Les promesses de l’exosquelette de cheville

Une assistance personnalisée capable de diminuer la dépense énergétique de la marche en s’adaptant au rythme de chacun. C’est ce que propose l’exosquelette de cheville actuellement en développement à l’université de Stanford, en Californie.

Comment rendre la marche moins pénible chez certaines personnes en situation de handicap et/ou rapidement fatigables ? En soulageant l’action de marcher, c’est-à-dire en réduisant l’effort physique à fournir grâce à un exosquelette sur mesure.

Concrètement, ce dispositif d’assistance prend la forme d’une attelle de cheville articulée et motorisée. Grâce à des capteurs, le supplément de force et de mobilité s’ajuste en permanence à la démarche de l’utilisateur.

Adapter l’exosquelette à la vie réelle

Afin de sortir cette invention de son laboratoire de conception, ses développeurs – des chercheurs américains de l’université de Stanford, en Californie – ont rencontré certaines difficultés. La principale étant d’adapter leur exosquelette à la vie réelle.

En effet, chiffrer la dépense énergétique d’un individu qui marche à un instant T nécessite de quantifier l’oxygène (consommé) et le dioxyde de carbone (expiré). Des mesures demandant des capteurs spécifiques, difficiles à porter au quotidien. Pour se libérer de cette contrainte, l’usage d’un algorithme, spécialement conçu pour cela, a permis de répertorier une large quantité de démarches.

Développer la machine grâce à l’intelligence artificielle

Chaque démarche d’utilisateur a ainsi été testée en situation, ce dernier étant équipé de l’exosquelette de cheville. Grâce à l’intelligence artificielle (IA), l’attelle détermine ensuite quand et comment soulager chaque pas. Ce processus est appelé apprentissage de la machine (machine-learning en anglais).

Ainsi, l’IA va générer la juste dose d’assistance compensant la dépense énergétique. Reste, pour l’instant, un bémol pratique : si la batterie, portée à la taille, est très légère (à peine 300 g), son autonomie, quant à elle, ne dépasse pas les 30 minutes.

Reproduire le corps humain

Jusqu’à présent, l’utilisateur apprenait à s’adapter à un exosquelette qui amplifiait le mouvement. Avec le développement de l’assistance personnalisée, c’est l’IA embarquée par la machine qui se charge de cette adaptation.

Cependant, reproduire parfaitement le fonctionnement du corps humain n’est pas (encore) pour demain. Comme le remarque Steven Collins, professeur en ingénierie mécanique à l’université de Stanford : « Reproduire la démarche naturelle est délicat, car il y a beaucoup d’arrêts, de démarrages et de changements de vitesse. »

De plus, nous marchons tous différemment, l’éventail de démarches à reproduire est donc immense. Mais un premier pas vient d’être fait.