Les exosquelettes robotisés pourraient aider les personnes handicapées à retrouver leur mobilité, les ouvriers d’usine à soulever des charges plus lourdes ou les athlètes à courir plus vite. Jusqu'à présent, ils ont été largement limités au laboratoire en raison de la nécessité de les calibrer minutieusement pour chaque utilisateur, mais un nouveau contrôleur universel pourrait bientôt changer cela.

Alors que le mot « exosquelette » pourrait évoquer des images de science-fiction tirées de films comme Alien ainsi que Avatar, la technologie se dirige vers le monde réel. Les exosquelettes ont été testés comme moyen de prévenir les blessures usines automobiles, laisser les soldats trimballer des sacs lourds plus longtemps, et même aider les personnes atteintes de la maladie de Parkinson restez mobile.

Mais le logiciel contrôlant la quantité de puissance à appliquer pour soutenir les membres d'un utilisateur doit généralement être soigneusement ajusté pour s'adapter à chaque individu. De plus, il n'aide normalement que pour quelques mouvements prédéterminés pour lesquels il est spécialement conçu.

Une nouvelle approche des chercheurs du Georgia Institute of Technology utilise les réseaux de neurones pour adapter de manière transparente les mouvements d'un exosquelette à la posture et à la démarche particulières de chaque utilisateur. L’équipe affirme que cela pourrait aider à sortir la technologie du laboratoire et à commencer à aider les gens dans la vie de tous les jours.

"Ce qui est génial, c'est qu'il s'adapte à la dynamique interne de chaque personne sans aucun réglage ni ajustement heuristique, ce qui constitue une énorme différence par rapport à de nombreux travaux sur le terrain", a déclaré Aaron Young, qui a dirigé la recherche. un communiqué de presse.

Exosquelettes utiliser des moteurs électriques pour fournir une puissance supplémentaire aux membres d'un utilisateur lors d'activités intenses. La plupart des programmes de contrôle se sont concentrés sur l’assistance à des activités bien définies, telles que marcher ou monter des escaliers.

Selon les chercheurs, une approche courante consiste à demander à un algorithme de haut niveau de prédire quelle action l'utilisateur tente d'entreprendre, puis, lorsque cette activité est détectée, de lancer un système de contrôle spécial conçu pour ce type de mouvement.

Cela signifie que l'exosquelette ne peut assister que des activités spécifiques, et même si l'appareil en prend en charge plusieurs différentes, les utilisateurs doivent souvent basculer entre elles en appuyant sur un bouton. De plus, cela signifie que l'appareil doit être soigneusement ajusté afin que son système de contrôle corresponde à la forme et à la dynamique uniques des membres de chaque utilisateur.

La nouvelle approche conçue par l'équipe de Georgia Tech et décrite dans un papier dans sciences Robotique, se concentre plutôt sur ce que font les articulations et les muscles d'un utilisateur à un moment donné et leur fournit un soutien motorisé en continu. Leur approche a été testée sur un exosquelette de hanche, qui, selon les chercheurs, est utile dans un large éventail de scénarios.

Un réseau neuronal fonctionnant sur une puce GPU lit les données de plusieurs capteurs sur l'exosquelette qui mesurent l'angle des différentes articulations ainsi que la direction et la vitesse de l'utilisateur. Il utilise ces informations pour prédire les mouvements effectués par l'utilisateur, puis ordonne aux moteurs de l'exosquelette d'appliquer juste la bonne quantité de couple pour soulager une partie de la charge sur les muscles concernés.

L’équipe a formé le réseau neuronal sur les données de 25 participants marchant dans divers contextes tout en portant l’exosquelette. Cela a aidé l'algorithme à acquérir une compréhension générale de la manière dont les données des capteurs étaient liées aux mouvements musculaires, permettant ainsi de s'adapter automatiquement aux nouveaux utilisateurs sans être adapté à leurs particularités.

L'étude a montré que le système résultant pourrait réduire considérablement la quantité d'énergie dépensée par les utilisateurs dans diverses activités. Même si la réduction de la consommation d'énergie était similaire aux approches précédentes, elle ne se limitait pas à des actions particulières et pouvait fournir une assistance continue, peu importe ce que faisait l'utilisateur.

Même si les chercheurs affirment qu'il est trop tôt pour savoir si l'approche s'appliquera à d'autres types d'exosquelettes, il semble que l'idée globale soit relativement adaptable. Cela suggère que les exosquelettes pourraient bientôt devenir un produit « prêt à l’emploi » aidant les gens dans un large éventail d’activités intenses.

Crédit image: Candler Hobbs, Institut de technologie de Géorgie

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• La source: https://singularityhub.com/2024/03/22/researchers-are-building-universal-exoskeletons-anyone-can-use/