Hercule, l’exosquelette qui donne des forces

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Par Jean-Luc Goudet, Futura-Sciences

 

Cet « exosquelette collaboratif », qui se présente comme un harnachement motorisé, servira aux militaires, aux infirmières ou à d’autres à porter sans douleur des charges pesant jusqu’à 100 kg. Deux ingénieurs de l’ESME Sudria qui ont travaillé à la mise au point d’Hercule expliquent à Futura-Sciences les subtilités de commande d’un robot qui sait se faire oublier et se contenter d’accompagner les gestes.

Il s’appelle Hercule et a déjà fait sensation au salon Milipol, qui expose les dernières nouveautés en matière de matériels destinés à la police et aux militaires. Hercule, en effet, est un projet de la DGA, Direction générale de l’armement, et est d’abord destiné aux fantassins pour leur permettre de porter de grosses charges : « de 80 à 100 kg à 4 km/h durant 20 km » disait le cahier des charges. L’engin existe désormais et le projet en est au démonstrateur, conçu par le List (Laboratoire d’intégration des systèmes et des technologies, CEA), par RB3D, une jeune entreprise de mécatronique (Auxerre), et, de façon moins habituelle, par une école d’ingénieurs, l’ESME Sudria (Paris).

Une fois finalisé, Hercule servira aussi aux civils, par exemple les pompiers et dans les professions où l’on soulève de fortes charges, dans le BTP notamment. Ces engins peuvent aussi servir d'aide à la marche pour les personnes âgées, ou pour les paraplégiques. On cite souvent les infirmières comme utilisatrices potentielles de ce genre d’exosquelette, fixé aux jambes et au dos et muni de moteurs pour aider à marcher ou à soulever. Au Japon, cet objectif est clairement identifié et justifie les lignes de crédit. Aux États-Unis, le célèbre Sarcos XOS, de Raytheon, est d’abord destiné aux militaires.

Hercule en démonstration. Il soutient mécaniquement la charge portée sur le dos et ses jambes bougent en suivant celles de son utilisateur, lequel ne doit pas sentir cette assistance mécanique, comme nous l'expliquent les chercheurs qui ont participé à ce projet. © ESME Sudria

Stéphane Charmoille et Baptiste Besson, enseignants-chercheurs à l’ESME Sudria, ont été partie prenante du projet et racontent les détails à Futura-Sciences.

Futura-Sciences : Pourquoi Hercule est-il qualifié de « collaboratif » ?

Stéphane Charmoille : Parce qu’il n’y a pas de capteurs d’intention, comme sur d’autres exosquelettes, c’est-à-dire des systèmes détectant la volonté d'un mouvement pour le déclencher. Ce peut être une pastille collée sur un muscle et mesurant la myoélectricité. Hercule, lui, n'a besoin d'aucun capteur sur le corps. Il détecte le mouvement et l’assiste. C’est vraiment fluide. Vous bougez et c’est tout. Vous ne sentez pas la jambe mécatronique…

Hercule vient se fixer sur les jambes et sous les pieds. Ses capteurs détectent les mouvements de la marche, juste quand ils débutent et des moteurs électriques font pivoter les articulations : c'est un exosquelette, qui facilite le déplacement et le port de charges. © ESME Sudria

Quelle difficulté rencontre-t-on pour construire un tel exosquelette ?

Stéphane Charmoille : La difficulté est de faire cohabiter sur un système mobile des ensembles d’origine et de fonctions différentes. Il y a par exemple, plusieurs calculateurs, mis au point au CEA, pour les commandes robotiques. Il y a ensuite des systèmes mécaniques variés et il faut qu’ils soient parfaitement optimisés. C’est RB3D qui a réalisé la mécanique. L’ESME Sudria a travaillé sur la partie électronique et notamment l’électronique de puissance, ainsi que les câblages entre les calculateurs. Hercule est entièrement électrique. Il n’y a pas d’hydraulique.

Des capteurs, du traitement de l'information, de l'électronique de puissance et de la mécanique : un exosquelette est un robot très particulier, dont la réalisation exige des collaborations entre plusieurs métiers. © ESME Sudria

Quelle est son autonomie ?

Baptiste Besson : Elle atteint 5 heures soit environ 20 km. Pour un poids total d’une trentaine de kilogrammes, Hercule embarque une batterie lithium-ion d’une dizaine de kilogrammes.

Il permet de courir ?

Baptiste Besson : Pour l’instant, Hercule ne permet pas de courir, mais de marcher, à environ 4 km/h. Mais ce n’est encore qu’un démonstrateur. Tout n’est pas encore finalisé.

Stéphane Charmoille : Il reste par exemple la question de l’adaptation à la morphologie pour qu’il puisse être utilisé par différentes personnes. Hercule devrait être commercialisé vers 2015. Et c'est bien un projet « dual », à la fois civil et militaire, qui trouvera sans doute des applications dans différents domaines, par exemple dans le secteur médical ou dans le BTP.