L'exosquelette dédiée au bien-être des enfants.

Home
54 % des enfants atteints de paralysie cérébrale peuvent marcher sans aide, 16 % auront besoin d’appareils adaptés pour marcher et 30 % ne sont pas capables de marcher à l’âge de 5 ans. Face à ce constat, les enseignants-chercheurs de l’équipe Junia travaillent depuis quelques années sur le projet de recherche européen MOTION : un exosquelette pour les enfants atteints de paralysie cérébrale qui ne peuvent pas marcher.

Il y a maintenant 10 ans Luc Masson, papa d’une extraordinaire petite fille polyhandicapée qu’il rêvait de voir marcher, rencontre l’équipe Junia. C’est alors que ces enseignants-chercheurs se lancent dans une étude de faisabilité et construisent la première version de leur exosquelette grâce à un premier financement. Le projet MOTION de JUNIA est lancé.

A cette période, l’équipe répond au programme de l’INTEREGG des 2 Mers, un programme de financement qui couvre l’Angleterre, la France, les Pays-Bas ainsi que la Belgique. L’objectif principal est de développer au sein de cette zone un lieu d’innovation axé sur la recherche et la connaissance avec un critère inclusif et durable. Un consortium européen est créé pour réaliser le projet MOTION.

Membres de l'équipe Junia et le logo du projet MOTION de l'interreg des 2 Mers

Le projet MOTION.

Grâce à une co-création entre chercheurs, ingénieurs et praticiens hospitaliers, le projet MOTION propose de concevoir et de fabriquer pour des enfants cérébrolésés un exosquelette des membres inférieurs. L’objectif est d’aider les enfants et les accompagner dans la marche ainsi que mesurer leur stress et les différents paramètres physiologiques grâce à une combinaison intelligente.

Répartis sur les 4 pays couverts par le programme de financement européen, 14 partenaires composent ce consortium pour un budget total d’environ 7.4 millions d’euros. Cela représente 5 personnes à plein temps dans l’équipe Junia pour le développement de l’exosquelette des membres inférieurs. Sur la totalité des partenaires, 50 personnes travaillent sur le projet.

Junia participe en tant que leader au projet MOTION.

Le groupe Junia est l’un des premiers pôle d’enseignement supérieur privé d’Europe. Implanté sur quatre campus (Lille, Bordeaux, Châteauroux et Rabat), le groupe Junia est labellisé EESPIG (Etablissement d'Enseignement Supérieur Privé d'Intérêt Général) et propose depuis 1885 des formations initiales, notamment les diplômes d’ingénieur HEI, ISA et ISEN Lille, des activités de recherche, des services de conseil aux entreprises et des formations continues. Le groupe compte actuellement 5000 étudiants, 450 collaborateurs, 28 000 diplômés et est impliqué dans 23 laboratoires de recherches et 4 co-tutelles de laboratoires publics régionaux.

«Rendre accessible la technologie exosquelette aux enfants»

 

De nombreux objectifs liés au bien-être des personnes, « Ouvrir les portes à une vie meilleure chez soi ou à l’hôpital, rendre accessible la technologie exosquelette et répondre aux besoins en soins d’enfants atteints de paralysie cérébrale (CP), unir les expertises provenant de la zone des 2 Mers. Certains enfants marchent seuls, d’autres avec une aide technique et certains n’acquerront jamais la marche. L’exosquelette JUNIA permettra d’assurer la progression et le suivi des enfants sur l’acquisition de la marche. » nous décrit Laurent Peyrodie, enseignant-chercheur et membre de l’équipe Junia.

L’exosquelette pourra être considéré comme une alternative au fauteuil roulant offrant un nouveau regard de la société sur le handicap et servir de tremplin pour rendre effective ces technologies en étant acceptées et diffusées vers des applications comme l’hémiplégie des membres inférieurs.

Un exosquelette pour répondre aux challenges techniques.

Développer cet exosquelette n’a pas été de tout repos, l’équipe a pris en compte la croissance de l’enfant durant la conception. Un véritable challenge afin que l’exosquelette des membres inférieurs soit modulaire avec une même structure pour toutes les articulations, autonome avec un équilibre à tout épreuve sans aucun mécanisme extérieur, sécurisé et adapté pour chaque enfant par une structure mécaniquement modifiable en hauteur et en largeur.

La collaboration entre les équipes médicales et techniques a permis aux membres de l’équipe JUNIA de définir une structure mécanique répondant aux problèmes d’adaptation aux changements de morphologie de l’enfant.

Les outils de simulations et les données cliniques ont permis de tester les mécanismes avant de les fabriquer. Ces mêmes outils ont permis d’évaluer les couples et les efforts aux sols fondamentaux pour choisir la motorisation.

Changer la vie de milliers d’enfants avec les moteurs maxon.

Les exigences sont multiples pour l’exosquelette, en premier lieu un bon rapport de puissance/poids pour une conception légère, un design compact pour ne pas entraver le mouvement de l’utilisateur ainsi que des couples importants qui nécessitent des réducteurs.

L’exosquelette de Junia doit disposer d’une motorisation avec un couple et une accélération performante. Également d’une consommation énergétique la plus faible possible mais aussi une accessibilité aux paramètres de contrôles. C’est la raison pour laquelle l’équipe Junia s’est tournée vers les motorisations haute performance de maxon. Utilisées pour actionner les 6 articulations : 2 par hanches et 1 par genou, la motorisation de la cheville de l’exosquelette est quant à elle assurée par Mobilab.

3 moteurs maxon par jambe avec réducteur, un pour le genoux et deux pour la hanche

Les moteurs EC60 et EC90 et les cartes EPOS4 de maxon permettent de contrôler l’exosquelette, la mise en réseau des moteurs est assurée par les drivers EPOS4 Ethercat.

Aujourd’hui, après un an et demi, une structure conçue pour s’adapter à la taille et à la morphologie de l’enfant a été fabriquée et assemblée à Junia. Cette structure assure le lien entre la cheville et la hanche développée par KU Leuven. Chaque jambe comporte 3 moteurs maxon avec réducteur, un pour les genoux, et deux pour la hanche ainsi que 3 cartes EPOS 4 (permettant une commande de positionnement modulaire et numérique). Elles permettront de tester les algorithmes de contrôle de l’équilibre durant la marche.

«Nous voulions la qualité de maxon»

La collaboration entre Junia et maxon France.

L’exosquelette de l’équipe Junia nécessite des besoins précis dont seul maxon peut répondre avec des produits d’une grande qualité et fiabilité. maxon commercialise les moteurs ainsi que les contrôleurs développer pour les moteurs maxon. Une combinaison qui convient parfaitement à Junia car facilement intégrable au projet MOTION. « Nous avons consulté les articles de blog sur les exosquelettes, la robotique, nous savons que les produits maxon sont beaucoup utilisés. Nous voulions la qualité des moteurs maxon, suite à nos calculs, les produits maxon répondaient parfaitement à notre besoin ».

La compacité, le poids et le ratio poids/puissance des produits maxon amènent les membres de Junia à commander leurs produits sur l’eshop maxon, leur permettant de bénéficier des meilleurs prix et délais de livraison. De plus, le support technique de maxon France a également permis à l’équipe technique de Junia de comprendre les fonctionnalités des cartes électroniques EPOS de maxon pour un meilleur paramétrage.

Le futur avec maxon France

Les ambitions de JUNIA sont de tester l'exosquelette sur des enfants atteints de paralysie cérébrale pour atteindre le niveau 5 de l’échelle d’innovation pour passer ensuite à une phase de certification en vue de tests cliniques sur des cohortes de patients plus importante.

La structure est dupliquée en Angleterre et contient les produits maxon également. Au sein du projet, tout le monde utilise les produits maxon afin de simplifier le moment où les différents systèmes seront mis bout-à-bout. « Nous pourrons mettre le même type de commande, le même type de carte de contrôle, cela sera plus simple à intégrer par la suite. Bien sûr, nous recommanderons les produits maxon » nous explique Laurent Peyrodie, enseignant-chercheur.

Les prochaines étapes de Junia sont de figer la structure d’un point de vue technologique. Le but étant de tester la structure avec des enfants en bonne santé puis dans un second temps avec des enfants atteints de paralysie avant la fin de l’année.

Vidéo projet MOTION : 10 pas en automatique

Dans ce challenge de développement, maxon a un rôle crucial en proposant de nouvelles motorisations encore plus performantes. C’est pour cela que fin 2021 maxon lance de nouveaux produits pour les applications dynamiques qui répondent parfaitement aux exigences du marché en matière de réponse dynamique, de compacité et de densité de puissance.

Le nouveau EC frameless DT, précurseur d’une famille de produits pour les mouvements dynamique ainsi que la gamme ECX flat disponible en diamètre 22mm, 32mm et 42mm pour réaliser des performances exceptionnelles.