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Des prothèses artificielles pour systèmes vivants

Dossier - La robotique inspirée de la nature
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En 1960 naît une discipline nommée la « bionique », marquant officiellement l’intérêt des scientifiques pour les innombrables astuces découvertes par les systèmes vivants au cours de leur évolution. Le terme vient de la contraction de « biologie et technique » ou « biologie et électronique ».

  
DossiersLa robotique inspirée de la nature
 

L'hybridation technologique et biologique peut également servir les humains, sous sa forme connue de prothèses artificielles. 

Prothèses artificielles. © Ronymichaud - Domaine public
Une jeune paraplégique depuis douze ans utilise eLegs. © Berkeley Binics

Des prothèses artificielles pour systèmes vivants

La start-up japonaise Cyberdyne conçoit HAL (Hybrid Assistive Limb), une combinaison pour personnes âgées ou handicapées.

La combinaison HAL. © Yoshiyuki Sankai, University of Tsukuba et CYBERDYNE Inc

L'exosquelette robotique mesure 1,60 mètre et pèse 23 kilos et peut interpréter les impulsions électriques musculaires enregistrées au niveau de la peau. Il fournit ainsi des supports de jambes et de bras qui augmentent la résistance et la stabilité de la personne : celle-ci peut alors facilement se lever de son siège, monter des escaliers et porter jusqu'à 40 kilos. Un japonais, tétraplégique depuis vingt ans, a pu grâce à elle réaliser son rêve : escalader le Breithorn en Suisse. D'autres projets semblables sont étudiés, dont la combinaison Cyberthèse de l'École polytechnique fédérale de Lausanne, qui programme des entraînements moteurs pour personnes handicapées.

Dans la même optique, on peut citer l'exosquelette eLegs, pourvu d'une intelligence artificielle et permettant aux personnes paralysées de marcher.

eLegs, l'exosquelette pour personnes paralysées. © Berkeley Binics

Des machines contrôlées par l'influx nerveux

Dans les travaux concernant les « interfaces cerveau-ordinateur », c'est l'influx nerveux qui maîtrise la machine. Le principe consiste à enregistrer en temps réel, avec des neuroprothèses multiélectrodes, l'activité électrique de populations de neurones sensoriels et moteurs, et à traduire les informations correspondantes en ordres moteurs capables d'actionner un ordinateur, une machine ou un robotLes techniques invasives ou semi-invasives enregistrent les signaux électriques nerveux à l'aide de neuroprothèses implantées sous le crâne. Les techniques non invasives, elles, enregistrent un électroencéphalogramme par l'intermédiaire d'un bonnet multiélectrodes. Un projet européen coordonné par un laboratoire autrichien utilise la réalité virtuelle pour analyser plus précisément les interactions entre le sujet et un environnement en trois dimensions qu'ils peuvent parfaitement contrôler. Un sujet est entraîné à avancer ou à s'arrêter dans une rue bordée de boutiques, en imaginant qu'il exécute un mouvement convenu comme bouger un pied ou une main.

Une neuroprothèse multiélectrode. © Robert Leeb, Graz University of Technology