Ces bottes d’exosquelette peuvent vous faire marcher plus vite que jamais

Êtes-vous prêt pour des bottines alimentées par l’IA ?

L’exosquelette de cheville portable. Stanford University / Kurt Hickman

Une équipe d’ingénieurs de l’université de Stanford a créé une paire de bottes unique en son genre, capable de vous faire marcher plus vite en dépensant moins d’énergie et d’efforts. Ces bottes exosquelettes spéciales sont construites à l’aide d’un cadre en fibre de carbone, d’un moteur et d’une paire de chaussures. Ces bottes pourraient faciliter le mouvement des jambes des personnes souffrant de blessures aux jambes ou de problèmes de mobilité réduite.

Le moteur enroule un câble qui fléchit le pied, fournissant une assistance lorsque la personne décolle du sol pendant la marche. Il existe plusieurs dispositifs d’assistance de conception similaire, mais ce qui distingue ce dispositif est l’assistance maximale qu’il offre.

En outre, les bottes sont également capables de fournir une assistance personnalisée à chaque utilisateur. Patrick Slade, premier auteur de l’étude et chercheur postdoctoral à Stanford, a déclaré à IE : “L’une des avancées de notre travail a consisté à développer un modèle d’apprentissage automatique qui utilise les données des capteurs portables de l’exosquelette pour déterminer le meilleur modèle d’assistance lors de l’utilisation de notre dispositif.”

Il a ajouté : “C’est incroyablement important car chaque personne marche différemment et a besoin de différents schémas d’assistance pour en tirer le maximum de bénéfices.”

Les bottes exosquelettes peuvent vous aider à mieux marcher

Une personne marchant avec un exosquelette de cheville portable. Stanford University / Kurt Hickman

Les chercheurs suggèrent que jusqu’à présent, l’utilisation de la plupart des dispositifs d’exosquelette était limitée aux laboratoires, et qu’aucun d’entre eux n’a montré les avantages réels de la réduction de l’énergie nécessaire à la marche ou de l’augmentation de la vitesse de marche. En effet, la conception hautement évoluée et spécialisée de nos muscles, tendons et squelettes nous permet déjà de nous déplacer très efficacement. En réalité, il est donc très difficile d’aider les humains à marcher.

Cependant, l’exosquelette de cheville récemment mis au point a pu démontrer une amélioration des performances de marche des humains dans des conditions réelles. La conception est suffisamment puissante pour fournir 50 à 75 % de l’effort que le mollet humain fournit généralement pendant la marche. En outre, les ingénieurs ont également équipé le dispositif de capteurs portables pour une assistance personnalisée afin de trouver le meilleur modèle d’assistance pour chaque individu.

Les capteurs surveillent des facteurs tels que l’angle de la cheville, la vitesse de la cheville et le couple d’assistance de l’exosquelette pendant que l’utilisateur marche. Ensuite, grâce à l’apprentissage automatique, le modèle traite ces données pour mieux comprendre le modèle qui convient le mieux au style de marche de l’utilisateur, et enfin, il ajuste les paramètres du dispositif en conséquence.

C’est ainsi que les bottes alimentées par batterie permettent à une personne d’utiliser moins d’efforts musculaires, ce qui entraîne des économies d’énergie et augmente la vitesse de marche. Lors de tests en extérieur, où les participants marchaient à des vitesses variables tout en commençant et en arrêtant des séances de marche, les bottes ont procuré des avantages équivalents à l’enlèvement d’un sac à dos de 13,8 kg.

En outre, elles ont augmenté la vitesse de marche des utilisateurs de 9 % par rapport aux chaussures normales. “Notre dispositif a été conçu grâce à des tests rigoureux en laboratoire et peut fournir environ trois fois plus d’assistance (couple de la cheville) par rapport aux dispositifs précédents, ce qui est nécessaire pour offrir les plus grands avantages à l’utilisateur en termes de réduction de l’énergie pendant la marche et d’augmentation de la vitesse de marche”, a déclaré Slade.

Limites et potentiel de l’exosquelette de cheville

Les bottes. Stanford University / Kurt Hickman

Selon M. Slade et son équipe, le modèle de bottes basé sur les données peut améliorer la collaboration homme-robot dans un large éventail de tâches (travail en usine, vie assistée, chirurgie, etc.), et le dispositif a donc le potentiel d’optimiser les réponses robotiques aux mouvements humains. Une autre utilisation évidente est qu’il peut rendre plus indépendantes les personnes ayant des problèmes de mobilité réduite temporaire ou permanente.

Ce dispositif d’assistance pourrait même faire de la marche une activité physique moins exigeante pour les personnes âgées. Toutefois, les résultats de l’étude actuelle sont basés sur des tests effectués sur des sujets sains. Cela signifie que des recherches supplémentaires sont nécessaires pour confirmer les avantages que l’exosquelette peut apporter aux humains.

“Pour cette étude, nous avons fait porter le dispositif à des sujets jeunes et en bonne santé afin d’évaluer les avantages. C’est typique de la sécurité pour évaluer un dispositif avant de travailler avec une population clinique. Nous commençons maintenant à étudier l’impact que ces dispositifs peuvent avoir sur la mobilité des personnes ayant des difficultés à se déplacer, comme les personnes âgées ou les maladies musculaires”, a déclaré M. Slade à IE.

L’étude est publiée dans la revue Nature.

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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche