Exosquelettes : la technologie au service du corps

Les exosquelettes ont longtemps été associés à la science-fiction et aux usages militaires. Aujourd’hui, ils couvrent un paysage technologique bien plus varié, allant de dispositifs motorisés capables d’assister la marche ou d’aider à la levée de charge, à des structures passives destinées à soulager le dos ou les épaules dans les tâches répétitives. Dans leur version active, des moteurs électriques (parfois associés à des systèmes hydrauliques ou pneumatiques selon les modèles), des batteries, des capteurs biomécaniques et, de plus en plus souvent, de l’IA travaillent de concert pour synchroniser l’assistance avec le mouvement: analyse de la posture, mesure de la vitesse, estimation de l’intention, stabilisation dynamique. Leur actionnement permet d’augmenter la force disponible. Toutefois, ces systèmes restent souvent plus lourds et dépendants de l’autonomie énergétique, ce qui en limite parfois l’usage prolongé. Les modèles passifs, eux, s’appuient sur des principes purement mécaniques: ressorts, élastiques, vérins et mécanismes de transfert de charge. Ils stockent une partie de l’énergie fournie par l’utilisateur et la restituent afin de réduire l’effort musculaire lors de gestes répétés ou de postures contraignantes. Plus légers, ils sont aussi plus faciles à entretenir. À côté de ces 2 approches classiques, une troisième voie se développe: les exosquelettes souples, ou soft exosuits. Dépourvus d’armature rigide, ils utilisent des textiles légers et résistants, des câbles de traction et des actionnements discrets pour accompagner le mouvement de manière plus naturelle. Ces dispositifs cherchent à fournir une assistance moins intrusive, avec un poids réduit et une meilleure liberté de mouvement. Cette diversité technologique constitue la base des deux principales familles d’usage: l’assistance à la mobilité et l’assistance ergonomique au travail.

Pour combiner légèreté et robustesse, la plupart des exosquelettes s’appuient sur des alliages d’aluminium ou sur des composites en fibre de carbone, appréciés pour leur excellent rapport rigidité-poids. Certains éléments très sollicités, comme les axes articulaires, sont en acier, tandis que les zones de contact utilisent des polymères ou des textiles synthétiques pour améliorer le confort et l’ajustement. Ces choix de matériaux, que l’on retrouve aussi bien dans les modèles actifs que passifs, conditionnent directement le poids, la durabilité et le confort d’utilisation de l’exosquelette.

Sur le terrain, ces technologies se déploient principalement dans deux domaines, la santé et les métiers physiques, avec un même objectif, soutenir le corps lorsque ses capacités diminuent ou qu’il est mis à rude épreuve. En rééducation, les exosquelettes offrent une assistance structurée pour guider la marche, stabiliser la posture et répéter les mouvements indispensables après un AVC, une atteinte neuromusculaire ou une faiblesse liée à l’âge. Dans le milieu professionnel, ils visent à réduire la charge musculaire et la fatigue associées aux gestes répétitifs, aux postures exigeantes ou au port de charge. Cette double vocation – soigner et protéger – se décline aujourd’hui à travers différentes approches de l’assistance corporelle.

En Belgique, le centre BruBotics – un consortium multidisciplinaire réunissant 8 groupes de recherche de la Vrije Universiteit Brussel – étudie depuis plus d’une décennie les interactions entre êtres humains et dispositifs d’assistance robotique. Leur démarche est centrée sur l’utilisateur: comprendre comment un exosquelette influence la posture, l’activité musculaire, la perception de l’effort ou l’acceptation sociale est aussi important pour eux que les aspects purement techniques.

Dans le domaine des exosquelettes professionnels, les équipes de BruBotics explorent notamment comment ces dispositifs modifient la biomécanique du travail: quelles tâches bénéficient réellement d’une assistance, dans quelles conditions la charge musculaire diminue, et comment éviter les effets indésirables comme la compensation ou la surcharge d’un autre segment du corps. Pour cela, plusieurs outils de mesure issus de la biomécanique sont utilisés: des capteurs inertiels (IMU, Inertial Measurement Unit) qui enregistrent orientation, accélérations et rotations des membres pour reconstruire le mouvement; des capteurs de force intégrés aux articulations des exosquelettes, qui mesurent les charges réellement transférées; et de l’électromyographie (EMG) de surface, une technique qui détecte, via des électrodes posées sur la peau, l’activité électrique des muscles pour quantifier leur implication. En laboratoire, ces données peuvent être complétées par de la motion capture optique, un système de suivi tridimensionnel du corps humain utilisant des caméras et des marqueurs pour analyser finement la cinématique articulaire. L’ensemble alimente des modèles musculo-squelettiques permettant d’estimer objectivement l’effet d’un exosquelette – réduction de charge sur le bas du dos, diminution de l’effort de rotation des épaules, ou redistribution involontaire de l’effort vers d’autres parties du corps.

En parallèle, BruBotics développe des prototypes de nouvelle génération qui ajustent automatiquement le niveau d’assistance. Cette démarche s’inspire des approches «assist-as-needed», où l’exosquelette n’aide que lorsque c’est nécessaire et réduit son soutien dès qu’un mouvement volontaire est détecté. L’objectif est de fournir une aide graduée, qui encourage l’activité musculaire plutôt que de se substituer à elle. BruBotics mène également des études sur l’ergonomie, l’ajustement morphologique, le confort d’usage et le ressenti utilisateur, des paramètres qui déterminent souvent, plus que la performance mécanique, l’adoption réelle d’un exosquelette une fois sorti du laboratoire.

En France, l’entreprise parisienne Wandercraft a développé Atalante X, présenté comme le premier exosquelette de marche auto-équilibré. Ce dispositif actif repose sur une architecture multi-joints et un contrôle de stabilité dynamique inspiré de la robotique humanoïde: l’exosquelette ajuste en continu la répartition du poids et la trajectoire du centre de gravité du système formé par l’utilisateur et l’exosquelette, permettant ainsi le maintien de l’équilibre. Des capteurs biomécaniques analysent la posture et la vitesse, tandis que les algorithmes de contrôle adaptent les mouvements en temps réel. Conçu pour la rééducation neurologique, Atalante X permet des séances plus longues et plus intensives, essentielles par exemple après un AVC, où la répétition des cycles de marche contribue à favoriser la capacité du cerveau à réorganiser ses circuits moteurs (plasticité cérébrale). Wandercraft développe aussi Eve, le premier prototype d’exosquelette personnel auto-équilibré, destiné aux utilisateurs en fauteuil roulant pour leur permettre de marcher à domicile et dans leur environnement quotidien. Une promesse technologique à suivre de près.

Du côté des dispositifs passifs, l’entreprise ErgoSanté, basée dans le Gard, illustre la puissance de la mécanique pure. Sa gamme Hapo regroupe plusieurs exosquelettes conçus pour la manutention et la prévention des TMS, en particulier au niveau du dos, des épaules et des membres supérieurs. Elle comprend notamment le Hapo back, qui soulage les efforts lombaires, le Hapo FRONT, pensé pour réduire les tensions sur les épaules, le Hapo UP, dédié aux travaux bras en l’air, mais aussi le Hapo NECK, conçu pour soutenir les cervicales dans les positions «tête vers le haut», et le Hapo CS, un modèle spécifiquement adapté à la morphologie féminine. Tous reposent sur le même principe: des systèmes mécaniques qui absorbent une partie de l’effort musculaire sans moteur ni batterie. Cette simplicité mécanique impose pourtant des choix techniques déterminants: un ressort trop rigide gêne le mouvement, un harnais mal équilibré déplace le centre de gravité et fatigue l’utilisateur. L’efficacité repose donc sur un ajustement ergonomique minutieux, un point sur lequel ErgoSanté met en avant une méthodologie structurée d’analyse de poste et d’évaluation de l’assistance fournie. Et ce ne sont là que quelques exemples d’un domaine en pleine évolution.