CE33 - Interaction, robotique

Vers une symbiose entre exosquelette et humain : investigation de la manière dont l'humain s'adapte à l'interaction avec un exosquelette robotisé du membre supérieur – EXOMAN

Résumé de soumission

L’objectif global du projet EXOMAN est d’améliorer la symbiose entre humains et exosquelettes. Pour ce faire, nous envisageons de produire de nouvelles connaissances fondamentales sur l’Interaction Homme-Exosquelette (IHE) en se concentrant sur la dimension humaine. L’utilisation des exosquelettes est prometteuse dans les champs de l’ergonomie et de la santé, que ce soit pour prévenir les troubles musculo-squelettiques ou compenser des déficits moteurs. Indépendamment du but final (ex. : augmentation des capacités physiques de l’opérateur ou assistance physique pour un patient), les exosquelettes actifs peuvent fournir un moyen d’assister les mouvements d’un patient ou d’un travailleur avec tous les avantages offerts par la robotique : répétabilité, précision et adaptabilité. Après une croissance exponentielle des recherches dédiées aux exosquelettes robotisés durant la dernière décennie, plusieurs modèles ont été développés. En particulier, les exosquelettes du membre supérieur ont généré un intérêt considérable, avec beaucoup d’applications liées aux mouvements de préhension et à la manipulation d’objets dans des contextes à la fois cliniques et industriels. A ce jour cependant, le transfert de ce type de technologie de la recherche vers les applications pratiques (c’est-à-dire, en dehors du laboratoire) reste limité. En outre, les bénéfices de ces appareils par rapport à des techniques existantes (ex. : ergonomie proactive ou thérapies manuelles) manquent de fondement scientifique. Certains aspects du design des exosquelettes limitent visiblement leur utilité et applicabilité dans les situations de la vie réelle. Au-delà des défis technologiques inhérents à ce type d’appareil (actionneurs, poids élevé, source d’énergie…), un problème plus fondamental est lié à notre manque de compréhension du contrôle moteur humain en interaction avec un exosquelette. Notre hypothèse de recherche est que des avancées significatives autour des exosquelettes robotisés iront de paire avec une meilleure compréhension de la contribution humaine dans l’IHE. Quantifier et déchiffrer comment l’humain adapte ses mouvements lorsqu’il porte un exosquelette actif de membre supérieur (et pourquoi il s’adapte ainsi) constituera donc le fil rouge de ce projet.
Le projet EXOMAN sera organisé autour de 4 axes de travail. Les tests expérimentaux seront conduits sur l’exosquelette ABLE, un exosquelette motorisé hautement réversible. Premièrement, une plateforme technologique permettant la mesure d’un ensemble exhaustif de paramètres du mouvement humain (cinématiques, dynamiques et énergétiques) durant l’IHE sera créée (work package 1). Ceci permettra de conduire des analyses poussées du comportement moteur humain en interaction avec ABLE (work package 2). Puisque des formes de mouvement différentes devraient être observées en fonction des lois de contrôle appliquées par le robot et du couplage physique entre l’utilisateur et l’exosquelette, deux axes de recherche complémentaires sont proposés. D’un côté, des lois de contrôle anthropomorphes de haut niveau seront développées (work package 3). D’un autre côté, l’interfaçage physique entre la personne et l’exosquelette sera optimisé (work package 4). Une tâche appliquée standardisée sera d’aider ou d’assister l’opérateur à bouger son bras ainsi qu’une masse, d’un point à un autre, de manière écologique, confortable et à moindre effort.
En résumé, ce projet interdisciplinaire impliquant des chercheurs du contrôle moteur humain et des roboticiens abordera à la fois des questions fondamentales et technologiques pour améliorer notre compréhension de l’IHE et améliorer l’utilité des exosquelettes dans les applications du monde réel.

Coordinateur du projet

Monsieur Bastien BERRET (EA 4532 COMPLEXITÉ, INNOVATION, ACTIVITÉS MOTRICES ET SPORTIVES)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

CeRSM CENTRE DE RECHERCHE SUR LE SPORT ET LE MOUVEMEN / UNIVERSITE PARIS NANTERRE
LURPA LABORATOIRE UNIVERSITAIRE DE RECHERCHE EN PRODUCTION AUTOMATISEE
ISIR Institut des Systèmes Intelligents et de Robotique
LIST Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies
CIAMS EA 4532 COMPLEXITÉ, INNOVATION, ACTIVITÉS MOTRICES ET SPORTIVES

Aide de l'ANR 560 771 euros
Début et durée du projet scientifique : mars 2020 - 42 Mois

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