Exosquelette passif porteur de charge UpriseMD

 

ÉTUDE DE La variation Du coût énergétique de locomotion avant et après la familiarisation avec un exosquelette passif porteur de charge

Présentation (en anglais) de l'affiche scientifique dévoilée au 5e Congrès international sur la performance physique des soldats (ICSPP2020) par M. Gabriel Diamond-Ouellette, M.Sc., kinésiologue spécialiste en biomécanique et doctorant à l'Université Laval.

Cette affiche présente les résultats de la seconde phase d'un accord de recherche collaborative sur 3 ans entre Recherche et développement pour la défense Canada (RDDC), Centre interdisciplinaire de recherche en réadaptation et en intégration sociale (CIRRIS) (Université Laval) et Mawashi science & technologie.

Cette étude démontre l'importance de la période de familiarisation dès le début de l'utilisation d'un exosquelette porteur de charge afin de minimiser le coût énergétique de locomotion (dépense métabolique) avec des usagers tant experts que naïfs. L'intégration d'une période de familiarisation peut optimiser l'utilisation d'un nouveau dispositif et permettre à l'usager d'accroître la coordination et l'efficacité de sa démarche lors de la locomotion. Suivant la variabilité des vitesses de marche avec et sans l'exosquelette, les évaluations devraient considérer l'usager et l'exosquelette en tant qu'un seul système.

Cette étude conclut qu'avec une familiarisation adéquate, les exosquelettes peuvent réduire le coût énergétique de locomotion lors de la marche avec des charges entre 12 et 38Kg (26-84lb).

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Projet de l'OTAN pour l'intégration de l'exosquelette sur le champ de bataille

Essais concluants de l'exosquelette passif porteur de charge UPRISEMD sous la tenue de protection NEDEX des démineurs pour les applications EOD/IEDD/C-IED.

L'objectif global du projet de l'OTAN pour l'intégration de l'exosquelette sur le champ de bataille était de renseigner les 30 pays membres de l'OTAN sur l'état de l'art des technologies d'exosquelettes pour l'augmentation de la performance humaine. Les objectifs spécifiques incluaient : Organiser des démonstrations, accroître le niveau de connaissance afin de démystifier les technologies d'exosquelette, identifier les axes de développement potentiels pour l'interopérabilité et la standardisation, favoriser un dialogue ouvert entre la communité militaire de l'OTAN et l'industrie, et développer un concept d'opérations pour les exosquelettes sur le champ de bataille.

Dirigé par le Centre d'excellence de l'OTAN pour la neutralisation des explosifs et des munitions (NATO EOD COE), ce projet s'est étalé sur une période de 2 ans, de 2017 à 2019. Il a inclus 5 ateliers de travail et 2 séances d'essais élaborés avec des usagers supervisés par le Centre d'excellence de l'OTAN pour la médecine militaire (NATO MILMED COE).

Ce projet fut financé par la division NATO Defence Against Terrorism Programme of Work (DAT POW) et géré en coopération avec l'Agence d'information et de communication de l'OTAN (NCIA). Les pays participants inclurent le Canada, la République tchèque, la Hongrie, les Pays-Bas, la Pologne, la Slovaquie, le Royaume-Uni et les États-Unis.

1er atelier IEB de l'OTAN, 14-15 novembre 2017, Trenčín, Slovaquie

L'atelier initial a permis d'établir le cadre directeur afin de réaliser une ébauche des requis militaires minimum (MMR) de l'OTAN pour les exosquelettes destinés aux opérateurs EOD, et a souligné l'importance de la problématique et des requis initiaux pour leur intégration au sein des opérations EOD.

2e atelier IEB de l'OTAN, 6-8 mars 2018, base militaire Maj Housiau Quartier Peutie, Vilvoorde, Belgique

L'objectif du second atelier était d'investiguer et de prouver comment les technologies d'exosquelette présentement disponibles sur le marché pourraient offrir une assistance directe aux opérations EOD et comment elles pourraient supporter et améliorer la mobilité, l'endurance et la précision sur cible, ainsi qu'accroître la capacité de chargement. Durant cet atelier, les requis militaires minimum furent révisés et deux essais avec usagers furent effectués, durant lesquelles des équipes EOD exécutèrent des tâches IEDD et CMD en utilisant les technologies d'exosquelettes. Cet évènement concluant se termina au Quartier général de l'OTAN, où le concept du projet ainsi que les accomplissement en cours furent présentés durant la rencontre des représentants des Directeurs nationaux des armements (NADREP).

3e atelier IEB de l'OTAN, 17-19 octobre 2018, tenu lors du salon Future Forces Forum (FFF), Prague, République tchèque

L'objectif du troisième atelier était de réviser les requis militaires minimum, de discuter des résultats des essais avec les usagers qui s'étaient tenus en Belgique, de préparer des démonstrations additionnelles, de développer une première ébauche du CONOPS et de réviser la carte routière du projet. Une série de conférenciers provenant des deux côtés de l'Atlantique présentèrent devant l'assistance.

4e atelier IEB de l'OTAN, 15-17 avril 2019, Trenčín, Slovaquie

Le quatrième atelier fut divisé en deux parties : Premièrement, il y eut des essais d'exosquelettes avec des usagers, et en parallèle, un atelier de concertation. Durant la séance d'essais, trois prototypes d'exosquelettes furent testés dans la zone expérimentale : Mawashi du Canada, Plica de Bulgarie et MechLab d'Italie.

5e atelier IEB de l'OTAN, 17-19 septembre 2019, Trenčín, Slovaquie

Le focus de ce dernier atelier était de finaliser le document CONOPS en ce qui a trait aux technologies d'exosquelettes présentement disponibles sur le marché.

 

Mise en contexte

L'exosquelette passif porteur de charge UPRISEMD (« Ultralight Passive Ruggedized Integrated Soldier Exoskeleton ») de Mawashi, initialement conçu pour les forces d'opérations spéciales (FOS), est un dispositif portable permettant de rediriger la charge portée par le soldat à l'aide de leviers mécaniques. L'exosquelette passif de Mawashi représente une percée majeure dans le domaine des systèmes du soldat, des programmes de modernisation du soldat et du transport de charges. En effet, celle-ci a le potentiel d'opérer une rupture technologique en changeant radicalement la manière dont les guerres sont exécutées.

Actuellement, alléger le fardeau des soldats fait partie des principales priorités pour les Forces armées du monde entier. Un soldat équipé de l'exosquelette UPRISEMD aurait la capacité de transporter son équipement (jusqu'à 55Kg dépendant des missions) beaucoup plus aisément tout en conservant son agilité et sa mobilité. Ceci lui permettra d'être dominant et extrêmement efficace sur le champ de bataille tout en étant équipé de tous les outils et fonctionnalités qui sont requis par sa mission.

 

Le besoin

Les activités comportant du transport de charge sont l'une des causes potentielles de blessures musculosquelettiques pour les soldats. Effectivement, le poids attribuable à l'équipement, le sac à dos et les plaques balistiques transportés par les soldats sur de longues distances peut engendrer de nombreuses blessures qui peuvent affecter à différents niveaux la capacité du soldat à effectuer ses tâches. De plus, le transport de lourdes charges entraîne une hausse du coût énergétique de locomotion (dépense métabolique) du soldat et donc une fatigue prématurée de ceux-ci. La fatigue ayant été prouvée pour réduire les fonctions cognitives (soldat moins efficace en terrain hostile) et augmenter le risque de blessure, le transport de charge est donc responsable de plusieurs lésions chez les militaires.

Les blessures les plus communes liées au transport de charges affectent les articulations des jambes, le système musculosquelettique et la peau. Notamment, de sévères ampoules, des douleurs dans le bas du dos, la metatarsalgie, des fractures osseuses, des douleurs aux genoux et le syndrome du défilé thoracique (SDT) ont été observées sur plusieurs soldats ayant transporté des charges importantes en mission.

L'exosquelette tactique UPRISEMD répond à ce besoin impératif de protéger les soldats contre ces blessures qui peuvent gravement affecter ses capacités lorsque déployé en théâtre d'opération.

Aussi, les guerres s'opérant de plus en plus en milieu urbain, les soldats seront appelés dans un futur proche à augmenter la fréquence et la durée de leur déplacements à pied, les régions ciblés n'étant pas facilement accessible, voir même inaccessible en véhicules.

 

La solution DE Mawashi

L'exosquelette passif UPRISEMD est une structure complexe faite de titane à haute résistance mécanique parfaitement adaptée au corps humain. Son design novateur ultra léger permet une liberté de mouvement sans précédent dans le monde des exosquelettes. Avec un degré de résistance minimal au mouvement, le système UPRISEMD permet d'effectuer toutes les manœuvres tactiques et autres tâches requises par le soldat fantassin et l'opérateur des forces d'opérations spéciales.

Son châssis robuste et unique permet un transfert de 50% à 80% de la charge portée par les épaules du combattant vers le sol.

La technologie d'exosquelette brevetée UPRISEMD est constituée de :

  • Colonne vertébrale flexible basée sur le corps humain

  • Ceinture coulissante qui permet la rotation au niveau de la taille

  • Jambes complètement articulées et ergonomiques

 

CARACTÉRISTIQUES principales

Les caractéristiques principales de l'exosquelette passif porteur de charge UPRISEMD sont :

  • Permet le transfert de charge en conditions statique et dynamique

  • Réduit le stress musculosquelettique des soldats transportant sur eux de lourdes charges

  • Réduit l'inconfort relié au transport de charges sur le corps humain

  • Présente un haut niveau de compatibilité cinématique avec l'usager

  • N'altère pas de façon significative les paramètres physiologiques lors de la locomotion

  • N'altère pas de façon significative les stratégies du soldat lors de l'exécution des tâches opérationnelles primaires et secondaires

 

BÉNÉFICES POTENTIELS POUR LE COMBATTANT

Les bénéfices potentiels de l'exosquelette UPRISEMD pour le combattant sont multiples:

  • Augmentation de l'endurance

  • Augmentation de la performance

  • Augmentation de la conscience de la situation

  • Augmentation de l'efficacité au combat

  • Diminution de la dépense métabolique lors du transport de charge

  • Diminution des blessures musculosquelettiques

  • Diminution de la fatigue

  • Diminution de l'inconfort lié au transport de charge (points de pression)

 

Bénéfices POTENTIELS pour les forces armées

Les bénéfices potentiels directs et indirects pour les Forces armées liés à l'utilisation de l'exosquelette UPRISEMD sont multiples :

  • Assurance de la supériorité et de la domination sur le champ de bataille moderne

  • Avantage technologique sur les pays concurrents et les menaces aux intérêts nationaux

  • Amélioration de la préparation opérationnelle

  • Diminution des coûts médicaux liés aux blessures des soldats

  • Diminution des coûts de réhabilitation

  • Diminution des coûts de déploiement

 

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APPLICATIONS CIVILES : Cliquez ici pour plus d'informations sur l'exosquelette hybride de Mawashi avec système d'actuation des membres supérieurs