Analyse approfondie de l'historique du développement et de l'état technologique des robots exosquelettes
**I. Le développement et les scénarios des robots exosquelettes**
La définition de l'exosquelette provient en fait des animaux au départ, c'est-à-dire du squelette externe. Ces squelettes externes sont généralement utilisés pour soutenir et protéger les animaux. En revanche, les humains sont des créatures dotées"endosquelette". Par conséquent, les robots exosquelettes font généralement référence à des dispositifs électromécaniques portables qui peuvent se protéger et améliorer les capacités humaines. À partir d'un seul produit électronique portable, il a progressivement formé une intégration transfrontalière d'électronique, de machines et de bionique, formant une technologie de pointe unique pour l'avenir. Dans le domaine d'application, il s'est également développé et dérivé pour inclure des dispositifs portables qui peuvent améliorer (aider à la rééducation) pour les personnes handicapées, principalement utilisés pour aider les patients dans l'entraînement à la rééducation de la marche. Par conséquent, actuellement, les robots exosquelettes sont généralement divisés en exosquelettes améliorés et exosquelettes de rééducation en termes de fonction.
L'idée des robots exosquelettes remonte à 1890, lorsqu'un Russe du nom de Nicholas Yagan inventa une sorte de système d'exosquelette alimenté par des sacs d'air comprimé. En 1917, un inventeur américain développa un robot exosquelette alimenté par de la vapeur. En 1960, le premier projet d'exosquelette vit le jour, inspiré du blindage militaire amélioré de l'armée américaine. Dans le même temps, des chercheurs de l'université Cornell commencèrent également à étudier le concept d'amélioration humaine. Par la suite, des robots exosquelettes commencèrent rapidement à être développés et la plupart des problèmes identifiables dans ce domaine furent rapidement identifiés. En 1970, le système Hardman conçu par General Electric contenait plus de 30 articulations et pouvait soulever un poids de 1 500 livres, démontrant l'énorme potentiel de la technologie des exosquelettes.
Depuis la recherche et le développement jusqu'à l'application, les robots exosquelettes ont traversé plus de cent ans. Les robots exosquelettes ont également commencé à être appliqués sporadiquement dans les domaines médical, industriel, logistique et autres, à partir du domaine militaire initial, notamment Ekso Labs, Barrett Medical aux États-Unis, Rewalk en Israël, Rex Blonics Limited au Royaume-Uni, CyberDyne au Japon et les robots exosquelettes de Panasonic sont toutes des entreprises en position de leader dans l'industrie.
Dans l'histoire du développement des robots exosquelettes à l'étranger, Panasonic a dévoilé pour la première fois son projet d'application de robots exosquelettes dans le domaine industriel en 2014. À cette époque, afin de permettre aux travailleurs ordinaires de transporter facilement des objets lourds pesant 15 kilogrammes et de se déplacer, Panasonic a d'abord fabriqué une version légère du support d'exosquelette, puis l'a soutenu avec des matériaux en fibre de carbone dans les zones du dos, des cuisses, des mollets et des pieds, combinés à un moteur électrique qui pouvait être réveillé par des capteurs, et a finalement obtenu la capacité d'aider facilement les personnes à transporter 15 kilogrammes de travail. En outre, Ekso Bionics et suitX aux États-Unis ont successivement lancé leurs propres robots exosquelettes industriels. Parmi eux, le robot exosquelette pour membres supérieurs EksoVest de la société Ekso Bionics a déjà été appliqué à l'opération supérieure de la chaîne de montage automobile Ford.
En Chine, ce secteur a démarré relativement tard, mais il s'est développé vigoureusement, notamment dans le domaine des robots exosquelettes de réadaptation, et de nombreuses start-up ont vu le jour, notamment Maibu Robot, Big Ai, Ruihan Medical, Screaming Technology, Jinhe, Fourier Intelligence, etc. Elles sont toutes des entreprises vedettes dans ce domaine ces dernières années. Parmi ces entreprises, en termes de financement, elles ont généralement bouclé le tour de financement pré-A en 2017-2018.
Les robots exosquelettes industriels sont également apparus en Chine en raison des besoins, notamment dans les domaines de l'assemblage automobile et de la logistique. Les entreprises concernées par les robots exosquelettes industriels en Chine ont également commencé à aller de l'avant. Par exemple, le robot exosquelette industriel MAPS pour membres supérieurs d'Aosha Intelligence a été testé en 2019 dans les usines Chery Automobile, Yutong Bus, Beijing Benz et Geely Automobile. Des start-up dans le domaine des robots exosquelettes logistiques telles qu'Iron Man Boxing ont également officiellement lancé leur premier robot exosquelette logistique à usage général en 2019 et ont des applications coopératives avec JD.com, Deppon et Schneider sur les robots exosquelettes logistiques, et continueront à développer en profondeur des robots exosquelettes pour des applications industrielles et de construction à l'avenir.
**II. La technologie et l'état actuel des robots exosquelettes**
Un robot exosquelette comprend généralement trois parties : la conception globale de la machine, la conception du pilote (mécanisme) et la stratégie de contrôle. Le point le plus difficile du robot exosquelette est de parvenir à une interaction et un contrôle homme-machine en temps réel. Le principe de fonctionnement général de l'interaction est généralement le suivant : la première étape consiste à percevoir l'intention comportementale humaine, qui est généralement une combinaison de signaux gyroscope + accéléromètre + électromyogramme, etc. ; la deuxième étape consiste à réaliser la méthode de conduite, comme l'utilisation d'une conduite comportementale avancée ; la troisième étape consiste généralement à évaluer l'environnement extérieur grâce à la perception laser + ultrasons.
Actuellement, les robots disposent de deux méthodes pour obtenir les intentions humaines : obtenir directement l'intention de l'opérateur et obtenir indirectement l'intention de l'opérateur. Les méthodes permettant d'obtenir directement l'intention de l'opérateur incluent les données EMG ou la force d'interaction entre les humains et les robots. Les méthodes indirectes consistent à obtenir des données à partir des articulations de l'exosquelette, à estimer l'intention de l'opérateur, puis à amplifier l'effet de mouvement. La société Neuralink fondée par Musk, qui s'est engagée à connecter le cerveau humain et l'ordinateur, est un moyen de renforcer cette connexion.
Pour le moment, les robots exosquelettes ont encore beaucoup de marge d'imagination et il existe des options proches des produits de qualité grand public. D'un point de vue technique, le seuil de recherche et développement des robots exosquelettes de rééducation est relativement bas, et en même temps, il appartient à la classe II des dispositifs médicaux, et le seuil d'enregistrement est relativement bas ; les performances techniques limitées des robots exosquelettes d'assistance à la marche ont été continuellement dépassées ; le seuil de recherche et développement technique des robots chirurgicaux est relativement élevé, et il appartient à la classe III des dispositifs médicaux. Le seuil et le cycle d'enregistrement en Chine sont très longs. Par conséquent, il n'est pas surprenant que les robots exosquelettes aient explosé en Chine.
Français En termes de technologie de pointe, à ce stade, l'Université Jiaotong de Xi'an, l'Imperial College de Londres et l'Université de Melbourne mènent toutes des recherches sur l'électroencéphalogramme, tandis que l'Université polytechnique de Hong Kong se concentre sur la recherche combinant la stimulation magnétique transcrânienne et les robots exosquelettes. Ce sont toutes des directions très avant-gardistes dans le domaine de la rééducation neurale et de la rééducation robotisée dans le monde à l'heure actuelle. Néanmoins, l'industrie médicale de rééducation en Chine en est encore à ses débuts. Même pour certains robots exosquelettes qui ont obtenu diverses certifications médicales, de plus en plus d'entreprises consacrent encore la majeure partie de leur énergie à la recherche et au développement de robots exosquelettes médicaux. Les produits véritablement appliqués commercialement concernent principalement les équipements de rééducation articulaire, tels que le robot exosquelette d'entraînement à la rééducation des membres inférieurs de Maibu Robot, le robot exosquelette de rééducation de la main et l'équipement de rééducation du poignet et de la cheville de Fourier.
Au début, les robots exosquelettes étaient principalement confrontés aux problèmes suivants. Le premier problème était le problème de l'énergie. Les premiers robots exosquelettes étaient indissociables de l'énergie externe. L'entraînement par moteurs à combustion interne et câbles était autrefois un problème qui entravait le développement des robots, ce qui avait un impact sur le poids et la durabilité des robots. Le deuxième problème réside dans la technologie de contrôle. La technologie de contrôle permet aux robots d'obtenir un contrôle efficace et un contrôle libre multidimensionnel précis tout au long du processus, et de suivre les différents changements chez les humains. S'il n'y a pas de capacité de perception des différentes tendances de mouvement du corps humain, et de fournir une assistance et un soutien à l'action aux personnes, le robot exosquelette deviendra au contraire un fardeau.
De nos jours, avec la maturité des batteries au lithium, des piles à combustible et d'autres sources d'énergie efficaces, certains robots exosquelettes ont commencé à bien résoudre les problèmes d'énergie et de contrôle, et il existe de nombreuses branches de robots exosquelettes à fonction unique, y compris les formes d'appareils orthopédiques, de gants, de doigts, de shorts, de genouillères, etc., et les applications ont également dérivé vers les domaines industriel, médical, civil et militaire.
**III. Conclusion**
Actuellement, en ce qui concerne le marché des robots exosquelettes, en raison de la concurrence sur le marché industriel et des produits matures tels que les robots industriels, le marché le plus probable pour les robots exosquelettes est toujours celui de la médecine. Le premier marché est le marché des dommages irréversibles, ciblant principalement les personnes ayant des problèmes de mobilité causés par des lésions musculaires, osseuses, nerveuses, des tissus mous et le vieillissement. Il y a environ 90 millions de personnes dans ce groupe 2C. Il est d'une grande importance de permettre aux personnes handicapées physiques de se lever. Le deuxième marché est le marché de la réadaptation réversible, principalement pour la population souffrant d'atrophie musculaire temporaire et de réadaptation intelligente causée par un traitement de repos au lit pour des raisons chirurgicales. Il y a environ 25 millions de personnes en circulation et d'institutions coopérant pour établir des canaux chaque année.
À l'avenir, le marché principal des robots exosquelettes doit toujours être le marché de consommation, comme pour les applications légères telles que la marche en extérieur, la randonnée, l'alpinisme, l'escalade, etc., et produire des produits sous forme de composants individuels adaptés aux genoux, aux cuisses, aux chaussures, aux bras, etc. Il n'y a pas de paramètres définis pour cette partie du marché, mais l'espace est très vaste.
On espère que dans un avenir proche, avec la conquête des matériaux et d'autres problèmes, le prix des robots exosquelettes continuera de baisser et atteindra finalement le niveau de dizaines de milliers, voire de milliers de yuans. À ce moment-là, le marché connaîtra sans aucun doute une percée énorme. Et si les robots exosquelettes peuvent être vendus comme des vêtements universels, peut-être que l'exploration humaine de l'univers inconnu ne sera plus un rêve lointain.
**Déclaration**: Cet article est extrait d'Internet, légèrement abrégé, et le droit d'auteur appartient à l'œuvre originale. S'il y a infraction, il sera supprimé.
Recommandation de produit.
Nous acceptons les produits personnalisés OEM tous fabriqués en Chine. Sélectionnez des produits d'électrovanne de concentrateur d'oxygène de haute qualité au meilleur prix sur Shenyang Holian Precision instrument Co., Ltd.
À propos de nous.
Fondée en 2017, Shenyang HOlian Precision instrument co., Ltd est spécialisée dans la production d'accessoires de générateur d'oxygène : électrovanne miniature pour générateur d'oxygène médical portable, générateur d'oxygène médical 4 voies 2 positions, électrovanne de générateur d'oxygène médical 3L à 10L, ensemble régulateur de pression pour concentrateur d'oxygène, ensemble réducteur de pression pour concentrateur d'oxygène, débitmètre à sténopé de concentrateur d'oxygène, débitmètre à sténopé de concentrateur d'oxygène médical, débitmètre 5L pour concentrateur d'oxygène, vanne de sécurité incendie spéciale pour concentrateur d'oxygène, connecteur de tube d'alimentation en oxygène pour vanne de canule de sécurité incendie, filtre primaire à oxygène, filtre de qualité médicale, clapet anti-retour (matériau PA6), clapet anti-retour (matériau ABS), accessoires de générateur d'oxygène Tête de réservoir de tamis moléculaire, accessoires de concentrateur d'oxygène Filtres à air, accessoires de concentrateur d'oxygène Connecteur NPT1/8-∅8, accessoires de concentrateur d'oxygène Connecteur NPT1/8-∅10, accessoires de concentrateur d'oxygène Buse à 3 voies, oxygène Accessoires de concentrateur Buse à 90°, fabrication de moules et moulage par injection.