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Squelette de Grievous
  • Catégorie Equipement et technologie
  • Date 01/09/2012
  • Auteur(s) Xendor
  • Du civil au militaire, les exosquelettes ne manquent pas !
  • Note du staff SWU
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  • Note des internautes
     (aucun commentaire disponible)


Le squelette de Grievous, est un système particulièrement intéressant.
La survie au-delà du corps. Avec seulement son cerveau et quelques organes, Grievous peut vivre et se battre contre des Jedi !
Son corps robotique peut-il exister à l’heure actuelle ?

Certainement pas de la même façon. Néanmoins, de nombreux procédés d’exosquelettes sont en développement.
Un exosquelette (« exo » = extérieur) est un terme générique qui correspond aussi bien au squelette de Grievous qu’à une grue de chantier. J’évoquerais donc ici des inventions qui se rapprochent de ce squelette même si elles ont plutôt tendance à envelopper leur utilisateur plutôt que de remplacer ses membres.

Voici donc la plupart d’entre eux :


USAGE CIVIL


1. EKSO (anciennement “eLEGS” Exoskeleton Lower Extremity Gait System)



Commençons avec cette société très active sur le plan de la recherche. Leur exosquelette permet à certaines personnes paraplégiques d’être capables de marcher avec des béquilles ou en déambulateur. L’équipement est encore assez imposant mais il correspond à une armature complète et est donc indispensable. La miniaturisation ne le rendrait pas forcément plus efficace mais sans doute plus fragile.

Certains modèles comme celui d’EKSO BIONICS (anciennement BERKELEY BIONICS) sont présentés comme prochainement disponibles à la vente.

Petit descriptif :
- Batterie de 6 heures d’autonomie
- Poids de l’exosquelette : 20 kg
- Peut être utilisé pour des personnes pesant jusqu’à 100 kg
- Vitesse en déplacement standard : 3 km/h
- Armature en carbone et en métal
- Destiné à un personnel civil dans le privé comme dans le public
- 100 000 $

Comme pour les mains artificielles, le coût reste rédhibitoire.



2. REX (Robotic EXoskeleton)


REX BIONICS propose également de sortir de son fauteuil roulant pour aller marcher un peu.

Pour 150 000 dollar$ Néo-Zélandais (environ 98 000 €uros) une personne handicapée peut remarcher. À cela, il faut ajouter les coûts de la formation au produit et de l’entretien.

REX est vendu à condition de respecter certains critères de santé qui sont validés par le médecin traitant et le kinésithérapeute.

À contrario de l’EKSO, REX ne nécessite pas de béquilles, mais il est beaucoup plus imposant. Il est bourré d’électronique et équipé d’un joystick comme pour une voiture télécommandée. Cela permet à l’utilisateur de se mettre debout, s’asseoir, marcher, se tourner, monter/descendre des marches et des pentes. Un déplacement standard est de l’ordre de 3 mètres par minute (0,18 km/h), mais il ne faut pas oublier que cela s’adresse à des personnes qui n’ont pas la possibilité de marcher.

Helen ROBINSON, chef de la direction de la société basée à Auckland, explique que leur marché est actuellement à destination du Canada, l'Asie-Pacifique et des pays comme l'Inde et la Chine. Elle voit également un fort potentiel dans les pays du Moyen Orient.

Dans l’avenir, la société va étendre ses possibilités de location pour rendre le produit abordable à un maximum de gens (tout d’abord en Nouvelle-Zélande).

De nouveaux quelques données :
- Batterie de 2 heures d’autonomie
- Poids de l’exosquelette : 38 kg
- Taille des utilisateurs d’1,45 m à 1,95 m
- Peut être utilisé pour des personnes pesant moins de 100 kg



3. REWALK


Développé par ARGOT MEDICAL TECHNOLOGIES, cet exosquelette a le même objectif que les précédents. Concrètement, le système correspond à des attelles légères équipées d’un programme informatique qui produit la marche. Des moteurs sont placés au niveau des articulations (2 aux genoux et 2 au niveau des hanches), et les détecteurs de mouvements suivent le bon déroulement de la marche.

Le tout est contrôlé par une commande (pas plus grosse qu’une montre) au niveau du poignet. L’utilisateur décide donc de ce qu’il va faire sur cette « montre » : s’asseoir, se lever, se tenir debout, marcher, monter et descendre. Avant chaque changement de position, un « bip » de 3 secondes confirme la nouvelle commande.

Au mois de mai 2012, une femme paralysée a ainsi pu participer au marathon de Londres grâce à cet exosquelette commercialisé aux Royaume-Unis par la société CYCLONE MOBILITY.

Détails techniques :
- Batterie de 8 heures d’autonomie
- Poids de l’exosquelette : 18 kg
- Poids de la batterie sac-à-dos : 2,5 kg
- Vitesse en déplacement standard : 2-3 km/h

Pour le moment, le produit n’est pas en vente mais est utilisé dans les services de réadaptation avec un encadrement hospitalier.
REWALK sera bientôt vendu pour un prix oscillant entre 50 000 et 55 000€, en espérant que son succès fasse baisser le prix.



4. HAL(Hybrid Assistive Limb)


La société japonaise CYBERDYNE propose un exosquelette sous différentes formes.
Le plus populaires est sans doute l’exosquelette complet. Il permet par exemple de soulever des charges lourdes ou bien des gens. Ce modèle d'exosquelette présente l’intérêt de s’adresser aux personnes valides en leur offrant une force démultipliée (transport de charge lourde). C’est sans doute un mélange de l’EKSO et d’HULC (pour HULC, voir plus bas).

CYBERDYNE se sert des informations transmises par le cerveau grâce à des capteurs placés sur la peau pour détecter les signaux électriques et les convertir en mouvement de l’exosquelette.

Cette technique est combinée à un programme d’anticipation des mouvements donnant à HAL un aspect hybride des deux techniques. C’est pour toutes ces raisons que l’on retrouve le mot « hybrid » dans HAL.

Le procédé peut être utilisé pour des handicapés. Chez certains d’entre eux, quand la pathologie le permet, HAL peut également réactiver des signaux électriques et donc soigner le patient. Une avancée fantastique. On peut également collecter toutes sortes de données qui sont paramétrable directement sur ordinateur.

Détails :
- Batterie au lithium de 2 h 40 d’autonomie.
- Poids total de l’exosquelette : 23 kg (seulement les jambes : 15 kg)
- Réglable en hauteur et en largeur (1,45 m à 1,85 m)
- Taille des utilisateurs d’1,63 m à 1,88 m
- Destiné uniquement à des usages médicaux civils (infirmiers, maisons de retraite, hôpitaux, etc)
- Force augmentée jusqu’à 10 fois (capable de soulever 70 kg dans les bras sans problème)
- Coût variable

HAL est uniquement disponible à la location au Japon. Sa location oscille entre 188 000 et 158 000 yens (environ 1800€ de moyenne) selon la durée du contrat (de 6 mois à 5 ans). De plus, CYBERDYNE assure les réparations, l’entretien et gère les problèmes techniques.

Pour le moment l’entreprise ne vise que le public médical ; ce n’est pas anodin dans ce pays où l’espérance de vie est la plus élevée au monde. Par la suite, CYBERDYNE prévoit de s’étendre au Japon, en s’adressant aux ouvriers, puis en s’ouvrant au reste du monde.



USAGE MILITAIRE OU MILITAIRE-CIVIL


1. HULC(Human Universal Load Carrier)



Revenons chez EKSO BIONICS pour parler de cet autre exosquelette beaucoup plus puissant : HULC. Il est développé en partenariat avec LOCKHEED MARTIN CORPORATION. Ils ont signé un accord de licence en janvier 2009, le but étant d’avancer plus vite sur le projet pour pouvoir le vendre à l’armée américaine.

Le principe est simple : aider les soldats dans les opérations de logistique. Cela part du constat que des soldats se blessent trop souvent (claquage, déchirure musculaire, entorse, fracture, etc) en soulevant des charges trop lourdes. Ce serait même si fréquent, que la première cause dans les démobilisations seraient d’ordre musculo-squelettique.

HULC permet donc de préserver la santé des soldats sur le terrain, mais en plus il offre la force de deux hommes (force nécessaire pour soulever des obus, des caisses, etc).

En des temps de restrictions budgétaires, HULC est un investissement qui pourrait devenir vite rentable pour l’armée.

Quelques caractéristiques :
- Batterie au lithium-polymère de 4-5 heures d’autonomie.
- Poids de l’exosquelette : 24 kg
- Charge utile : 68-90 kg
- Taille des utilisateurs d’1,63 m à 1,88 m
- Vitesse de déploiement/rangement : 30 secondes
- Vitesse en déplacement standard : 4km/h ; endurance : 11km/h ; sprint : 16km/h
- Destiné à l’US Army

En juillet 2010, la compagnie a signé un contrat d’ 1,10 millions de dollar$ avec l'US Army Natick Soldier Center pour tester et évaluer la conception d’HULC. Ces tests ont commencé en juin 2011.

L’exosquelette s’avère assez performant pour envisager un déploiement en Afghanistan d’ici fin 2012. Il est souple d’utilisation et assez robuste. En cas de batterie faible, les caractéristiques ne réduisent pas. Seule la perte de batterie totale est un inconvénient : pour gagner du temps, il faut la remplacer par une autre déjà chargée. D’ailleurs, LOCKHEED MARTIN travaille en partenariat avec la société PROTONEX pour avoir une pile à combustible à la place de la batterie.

HULC est « piloté » par des programmes qui permettent d’évoluer en prenant en compte la marche de son utilisateur. Plus on s’en sert, plus les mouvements sont fluides. Des soldats s’entraînant chacun avec leurs HULC seraient donc plus efficaces sur le champ de bataille. Le système permet également d’être déconnecté (sans doute pour économiser la batterie) en position assise par exemple, puis reconnecté au besoin d’une offensive ou d’un repli.



2. HERCULE



Dans le même esprit qu’HULC, HERCULE est destiné à un usage militaire français, mais pas seulement. Il a été développé par la société RB3D dans le cadre d’un programme baptisé RAPID (Régime d’APpui pour l’Innovation Duale).

On peut imaginer que le système soit utilisé dans le civil comme le souligne Pierre-François LOUVIGNÉ, ingénieur à la direction générale de l’armement (DGA) : « On peut d’abord penser au monde hospitalier, qui a de gros besoins. Pouvoir porter sans peine les brancards, les patients… Imaginez, en cas de catastrophe naturelle, la vitesse et l’efficacité que l’on peut gagner ! Les pompiers pourraient déblayer plus rapidement, apporter le matériel de secours là où les véhicules ne peuvent pas passer… ».

Peu d’informations pour le moment :
- Batterie d’une autonomie de 20 km.
- Charge utile : de 40 à 100 kg dans l’avenir
- Vitesse en déplacement standard : 4km/h
- Destiné aux civils et à l’armée française

Une commercialisation serait prévue d’ici 2014-15.
RB3D travaille également sur un cobot (robot collaboratif) destiné au secteur industriel.



3. XOS 2


RAYTHEON est une société américaine spécialisée dans l’armement et la défense. Une de ses filiales, RAYTHEON SARCOS, produit cet exosquelette très particulier qui reste dans le même esprit que les deux précédents : le concept de surhomme.

Cette recherche s’inscrit dans le programme de recherche de la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), une agence dont je vous parlais déjà dans l’article « mains des Skywalker ». En l’an 2000, une quinzaine de sociétés ont été mises en compétition pour qu’un exosquelette soit près à l’essai en 2008. C’est celui de la société SARCOS (rachetée en 2007 par RAYTHEON) qui fut retenu. À l’époque, l’exosquelette en développement s’appelait WEAR (Wearable Energetically Autonomous Robot). Suivront ensuite XOS puis XOS 2.

Même s’il y a peu d’informations sur les caractéristiques techniques de XOS 2, on sait déjà qu’il pèse beaucoup moins lourd que le premier et que sa consommation énergétique a fortement été diminuée et optimisée. Pour prouver que leur système fonctionne bien, RAYTHEON peut déplacer l’exosquelette sans qu’il soit occupé par quelqu’un. Cela sert avant tout de test et permet de régler des problèmes techniques. En effet, RAYTHEON travaille actuellement à améliorer l’interface et l’interactivité « naturelle » entre l’utilisateur et la machine. Le but étant de bloquer des mouvements qui ne sont pas naturels (comme plier une jambe dans le mauvais sens) et qui compromettraient directement la sécurité des militaires.

Bien sûr, Grievous n’aurait pas ce problème puisqu’il n’a plus de membres organiques. Mais la façon de travailler sur XOS 2 est d’autant plus frappante qu’il ne manque finalement qu’un cerveau pour faire avancer cet exosquelette. Que le cerveau soit dans un corps humain à l’intérieur de l’exosquelette ou qu’il soit derrière un tableau de commande pour le diriger, le résultat est le même.



USAGE INDUSTRIEL ET AUTRES


1. POWER ASSIST SUIT


Voici un exosquelette développé pour aider les agriculteurs japonais. Encore une fois, le but est d’alléger la difficulté du travail. Chaque mouvement fait par l’utilisateur est assisté par la machine. Utile dans le cadre de tâches répétitives avec des positions qui ne sont pas souvent confortables (cueillette à bout de bras, arrachage, etc). En effet, la grande majorité des agriculteurs japonais (dont c'est l'« activité à titre principale ») sont âgés de plus de 60 ans ! Voilà qui est particulièrement intéressant pour ces personnes âgées qui travaillent encore.

C’est le professeur Shigeki TOYAMA - de l'université agriculture-technologie de Tokyo - qui a eu l’idée d’un exosquelette. D’après lui, cela permettrait d’économiser 62% de la force nécessaire aux tâches à effectuer. Pour ce faire, l’exosquelette est équipé de 8 moteurs électriques, de capteurs de mouvements et d’une reconnaissance vocale.

Il existe déjà deux modèles :
- Une version qui pèse 30 kg pour les tâches difficiles
- Une version de 23 kg pour les tâches plus simples.

Toyama envisage déjà de compléter cet exosquelette avec une paire de lunettes à réalité augmentée. Elles afficheront alors des informations (raisins mûrs, heure de pause nécessaire, rythme cardiaque, etc) comme dans le cockpit d’un avion de chasse.

Bientôt disponible uniquement au Japon, le coût annoncé serait d’1 millions de yens, environ 10 500 €uros. Le prix pourrait chuter par la suite à 300 000 yens (3150€).



2. KAWASAKI, HONDA, TOYOTA


Les marques se sont donné le mot.
Pour KAWASAKI le but est simple : porter des charges de 30-40 kg, faciliter le travail, etc.
Pour HONDA, le but est d’assister la marche de personnes ayant du mal à se déplacer. Il allège chaque mouvement et permet donc une meilleure autonomie à l’utilisateur.
Un atout qui peut se retrouver en usine. HONDA a créé deux types d’exosquelettes qui assistent de façon différente l’utilisateur.

Pour TOYOTA, le but est semblable à celui d’HONDA permettre tout d’abord le confort pour des gens qui ont du mal à se déplacer. Par la suite rien n’exclu d’utiliser cette technologie pour le secteur industriel.



3. DUAL ARM POWER AMPLIFICATION ROBOT (Robot d'Amplification de puissance à double bras)


Développé par ACTIVELINK en (filiale de PANASONIC) ce « power loader » de 230kg a pour but de décupler les forces de l’utilisateur. Avec lui on peut aisément soulever 100 kg à bout de bras. Les bras sont directement connectés grâce à des mesures précises et un retour de force, l'utilisateur peut sentir le comportement du robot (Direct Force Feedback System).

Grâce à cela, l'utilisateur peut établir une correspondance entre son propre fonctionnement et le comportement du robot et améliorer ainsi la manipulation. Le système est paramétrable et il est actuellement programmé pour multiplier la force par 100. Pour vous donner une idée, portez une bouteille d’eau d’1 litre et imaginez qu’en réalité elle pèse 100 kg !

L’entreprise espère pouvoir déployer des modèles de ce type sur les chantiers de construction d’ici 2015.



4. Ditch Witch modifié


On retrouve RAYTHEON SARCOS dans cet exosquelette de chantier. Ditch Witch est une entreprise spécialisée dans les engins de chantier de différentes tailles et utilités.

Ce prototype est si simple et si instinctif à l’utilisation, que le journaliste présent lors de la démonstration a pu l’essayer. Fraser SMITH, (vice président des opérations pour RAYTHEON SARCOS) explique pourquoi :

« Tout ce que l’exosquelette rencontres en termes de force est également répercuté à l'opérateur ; donc il ressent réellement ce qui se passe dans l'espace de travail. Et peut importe la façon de bouger, les bras robotisés peuvent bouger comme vous le faites : vous conservez les trois degrés de liberté dans votre poignet, les trois de votre épaule et celui de votre coude »

Les ingénieurs parlent déjà des avantages de ce type d’exosquelette. Dans le cadre d’accident nucléaire par exemple, l’utilisateur de l’exosquelette pourrait être protégé par la robotique de façon directe ou indirecte. En effet, l’ensemble des commandes peuvent être reprises à distance : « Ces mêmes contrôles utilisés par l'opérateur sur place pourraient être retirés de la machine et situés dans une pièce à 8 km plus loin. La personne serait alors remplacée par des caméras et des micros (sur l’exosquelette) qui renverraient une vision stéréoscopique et un son en stéréo. »

Partant de ce principe, Fraser SMITH voit de multiples applications possibles. Il imagine que l’on pourrait même faire ces huit heures de travail en restant chez soi et il y voit également une forme de parité : « Cela ouvre beaucoup d'emplois qui, sinon, seraient fermés aux femmes pour des questions de résistance ».



5. Le T-52 ENRYU et le T-53 ENRYU (Enryu = dragon de sauvetage en japonais)


Développé par TMSUK, une société spécialisée dans la robotique, le T-52 est un exosquelette censé être utilisé pour sauver des vies et déblayer lors d’accidents ou de catastrophes.

Ce projet répond à l’appel lancé par l’institut National de recherche du feu et des catastrophes du Japon.


Le monstre pèse 5 tonnes et mesure 3,5 mètres de haut ! Ses bras robotisés sont le reflet de l’opérateur qui se trouve à l’intérieur et qui est entouré de tout un équipement technologique. Au final, le T-52 peut soulever une tonne de matériau, déplacer des objets sans trop de difficultés et même arracher une portière. Sa dextérité est très importante pour l’usage auquel il est destiné. Ce prototype date de 2004. Depuis le T-53 a vu le jour en 2007.

Plus compact, avec une maniabilité optimisée et une meilleure synchronisation des mouvements de l’opérateur, le T-53 est un successeur plus sophistiqué. Pourtant, visuellement il ressemble beaucoup moins à Grievous qu’à une mini-pelle de chantier. Il a aidé après le tremblement de terre de Kashiwazaki en 2007.

Le T-53 et d’autres robots américains ont fait l’objet d’évaluations dans un centre spécialisé sur demande du gouvernement japonais. Vous vous en doutez, l’objectif est Fukushima.

Les robots (sans doute blindés de plomb) ont ensuite été envoyés à J-Village : le site de décontamination des engins et du matériel situé près de l'usine de Fukushima. Le T-53 travaille actuellement sur le bâtiment réacteur numéro 1.

Le PLL (Power Loader Light)


C'est le résultat des recherches effectuées sur le T-52 et le T-53. Comme son nom l'indique, il est la version légère. Cet exosquelette permet de supporter 400 newtons (40 kg) dans les jambes. De quoi soulever comme la concurence. Le prix annoncé du produit est de 18 millions de yens (190 000€). Pour le moment il est destiné à la recherche. TMSUK propose de diviser ce prix par deux en échange de données. Les conditions sont de publier les résultats des recherches dans l'année et qu'ils soient reproductibles dans les 3 ans. Cette proposition avantageuse s’inscrit dans le cadre du programme « Powerloader R & D Programme de Promotion ».



Voilà ce que l’on pouvait dire sur les exosquelettes. Prenez l’ensemble de ces technologies, gardez les points positifs, remuez bien, faites cuire à feu doux quelques dizaines d’années et votre Grievous sera réussi, n’en doutez pas ! C’est plus particulièrement dans le domaine militaire que la « tendance Grievous » est palpable. Le but est de développer le soldat jusqu’à l’augmenter, quitte à lui implanter des choses et à en remplacer d’autres. Grievous est l’étape ultime de la survie, ce sera sans doute possible (dans 50 ou 100 ans ?). Mais est-ce un bien ou un mal ?

Quoiqu’il en soit, réjouissons-nous plutôt de ces progrès fait dans la recherche civile et qui permettent de faire "marcher" des personnes paralysées !
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