ROBOTIQUE

Le Japon met les exosquelettes au travail

L’Archipel mise sur les combinaisons robotiques pour répondre aux besoins d’une société vieillissante et en pénurie de main-d’œuvre. Plusieurs modèles ont été présentés à l’International Robot Exhibition de Tokyo

Il faut environ deux minutes pour que l’ingénieur ajuste l’exosquelette, que l’on revêt comme un sac à dos. De larges lanières se rejoignent sur la poitrine, enserrant fermement le torse. Depuis les deux disques situés au niveau des hanches, à hauteur de l’axe de rotation du corps, de fines tiges rejoignent les coussins appliqués sur le dessus des cuisses. L’ensemble pèse un peu plus de six kilos, répartis entre les épaules et les jambes. Devant soi, au sol, une caisse est remplie de bouteilles d’eau, 30 kilos environ qu’il s’agit de soulever. Au premier essai, sans l’aide de l’exosquelette, la tension au niveau du bas du dos est immédiate, la fatigue présente au bout de deux mouvements.

Deuxième essai, l’ingénieur active la combinaison. Surprise: la caisse se laisse hisser sans effort, cinq, six, sept fois successivement. La poussée intervient au niveau des cuisses et du haut du tronc. Le mouvement est rapide, presque brusque, mais demeure contrôlable.

La combinaison AWN-03 est le premier produit commercialisé par la société japonaise ActiveLink, une filiale du groupe Panasonic. ActiveLink était présent il y a quelques semaines à l’International Robot Exhibition de Tokyo (IREX), la plus grande foire commerciale du monde en matière d’automation. Dans l’aile dédiée à la robotique dite «sociale» et «de service», outre des prototypes humanoïdes destinés à l’intervention en cas de catastrophe naturelle, ce sont les exosquelettes qui ont retenu l’attention.

«Robot hub»

Au Japon, leur mise au point et leur implémentation s’inscrivent dans un contexte particulier. Un faible taux de natalité et une politique stricte en matière d’immigration ont pour conséquence un vieillissement particulièrement rapide de la population. De 127 millions en 2014, le nombre d’habitants de l’Archipel devrait passer sous la barre des 100 millions d’ici 2050. Parmi les effets collatéraux, l’importante diminution de la force de travail et la demande accrue dans le domaine de la prise en charge des aînés appellent à des mesures nouvelles.

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Le gouvernement de Shinzo Abe veut tabler sur l’innovation pour booster les performances de la population active. L’automation intensive en est l’une des mesures-clé, à commencer par le secteur des services et des petites et moyennes entreprises (les grands groupes de l’automobile et de l’électronique étant déjà massivement robotisés). Le rapport «New Robot Strategy», émis par le gouvernement début 2015, appelle à faire du Japon un vaste «robot hub», en tablant sur la conjugaison entre l’Internet des Objets et une présence robotique quotidienne. Selon une étude du Mitsubishi Research Institute, le secteur de la robotique de service au Japon passera de quelque 500 millions de francs en 2014 à plusieurs dizaines de milliards d’ici 2035.

Détection du mouvement

Soins, assistance aux tâches pénibles et maintien de la productivité malgré une main d’œuvre déclinante: les exosquelettes se situent à l’intersection de ces trois axes. «La satisfaction de travailler, pour toutes et tous», «Devenir la force de travail du Japon» peut-on lire sur le site d’ActiveLink, où un homme aux cheveux grisonnants soulève sans effort un petit container rempli de quincaillerie, et une jeune femme transporte aisément un lourd colis.

«Notre produit a été lancé en novembre, explique Yasunori Nishi, ingénieur chez Fukunishi, la société qui commercialise ActiveLink. La combinaison détecte les mouvements de l’utilisateur, et l’assiste en conséquence grâce à un moteur électrique alimenté par une batterie lithium-ion. Le prix? Un peu plus de 10’000 francs.» La promesse d’ActiveLink: diviser par deux les coûts liés aux problèmes de dos dans les industries concernées.exosquelette

Les Japonais ne sont pas les seuls à travailler sur des exosquelettes. En Europe et aux Etats-Unis, plusieurs projets devraient voir le jour dans les domaines de la défense, de l’industrie et de la rééducation. Robo-Mate, une combinaison incluant l’avant-bras, bénéficie de l’appui de l’Union Européenne, et a attiré l’intérêt de Fiat. Fortis est une tenue robotique non motorisée de l’Américain Lockheed Martin, qui répartit les charges subies par les mains au niveau des hanches et des pieds. La start-up suisse Noonee, elle, peaufine sa «Chairless Chair», un système portable permettant de se tenir sans effort en position assise – argument auquel plusieurs constructeurs automobiles se montrent sensibles. En matière de sécurité militaire, les armures KOS et TALOS promettent de transformer l’équipement et les performances des soldats.

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Au Japon, la commercialisation des exosquelettes de service est déjà en marche. Innophys, start-up fondée en 2013 à la Tokyo University of Science, a déjà déployé quelque 1000 unités dans tout le pays, notamment auprès de Asahi-Sun, un fournisseur de soin aux personnes âgées. Plus léger que l’AWN-03 d’ActiveLink, l’Exo-Muscle d’Innophys est un peu moins rapide mais plus flexible, pour une capacité de traction équivalente (entre 22 et 30 kg). Exo-Muscle fonctionne selon une technologie différente: de l’air comprimé est injecté dans des valves de caoutchouc qui se gonflent et se contractent. Une bonbonne ou un tube connecté à un compresseur alimentent le système.

Capteur d’expiration

«Le point décisif avec les exosquelettes, c’est la commande: il faut que le dispositif comprenne quand initier le mouvement», explique sur le stand d’Innophys Takashi Fujimoto, président de la compagnie. «Nous, nous misons sur un interrupteur sensible à l’intensité du souffle.» Placé dans la bouche, un capteur détecte l’expiration du porteur. On peut ainsi contrôler Exo-Muscle sans les mains, et sans risque que la combinaison se déclenche par inadvertance. La gamme de prix débute à 6000 francs par pièce environ.

 

Cyberdyne, l’un des leaders mondiaux des exosquelettes médicaux, a résolu ce problème de commande d’une manière plus ambitieuse. Rattachée à l’important pôle robotique de l’Université de Tsukuba, Cyberdyne met en œuvre des capteurs apposés sur la peau à l’aide de patchs. Ceux-ci captent les résidus des signaux électriques émis par le système nerveux. Ainsi, les tenues robotiques Cyberdyne réagissent directement aux intensions de mouvement de l’utilisateur.

Fluidité et légereté

La série d’exosquelettes HAL commercialisée par Cyberdyne compte un modèle médical (récemment avalisé par le Ministère de la Santé japonais), et plusieurs modèles de service, respectivement pour les bras, les jambes ou le bas du dos. Ce dernier, en démonstration à IREX, impressionne de fluidité. Plus léger que tous ses concurrents, moins encombrants également, HAL- CB01 gaine les cuisses et les hanches, tandis que les senseurs sont appliqués au niveau des lombaires. L’assistance est moins puissante, mais plus précise, et plus progressive. Surtout, il est envisageable de fonctionner toute une journée en portant HAL-CB01, dans un hôpital par exemple. Les coûts, néanmoins, sont conséquents. A l’heure actuelle, 300 pièces sont disponibles en location pour des tarifs mensuels dégressifs allant de 2000 à 800 francs.

Cyberdyne travaille d’ores et déjà sur des prototypes d’exosquelettes intégrant les quatre membres, le tronc et même la tête, toujours selon le principe de réponse au flux électrique nerveux. La combinaison «Disaster-Recovery», qui recouvre la totalité du corps d’une armure en titan et en fibre de carbone ainsi que d’une veste anti-radiation, est au stade R&D. L’été dernier, Cyberdyne et l’Aéroport Haneda de Tokyo ont annoncé un accord pour l’introduction progressive de matériel robotique portable et mobile. A terme, les deux structures souhaitent développer ensemble une nouvelle génération de robots conçus pour les besoins spécifiques de l’aviation civile.

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