Selon Aaron Young, chercheur au Georgia Institute of Technology, au cours des dernières années, les exosuits à assistance mécanique, longtemps représentés dans des œuvres de science-fiction et de films populaires, ont finalement commencé à voir un déploiement commercial. La plupart de ces exosuits ont une conception dite passive, aidant le porteur avec des éléments non alimentés comme des ressorts.

Les exocombinaisons actives qui intègrent de l'électronique et des moteurs alimentés doivent encore être largement appliquées. Ils ont tendance à être gros et lourds et s'appuient sur des exosquelettes rigides pour transférer le poids du corps au sol. Les exosquelettes ajoutent également beaucoup de rigidité, a déclaré Young. Enfiler la plupart des exocombinaisons actives, c'est un peu comme ne faire qu'un avec un chariot élévateur, limitant le porteur à soulever des poids dans un plan vertical.

Pour toutes ces raisons, Young's Asymmetric Back eXosuit (ABX) décrit dans le numéro du 5 octobre de IEEE Transactions on Robotics est très atypique. Il n'y a pas d'exosquelette, pas de structure rigide, rien qui entre en contact avec le sol. Si le porteur se tient juste là, il ne fait rien d'autre que d'ajouter 14 livres à ses jambes. Mais s'ils lèvent leur corps d'une position penchée, cela fait un bruit quelque peu frénétique :c'est le son de l'ABX qui les aide à faire pivoter leur torse, les aidant à se tordre.

Bien que la plupart des exosuits actifs prennent en charge les ascenseurs verticaux, les mouvements de rotation et de torsion sont également omniprésents, en particulier dans certains domaines du travail manuel comme la collecte des ordures et la manutention des bagages. Dans de nombreux cas, ces mouvements peuvent être maladroits et pénibles, entraînant des blessures liées au travail ainsi que des maux de dos, selon Young. Les maux de dos, à leur tour, sont directement corrélés à la force des forces de compression et des forces de cisaillement appliquées à la colonne vertébrale.

Lors de la conception de leur exosuit, les chercheurs ont cherché un moyen de réduire ces charges sur les articulations de la colonne vertébrale. Le mettre ressemble un peu à enfiler un sac à dos futuriste. Deux moteurs sont d'abord attachés à l'arrière de chaque partie supérieure de la cuisse. Ces moteurs sont ensuite connectés à l'arrière des épaules opposées, chacun avec son propre câble, ce qui donne deux câbles qui se chevauchent en diagonale. L'exocombinaison fournit une assistance en appliquant une tension aux câbles lorsqu'elle détecte que le porteur se lève d'une posture de flexion.

"C'est définitivement une sensation différente d'une sorte d'exosquelette standard. Ce n'est pas votre conception standard", a déclaré Young.

Étant donné que les câbles diagonaux ont une composante de mouvement horizontale, ils exercent une traction sur le torse qui peut aider à le tordre d'un côté à l'autre. Lors de tests, les chercheurs ont montré que lorsqu'un porteur de l'ABX balançait un poids du sol d'un côté, l'exocombinaison réduisait les activations des muscles du dos de 16 % en moyenne, comme mesuré par les capteurs d'électromyographie (EMG). L'exosuit a également fourni une réduction de 37% de l'effort des muscles du dos lorsqu'un porteur soulevait des poids de manière symétrique, directement du sol, un niveau d'assistance comparable à des conceptions plus rigides.

"Les gens ont vraiment eu l'impression que la technologie les aidait, ce qui est formidable. Et nous avons constaté la réduction simultanée de l'EMG", a déclaré Young. "Je pense que c'est un excellent premier pas."

Dans un sens, porter l'exosuit revient presque à attacher deux muscles supplémentaires sur le corps - des muscles non conventionnels, qui vont directement du dos à la jambe. Fait intéressant, c'est le positionnement de ces muscles plutôt que leur force brute qui les rend fonctionnels, a déclaré Young.

Les moteurs tirent les câbles avec beaucoup moins de puissance que les muscles du corps. Cependant, les câbles sont positionnés beaucoup plus loin des articulations. Grâce à ce positionnement, les câbles obtiennent un plus grand effet de levier et un avantage mécanique, permettant au porteur de réduire leur production musculaire globale et donc la charge qu'ils placent sur leur colonne vertébrale. (La charge vertébrale n'a pas été directement mesurée dans l'étude.)

Outre ses performances globales, c'est la nature flexible et asymétrique de la combinaison qui la rend vraiment unique, a déclaré Young. Il n'existe actuellement aucune autre exocombinaison active qui fournit une assistance pour la torsion et la rotation dans une amplitude de mouvement comparable. Alors que d'autres exosuits utilisent également des câbles, aucun ne les a disposés le long de lignes diagonales.

Young is currently seeking collaborations with industry partners to further develop the exosuit. In future work, he sees its control system as a point to improve. Currently, when a person raises their torso from a lowered position, the cables simply pull with constant tension. But it should be possible to make the system detect different actions of the wearer and adjust its pull in response.