Les exosuits, ou exosquelettes utilisés au sein de l’industrie de la construction sont mûrs pour la croissance, affirme Dan Kara, qui jusqu’en décembre a dirigé la recherche axée sur la robotique chez ABI Research, un cabinet de recherche sur les entreprises technologiques.
ABI Research prévoit que le marché des exosquelettes robotiques atteindra à lui seul 1,8 milliard de dollars en 2025, contre 68 millions de dollars en 2014. Cette année, environ 6 000 combinaisons seront vendues, principalement pour la rééducation. D’ici 2025, ABI s’attend à ce qu’il y en ait environ 2,6 millions sur le marché.
Bien qu’un certain nombre d’entreprises fabriquent des combinaisons d’exosquelettes pour la construction et la fabrication, elles ont fait peu de progrès jusqu’à présent dans le domaine de la construction et peu d’entreprises de construction, voire aucune, les ont adoptées. Pendant ce temps, les constructeurs peuvent garder un œil sur les fabricants qui donnent aux combinaisons robotisées un essai pour déterminer comment elles peuvent se traduire par une utilisation dans l’industrie de la construction.
Les exosuits sont des armatures métalliques équipées de muscles motorisés pour multiplier la force du porteur. Également appelées exosquelettes, l’armature métallique des combinaisons robotiques reflète quelque peu la structure squelettique interne du porteur.
La combinaison donne l’impression que les objets soulevés sont beaucoup plus légers, et parfois même en état d’apesanteur, ce qui réduit les blessures et améliore la conformité.
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Et l’industrie de la construction adoptera en grand nombre ces exosuits robotiques portables, motorisés ou non, du moins selon une analyse.
L’une des raisons pour lesquelles les combinaisons robotisées sont prêtes à être adoptées par les constructeurs est la baisse de leurs prix, explique Kara. Pour prendre un exemple, deux types de combinaisons, le Chairless Chair et le EksoWorks Vest, se vendent environ 5 000 $ chacun, bien moins que le type de combinaisons complètes qui aident les personnes paralysées à marcher.
Du projet militaire américain aux soins de santé et au-delà
Développés d’abord par l’armée, les exosquelettes sont passés des soins de santé aux industries manufacturières et agricoles, où les employés portent et transfèrent également de lourdes charges et se déplacent de manière répétitive. Dans le domaine de la santé, les combinaisons aident les victimes d’accidents vasculaires cérébraux à retrouver la force de leurs membres ou même à aider les personnes paralysées à marcher ou à utiliser leurs bras.
Vers 1965, General Electric a commencé à développer le Hardiman, un grand exosquelette complet conçu pour augmenter la force des utilisateurs d’un facteur 25 afin de les aider à soulever des objets lourds. Le projet, parrainé par l’armée et la marine américaines, cherchait une machine qui pourrait aider à déplacer des cargaisons ou des équipements. L’exosquelette pesait 1 500 livres et était composé de deux combinaisons, l’une attachée à l’opérateur et l’autre externe qui portait les objets.
Le poids important de la machine ainsi que les problèmes pour la mettre et l’enlever ont fait que le développement de l’exosuite a été bloqué pendant un certain temps.
Mais vers 2000, les combinaisons robotiques exosquelettes sont devenues de plus en plus accessibles aux utilisateurs dans le domaine de la santé. L’une des premières applications, Lokomat, est utilisée pour la rééducation de la marche chez les patients victimes d’un accident vasculaire cérébral ou blessés de la moelle épinière, qui portent la combinaison en marchant sur un tapis roulant.
Vers 2015, les combinaisons ont fait leur chemin dans les applications industrielles.
Par exemple, Ekso Bionics a annoncé une expansion dans l’industrie de la construction et d’autres industries également avec l’exosquelette industriel Ekso Works. La combinaison permet à l’utilisateur de pouvoir soulever des outils électriques comme s’ils ne pesaient rien du tout, selon Ekso.
Crédit image : EksoBionics
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Les exosquelettes peuvent être soit passifs – c’est-à-dire sans utilisation d’actionneurs, de moteurs ou de batteries pour aider à soulever ou à transporter – soit actifs, qui utilisent des actionneurs pour aider à ces activités.
Typiquement pour une utilisation dans les industries de la construction et de la fabrication, les systèmes passifs sont populaires, car ces combinaisons sont moins coûteuses et les actionneurs ne sont pas nécessaires pour soulager l’utilisateur de l’exosquelette d’une charge utile ou du poids du corps.
Cet exosquelette industriel d’Ekso Works, par exemple, a un cadre non alimenté, ce qui signifie que c’est une combinaison passive sans actionneurs ou moteurs. Il peut être utilisé toute la journée, selon Ekso.
« Contrairement aux exosquelettes construits auparavant qui ne pouvaient être utilisés que pendant une durée limitée en raison de l’autonomie de la batterie, cela pourrait changer la donne », affirme Ekso.
Moins de blessures
Dans les secteurs de la construction, de la fabrication, de l’agriculture et d’autres industries qui adoptent les structures robotiques, les exo-suits augmentent les mouvements humains pour permettre une plus grande force de levage et une meilleure production sur des tâches répétitives comme s’accroupir, se pencher ou marcher, explique Kara.
Les personnes portant les exosuits seront également moins sujettes à des blessures graves dues à des accidents ou au surmenage. Le surmenage des travailleurs coûte aux employeurs américains environ 15 milliards de dollars par an en indemnités, ajoute Kara.
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Et les travailleurs de la construction accumulent plus que leur juste part de blessures dues au surmenage. En fait, ils ont certains des taux les plus élevés de troubles musculo-squelettiques par habitant, selon le Bureau of Labor Statistics. Ce type de blessures réduit le nombre d’années pendant lesquelles les travailleurs de la construction peuvent faire leur travail et peut même causer des blessures permanentes.
Types d’exosquelettes pour les travailleurs de la construction
Ces dernières années, les développeurs se sont concentrés sur des projets d’exosquelettes plus petits et plus spécialisés qui ciblent une partie particulière du corps, bien que des combinaisons complètes soient également utilisées.
Dans cette optique, les exosquelettes d’aujourd’hui se répartissent en catégories variées.
- L’exosuite à bras monté
Les exosquelettes porte-outils sont composés d’un bras à ressort qui tient un outil lourd à une extrémité et qui est relié à un exosquelette du bas du corps et à un contrepoids. Le poids de l’outil est transmis au sol. Ces exosquelettes sont généralement passifs et ne comportent parfois qu’une seule articulation, ce qui est suffisant pour supporter le poids.
Les exemples ici incluent l’EksoZeoG, d’Ekso Bionics. L’exosquelette à bras monté n’est pas porté sur le corps, mais les travailleurs contrôlent plutôt le bras en plaçant leur main à son extrémité. L’exosquelette aide les travailleurs à utiliser rapidement les outils manuels lourds afin qu’ils puissent terminer les travaux plus rapidement, avec moins de fatigue et un meilleur travail, selon Ekso.
- Exosuit de soutien dorsal
Crédit image : EksoBionics
Les exosquelettes qui offrent un soutien dorsal aident les travailleurs lorsqu’ils se penchent pour effectuer un levage et, encore une fois, s’assurent qu’ils soulèvent de la bonne manière. Ils réduisent la charge sur les muscles du dos lorsqu’ils se penchent et diminuent les lésions dues aux contraintes répétitives. Ils veillent également à ce que les utilisateurs maintiennent une posture correcte lorsqu’ils se penchent afin de réduire les blessures musculaires.
- Limbe de soutien du bras
Crédit image : EksoBionics
Certaines combinaisons sont de simples bras qui aident les travailleurs à soulever des outils lourds, tandis que des exosquelettes plus complets, offrent un soutien des épaules ou des bras. Le gilet EksoWorks est un exosquelette de soutien des épaules et des bras, doté d’un appui-tête, conçu pour atténuer les contraintes liées au travail continu avec des outils lourds au-dessus du niveau de la taille. Il n’utilise aucune énergie, mais fournit un soutien ergonomique du haut du corps et des bras qui fait que les objets semblent peser beaucoup moins qu’ils ne le font, et permet à un travailleur d’opérer dans une posture de ligne d’usine sans fatigue, selon les fabricants du costume.
- Soutien accroupi et debout
Les chaises sans chaise sont des exosquelettes légers portés qui se verrouillent en place et soutiennent les utilisateurs lorsqu’ils s’accroupissent ou se tiennent debout dans la même position pendant de longues périodes. Elles sont appelées chaises sans chaise parce qu’elles peuvent soutenir les utilisateurs de la même manière que les chaises. Elles réduisent également les blessures musculaires et les stress répétitifs.
Les exemples ici incluent la chaise sans chaise de la société suisse Noonee, qui se verrouille en place lorsqu’un travailleur doit s’accroupir ou se tenir debout pendant des périodes prolongées. Elle réduit la pression sur le genou et le reste de la jambe, selon Noonee.
- Combinaisons intégrales
Crédit image : EksoBionics
Les combinaisons motorisées intégrales offrent un soutien et une force supplémentaire.
Lorsque les travailleurs portant un exosquelette de SuitX se penchent vers l’avant, par exemple, des ressorts à air comprimé à l’arrière de la combinaison soulagent une partie de la charge de levage du porteur. Une unité d’épaule utilise un mécanisme d’assistance similaire pour soulever ou travailler au-dessus de la tête, explique Homayoon Kazerooni, directeur général de SuitX de Berkeley, en Californie, qui fabrique des systèmes d’exosquelette pour les jambes, le dos et les épaules ainsi qu’une version pour tout le corps.
Tests en phase initiale
Parce que les exosquelettes sont relativement nouveaux dans l’industrie de la construction et de la fabrication, les constructeurs cherchent à voir comment ils se comportent dans les usines de fabrication qui les testent. Les deux industries se chevauchent beaucoup lorsqu’il s’agit de se tenir debout, de s’accroupir, de soulever et de déplacer des objets lourds, et de faire des mouvements répétitifs.
Des exosquelettes pour le bas du corps sont déjà également utilisés dans plusieurs usines de production automobile du groupe BMW en Allemagne. L’exosquelette est constitué d’attelles mobiles fixées aux jambes ou au torse et verrouillées dans différentes positions. La structure de soutien des jambes peut transformer une position debout prolongée en position assise afin d’améliorer le confort et la flexibilité des conditions de travail, explique Christian Dunckern, responsable du système de production, de la planification, de la fabrication d’outils et de l’ingénierie des usines du groupe BMW.
Le constructeur automobile allemand Audi utilise également la chaise sans chaise sur le lieu de production, bien que Mathias Keil, responsable des méthodes d’ingénierie industrielle chez Audi AG, affirme que les exosquelettes n’ont pas été utilisés assez longtemps pour évaluer les résultats. Audi s’attend également à ce que les combinaisons robotisées soient utilisées en aval par des travailleurs ayant un handicap physique, même s’ils ne travaillent pas directement sur la chaîne de montage, ajoute-t-il.
Combinaisons à la tâche
Certaines entreprises de construction travaillent en étroite collaboration avec les développeurs d’exoscousses pour s’assurer que les combinaisons répondent à leurs besoins.
Par exemple, en novembre, Gammon, une entreprise de construction de Hong Kong, a annoncé qu’elle avait acheté 10 exosquelettes Assist Suit. Gammon effectuera des essais de la combinaison sur son site de construction pour les développeurs, Atoun Inc, filiale de Panasonic, et Shun Hing Systems Integration Co. Ltd. L’entreprise de construction donnera son avis aux développeurs dans l’intention d’aider à améliorer davantage la sécurité, l’efficacité et la productivité de la construction.
Kara affirme que l’industrie de la construction, en pleine croissance, adoptera ces types d’exosquelettes en plus grand nombre. Les récentes avancées technologiques contribueront à faire du chantier un endroit plus sûr et plus efficace.