Apprendre à courir

Derrière l'exosquelette "VariLeg" se cache une équipe multidisciplinaire de onze étudiants et doctorants de l'ETH. ? l'origine, le premier prototype a été développé par neuf étudiants en Bachelor du Département de génie mécanique et des procédés dans le cadre d'un projet Focus qui s'est déroulé de l'automne 2014 au printemps 2015. L'exosquelette qui est maintenant utilisé lors du Cybathlon est une évolution de ce prototype et a été créé dans le cadre d'un projet Focus ultérieur. "Dès le début, nous avions le Cybathlon comme objectif", raconte Patrick Pfreundschuh, étudiant en bachelor de génie mécanique. "Nous étions convaincus que nous pouvions encore améliorer considérablement le prototype initial et le rendre apte à cette compétition unique en son genre." Avec quelques collaborateurs de l'équipe d'origine, la nouvelle équipe s'est donc mise au travail à l'automne 2015.

Avec leur prototype, les étudiants veulent résoudre un problème essentiel de nombreux exosquelettes : le manque de flexibilité. Sur les sols irréguliers, celle-ci est nécessaire pour que les jambes puissent compenser les petits obstacles. Le logiciel des exosquelettes existants ne tient pas suffisamment compte de ce problème. Les jambes se déplacent toujours dans la position définie par le logiciel et peuvent ainsi facilement basculer. Le "VariLeg", en revanche, est plus flexible gr?ce à un mécanisme à ressort dans le genou. Au lieu de tendre complètement la jambe, elle peut ainsi rester légèrement fléchie par exemple.

Ce que l'équipe VariLeg avait d'abord sous-estimé en poursuivant le projet, c'était la différence de manipulation d'un exosquelette par les paraplégiques par rapport aux personnes non limitées physiquement. Lors du premier projet Focus, le prototype avait toujours été testé par des personnes physiquement saines, pour des raisons de sécurité. Ce n'est que dans le deuxième groupe que Philipp Wipfli et Werner Witschi, deux pilotes paraplégiques, c'est-à-dire sponsors de l'exosquelette, ont pu rejoindre leur équipe avec l'aide du Centre suisse des paraplégiques (CSP). Les deux hommes aident les jeunes développeurs en leur prodiguant des conseils et en leur faisant profiter de leur expérience professionnelle - Philipp Wipfli était physiothérapeute et Werner Witschi est ingénieur en électricité. "Leur feed-back nous a surtout aidés à rendre les mouvements de l'exosquelette ainsi que les fixations plus ergonomiques et plus intuitives", explique Patrick Pfreundschuh.

Marcher est très fatigant pour les paralysés

"Une personne non handicapée fait inconsciemment de petits mouvements compensatoires avec les muscles de ses jambes ou de ses hanches", explique Stefan Schrade, qui rédige sa thèse de doctorat sur l'exosquelette au laboratoire d'ingénierie de la réadaptation de l'ETH et fait partie de l'équipe VariLeg. Ainsi, une personne non paralysée tient beaucoup mieux l'équilibre. Lorsqu'une personne paralysée des jambes porte l'exosquelette, l'appareil technique doit supporter tout son poids, d'autant plus que la tension musculaire dispara?t. "Pour que les personnes paralysées puissent porter VariLeg, nous avons d? rendre le prototype plus stable et renforcer par exemple l'articulation du genou", raconte Fabian Walter. ?tudiant en bachelor électrotechnique, il est notamment responsable de la commande des moteurs.

La position verticale est également très éprouvante pour un paraplégique. Ce n'est qu'après un certain entra?nement que les pilotes ont pu parcourir toute la distance de la compétition. C'est pourquoi ils s'entra?nent chaque semaine deux à trois fois pendant une à deux heures. La décision de savoir lequel des deux participera à la compétition sera prise à court terme.

Même avec beaucoup d'entra?nement, la marche avec un exosquelette reste plus lente qu'une promenade avec deux jambes saines. Cela s'explique surtout par le fait que les exosquelettes n'en sont généralement qu'au début de leur développement. Jusqu'à présent, ils sont surtout utilisés dans la rééducation.

Un engagement qui en vaut la peine pour les personnes handicapées

Les étudiants de l'ETH laissent ouverte la question de savoir s'ils ont des chances de remporter le Cybathlon. "L'essentiel est que notre technique fonctionne sans erreur", dit Patrick Pfreundschuh. La suite des événements après la compétition n'est pas encore déterminée. Stefan Schrade poursuivra en tout cas ses recherches avec le prototype, d'autres membres de l'équipe comme Fabian Walter veulent commencer leurs études de master et Patrick Pfreundschuh a prévu de faire un stage dans une entreprise de robotique. L'engagement pour "VariLeg" a en tout cas valu la peine pour tous. "Nous développons quelque chose qui profite aux gens, et nous avons en même temps beaucoup appris sur le travail en équipe et sur d'autres disciplines", s'accordent-ils tous à dire.