Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
Cet article propose une définition générique des exosquelettes ainsi qu’une vision structurée des recherches sur ces dispositifs, pour permettre au lecteur de comprendre la technologie et les limites de ces dispositifs, leur grande diversité et les nombreuses difficultés associées à leur développement. L’article s’attache donc à construire une taxonomie permettant de structurer le domaine et de classer les différents dispositifs selon leurs caractéristiques mécaniques et de contrôle, pour ensuite dresser un état de l’art des quatre grands types de dispositifs (assistance, suppléance, rééducation et téléopération), et enfin conclure sur les nombreux challenges et perspectives du domaine.
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The objective of this article is to propose a definition of what is an exoskeleton and to give an organized presentation of the associated research field, to help the reader understanding the technology and limits of these devices, their great diversity and the challenges associated to their development. This article thus focuses on building a taxo- nomy to organize the field and to classify the different existing devices based on their principal mechanical and control characteristics. It then draws a review of the four prin- cipal types of exoskeletons (assistance, compensation, rehabilitation and teleoperation) to finally conclude on the numerous remaining challenges and perspectives.
Auteur(s)
-
Nathanaël JARRASSÉ : - Sorbonne Université, CNRS, INSERM - Institut des systèmes intelligents et de robotique, ISIR 75005 Paris, France
INTRODUCTION
Le contexte actuel du domaine des exosquelettes demeure singulier pour plusieurs raisons.
D’abord, les exosquelettes sont des objets technologiques très visibles et médiatisés. Or, bien qu’il existe une multitude de plates-formes de recherche, peu de ces dispositifs sont réellement disponibles commercialement et utilisés concrètement. La surmédiatisation faite autour de certains produits particuliers tend en effet à occulter la complexité réelle des systèmes actuels, leurs performances limitées, leur absence totale de polyvalence (chaque type de dispositif répondant à un cahier des charges spécifique très contraint) et donc les nombreux challenges technologiques et scientifiques sous-jacents qu’il reste à surmonter.
Comme cela sera montré dans la suite de l’article, la tendance actuelle dans le développement des exosquelettes est à la simplification des dispositifs, avec une réduction du nombre d’articulations et d’actionneurs (au profit d’éléments mécaniques passifs) et un allégement des structures, et donc à une évolution vers des dispositifs revêtus plus écologiques.
Cet article propose donc une taxonomie (construite autour d’une analyse des différentes caractéristiques mécaniques et de contrôle de ces systèmes) qui permet d’organiser et de distinguer plus finement ce domaine des exosquelettes.
À partir de cette analyse technologique, un état de l’art détaillé des dispositifs existants est présenté pour les quatre différents types d’exosquelettes, présentant leurs spécifications respectives ainsi que leurs applications et possibilités actuelles.
Enfin, une réflexion sur les challenges et perspectives du domaine est présentée, abordant les nombreux aspects qui demeurent à considérer pour améliorer ces dispositifs : adaptation au corps et maîtrise de l’interaction et de l’interfaçage physique, transparence des systèmes, partage du contrôle avec l’opérateur et respect des intentions motrices (en lien avec leurs détections et avec une meilleure compréhension du système sensorimoteur humain), gestion de la sécurité et simplicité d’utilisation. En effet, bien qu’un certain nombre de verrous technologiques aient été levés au cours des dernières années, la révolution dans la mise au point et dans l’adoption massive des exosquelettes passera nécessairement par la résolution de ces challenges scientifiques multidisciplinaires et complexes.
MOTS-CLÉS
exosquelette interaction physique Homme-Robot (ipHR) augmentation assistance rééducation suppléance téléopération
KEYWORDS
exoskeleton | physical Human-Robot interaction (pHRi) | enhancement | assistance | rehabilitation | compensation | teleoperation
DOI (Digital Object Identifier)
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6. Glossaire
Actionneurs sériels élastiques (ASE) ; Series Elastic Actuators (SEA)
Un actionneurs sériel élastique est un système d’actionnement dans lequel un élément compliant est placé en série à la sortie de l’actionneur. L’ajout de cette élasticité sérielle permet d’améliorer la résolution de la force, le contrôle de la stabilité et la tolérance aux impacts. Toutefois, cette flexibilité additionnelle génère une baisse de la bande passante du contrôle.
Câble Bowden ; Bowden cable
Système de transmission souple du mouvement inventé en 1902 par Frank Bowden de la Raleigh Bicycle Company et qui consiste en un câble souple, généralement d’acier torsadé, coulissant dans une gaine flexible, pouvant ainsi transmettre un effort de traction relativement à l’extrémité de la gaine.
Interface haptique ; Haptic interface
Une interface haptique est un système physique, mécanique ou robotique capable de faire ressentir à un opérateur la manipulant une interaction tactile (toucher) et kinesthésique (retour de force) avec un environnement réel ou virtuel.
Hyperstatisme ; Hyperstatism
L’hyperstatisme caractérise un assemblage dans lequel il existe plus de contraintes que ce qui est strictement nécessaire pour le maintenir, ce qui signifie qu’au moins un degré de mobilité d’une pièce est supprimé plusieurs fois.
Myoélectrique ; Myoelectric
Qui se rapporte aux propriétés électriques des muscles.
Neurorééducation ; Neurorehabilitation
La neurorééducation est un processus médical complexe qui vise à faciliter la récupération d’une lésion du système nerveux et à minimiser et/ou compenser toute altération fonctionnelle qui en résulte .
Reversibilité ; Backdriveability
La réversibilité (mécanique) peut se définir comme le niveau de facilité à transmettre un mouvement ou une énergie depuis l’axe de sortie d’un système mécanique vers...
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Glossaire
BIBLIOGRAPHIE
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Robots et dispositifs robotiques – Exigences de sécurité pour les robots industriels – Partie 1 : robots - NF EN ISO 10218-1 - Août 2011
-
Robots et dispositifs robotiques – Exigences de sécurité pour les robots industriels – Partie 2 : système robots et intégration - NF EN ISO 10218-2 - Août 2011
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