La réponse aux problèmes de mobilité pourrait-elle être un jour aussi simple que d'enfiler un pantalon ? Une équipe de recherche dirigée par le professeur Jonathan Rossiter de l'Université de Bristol a récemment dévoilé un prototype de pantalon robotique qui, espère-t-il, pourrait aider certaines personnes handicapées à marcher sans autre aide.

En tant qu'ingénieur qui recherche des moyens d'aider les personnes souffrant de lésions de la moelle épinière à bouger à nouveau leurs membres, Je suis parfaitement conscient de la façon dont la perte de mobilité peut affecter la qualité de vie d'une personne, et comment la restauration de ce mouvement peut aider. Compte tenu du nombre impressionnant de personnes handicapées (plus de 6,5 millions de personnes à mobilité réduite rien qu'au Royaume-Uni) et de notre population vieillissante, des dispositifs qui améliorent la mobilité pourraient aider une grande partie de la population.

Pourtant, malgré 50 ans de recherche, ce type de technologie a rarement été adopté en dehors du laboratoire. Alors, le nouveau développement de pantalons robotisés est-il en bonne voie pour enfin intégrer une technologie de mobilité fonctionnelle à la maison ?

Contrairement au dispositif robotique rigide du film d'animation de Wallace et Gromit The Wrong Trousers, le nouveau "Pantalon Droit" utilise des muscles artificiels mous pour créer le mouvement, ainsi que d'exploiter les vrais muscles du porteur. Ceux-ci imitent les muscles humains en produisant une force simplement en devenant plus courts et en tirant sur les deux extrémités.

En regroupant plusieurs muscles artificiels, le pantalon fonctionnel peut déplacer une articulation telle que le genou, et aider l'utilisateur avec des mouvements tels que se lever d'une chaise. Parce que les muscles artificiels sont élastiques et mous, ils sont plus sûrs que les moteurs traditionnels utilisés dans les exosquelettes robotiques rigides qui, bien que puissant, sont raides et inconfortables.

Les chercheurs ont avancé plusieurs idées différentes sur la façon de raccourcir les muscles artificiels et de créer du mouvement. Un design adapte le concept des muscles de l'air, qui sont en fait des ballons qui se dilatent latéralement et raccourcissent en longueur à mesure qu'ils se remplissent d'air.

Une autre conception proposée utilise l'électricité pour raccourcir un muscle artificiel fabriqué à partir d'un gel placé entre deux plaques de cuivre. Le gel est attiré par les zones de haute tension électrique. Ainsi, créer deux tensions différentes dans les plaques force le gel à se contracter autour de l'une d'elles, en les rapprochant et en raccourcissant le muscle.

Une autre technologie intégrée dans le pantalon fonctionnel est la stimulation électrique fonctionnelle (FES). Des électrodes tissées dans le pantalon stratégiquement situées sur les muscles peuvent envoyer des impulsions électriques spécialement conçues dans le corps pour détourner le canal de communication entre le cerveau et les muscles et ordonner directement aux muscles de se contracter. En utilisant les muscles existants et en contournant le cerveau, le pantalon fonctionnel peut même commander des muscles que les porteurs pourraient avoir des difficultés à utiliser seuls (par exemple en raison d'un accident vasculaire cérébral).

Le pantalon peut également aider les utilisateurs qui ont du mal à rester debout longtemps grâce à des genouillères en plastique spécialement conçues qui se raidissent en refroidissant. Le contrôle de la température des appareils orthodontiques permet au genou de bouger ou de se verrouiller en position pour se maintenir debout sans trop d'efforts requis par les muscles (réels ou artificiels).

Les autres caractéristiques comprennent une ceinture automatique, en utilisant un mécanisme similaire aux muscles de l'air, pour enfiler et enlever le pantalon facilement et en toute sécurité.

Les chercheurs suggèrent de créer un système électronique intégré qui reçoit des informations sur le mouvement et l'état du porteur à partir de capteurs intégrés dans le pantalon, et contrôle tous les systèmes pour adapter les mouvements aux besoins de l'utilisateur. L'électronique permettrait aux utilisateurs de contrôler leurs mouvements via des commandes directement tissées sur le pantalon. Le défi sera de chronométrer le mouvement des muscles artificiels et la stimulation électrique des vrais muscles en réponse à la posture de l'utilisateur.

Défis restants

The Right Trousers est unique dans son approche de la fusion de la recherche de pointe et des techniques bien établies dans un seul prototype. Outre la nouveauté des pantalons robotisés, ce qui rend l'appareil si convaincant en tant que technologie d'assistance pratique, c'est le fait qu'il peut être adapté à de nombreux utilisateurs différents. Cela laisse espérer qu'il pourrait être largement adopté là où d'autres entreprises précédentes ont échoué.

Cependant, ce n'est que le prototype. Un produit fonctionnel est probablement dans au moins cinq ans et des questions importantes doivent être répondues pour arriver à ce stade. Où stockera-t-il toute la puissance dont il a besoin ? Comment tous les systèmes peuvent-ils être miniaturisés et intégrés dans le pantalon pour qu'il ne devienne pas volumineux et gênant à porter ? Le contrôleur peut-il prédire la meilleure action à entreprendre dans la complexité en constante évolution des environnements réels où les utilisateurs se promèneront ?

Pourtant, d'autres technologies ont le potentiel d'améliorer encore plus le pantalon. Des interfaces cerveau-ordinateur capables de décoder les signaux cérébraux sont maintenant utilisées dans des systèmes qui aident les personnes paralysées à se déplacer à nouveau. Contrôler le pantalon fonctionnel par la pensée pourrait permettre à de nombreuses personnes de faire un nouveau pas sans effort.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.