Après des tests en réalité virtuelle, une équipe de chercheurs est parvenue à créer un bras robotique contrôlé par la respiration. Il n'interfère pas avec les autres parties du corps pour devenir un membre totalement indépendant des autres.

Quand on pense à un robot, on s'imagine le plus souvent une silhouette humanoïde déambulant plus ou moins maladroitement. Ce genre de machines existent déjà, et certaines travaillent même chez Amazon ou construisent des voitures pour BMW. Mais la robotique est aussi là pour soutenir les humains suite à un accident par exemple, voire à “augmenter” les capacités de quelqu'un en bonne santé. La machine qu'a inventé l'équipe du neuro-ingénieur Silvestro Micera permet les deux. Il s'agit d'un bras-robot contrôlé uniquement avec la respiration.

Avant de construire un prototype physique, les chercheurs ont vérifié si cela était possible grâce à la réalité virtuelle. 61 personnes en bonne santé ont ainsi participé à plus de 150 sessions. Assis dans un genre d’exosquelette et coiffé d'un casque HTC Vive, chaque participant voit à l'écran un bras droit et un bras gauche virtuels, ainsi qu'un troisième entre les deux. Ce dernier possède 6 doigts, dont 2 pouces. “Nous avons rendu cette main symétrique pour éviter tout biais en faveur de la main gauche ou de la main droite” explique Giulia Dominijanni, doctorante à l'Institut Neuro-X de l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL).

Un bras robotique indépendant se contrôle avec les mouvements du diaphragme

Les scientifiques demandent alors aux gens de tendre la main gauche, droite, ou celle du milieu. Si les deux premières se contrôlent avec les joysticks de l'exosquelette, la troisième bouge uniquement grâce à la respiration. Autrement dit avec les mouvements du diaphragme. Giulia Dominijanni constate que “le contrôle du troisième bras avec le diaphragme est très intuitif. Les utilisateurs apprennent très rapidement à contrôler le membre supplémentaire. De plus, […] le contrôle du diaphragme n’affecte pas la capacité de l’utilisateur à parler de manière cohérente”.

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Le bras supplémentaire peut donc bouger indépendamment du reste du corps, sans affecter ses autres fonctions. Fort de ces résultats, l'équipe a fabriqué une version physique simplifiée du bras-robot. C'est celui que l'on voit en illustration de cet article. Il s'agit d'une baguette qui se déplie quand l'utilisateur contracte le diaphragme. Là aussi, les expériences montrent que cela fonctionne sans problème.

Silvestro Micera rappelle que le “but principal est de comprendre le système nerveux. Si vous posez un défi au cerveau en lui demandant d’effectuer des tâches entièrement nouvelles, vous pouvez voir s’il en a la capacité et s’il est possible de faciliter l’apprentissage. Ensuite, nous exploiterons ces connaissances pour, par exemple, concevoir des dispositifs d’aide aux personnes handicapées, ou des protocoles de rééducation après un accident vasculaire cérébral”. Mais le chercheur ne compte pas s'arrêter là.

Vers “l'amélioration” de l'homme grâce aux machines ?

L'expérience montre qu'au final, n'importe qui peut profiter de ce genre de technologie. “Il s’agit d’acquérir de nouvelles fonctions motrices, des améliorations qui vont au-delà des fonctions existantes d’un utilisateur lambda, qu’il s’agisse d’une personne valide ou souffrant d’un handicap. Du point de vue du système nerveux, il y a un continuum de la rééducation à l’augmentation”, précise le neuro-ingénieur. Un pas de plus vers l'amélioration des capacités humaines par l'intermédiaire des machines.

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Le bras-robot dont il est question ici fait partie d'un projet de plus grande envergure qui ne se limite pas au contrôle d'une extension mécanique par le diaphragme. Les scientifiques ont également testé la capacité des muscles de l'oreille dans la réalisation de tâches inhabituelles. Une fois muni d'un capteur juste derrière l'oreille, un participant s'entraîne à utiliser les muscles de cette zone pour contrôler les mouvements d'un curseur de souris à l'écran. Il y parvient sans trop de mal.

Silvestro Micera pense déjà à l'après. “Dans une prochaine étape, nous explorerons l’utilisation de dispositifs robotiques plus complexes, en exploitant nos diverses stratégies de contrôle. Il s’agira d’effectuer de vraies tâches, à l'intérieur et à l'extérieur du laboratoire. C'est à ce moment seulement que nous nous ferons une idée sur le véritable potentiel de cette approche”.

Source : EPFL