Exocombinaison de marche adaptative

18.11.2021

Chercheurs à la Harvard School of Engineering and Applied Sciences. John A. Paulson (SEAS, USA) a développé une nouvelle exocombinaison robotique qui peut s'adapter à une personne spécifique et s'adapter à diverses tâches de marche. Le système bioinspiré utilise des mesures ultrasonores de la dynamique musculaire.

Les gens marchent rarement à une vitesse constante et sur une surface parfaitement plane. On accélère quand on se précipite au prochain rendez-vous, quand on répond au signal d'un passage piéton. Ou nous ralentissons quand nous allons nous promener dans le parc. La surface et son angle d'inclinaison changent également constamment, que nous fassions de la randonnée ou que nous grimpions une rampe dans un bâtiment. De plus, notre façon de marcher est influencée par nos caractéristiques physiologiques : sexe, taille, âge et force musculaire, et parfois par des troubles neurologiques ou musculaires comme les accidents vasculaires cérébraux ou la maladie de Parkinson.

Une telle variabilité rend difficile le développement d'une exocombinaison polyvalente - essentiellement un robot portable - qui aidera les gens à marcher dans la vie quotidienne. Les robots assistants de marche d'aujourd'hui prennent des heures à installer - et parfois à la main. C'est une tâche fastidieuse pour les personnes en bonne santé et souvent impossible pour les personnes âgées ou les patients cliniques.

Dans le passé, lors du développement de profils d'assistance individuels pour les exosquelettes robotiques, les scientifiques se sont concentrés sur les mouvements dynamiques des membres du porteur. Les chercheurs de SEAS ont adopté une approche différente. Ils ont utilisé des ultrasons pour "regarder" sous la peau et mesurer directement comment les muscles de l'utilisateur agissent lors de différents types de marche.

Les scientifiques ont attaché un système d'échographie portable aux mollets des participants à l'étude et ont visualisé leurs muscles pendant qu'ils exécutaient une série de tâches de marche. Sur la base de ces images préenregistrées, le groupe a estimé la force d'assistance nécessaire à appliquer parallèlement au travail du mollet pour compenser le travail musculaire supplémentaire nécessaire pour pousser la jambe de la personne pendant la marche.

Le nouveau système n'a pris que quelques secondes de marche - ou même un seul pas - pour capturer le profil des muscles. Ensuite, pour chaque profil généré par ultrasons, les chercheurs ont mesuré la quantité d'énergie métabolique utilisée par la personne en marchant avec et sans l'exosuit. Il s'est avéré que l'exosuit réduit considérablement l'énergie métabolique lors de la marche à différentes vitesses et sur différentes surfaces.

Lorsqu'elle a été testée dans des conditions réelles, l'exocombinaison a pu s'adapter rapidement aux changements de vitesse de marche et de pente de la surface.

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