Tour d'horizon sur les exosquelettes, remèdes contre les TMS

Si l’essor des exosquelettes est assez récent, le premier prototype remonte, semble-t-il, à l’année 1890 au cours de laquelle un ingénieur russe N. Yagn a déposé un brevet américain pour un appareil améliorant les déplacements (marche, saut et course (figure 5).

En 1965, General Electric lance son projet « Hardiman », une machine capable de soulever 680kg destinée notamment à charger les bombes à bord des porte-avions mais excessivement lourde et difficilement contrôlable (figure 6).

A partir des années 2000, la défense américaine octroie un budget pour élaborer des exosquelettes afin de maximiser les capacités des soldats lors de la manutention des charges lourdes et leur déplacement (figure 7).

Figure 5 – Prototype d’exosquelette datant de 1890	Figure 6 – Le projet “Hardiman” prototype d’exosquelette datant de 1965	Figure 7 Human Universal Load Carrier HULC

Le développement technologique constant permet de réaliser des améliorations en termes de poids, fiabilité et autonomie. L’apparition de l’Intelligence Artificielle devrait encore élargir les applications possibles.

Le déploiement des exosquelettes est très vaste (figures 8 à 10). Les secteurs qui y trouvent un potentiel sont diversifiés : industrie automobile, construction, agriculture, logistique, défense et médecine… Les services médicaux de revalidation concernant les lésions de la moelle épinière utilisent de plus en plus les exosquelettes pour améliorer les problèmes de coordination, d’équilibre, de paralysie, de sensibilité et de force musculaire des patients.

Figure 8 -Exosquelette «Ekso » utilisé dans l’industrie automobile	Figure 9 – Exosquelette« Laevo » utilisé en horticulture	Figure 10 – Exosquelette “Rewalk” utilisé en médecine de revalidation

De nombreux modèles d’exosquelettes sont disponibles sur le marché et sont classés selon leurs caractéristiques.

Le mode d’assistance comporte deux catégories :

• les exosquelettes actifs (également appelés Robots d’Assistance Physique ou RAP) qui utilisent un entrainement externe (moteur) électrique, pneumatique, hydraulique…
• les exosquelette passifs (également appelés Dispositifs d’Assistance Physique ou DAP). Ils comportent des amortisseurs, ressorts et élastiques qui stockent l’énergie récoltée par le mouvement de l’utilisateur ou la pesanteur et l’utilisent pour maintenir une posture ou faciliter un mouvement. Plus légers, ils sont pratiques et utilisables dans de petits espaces.

Une autre différence entre les exosquelettes réside dans la zone corporelle supportée :

• l’exosquelette corps entier (ou full body) (figure 11)
• l’exosquelette membres supérieurs (figure 12)
• l’exosquelette dos (figure 13)
• l’exosquelette membres inférieurs (figure 14)

De multiples combinaisons sont possibles parmi ces catégories. Il existe également des exosquelettes semblables à des gants et destinés uniquement à la main.

Figure 11 – Exosquelette corps entier (Daewoo)	Figure 12 – Exosquelette membre supérieur (Shoulder Suit X)

Figure 13 – Exosquelette Dos (Laveo)	Figure 14 – Exosquelette-chaise (Noonee)

Les Troubles Musculo-Squelettiques (TMS) concernent une part croissante du monde du travail. En 2015, l’enquête de la Fondation européenne pour l’amélioration des conditions de travail a montré que 46% des travailleurs se sont plaints de douleurs dorsales et 44% de problèmes aux membres supérieurs. Ces chiffres sont en nette augmentation depuis le début des enquêtes (respectivement 30% et 17% en 1997). Les courbes des données de l’absentéisme suivent ces tendances.

La mise sur pied d’exosquelettes performants correspond à une attente légitime des travailleurs, employeurs et préventeurs pour réduire l’ampleur du problème. Les politiques de protection de la santé, de réduction de l’absentéisme et du turn-over et de retour au travail trouveront sans doute des pistes de solution parmi ces dispositifs.

• Les exosquelettes : des risques malgré tout – Cohezio
• 6 pistes de réflexions avant d’acquérir un exosquelette – Cohezio

• Atain Kouadio JJ., Theurel  J. 13 juin 2017. L’aire des exosquelettes : comment l’entreprise doit s’y préparer ? Forum régional sur la prévention des TMS de la Carsat Centre-Val de Loire
• Atain Kouadio JJ., Kerangueven L., Turpin-Legendre E. Décembre 2018. Acquisition et intégration d’un exosquelette en entreprise – Guide pour les préventeurs INRS ED 6315
• Atain Kouadio JJ., Sghaier A. octobre 2017. Les robots et dispositifs d’assistance physique: état des lieux et enjeux pour la prévention. INRS NS 354
• de Looze M. P., Bosch T., Krause F., Stadler & Leonard K. S., O’Sullivan W. 2015. Exoskeletons for industrial application and their potential effects on physical work load, Ergonomics
• Theurel J., Claudon L., octobre 2018. Exosquelettes au travail : impact sur la santé et la sécurité des opérateurs. INRS ed6311
• Theurel J., Desbrosses K., Roux T., Savescu A. – Physiological consequences of using an upper limb exoskeleton during manual handling tasks. Applied Ergonomics, 2018, 67, Supplement C, pp. 211-217
• Stephen Fox Teknologian Tutkimuskeskus VTT Oy, Espoo, Finland Olli Aranko Terveystalo, Helsinki, Finland, and Juhani Heilala and Päivi Vahala Teknologian Tutkimuskeskus VTT Oy, Espoo, Finland. Exoskeletons Comprehensive, comparative and critical analyses of their potential to improve manufacturing performance.