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Conception, modélisation et évaluation expérimentale d'un mécanisme d'abduction-adduction du poignet à câbles pour exosquelette du membre supérieur

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Des chercheurs ont publié sur arXiv (preprint 2604.20893, avril 2026) un mécanisme inédit d'actionnement par tendon unique pour le mouvement d'abduction-adduction du poignet dans un exosquelette de membre supérieur. Le système repose sur un câble de Bowden unique, maintenu en tension permanente par un ressort de torsion spiralé (dit "clock spring"), ce qui élimine le besoin d'une actuation antagoniste classique. Le prototype a été évalué expérimentalement avec cinq participants sans déficience motrice (NMD), dans différentes positions du bras et sous plusieurs charges, à travers trois configurations de ressorts. Les résultats montrent une bonne concordance entre les prédictions de simulation et les données expérimentales, avec la configuration nominale offrant le meilleur compromis entre amplitude de mouvement, couple requis et répétabilité.

Ce travail s'attaque à un problème réel dans la conception d'exosquelettes du poignet : les actionneurs conventionnels (moteurs électriques, pneumatique) alourdissent le dispositif, introduisent des frottements et compliquent l'intégration mécanique. L'approche par câble de Bowden assisté par ressort torsionnel permet d'obtenir un mécanisme compact et léger, sans recourir à un câble de retour actif. Point méthodologique notable : les auteurs proposent une méthode de sélection des paramètres de rigidité entièrement guidée par simulation, ce qui réduit la dépendance au tuning empirique itératif, typiquement coûteux en phase de prototypage. Pour les intégrateurs en rééducation robotique, cela ouvre la voie à un processus de conception plus prévisible, même si l'évaluation sur cinq sujets valides reste insuffisante pour valider l'usage clinique.

Les exosquelettes de poignet font l'objet d'une recherche active, avec des acteurs académiques et industriels comme Hocoma, Tyromotion ou, côté français, Wandercraft et Pollen Robotics qui travaillent sur la rééducation du membre supérieur. L'articulation du poignet, et notamment son degré de liberté en abduction-adduction, est souvent la moins bien couverte dans les dispositifs existants, car mécaniquement complexe à intégrer. Ce preprint ne présente pas un produit commercialisé mais un prototype de recherche validé en laboratoire; les prochaines étapes naturelles seraient une étude sur des patients post-AVC ou avec pathologies neuromusculaires, et une intégration dans un exosquelette complet du membre supérieur.

Impact France/UE

Ce mécanisme compact par câble de Bowden et ressort torsionnel pourrait informer les équipes R&D européennes en rééducation robotique (Wandercraft, Pollen Robotics), mais reste un preprint sans validation clinique ni transfert industriel annoncé.

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1arXiv cs.RO

Un joint de poignet à abduction-adduction entraîné par tendons améliore les performances d'un exosquelette de membre supérieur à 5 degrés de liberté

Une équipe de chercheurs a publié sur arXiv (preprint arXiv:2504.20898) une évaluation expérimentale de l'exosquelette de membre supérieur EXOTIC2, enrichi d'un sixième degré de liberté actif au niveau du poignet : le mouvement d'abduction-adduction (Ab-Ad). Le module intégré est compact et léger, utilisant une transmission par tendons pour l'abduction et un rappel par ressort pour l'adduction. Le protocole a impliqué huit adultes sans déficit moteur, soumis à deux tâches fonctionnelles de la vie quotidienne (boire dans un verre, gratter une surface) dans deux conditions randomisées : poignet actif vs. poignet bloqué. Un test de faisabilité préliminaire a également été conduit sur une personne atteinte de sclérose latérale amyotrophique (SLA). Les résultats quantitatifs sont nets : avec le DoF Ab-Ad activé, le taux de renversement lors de la tâche de boisson chute de 56 % à 3 %, et le taux de succès pour le nivellement lors de la tâche de grattage passe de 28 % à 75 %. Aucune dégradation du temps d'exécution n'a été observée. Ces chiffres apportent une preuve expérimentale directe d'un point souvent débattu dans la communauté exosquelette : l'ajout d'un DoF au poignet est fréquemment évité pour des raisons de complexité mécanique et de poids, sans que son bénéfice fonctionnel réel soit bien documenté. Cette étude comble ce vide pour les tâches de préhension et de transport d'objets. L'exosquelette EXOTIC (dont EXOTIC2 est la seconde génération) est développé dans un contexte de rééducation pour personnes à mobilité réduite sévère, notamment les patients SLA. Le domaine des exosquelettes de membre supérieur à vocation clinique reste dominé par quelques acteurs européens et nord-américains : Hocoma, Tyromotion, ou encore le français Wandercraft côté membre inférieur. Pour le membre supérieur, les solutions commerciales disponibles (Armeo, REAplan) intègrent rarement un contrôle actif du poignet en Ab-Ad. Ce travail, encore au stade de preprint, devra être validé sur une cohorte de patients avec déficits moteurs avant toute perspective de commercialisation, mais il pose une base expérimentale solide pour les prochaines itérations de conception.

UECette recherche sur EXOTIC2 renforce la base expérimentale des exosquelettes de membre supérieur cliniques, un segment dominé par des acteurs européens (Hocoma, Tyromotion) et où ce bénéfice documenté du DoF de poignet Ab-Ad peut orienter les prochaines générations de dispositifs de rééducation.

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2IEEE Spectrum AI

Vidéo du vendredi : le robot bipède Roadrunner sort du lot

Un nouveau robot bipède à roues baptisé « Roadrunner » a été dévoilé par le Robotics and AI Institute : pesant environ 15 kg, il peut basculer de manière fluide entre une configuration de roues côte à côte et une configuration en ligne, tout en intégrant des modes de marche à pied. Ses jambes entièrement symétriques lui permettent d'orienter ses genoux vers l'avant ou vers l'arrière pour contourner des obstacles. Un seul algorithme de contrôle gère l'ensemble des modes de locomotion, et plusieurs comportements complexes — comme se relever depuis le sol ou tenir en équilibre sur une seule roue — ont été déployés directement sur le matériel sans entraînement supplémentaire. En parallèle, la NASA a officialisé deux missions robotiques majeures : SkyFall, qui enverra une flotte d'hélicoptères de nouvelle génération sur Mars pour repérer des sites d'atterrissage humains et cartographier les réserves de glace souterraine, et MoonFall, qui déploiera quatre drones mobiles autour du pôle sud lunaire pour préparer l'arrivée des astronautes Artemis. Les drones lunaires opéreront de manière autonome pendant 14 jours terrestres, explorant notamment des zones constamment dans l'ombre. Par ailleurs, des chercheurs du MIT Media Lab et du Politecnico di Bari ont présenté dans Science Robotics des « muscles à fibres électrofluidiques » — des actionneurs souples qui déplacent un liquide par champ électrique, sans pièces mobiles, intégrables directement dans des textiles. Ces avancées illustrent une convergence de tendances qui redéfinissent la robotique mobile. Le Roadrunner incarne une nouvelle génération de robots à locomotion multimodale capables de s'adapter dynamiquement à leur environnement, réduisant le besoin de systèmes spécialisés distincts pour chaque terrain. Les missions SkyFall et MoonFall représentent quant à elles une montée en puissance des robots autonomes dans l'exploration spatiale : là où Ingenuity était un démonstrateur technologique unique, la NASA passe désormais à des flottes coordonnées avec des objectifs opérationnels concrets. Les muscles artificiels du MIT ouvrent une voie vers des robots portables et des exosquelettes textiles, avec des applications potentielles en médecine de rééducation et en assistance aux personnes âgées. Le contexte général est celui d'une accélération sans précédent de la recherche en robotique incarnée. Le robot quadrupède open-source MEVIUS2, comparable en taille au Spot de Boston Dynamics et capable de grimper des escaliers, montre que la robotique avancée se démocratise via l'open source. Boston Dynamics, de son côté, met en avant ses protocoles de tests de fiabilité pour les performances live de Spot, signalant une maturité commerciale croissante. La démonstration d'un cadre de planification multi-robots coordonnant simultanément 40 engins terrestres et aériens illustre enfin que la robotique en essaim sort progressivement des laboratoires. La compétition internationale s'intensifie, portée par des institutions académiques, des agences spatiales et des acteurs privés qui convergent vers les mêmes jalons : autonomie, robustesse et déploiement à grande échelle.

UELe Politecnico di Bari (Italie) co-signe la recherche sur les muscles à fibres électrofluidiques publiée dans Science Robotics, illustrant la contribution européenne aux actionneurs souples pour exosquelettes et rééducation.

ExosquelettesActu

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