Le soutien d'un exosuit a un effet différent sur chaque personne. C'est ce que des chercheurs viennent de démontrer à l'aide d'un tensiomètre à ondes de cisaillement.

Une équipe de chercheurs de l'Université du Wisconsin-Madison (UW) et de l'Université de Harvard a utilisé un tensiomètre à ondes de cisaillement pour déterminer dans quelle mesure un exosuit apporte un soulagement mesurable à un utilisateur et lui permet de bénéficier d'une assistance mécanique. Le capteur est portable et fournit des données en temps réel. Grâce à lui, ils ont découvert qu'il n'était pas possible de développer un contrôle unique pour un exosuit qui fonctionne pour tous.

Pour qu'un exosuit fonctionne, il doit généralement être réglé en fonction des mouvements individuels du corps de l'utilisateur et de ses activités dans le monde réel, au-delà du laboratoire. Par exemple, si l'on souhaite un soutien pour la marche, il faut le faire au bon moment afin de soulager les muscles du mollet et le tendon d'Achille. L'équipe scientifique décrit le problème de recherche dans l'étude "Modulation of Achilles tendon force with load carriage and exosuit assistance" publiée dans Science Robotics, mais il est difficile de déterminer l'ampleur et la précision de l'effet. Pour cela, il faut mesurer les changements de charge des tissus musculaires et tendineux directement pendant l'utilisation de l'exosuit.

Mesures de charge avec un tensiomètre à ondes de cisaillement

Pour y parvenir, les chercheurs ont eu recours à un tensiomètre à ondes de cisaillement, un capteur portable qui a été développé à l'UW dès 2018. Le capteur est appliqué sur la peau du porteur au-dessus d'un tendon, il n'a donc pas besoin d'être implanté. Le tensiomètre permet de déterminer la force du tendon en modifiant les propriétés vibratoires du tendon, qui varient en fonction de l'effort fourni par le mouvement.

L'équipe de recherche a testé le capteur sur huit personnes. Les participants à l'étude étaient de jeunes adultes en bonne santé. Ils ont d'abord dû courir sur un tapis roulant sans exosuit. Pour l'effort, ils ont porté différents poids dans un sac à dos. Outre la mesure de plusieurs paramètres biomécaniques, les chercheurs ont eu recours au tensiomètre pour mesurer la charge sur le tendon d'Achille. Comme les chercheurs l'avaient supposé, plus le poids du sac à dos était élevé, plus la charge sur le tendon augmentait pour tous les participants.

Ils ont ensuite attaché aux sujets un exosuit de soutien en textile souple et un actionneur pour soutenir la cheville, puis ont répété les tests. L'équipe scientifique a alors constaté que les résultats variaient considérablement : certains participants subissaient une force sur les tendons d'Achille comme s'ils ne portaient pas de sac à dos, alors que pour d'autres, la charge ne variait que très peu.

Personnalisation

Dylan Schmitz, doctorant et co-auteur de l'étude, attribue cela aux différences physiques individuelles des personnes. Chaque personne réagit différemment à l'aide à la marche apportée de l'extérieur, explique-t-il. "Nous ne pouvons donc pas partir du principe qu'il existe une commande unique pour un exosuit qui fonctionne pour tout le monde", explique-t-il. Pour qu'un exosuit produise les changements biomécaniques souhaités, une adaptation précise est nécessaire en fonction de l'utilisateur et de l'environnement dans lequel l'assistance doit être fournie. Le tensiomètre peut alors être utilisé comme un outil pour effectuer les mesures appropriées. Cela permet de personnaliser le contrôle des exosuits "afin qu'ils fonctionnent efficacement pour des utilisateurs individuels dans des environnements différents".

Source : Mesurées : Les exosuits ne fonctionnent pas de la même manière pour tout le monde | heise online (07.12.2022)