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L’exosquelette « Hal » destiné aux secouristes

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L’exosquelette japonais Hal, pour Hybrid Assistive Limb, qui aide déjà le personnel soignant, s’adapte désormais aux secouristes appelés sur des catastrophes majeures, comme le tsunami de mars 2011. Cet appareil détecte les intentions de mouvements en captant les signaux électriques émis par le cerveau de la personne qui le porte.

Les exosquelettes, ces harnachements motorisés pour faciliter les efforts physiques, deviennent une réalité, qu’il s’agisse d‘améliorer l’autonomie des personnes âgées ou paraplégiques, ou encore d’augmenter les performances des fantassins, comme le futur modèle français Hercule. Les Japonais travaillent depuis longtemps sur ce concept et l’université de Tsukuba est l’une des plus en pointe dans ce domaine grâce aux travaux de Yoshiyuki Sankai.

Il est l’inventeur du Robot Suit Hybrid Assistive Limb ou Hal, dont a première version commercialisée était présentée en 2008. Ce nom fut celui de l’ordinateur du film de Stanley Kubrick, 2001, l’odyssée de l’espace, mais celui-ci est un bien un exosquelette, pour « compléter, développer ou améliorer des capacités physiques » précise Cyberdyne. Il a été conçu pour des usages dans le domaine médical comme la rééducation, mais également l’assistance aux personnes âgées ou l’aide aux travailleurs évoluant dans des conditions difficiles.

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L’exosquelette Hal présenté dans sa version grand public. Dans le détail, les capteurs d’intention (bio-electric signal censors) sont placés sur les membres inférieurs (lower limb) et supérieurs (upper limb), accompagnés de capteurs d’angle (angle sensor) sur les articulations et de palpeurs dans les semelles (floor reaction force sensor) pour reconnaître le terrain et la pente. La batterie (battery pack) et le système de contrôle embarqué (control unit) sont situés dans le dos et sur les côtés au niveau des hanches. © Cyberdyne

Hal, l’exosquelette aux capteurs d’intention

Pour se synchroniser de la manière la plus naturelle possible avec les mouvements d’une personne, l’exosquelette Hal utilise des capteurs d’intention placés sur la peau qui détectent les signaux électriques envoyés par le cerveau aux muscles. « Lorsqu’une personne veut bouger, des signaux nerveux sont envoyés depuis le cerveau vers les muscles via des motoneurones, déplaçant le système musculosquelettique en conséquence. À cet instant, des biosignaux très faibles sont détectables à la surface de la peau. Hal perçoit ces signaux grâce à un capteur placé sur la peau du porteur », explique-t-on chez Cyberdyne, la société créée en 2004 par le professeur Sankai afin d’assurer un avenir commercial à Hal. Ce sont justement ces capteurs qui sont absents sur l’exosquelette Hercule, lequel utilise une autre technique : repérer très tôt le début du mouvement pour l’accompagner.

Les capteurs en question sont positionnés au niveau des membres supérieurs et inférieurs. L’exosquelette embarque également des détecteurs d’angle placés aux articulations des genoux et des épaules, ainsi que des capteurs situés dans les semelles des surchaussures qui mesurent la pente et la nature du terrain afin d’adapter la force de l’assistance. Dans sa configuration complète membres supérieurs et inférieurs, Hal pèse 23 kg, 15 kg dans sa configuration membres inférieurs seuls. Sa batterie lui assure une autonomie continue de 2 heures et 40 minutes. Le développement de Hal est désormais abouti, l’exosquelette est d’ores et déjà en service au Japon dans des hôpitaux et des maisons de retraite.

Soulever 40 kg sans forcer

À la demande des autorités japonaises, l’exosquelette a aussi été créé en version spéciale pour équiper les premiers secours amenés à intervenir à la suite de catastrophes comme celle du tsunami qui a frappé le pays en mars 2011 et provoqué un accident à la centrale nucléaire de Fukushima. L’idée est de fournir une assistance aux personnes qui auront à évoluer parmi des débris et à travailler de longues heures dans des conditions difficiles en manipulant des charges lourdes, exposées à des émanations toxiques ou des radiations. Pour la circonstance, Hal intègre des coques de protection en tungstène afin de réduire l’exposition aux radiations d’environ 50 %, ainsi qu’un système de refroidissement pour éviter que les utilisateurs ne souffrent de la chaleur. Munis de cet exosquelette, ils pourront soulever jusqu’à 40 kg sans forcer. Le rythme cardiaque et la température corporelle seront surveillés en temps réel.

L’exosquelette peut supporter son propre poids tout en transportant des outils, permettant ainsi aux secouristes et aux ouvriers de travailler plus longtemps dans des conditions difficiles.

(Article Futura Sciences – 2 novembre 2012)

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