de jeunes adultes en bonne santé. Compte tenu de leurs résultats impressionnants, les chercheurs prévoient d’effectuer de futurs tests avec des personnes âgées et d’étudier d’autres moyens d’améliorer la conception de l’exosquelette. Ils espèrent également créer un exosquelette qui peut fonctionner en dehors du laboratoire.
«La mission de recherche est de comprendre la science de la biomécanique et du contrôle moteur derrière la locomotion humaine et de l’appliquer pour améliorer les performances physiques des humains dans la vie quotidienne», a déclaré Seungmoon Song, auteur principal de l’article. «Les exosquelettes sont des outils très prometteurs qui pourraient améliorer la qualité de vie physique.»
Le système d’exosquelette de cheville testé est un émulateur expérimental qui sert de banc d’essai pour essayer différents modèles. Il a un cadre qui se fixe autour du tibia supérieur et dans une chaussure de course intégrée que porte le participant. Il est attaché à de gros moteurs qui se trouvent à côté de la surface de marche et tire une attache qui s’étend sur toute la longueur du dos de l’exosquelette. Contrôlé par un algorithme, l’attache tire le talon du porteur vers le haut, l’aidant à pointer un orteil vers le bas pendant qu’il ou elle pousse du sol.
Le mode optimisé pour la vitesse – qui a entraîné une augmentation de 42% de la vitesse de marche – a été créé grâce à un processus humain dans la boucle. Un algorithme a ajusté à plusieurs reprises les paramètres de l’exosquelette pendant que l’utilisateur marchait, dans le but d’améliorer la vitesse de l’utilisateur à chaque ajustement. Trouver le mode de fonctionnement à vitesse optimisée a nécessité environ 150 cycles de réglage et deux heures par personne.
«Les progrès de la robotique et des exosquelettes profitent aux personnes souffrant de limitations physiques et de handicaps», a déclaré Irina Dolinskaya, directrice de programme à la Direction de l’ingénierie de la NSF. «Alors que ces chercheurs continuent d’améliorer leurs conceptions et d’étendre les tests à une population plus large, cet exosquelette robotique de cheville a un grand potentiel pour aider les personnes souffrant de troubles de la mobilité liés à un AVC.
La source: NSF
