Développer la structure d’un exosquelette pour réapprendre à marcher !

tèse projet RehabByExo Arts et Métiers Angers
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Le projet RehabByExo, projet  structurant de l’Institut Carnot ARTS, vise à développer un exosquelette pour la rééducation du patient hémiplégique sévère dans l’optique de lui faire récupérer des capacités fonctionnelles pour la marche. Dans le cadre de ce projet, Valentin Spiroux mène une thèse au sein du LAMPA (Laboratoire Angevin de Mécanique, Procédés et innovAtion) implanté sur le campus d'Angers. Son objectif : optimiser la structure de l’exosquelette.

Dans quel contexte est né le projet de recherche RehabByExo ?

On constate depuis plusieurs années une augmentation du nombre de personnes sujettes à des Accidents Vasculaires Cérébraux –rien qu’en France cela représente autour de 150.000 cas par an ! Ces AVC peuvent donner lieu à d’importantes lésions. En effet les AVC provoquent un manque d’irrigation du cerveau qui peut se répercuter sur de nombreux organes et membres dont le fonctionnement peut alors être endommagé, conduisant parfois à des paralysies. La rééducation peut permettre une reprise de certaines fonctions. Mais elle demande un investissement lourd tant en termes de temps que d’efforts physiques de la part des patients et des kinésithérapeutes. C’est dans cette optique de soutien qu’est née l’idée de développer un exosquelette pour accompagner la reprise de la marche de patients hémiplégiques.

Quels sont les acteurs impliqués dans ce projet ?

Le projet RehabByExo est issu d’une thèse menée par un kinésithérapeute du CHU de Bordeaux. Dans le cadre de ses recherches, il a lui-même développé une première ébauche d’exosquelette. Le projet vise à améliorer son ergonomie et ses performances en réunissant les compétences de plusieurs laboratoires. Le LAMIH (Laboratoire d'Automatique, de Mécanique et d'Informatique industrielles et Humaines) de Valenciennes, où un autre doctorant mène des recherches en parallèle sur la partie actionnement et mise en mouvement de l’exosquelette. Trois laboratoire Arts et Métiers, l’IBHGC (l’Institut de Biomécanique Humaine Georges Charpak), expert en biomécanique, le LISPEN (Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Physiques Et Numériques) et enfin le LAMPA du campus Arts et Métiers d’Angers où je mène mes recherches. Ma thèse est cofinancée par Angers Loire Développement (ALDEV).

Sur quoi portent tes travaux de thèse ?

Depuis novembre 2019, je suis en charge de tout ce qui concerne la structure de l’exosquelette, c’est à dire sa partie mécanique et son dimensionnement en m’appuyant sur les compétences du LAMPA, laboratoire expert dans ce domaine.

La structure de l’exosquelette doit être en mesure de proposer une marche adaptée au patient en reproduisant correctement les mouvements du corps. Il doit être capable de s’adapter à toutes les morphologies : nous travaillons sur un éventail très large de tailles, poids et points de liaison entre l’exosquelette et le corps du patient.

Naturellement d’autres aspects tels que le coût, la durabilité de la structure, en menant des recherches sur la tenue en fatigue des matériaux choisis, la légèreté ou la facilité d’utilisation sont à prendre en compte dans le développement de la structure. J’ai d’ores et déjà pu établir le schéma cinématique adéquat. Reste désormais à travailler sur l’optimisation des matériaux et l’intégration de capteurs permettant de récupérer les données médicales du patient et de suivre l’état d’usure de l’exosquelette.

Pour avancer dans le cadre des travaux de ma thèse, je m’appuie également sur les projets pédagogiques étudiants du Programme Grande Ecole. A ce jour, cinq projets sur deux années universitaires, portaient sur la recherche de solutions et sur la conception technique de certains éléments de la structure de l'exosquelette.

Qu’est ce qui t’a donné envie de rejoindre un tel projet ?

J’ai effectué un Master en génie mécanique et matériaux à Lorient durant lequel j’ai pu me familiariser avec le domaine de la recherche. Une fois mon diplôme en poche j’ai voulu poursuivre mon exploration de ce domaine en m’engageant dans un doctorat. Je suis tombé sur l’offre de thèse publiée pour le projet RehabByExo et celle-ci m’a tout de suite intéressé : la thèse combinait mes compétences acquises en Master, mon attrait pour le secteur médical (dont est issu mon cercle familial) et mon goût pour l’innovation.

Le développement des exosquelettes est encore récent et leur champ d’application très vaste. Cela ouvre beaucoup de perspectives passionnantes !

école nationale supérieure d'arts et métiers
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students
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Laboratories
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Groupe d'étudiants assis par terre devant un campus

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