Des exosquelettes pour les soldats

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N° 387 - Publié le 25 mars 2021
ALEXIS CHEZIERE
Des capteurs de mouvements permettent aux chercheurs de développer des modèles pour de futurs exosquelettes.

À Rennes, des chercheurs développent des modèles musculo-squelettiques pour les soldats. L’objectif est d'assister le mouvement et prévenir les blessures.

Cinquante kilos : c’est la charge moyenne portée par un soldat français équipé du système Félin1. Cette contrainte physique altère le temps d’exécution des mouvements de combat, diminue les performances opérationnelles et crée une charge mentale importante pour le soldat. « C’est aussi un facteur aggravant de l’apparition des blessures », explique Pierre Puchaud, docteur en biomécanique à l’École normale supérieure de Rennes. Chaque année, 85 % des militaires de l’Armée de terre sont affectés par des troubles musculo-squelettiques.

Une assistance motrice

La recherche scientifique mise sur les exosquelettes pour améliorer les performances des soldats, et surtout préserver leur intégrité physique. « Un exosquelette est une armature mécanique qui imite la structure du corps humain, et qui donne une assistance motrice au niveau des articulations pour faciliter le déplacement. » Comment évaluer la performance d’un exosquelette ? Aujourd’hui, elle se mesure une fois qu’il est fabriqué, grâce aux échanges gazeux. « Il faut que la quantité d’oxygène consommée par le porteur de l’exosquelette soit inférieure à sa consommation normale », ce qui indique un effort réduit.

Mais entre le laboratoire et le terrain, il y a du chemin à parcourir. Et les modèles fabriqués sont souvent inefficaces, voire contre-productifs. Prédire l’efficacité d’un exosquelette avant sa fabrication, grâce à la modélisation, est un défi majeur. L’idée étant de réduire les coûts et de gagner du temps. Pour cela, il faut concevoir des modèles musculo-squelettiques représentatifs des soldats. Pierre Puchaud y a consacré sa thèse2. « C’est un domaine qui consiste à modéliser le corps humain en mannequin rigide articulé, actionné par des lignes qui représentent les muscles. Tout comme les vêtements peuvent être catégorisés en tailles S, M et L, des modèles génériques de soldats peuvent être conçus. » Certains ont des jambes plus lourdes, des bras plus longs, d’autres ont du gras au niveau du ventre…

Des capteurs de mouvements

Trois variables doivent être prises en compte : la force musculaire, la géométrie du soldat et la répartition des masses. Pierre Puchaud a utilisé des outils non-invasifs, comme des capteurs de mouvements similaires à ceux utilisés pour les jeux vidéo, ou encore un ergomètre isocinétique.
« Cette machine d’exercice physique permet d’isoler le mouvement d’une articulation pour le mesurer. Les joueurs de foot l’utilisent pour évaluer les risques de rupture du ligament croisé. »
Le chercheur a pu établir trois mannequins représentatifs des soldats français grâce à ces données collectées, qui vont prochainement faire l’objet d’une publication scientifique. Des recherches prometteuses pour les militaires !

SALOME REMAUD

1. Acronyme de “Fantassin à équipements et liaisons intégrés”, équipement de combat individuel destiné aux soldats de l'Armée de terre.
2. Dans le cadre d’un mécénat de l’entreprise Safran, soutenu par la Fondation St-Cyr. Ce travail a impliqué l'équipe MimeTic à lʼIrisa et le laboratoire Mouvement sport santé de l’Université Rennes 2. Thèse soutenue le 9 décembre 2020.

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