Modélisation et dimensionnement d’un exosquelette de membre supérieur

De nombreux domaines, allant des domaines industriels aux domaines médicaux, sont actuellement en recherche de solutions pour réduire les coûts, réduire la pénibilité ou encore assurer une meilleure maîtrise des opérations réalisées. Une des solutions ayant émergé depuis environ une décennie est l’utilisation d’exosquelettes, des dispositifs placés au plus près du corps permettant de le soulager lors d’opérations physiquement difficiles. La majorité des exosquelettes actuellement disponibles à la vente sont des exosquelettes dits passifs (non motorisés). Les limitations de ces exosquelettes ont conduit au développement d’exosquelettes dits actifs, motorisés, offrant beaucoup plus de liberté dans les mouvements réalisés et sur le niveau d’assistance fourni.

L’exosquelette de membre supérieur étudié ici appartient à cette seconde catégorie. Cet exosquelette possède des caractéristiques mécaniques liées à son système d’actionnement permettant d’obtenir de très hauts niveaux de transparence. La transparence correspond à la capacité du robot à être actionné par l’utilisateur sans exercer d’effort résistant ou en en exerçant le moins possible. Cette caractéristique est particulièrement importante pour les domaines applicatifs de ce type de robots dont un exemple est la rééducation fonctionnelle.

La rééducation fonctionnelle est une étape importante vers une amélioration de la qualité de vie des patients atteints de handicaps moteurs, innés ou apparus après un traumatisme ou un accident vasculaire cérébral (AVC), par exemple. Les avantages principaux reconnus à l’utilisation d’exosquelettes dans le domaine de la rééducation fonctionnelle (en particulier pour les membres supérieurs) sont : un espace de travail étendu et en trois dimensions, un suivi du membre dans tout l’espace de travail permettant de travailler sur des mouvements naturels pour le patient et donc la possibilité de travailler sur des mouvements utilisant les synergies et dépendances entre les différentes articulations du bras. Tous les développements et applications possibles évoqués précédemment ne peuvent être rendus possibles que par une connaissance fine des caractéristiques de l’exosquelette considéré, cette condition étant cruciale pour pouvoir obtenir un haut niveau de transparence.