Maintenance : quand les exosquelettes réduisent la pénibilité au travail

Un exosquelette permet d’exécuter des tâches pénibles, comme déplacer des charges lourdes, en toute sécurité. Dans les métiers de la maintenance, le concept se prête à un grand nombre de cas d’usage. La SNCF l’a déjà adopté.
 
Alien, Avatar ou Iron Man, les films de genre regorgent d’héros équipés d’exosquelettes. Les êtres humains ainsi « augmentés » ne sont plus du seul ressort de la science-fiction. Les premiers exosquelettes sont apparus chez les forces militaires dans les années 70 et, depuis quelques années, ils s’infiltrent dans le monde industriel.
 
Si l’on reprend son étymologie grecque, un exosquelette est un squelette « extérieur ». Il s’agit, de façon plus concrète, d’un appareil motorisé fixé sur un ou plusieurs membres du corps humain pour lui redonner sa mobilité – dans le cas d’une personne en situation de handicap – ou pour augmenter ses capacités motrices – dans le cas d’une personne valide.
 
Les structures mécaniques de l’exosquelette vont soutenir certains mouvements. Les minerves ou les corsets spécifiques sont ainsi à ranger dans la famille des exosquelettes. Dans des applications industrielles, l’exosquelette va renforcer les mouvements et les capacités de travail humain.

Les exosquelettes infiltrent l’industrie

Un exosquelette permet d’exécuter des tâches pénibles, sans effort important, et de façon sécure, comme déplacer des charges lourdes. Des tâches qu’il n’est pas possible d’automatiser. L’industrie automobile utilise, par exemple, des exosquelettes pour réaliser des opérations physiquement contraignantes comme des montages tête en bas ou du travail en hauteur. Ford a ainsi équipé certains ouvriers qui doivent régulièrement lever leurs bras pour réaliser des opérations d’assemblage (source SciencePost).
 
En cela, les exosquelettes se différencient des robots industriels. Les premiers ne fonctionnent que lorsqu’ils sont dirigés par un homme tandis que les seconds exécutent des mouvements de façon autonome.
 
Dans l’usine du futur cohabiteront, dans le même environnement, des ouvriers traditionnels, des opérateurs « augmentés », des robots industriels enfermés dans leurs cages et des « cobots ». C’est-à-dire des robots collaborateurs partageant le même espace que l’homme et effectuant à sa place les tâches difficiles, répétitives, ingrates ou dangereuses.

Exosquelettes passifs ou actifs

Il existe deux types d’exosquelettes. Non motorisés, les exosquelettes passifs reposent sur des systèmes mécaniques qui ne vont pas supprimer la charge mais mieux l’équilibrer. La charge sera, par exemple, allégée au niveau des bras et des épaules et répartie au niveau de la ceinture abdominale ou des jambes.
 
Agissant comme un corset géant, un exosquelette permet, par ailleurs, de prévenir certaines maladies professionnelles consécutives à de faux mouvements ou à des postures de travail prolongées.
 
En verrouillant une position, assise, accroupie ou debout, un exosquelette passif réduit les pressions sur le corps et lutte efficacement contre les troubles musculosquelettiques (TMS).
 
Mal utilisé, un exosquelette peut, à l’inverse, présenter des risques pour la santé. Dans un dossier très complet, l’Institut national de recherche et de sécurité (INRS) identifie les risques et appelle à la vigilance.
 
Les exosquelettes actifs sont, eux, pour la plupart encore au stade de la R&D. Motorisés, ils pèsent au minimum 15 kg et sont jusqu’à trois fois plus lourds que les dispositifs passifs. S’ils peuvent porter des charges jusqu’à 40 kg, ils sont aussi limités par l’autonomie de leur batterie.

Améliorer les conditions de travail

Comme on peut le voir, un exosquelette peut accompagner un technicien de maintenance dans un grand nombre de tâches et améliorer grandement ses conditions de travail.
 
En effet, un technicien est appelé régulièrement à transporter des pièces lourdes et à effectuer des manipulations répétitives. Il peut aussi être amené à intervenir dans des positions contraignantes sur des équipements difficilement accessibles.
 
Le prestataire qui l’emploie verra, de son côté, la productivité de ses équipes augmenter et les accidents du travail baisser. Le recours aux exosquelettes peut être aussi être un levier d’attractivité alors que la pénibilité du métier rebute nombre de jeunes.

La SNCF, en première ligne

Pionnière dans le domaine, la SNCF a développé, avec la startup Ergosanté Technologie, un exosquelette pour assister ses agents de maintenance. Présenté lors de l’édition 2019 de Viva Tech, Shiva Exo – c’est son nom – vise à réduire drastiquement la pénibilité au travail.
 
Cet exosquelette passif de moins de 7 kg est adaptable à toutes les morphologies et respecte les normes de l’INRS. Il est conçu pour prévenir les atteintes à l’épaule, au dos et au coude. Les contraintes mécaniques supportées par l’exosquelette sont directement redirigées sur les hanches.
 

Quatre ans de travail

Shiva Exo est adapté au travail bras en l’air (sous un pont, dans une fosse…) ou penché vers l’avant, à la manutention de pièces et d’outils lourds (perceuse, meuleuse, clé à choc…) jusqu’à 15 kg, précise Ergosanté Technologie qui le commercialise sur son site.
 
Testé au technicentre de Bischheim, près de Strasbourg, cet exosquelette a nécessité quatre ans de travail et 340 études ergonomiques selon un article du Figaro.
 
Présenté comme un exosquelette modulaire, répondant à de multiples cas d’usage, Shiva Exo doit être mis à la disposition des agents évoluant dans la maintenance et la logistique mais aussi des mécaniciens ou des freinistes de la SNCF. Le groupe ferroviaire a réalisé une vidéo de présentation.

Iron Man, c’est pour demain

Projet européen, Robo-Mate a aussi cette approche modulaire puisque cet exosquelette est constitué de quatre modules pouvant être combinés ou utilisés de façon autonome.
 
Un module destiné au torse soutient les hanches et le buste, un module de bras passifs apporte une force d’élévation constante tandis qu’un module de bras actifs apporte une force d’élévation variable pour les tâches de saisie et de positionnement. Enfin, une interface homme-machine interagit avec l’exosquelette et affiche les instructions d’assemblage.
 

Un exosquelette qui rend vingt fois plus fort

Le futur des exosquelettes qui se dessine devrait toutefois davantage ressembler à l’armure de Tony Stark dans Iron Man. Exosquelette actif doté d’une autonomie de huit heures, Guardian XO Max de Sarcos Robotics promet de nous rendre vingt fois plus fort. Un humain peut ainsi déplacer une charge 90 kg avec l’impression de soulever vingt fois moins, soit 4,5 kg (voir la vidéo de présentation).
 
Guardian XO Max a été conçu pour soutenir son propre poids. Pour des questions de sécurité, ses bras sont contrôlés à l’aide de manettes. La vitesse de déplacement de l’exosquelette a été aussi limitée afin d’éviter les gestes brusques et donc, les risques de blessure, nous apprend un article de SciencePost.