Les Exosquelettes

Article publié par L'USINE NOUVELLE

Comment Airbus, PSA et la SNCF testent des exosquelettes 

Afin de choisir ou de concevoir le bon modèle, sur un marché foisonnant et encore mal réglementé, les industriels adoptent une démarche collaborative et structurée. 

Sur la chaîne de montage de l’A?380, Airbus teste des harnais chargés de soulager l’opérateur qui reste longtemps les bras en l’air. 

"On en a déjà testé une vingtaine, et on n’a toujours pas trouvé la perle rare !", lance Alexandre Morais, ergonome chez PSA. Cela fait huit ans que le constructeur automobile, comme nombre d’industriels, étudie la possibilité de doter certains opérateurs d’exosquelettes. Ces dispositifs mécaniques ou textiles, revêtus par le salarié pour lui apporter une assistance physique dans l’exécution d’une tâche en compensant ses efforts ou augmentant ses capacités motrices. La mission s’avère complexe. "Prenez le dispositif de soutien " bras levé ", qui pourrait soulager nombre de nos employés, il y a une vraie concurrence sur cette gamme, témoigne Claude Gimenez, le responsable du projet Wearables Robotics chez Airbus. Comment choisir le dispositif adapté et s’assurer de son efficacité ?" D’autant que la technologie ne fait encore l’objet d’aucune norme à laquelle se référer. Le terme lui-même désigne aussi bien les dispositifs d’assistance physique à contention que ceux robotisés. 

Pour accompagner la conception de leurs exosquelettes ou s’informer avant leur acquisition, une vingtaine de groupes industriels, fabricants, intégrateurs, laboratoires (CEA, INRS)… ont rejoint la plate-forme d’expérimentation lancée par l’Association française de normalisation (Afnor), en 2017. Chacun leur tour, les industriels ouvrent leurs portes aux autres participants – et parfois concurrents –, afin d’échanger sur l’efficacité les dispositifs qu’ils testent et la façon de les évaluer. "L’initiative, lancée par PSA en 2015, a permis de s’accorder sur un ensemble d’outils d’évaluation de l’interaction homme-exosquelette autour de cinq critères : appropriation, utilité, utilisabilité, impact et sûreté", détaille Sylvie Arbouy, animatrice de la plate-forme Afnor. Et a permis la rédaction d’un guide méthodologique, qui pourra servir à l’élaboration des futures normes, prévues pour 2021. 

"La première étape, c’est de déterminer nos besoins. A-t-on un problème de port de charge ? De posture ? L’exosquelette à tout faire n’existe pas. Et pour un même poste, la conception diffère parfois ", détaille Alexandre 

Morais. Si la Chairless chair du suisse Noonee doit permettre aux opérateurs du site d’Hordain (Nord) de tenir la position accroupie, le modèle Airframe, de l’américain Pathway LLC, est pressenti pour aider les opérateurs de Vigo, en Espagne, à travailler en position " bras levés ". Quant au harnais Corfor, déployé sur le site de Poissy, dans les Yvelines, il soulage depuis un an le dos d’une trentaine d’employés. À chaque fois, le guide, évolutif, sert de référence. Une première étude, subjective, détermine l’acceptation de l’opérateur. "À Vigo, le premier modèle atteignait les 8 kg. L’opérateur l’a rejeté d’emblée, explique Alexandre Morais. Nous l’avons ramené à 2,7 kg. De même, on évite les systèmes robotisés, car l’opérateur préfère contrôler ce qu’il fait ". "Sur tous les dispositifs testés par SNCF Mobilités, un seul à ce jour a été validé, rapporte Yonnel Giovanelli, le responsable du pôle ergonomie. Sur les autres, les opérateurs se plaignaient déjà de frottements. " L’approche subjective passée, le dispositif doit encore être évalué scientifiquement. Pour ce faire, la SNCF, qui utilisait déjà une méthode d’évaluation personnelle, a complété sa panoplie pour accompagner la conception de son modèle couteau suisse. Assistance cervicale, flexion du tronc, support bras en l’air, manutention, support d’outillage… 

Gare aux nouvelles contraintes biomécaniques 

Le modèle, inédit, demandait une attention particulière. " Il a fallu sensibiliser les ingénieurs avec qui l’on travaillait à l’approche ergomotrice ". Des outils de motion capture pour évaluer les mouvements du corps, d’électromyogramme pour évaluer l’effort musculaire, de mesure de la fréquence cardiaque… devront valider l’efficacité et l’innocuité du dispositif avant sa sortie en 2019. Car la technologie n’est pas anodine, " elle doit répondre à un réel besoin et n’intervenir qu’en dernier recours, quand on touche les limites de la prévention primaire", insiste Jean-Jacques Atain-Kouadio, ergonome à l’Institut national de recherche et de sécurité (INRS). 

En modifiant la façon de travailler de l’opérateur, ces dispositifs d’assistance lèvent de nouvelles questions relatives à leur santé et leur sécurité. Les nouvelles stratégies gestuelles ou d’organisation du travail peuvent en effet être source de postures contraignantes, de stress, de surcharge informationnelle, ou encore de perte d’équilibre. Souvent sollicités pour réduire la problématique des troubles musculosquelettiques (TMS), les exosquelettes, en modifiant la répartition des efforts, pourraient même contribuer à l’apparition de nouvelles contraintes biomécaniques, facteur de nouveaux risques de TMS. "Pour ne pas déplacer le problème, notre démarche doit permettre d’évaluer ces dispositifs globalement et sur le long terme. Car on ne sait pas quelles en seront les répercussions ", anticipe Jean-Jacques Atain-Kouadio. 

"Il faudra aussi tenir compte de l’environnement immédiat, car le poste de travail pourrait être amené à évoluer. Et si l’exosquelette apporte un surcroît de force à l’opérateur, le matériel devra avoir les caractéristiques techniques pour y résister, insiste Yonnel Giovanelli. La démarche d’intégration que nous avons bâtie est générale, car notre modèle l’est aussi. Une étude sera menée au niveau local pour vérifier que l’exosquelette est bien adapté à chaque situation. " 

Cinq idées reçues 

 Les exosquelettes sont robotisés. La plupart, constitués d’une armature rigide ou textile, ne le sont pas. Ils assistent les mouvements via un principe de restitution d’énergie mécanique. 

 Ils sont la solution aux troubles musculosquelettiques. Les TMS résultent de la combinaison de nombreuses causes. Seules certaines contraintes biomécaniques, comme les postures contraignantes, peuvent éventuellement être limitées par cette assistance physique. 

 L’exosquelette limite les efforts physiques. S’ils peuvent réduire localement les efforts musculaires, ils peuvent aussi mobiliser d’autres ressources à cause notamment de leur poids. 

 Ils dopent la force du salarié. Ils peuvent apporter un surcroît de force localement. Mais s’ils ne sont pas reliés à un point fixe, alors le poids de l’objet soulevé, par exemple, peut être reporté sur d’autres parties du corps. 

 Les exosquelettes sont des équipements de protection individuelle. Pour être considéré comme EPI, il faudrait que le fabricant ait démontré qu’il apporte une protection contre un risque et qu’il soit soumis à " un examen CE de type ». À ce jour, aucun exosquelette n’est commercialisé en tant que tel.