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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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Résumé IASource uniqueImpact UE

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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Wandercraft Pollen Robotics — Reachy Exosquelettes arXiv cs.RO

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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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2arXiv cs.RO

Génération de démarche adaptative pour exosquelettes multi-terrains via des primitives de mouvement à noyau contraint

Des chercheurs ont publié le 5 mai 2026 sur arXiv (preprint, non encore évalué par les pairs) un framework baptisé AGG (Adaptive Gait Generation), basé sur les Kernelized Movement Primitives (KMP), conçu pour permettre aux exosquelettes de membres inférieurs (Lower Limb Exoskeletons, LLEs) de marcher sur plusieurs types de terrains intérieurs en temps réel. Le système apprend une représentation probabiliste de la marche humaine à partir d'un nombre limité de démonstrations, dans les espaces articulaires et cartésiens, pour garantir la cohérence physiologique et la faisabilité cinématique. Une caméra RGB-D embarquée extrait des informations environnementales qui sont injectées comme contraintes linéaires dans un problème d'optimisation via des via-points. La méthode a été validée en simulation sur quatre scénarios, marche à plat, pentes, escaliers et franchissement d'obstacles, puis testée physiquement sur un LLE commercial dans des conditions réelles. L'enjeu principal est de combler le fossé entre laboratoire et terrain pour les exosquelettes de rééducation et d'assistance, qui restent aujourd'hui cantonnés aux surfaces planes et uniformes. L'approche KMP permet d'adapter la trajectoire de marche sans recalibration manuelle, ce qui représente une avancée opérationnelle concrète pour les cliniciens et les intégrateurs industriels. La capacité à générer des trajectoires cohérentes à partir de peu de démonstrations humaines réduit significativement le coût de déploiement, un verrou majeur pour la commercialisation. Les résultats sur le LLE commercial valident le passage du sim-to-real, même si la robustesse à long terme et la diversité des profils utilisateurs restent à démontrer sur des cohortes plus larges. Les exosquelettes de membres inférieurs sont un segment en pleine structuration : des acteurs comme Wandercraft (Paris), avec son Atalante X, ou Ekso Bionics et ReWalk côté américain, s'affrontent sur la question de l'autonomie locomotrice en environnement non contrôlé. La plupart des systèmes existants imposent encore une supervision clinique ou des réglages manuels par terrain. Ce travail s'inscrit dans une vague de recherches cherchant à coupler perception embarquée et planification adaptive, un axe également exploré par des équipes à l'ETH Zurich et au MIT. Les prochaines étapes naturelles seraient une validation sur des populations de patients avec des pathologies variées et une intégration dans un pipeline de contrôle adaptatif complet incluant la détection d'intention de l'utilisateur.

UEWandercraft (Paris) et son Atalante X sont directement concernés par cette avancée, qui ouvre la voie à une autonomie locomotrice en environnements non contrôlés sans recalibration manuelle, un verrou clé pour la commercialisation clinique en Europe.

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SoFiE : un exosquelette de doigt souple pour la préhension intelligente

Des chercheurs ont présenté SoFiE, un exosquelette doux et modulaire pour l'index, conçu pour assister la flexion du doigt lors de tâches de préhension chez des personnes ayant une fonction manuelle réduite. Le système repose sur des matériaux flexibles imprimés en 3D, ce qui lui confère un profil compact et léger. L'actionnement est assuré par un mécanisme à tendons entraîné par un moteur DC miniature, tandis que l'extension passive est gérée par un ressort conducteur élastique, baptisé StretchSense. Ce composant joue un double rôle : il assure le retour en extension tout en faisant office de capteur proprioceptif, sa résistance électrique variant en fonction de la déformation. Une seconde modalité sensorielle, MagSense, est introduite : une paire aimant-magnétomètre intégrée dans la pulpe souple du doigt permet d'estimer à la fois la force de contact et la compliance des objets saisis. L'ensemble est entièrement sans fil, piloté par un microcontrôleur embarqué, et complété par un retour encodeur moteur pour l'estimation de l'état du système. L'intérêt principal de SoFiE réside dans la combinaison de deux types de sensing en un dispositif portable et non-filaire : la proprioception via StretchSense et la perception tactile via MagSense. Cette dualité permet au système de distinguer des matériaux de rigidité différente et de générer des signatures sensorielles distinctes selon le type de prise, ce qui constitue une base sérieuse pour des stratégies de contrôle adaptatif et sécurisé. Pour les intégrateurs en robotique d'assistance, c'est une architecture prometteuse : la modularité de la conception laisse entrevoir une extension à d'autres doigts sans refonte complète du système. Le domaine des exosquelettes de main souples est actif dans plusieurs laboratoires universitaires à l'échelle mondiale, avec des acteurs comme Roam Robotics, Bioservo Technologies ou encore des projets issus du MIT et de l'ETH Zurich sur des dispositifs comparables. SoFiE reste pour l'instant un démonstrateur de faisabilité, publié en preprint sur arXiv (2606.00397), sans partenaire industriel ni timeline de commercialisation annoncée. Les prochaines étapes attendues seraient une validation clinique sur des profils patients (AVC, lésions médullaires), ainsi qu'une extension du système à plusieurs doigts pour couvrir des prises complexes au-delà du pincement index-pouce.

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Interaction thérapeute-exosquelette-patient pour la rééducation à la marche

Des chercheurs ont publié sur arXiv (2507.16059v2) un paradigme inédit de rééducation locomotrice post-AVC appelé pHRHI, pour physical Human-Robot-Human Interaction. Le principe : thérapeute et patient portent simultanément des exosquelettes de membres inférieurs, reliés virtuellement au niveau des hanches et des genoux par des éléments ressort-amortisseur. Cette connexion bidirectionnelle permet au thérapeute de guider les mouvements du patient tout en recevant un retour haptique en temps réel sur plusieurs articulations simultanément. L'étude clinique, conduite sur huit patients atteints d'un AVC chronique, a comparé des sessions pHRHI à la marche conventionnelle sur tapis roulant guidée manuellement par un thérapeute. Les résultats indiquent des améliorations mesurées sur l'amplitude articulaire, les métriques de pas (longueur, symétrie), l'activation musculaire et la motivation des patients. L'échantillon reste cependant très limité (n=8) et l'article ne précise pas le matériel exosquelette utilisé. Le défi central de la rééducation locomotrice post-AVC est de combiner la précision mécanique du robot (support multi-articulaire, feedback objectif, reproductibilité) avec l'intuition clinique du thérapeute. Les systèmes existants placent le thérapeute dans un rôle de supervision passif, effaçant la richesse de l'interaction physique directe. La pHRHI résout cette tension en faisant du clinicien un acteur haptiquement couplé au système, capable de moduler l'assistance sur plusieurs degrés de liberté en temps réel, ce qu'une aide manuelle ne permet pas physiquement. Pour les services de Médecine Physique et de Réadaptation et les intégrateurs de solutions robotiques, ce paradigme ouvre la voie à des protocoles où le robot amplifie l'expertise du clinicien plutôt que de le substituer, ce qui représente un changement de philosophie notable par rapport aux approches autonomes actuelles. Le marché des exosquelettes de rééducation est dominé par Hocoma avec le Lokomat, Ekso Bionics et ReWalk Robotics, dont les systèmes reposent sur des stratégies de contrôle prédéfinies ou en boucle fermée autonome. En France, Wandercraft (Paris) commercialise l'Atalante, exosquelette destiné aux centres de rééducation avec une approche axée sur la mobilité autonome sans béquilles. La spécificité du pHRHI est son positionnement dual-robot avec couplage haptique clinicien-patient, inédit dans la littérature clinique publiée à cette échelle. Les prochaines étapes logiques incluent des études à plus grand effectif, une validation sur des populations en phase subaiguë (plus réceptives aux gains fonctionnels), et l'intégration de métriques temps réel pour automatiser l'adaptation de l'assistance selon l'effort du patient. Aucune timeline commerciale ni partenariat industriel n'est mentionné dans le papier actuel.

UELes services de Médecine Physique et de Réadaptation français et Wandercraft (Paris, Atalante) pourraient s'inspirer de ce paradigme de couplage haptique clinicien-patient pour différencier leurs protocoles de rééducation robotisée, bien qu'aucun partenariat industriel français ne soit impliqué dans cette étude.

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