Une nouvelle vue sur des gants robotiques

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10-07-2015

Des gants doux et légers aident à saisir des objets indépendamment. 

By Kat J. McAlpine, Wyss Institute Communications

Après avoir atteint des résultats prometteurs dans des tests de prototypage preuve de concept et des tests expérimentaux, un doux gant robotique, développé par Conor Walsh et une équipe d’ingénieurs de Harvard John A.Paulson School of Engineering and Applied Sciences ( SEAS ) et de l’Institut Wyss for Biologically Inspired Engineering, pourra aider un jour des gens souffrant d’une perte de leur contrôle du moteur des mains, de regagner une partie de leur indépendance.  

La plupart des patients souffrant d’une perte partielle ou totale de leurs compétences du moteur de leur main, causée par une dystrophie musculaire, SLA ou un traumatisme médullaire, rapportent une grande perte de qualité de leur vie puisqu’ils sont incompétents d’exécuter beaucoup d’activités journaliers. Des tâches considérées comme normales par des personnes valides – mettre un bouton à une chemise, prendre le téléphone, utiliser des outils de cuisine ou de table – deviennent frustrantes et presque impossibles à exécuter à cause de la force réduite de saisir et de maîtriser le contrôle du moteur des mains.

Les conditions sont là maintenant pour changer quelque chose grâce à l’expertise de Walsh dans des systèmes robotiques doux et prêts à porter et une approche de développement qui engage les utilisateurs finaux potentiels du gant dans chaque étape des tests et du développement. L’approche holistique assure que le développement technologique va plus loin que la fonctionnalité simple et incorpore des éléments de dessin sociaux et psychologiques qui promeuvent une adoption cohérente par les utilisateurs finaux.

« Dès le début de ce projet nous avons concentré sur la maîtrise des défis du monde réel avec lesquels ces patients sont confrontés en les visitant dans leur maisons pour exécuter une analyse », disait Walsh, un professeur dans le domaine de la technologie mécanique et biomédicale et fondateur du laboratoire « Harvard Biodesign de SEAS » et un membre clé de la faculté de l’Institut Wyss. Une équipe d’étudiants contribuait au développement d’un dessin d’un gant comme partie du cours ES227 sur le dessin des appareils médicaux.

Deux membres de la faculté de Wyss Technology Development, Panagiotis Polygerinos et Kevin Galloway, un ingénieur mécanique de l’institut, incorporaient des réponses des patients à chaque niveau de développement en essayant de maximiser le potentiel du gant pour être traduit dans une application réelle.

« Finalement des patients doivent se sentir bien en portant des gants », disait Galloway. « En dehors de la fonction des gants, nous avons découvert que des gens trouvaient important l’apparence de ces gants, ce qui pouvait avoir une grande influence sur le fait si le gant pourrait faire partie de leur vie journalière. »

L’équipe de Walsh a adapté les mécaniques pour faire sentir le gant plus confortable et naturel pour les porteurs. Après de différentes itérations de dessin les mouvements ont été faits plus petits et ont été modifiés pour distribuer la force plus régulièrement sur les doigts et le pouce. Les actionneurs doux et multisegments, qui sont des constructions composites et tabulaires des fibres et des silicones élastomères de Kevlar, assistent la rangée des mouvements qui sont exécutés par les doigts humains. Le système de contrôle du gant est portatif et léger et peut être porté en utilisant une ceinture ou peut être attaché à un fauteuil roulant.

Actuellement l’équipe est en train d’améliorer des stratégies de contrôle permettant le système de découvrir l’intention du porteur. Une solution possible est d’exploiter l’électromyographie en utilisant de petits capteurs électriques dans un habit porté sur le bras d’avant. Les capteurs électromyographie détectent des signaux résiduels musculaires tirés par des neurones moteurs quand le patient essaie un mouvement et peut être utilisé pour contrôler directement le gant.

« Nous sommes en train de continuer de tester le dessin du gant robotique sur des patients à côté de les faire plus personnalisés pour des pathologies spécifiques de chaque individuel et pour comprendre quelles stratégies de control ont le meilleur résultat, mais nous découvrons déjà beaucoup de résultats expérimentaux preuve de concept intéressants. Le défi actuel est de raffiner le système total suffisamment pour que nous puissions démarrer un essai de faisabilité avec de différents patients plus tard dans l’année ». 

Walsh et son équipe ont été aidés dans leur travail par George Whitesides, L.Woodford de l’université de Harvard et Ann A. Flowers, un professeur d’université, Robert Wood de SEAS et Charles River, un professeur de la faculté des sciences d’ingénieur et des sciences appliquées et aussi des membres clé de la faculté de Wyss.

Le dessin du gant a été publié dans le journal « Robotics and Autonomous Systems » et l’équipe l’a présenté récemment aussi lors de la Conférence Internationale sur le sujet des robots et de l’automatisation. En août le travail de contrôle électromyographie sera présenté lors de la Conférence Internationale sur la recherche robotique à Singapore.

Finalement l’équipe est intéressée de développer le gant dans un outil de réhabilitation pour des pathologies de main différentes et pour élargir les fonctions assistantes du gant au-delà les jonctions dans la main vers le développement de tendres systèmes robotiques qui aident également des mouvements du coude et des épaules.

 

Traduction : Axel Massart

Source : Harvard Gazette