BioGénius: Fusionner corps 
et machine

BioGénius: Fusionner corps et machine

BioGénius est le tout dernier projet technique à se greffer au groupe Robotique UdeS, aux côtés du projet de Rover. Il s’agit d’un projet technique en génie biomécanique, le premier en son genre à l’Université de Sherbrooke, dont le but est de construire un exosquelette afin de participer à l’édition 2021 de la compétition Applied Collegiate Exoskeleton (ACE) à l’Université du Michigan (MSU).

Avant d’entrer dans les détails, petite mise en contexte sur la création du projet: à l’Université de Sherbrooke, une des concentrations pour le baccalauréat en génie mécanique est la biomécanique. Personnellement, cette concentration est une des raisons principales pourquoi je suis venu à cette université. En plus d’être un des domaines de l’ingénierie mécanique en plus forte croissance, le fait d’utiliser mes connaissances techniques pour aider le corps humain dans ses gestes du quotidien m’a toujours fasciné.

Malheureusement, lors de mon entrée à l’UdeS, il n’y avait aucun groupe technique dont le projet était dans le domaine de la biomécanique, et ce malgré toute l’expertise dans le domaine du corps professoral. C’est donc afin de poursuivre notre passion pour les exosquelettes et du même coup jeter les fondations pour le premier projet technique de biomécanique à l’UdeS que mon coloc Gabriel et moi avons imaginé le projet BioGénius lors de la session d’automne 2019.

Le projet a officiellement été lancé durant la même session, regroupant 8 étudiants au baccaleauréat en génie biomécanique de la 64e promotion, rejoignant peu de temps après le groupe Robotique UdeS. Aujourd’hui, la taille du groupe a doublé, il comporte maintenant des membres du génie électrique, mécanique, robotique et informatique de plusieurs promotions, et ce simplement par bouche-à-oreille.

Qu'est-ce qu'un exosquelette?

Mais qu’est-ce qu’un exosquelette? Le terme est relativement peu connu sauf pour ses apparitions dans quelques films de science-fiction. Toutefois, il s’agit d’une invention avec un énorme potentiel dans les domaines manufacturiers, automobiles, de la santé, militaire et bien d’autres. Un exosquelette est une machine fixée au corps même de l’utilisateur qui l’assiste dans ses mouvements et augmente ses capacités. Alors que certains exosquelettes vont aider des patients paraplégiques à marcher à nouveau, d’autres vont réduire l’effort biomécanique déployé par des employés d’usine lorsqu’ils manipulent des outils lourds. Dans la plupart des cas, le but est d’assister ou même de remplacer les efforts fournis par les muscles du corps humain pour déplacer des charges.
Un ouvrier d’une usine Ford qui utilise l’exosquelette EksoVest pour l’aider à soulever des charges au-dessus de sa tête (https://futurism.com/exoskeletons-ford-factory)
L’exosuit du Harvard Biodesign Lab ne contient pas (ou presque) de structure rigide, il utilise plutôt des ceintures de textiles pour se fixer aux jambes de l’utilisateur (https://www.digitaltrends.com/cool-tech/harvard-robot-exosuits/)
Il existe aussi plusieurs configurations possibles pour un exosquelette, autant pour sa motorisation que pour sa structure. Par exemple, celui-ci peut avoir un actionnement actif (moteurs électriques, cylindres hydrauliques/pneumatiques, etc.) ou un actionnement passif (ressort, cylindre à air, pièce déformable, etc.). Une autre catégorie d’exosquelettes sont les exosquelettes mous, aussi connus sous le nom de exosuits. Prenons par exemple un exosquelette pour le bas du corps, qui viendrait assister les muscles humains entre les hanches et les chevilles. Une structure rigide d’exosquelette transmet des forces au sol par un contact direct avec celui-ci, en d’autres mots la structure agit comme interface entre le pied de l’utilisateur et le sol. Les exosuits, quant à eux, ne contiennent aucune structure rigide, et agissent plutôt comme des muscles artificiels qui viennent s’enrouler autour des jambes de l’utilisateur sans transmettre des forces au sol. Ces exosquelettes ont l’avantage d’être plus souples et d’avoir plus de degrés de liberté pour le mouvement, au détriment généralement de forces et de couples générés moins élevés.

Notre projet

En ce qui concerne BioGénius, notre exosquelette va servir à un but très précis : remporter la compétition ACE. Cette compétition, réunissant des étudiants au baccalauréat de plusieurs universités aux États-Unis, comporte plusieurs épreuves. En voici quelques-unes :

En lisant la description de ces épreuves, il est clair que la conception de l’exosquelette BioGénius doit respecter des critères précis: il doit être léger afin de limiter l’effort métabolique de l’utilisateur lorsqu’il est éteint, il doit lui permettre d’avoir une bonne souplesse et limiter le moins possible les mouvements des jambes. Il peut se limiter au bas du corps, les bras n’étant pas vraiment sollicités pour les épreuves de la compétition.

D’ici la compétition, outre la conception même de l’exosquelette, BioGénius a plusieurs autres objectifs et ambitions. Premièrement, peu de personnes à l’Université de Sherbrooke connaissent le projet pour le moment, alors si le groupe désire se positionner comme un ambassadeur de la biomécanique à l’université, il faut se publiciser. Cela peut se faire de différentes façons; par des vidéos démonstratives, d’autres articles comme celui-ci plus détaillés sur la conception du modèle ou des démonstrations publiques. Aussi, même si la conception se concentre sur la compétition ACE, rien n’empêche le groupe de s’inscrire à d’autres compétitions, par exemple Wearable Robotics, afin d’acquérir plus d’expérience et de notoriété.

Tout ça va demander beaucoup d’aide. Si la biomécanique vous passionne et vous désirez faire partie d’un projet novateur, vous pouvez me contacter à l’adresse courriel suivante : [email protected], et vous aussi pourrez faire partie de la belle famille RobotiqueUdeS!

Nous aimerions remercier tous nos commanditaires, sans qui nos activités ne seraient pas possibles. Nous vous sommes très reconnaissants. Merci de nous permettre de réaliser des projets concrets, d’avoir un impact sur la communauté, et de nous épanouir tout en nous développant personnellement et professionnellement. 

Un merci tout particulier à Merkur grâce à qui nous pouvons redonner davantage a la communauté.