Fiche conseil
Les différentes technologies d'assistance utilisées dans les DAP
Un exosquelette passif, ne va utiliser ni moteur ni batterie. Son efficacité repose donc notamment sur la capacité des matériaux choisis, à stocker l’énergie, provoqué par l’action biomécanique du corps, à la restituer au moment opportun et offrir la meilleure assistance possible. L’efficacité, le confort la liberté de mouvements, vont donc être influencés par le matériau choisi. Mais alors, comment orienter son choix en fonction des matériaux ?
Les exosquelettes en fibre composite
La fibre de carbone ou la fibre de verre, que l’on appelle également fibres composites, sont utilisées dans des exosquelettes étudiés pour réduire et répartir les efforts musculaires importants. Ces matériaux disposent d’une grande capacité de résistance pour un moindre poids, mais surtout, ils sont capables de restituer l’énergie emmagasinée au cours du mouvement. Pax exemple, avec un Hapo BACK, lors d’une flexion du tronc vers l’avant en fléchissant les genoux, ces matériaux vont se déformer en suivant la courbure du corps et conserver de l’énergie. Lors du redressement, cette énergie est restituée pour assister le mouvement comme le ferait un ressort classique.
D’un point de vue biomécanique, cette restitution d’énergie peut diminuer les sollicitations musculaires et réduire les contraintes exercées sur certaines articulations, notamment le dos ou les membres supérieurs. La rigidité de ces matériaux peut présenter une certaine limite. En effet, le but est de respecter la biomécanique naturelle de l’Homme. Or, si l’exosquelette est mal installé / réglé, l’assistance peut devenir une contrainte par rapport au mouvement naturel de l’utilisateur. Mais cela ne doit pas se produire, si les formations à l’utilisation de ces exosquelettes sont respectées.
Les exosquelettes à bandes élastiques
Certains exosquelettes utilisent des bandes élastiques pour produire l’assistance. Le principe reste similaire aux exosquelettes en fibres composites. Les bandes élastiques sont étirées lors du mouvement et vont restituer ensuite l’énergie accumulée pour retrouver leur forme initiale. La différence sur ce type d’assistance va se jouer sur la tension. Le comportement est en effet beaucoup moins lissé, l’assistance va augmenter avec l’allongement de l’élastique et se perdre d’un coup une fois l’élastique détendu.
Sur le plan ergonomique, cette souplesse permet tout de même de préserver une grande liberté gestuelle. Les utilisateurs oublient plus facilement qu’ils portent un exosquelette, ce qui favorise son acceptation lors d’une utilisation prolongée. En contrepartie, la quantité d’énergie stockée est souvent plus faible que celle des composites. Les bandes élastiques peuvent également perdre une partie de leurs propriétés avec le temps ou les variations de température.
Les autres matériaux
Il existe d’autres matériaux susceptibles de répondre à un besoin d’assistance, comme des ressorts métalliques ou combinant plusieurs matériaux. Les ressorts métalliques peuvent offrir une durabilité dans le temps, mais sont de manière générale, plus lourds. Les systèmes dit « hybrides » associent plusieurs matériaux composites et des éléments souples, afin de trouver un compromis entre efficacité biomécanique et confort d’utilisation.
Le meilleur matériau n’est pas une fin en soi
Un exosquelette, ça s’essaye, se teste et doit faire l’objet d’une intégration rigoureuse. D’un poste de travail à l’autre, d’une personne à l’autre ou d’un besoin spécifique, les besoins et ressentis peuvent être très différents. Pour des tâches exigeant des efforts importants et répétitifs, une structure en fibres composites permettra souvent d’apporter une assistance plus marquée. Pour des activités nécessitant une grande liberté de mouvement et moins d’assistance, des matériaux plus souples seront parfois mieux acceptés.
Conclusion
Finalement, un exosquelette efficace n’est pas celui qui fournit le plus d’assistance, mais celui qui accompagne le mouvement de manière suffisamment discrète, pour réduire la fatigue, sans perturber les capacités naturelles de son utilisateur.
Article rédigé par : Léa Louis Biomécanicienne – Ergonome
