Histoire des exosquelettes : des brevets de 1890 aux modèles actuels

En bref : l'histoire des exosquelettes commence sur le papier, avec les brevets de Nicholas Yagn en 1890. Elle passe par Hardiman, le prototype géant de General Electric (1965-1971), puis par des programmes militaires et des appareils médicaux spécialisés. Ce sont finalement des modèles plus modestes, passifs pour l'industrie puis motorisés et légers pour le grand public dans les années 2020, qui ont trouvé leur place.

Un exosquelette de hanche pèse aujourd'hui quelques kilos et se pilote depuis un smartphone. Il a fallu plus d'un siècle pour y arriver, avec beaucoup de projets spectaculaires qui n'ont jamais quitté le laboratoire.

Voici les grandes étapes, avec leurs sources. Pour la définition et le fonctionnement, voir notre page qu'est-ce qu'un exosquelette ?

1890 : les brevets de Nicholas Yagn, l'exosquelette avant l'électricité

Le 28 janvier 1890, l'Office américain des brevets délivre à Nicholas Yagn, ingénieur mécanicien installé à Saint-Pétersbourg, deux brevets intitulés Apparatus for facilitating walking (n° 420 178 et 420 179). Les dessins montrent un appareil porté le long des jambes, avec de longs ressorts en arc fixés à des étriers sous les pieds, présenté pour la marche, la course et le saut.

Le 18 novembre de la même année, Yagn obtient un nouveau brevet, n° 440 684, Apparatus for facilitating walking, running, and jumping. Il y remplace les ressorts par un soufflet étanche placé dans la semelle et rempli d'air comprimé, alimenté par un réservoir porté sur le dos. Des sangles élastiques relient la pointe d'un pied au talon de l'autre pour aider la jambe à avancer.

Ces inventions sont passives : aucune source d'énergie extérieure, seulement de l'énergie stockée puis restituée. C'est exactement le principe des exosquelettes à ressorts d'aujourd'hui. Nous n'avons en revanche trouvé aucune trace d'un appareil construit et utilisé.

1965-1971 : Hardiman, la force multipliée… sur le papier

Le premier grand projet d'exosquelette motorisé naît chez General Electric, dans le cadre d'un programme conjoint de l'armée de terre et de la marine américaines lancé en 1965. L'ingénieur Ralph Mosher en est le chef de projet. Baptisé Hardiman, l'appareil hydraulique devait amplifier la force humaine d'un facteur 25 : une charge de 1 500 livres (environ 680 kg) aurait été ressentie comme 60 livres (environ 27 kg). L'objectif était de manipuler du fret ou des munitions.

La réalité a été plus difficile. Selon GE, la machine pesait elle-même environ 1 500 livres et comptait une trentaine d'articulations. Un rapport de 1971 mentionne des mouvements violents et incontrôlables lorsque les deux jambes étaient activées. Trop lourd, instable, gourmand en énergie, Hardiman n'a jamais dépassé le stade du prototype, et le programme s'arrête en août 1971. Il a cependant nourri la recherche sur l'interface homme-machine, en particulier le retour d'effort.

2000-2019 : les programmes militaires, beaucoup de prototypes

L'idée revient en force avec le financement, en 2000, d'un programme de la DARPA, l'agence de recherche du ministère américain de la Défense, consacré à l'augmentation des performances humaines. À l'université de Berkeley, l'équipe du professeur Homayoon Kazerooni développe BLEEX : deux jambes motorisées, une unité d'énergie et un cadre dorsal pour porter une charge. Selon une publication de l'équipe, la première génération permettait de porter jusqu'à 34 kg.

En février 2009, Lockheed Martin présente le HULC, un exosquelette de jambes pour fantassins développé sous licence exclusive de Berkeley Bionics, la société issue de ces travaux, devenue depuis Ekso Bionics. En 2013, le commandement des opérations spéciales américain (SOCOM) lance TALOS, surnommé dans la presse « Iron Man suit ». En 2019, le SOCOM indique que le prototype n'est pas adapté au combat rapproché et ne sera pas déployé tel quel ; certains sous-systèmes sont poursuivis séparément.

À retenir : ces programmes ont fait progresser les capteurs, les moteurs et le contrôle, mais aucun n'a débouché sur l'armure augmentée de la science-fiction.

Années 2010 : des exosquelettes médicaux, un monde à part

En parallèle, des exosquelettes médicaux font leur apparition. En 2013, le HAL de la société japonaise Cyberdyne reçoit le marquage CE comme dispositif médical en Europe. En juin 2014, la FDA américaine autorise le ReWalk Personal System pour un usage à domicile et à l'extérieur par des personnes ayant une lésion de la moelle épinière ; il était commercialisé en Europe depuis 2012.

Ces appareils sont des dispositifs médicaux, prescrits et utilisés dans un cadre de santé encadré. Ils n'ont rien à voir avec les exosquelettes de loisir ou de travail présentés sur EXOSTARS, qui ne sont pas des dispositifs médicaux. Pour toute question de santé, adressez-vous à un professionnel de santé.

Années 2010 : l'industrie choisit des modèles passifs

C'est dans les usines et sur les chantiers que l'exosquelette trouve ses premiers usages réguliers, avec des modèles simples et sans batterie pour le dos et les épaules. L'allemand Ottobock développe des exosquelettes industriels sous la marque Paexo depuis 2012. SuitX, autre société issue du laboratoire de Berkeley, propose des modèles pour le dos, les jambes et les épaules. En 2015, Cyberdyne obtient un marquage CE, cette fois au titre de la directive Machines, pour un HAL lombaire d'aide au travail.

Le marché grandit vite : selon la FAQ de l'INRS, l'offre est passée de 2 ou 3 modèles en 2015 à plus de 40 en 2018. L'INRS publie la même année sa brochure 10 idées reçues sur les exosquelettes, signe que les entreprises s'y intéressent de près. Nous la décryptons dans notre article idées reçues sur les exosquelettes.

Les grands noms de l'outillage suivent. En juillet 2020, Hilti et Ottobock annoncent l'EXO-O1, un exosquelette d'épaules passif pour le BTP, remplacé depuis par l'EXO-S (voir la collection Hilti). En novembre 2021, Ottobock rachète SuitX, dont la gamme actuelle est présentée dans notre collection SuitX. Pour la démarche de prévention qui encadre ces usages, lisez ce que recommande l'INRS.

Années 2020 : l'exosquelette arrive chez les particuliers

La dernière étape est la plus récente. Des exosquelettes de hanche motorisés, légers et pilotés par application sont proposés au grand public pour la marche et la randonnée.

L'exemple de Hypershell illustre ce calendrier, selon la chronologie publiée par la marque :

• avril 2021 : création de l'entreprise à Shanghai ;
• mars 2023 : campagne Kickstarter, présentée par la marque comme celle du premier exosquelette grand public, avec 2 638 contributeurs ;
• janvier 2024 : présentation de l'Hypershell X au CES de Las Vegas ;
• août 2024 : début de la production de masse et des livraisons ;
• septembre 2025 : lancement du X Ultra ;
• mai 2026 : lancement de la nouvelle gamme X Series.

D'autres marques, comme Dnsys et Ascentiz, proposent aussi des modèles de hanche, et Dnsys un modèle pour les genoux. Les modèles passifs gardent leur place : le Ski-Mojo, fabriqué en Haute-Savoie, soulage les cuisses des skieurs avec des ressorts. Découvrez la gamme Hypershell et, pour comprendre les deux technologies, la page exosquelette actif ou passif.

Ce que cette histoire nous apprend

• Les promesses spectaculaires ont rarement tenu. Hardiman et TALOS visaient une force surhumaine ; ce sont les appareils modestes, ciblés sur un geste, qui se sont imposés.
• Le principe passif de 1890 reste d'actualité. Stocker l'énergie d'un mouvement pour la restituer au bon moment, c'est ce que font encore les modèles à ressorts.
• Le recul reste limité. La technologie est jeune, et l'INRS souligne le manque de données sur les effets à long terme au travail.

Le plus simple pour juger de l'exosquelette d'aujourd'hui reste de l'essayer. Les particuliers peuvent découvrir l'essai sur notre page Améliorez votre quotidien.

Questions fréquentes

Qui a inventé l'exosquelette ?

On cite souvent Nicholas Yagn, ingénieur installé à Saint-Pétersbourg, qui obtient en 1890 des brevets américains pour un appareil destiné à faciliter la marche, la course et le saut. Ses systèmes étaient passifs, à ressorts puis à air comprimé.

Quel a été le premier exosquelette motorisé ?

Le premier grand projet est Hardiman, développé par General Electric de 1965 à 1971 pour l'armée et la marine américaines. Trop lourd et instable, il n'a jamais dépassé le stade du prototype.

Les armées utilisent-elles des exosquelettes ?

Plusieurs programmes ont été menés, comme BLEEX, HULC ou TALOS aux États-Unis. Ils ont produit des prototypes, mais le SOCOM a indiqué en 2019 que le prototype TALOS ne serait pas déployé tel quel.

Depuis quand les particuliers peuvent-ils acheter un exosquelette ?

Les exosquelettes de hanche grand public se sont développés dans les années 2020. Hypershell, par exemple, a lancé sa campagne Kickstarter en mars 2023 et ses livraisons en série en août 2024, selon la marque.

Quelle différence entre un exosquelette médical et un exosquelette de loisir ?

Un exosquelette médical est un dispositif médical, utilisé dans un cadre de santé encadré. Les exosquelettes de randonnée, de ski ou de travail ne sont pas des dispositifs médicaux, sauf mention contraire du fabricant.

Pourquoi l'industrie utilise-t-elle surtout des exosquelettes passifs ?

Ils sont simples, sans batterie ni recharge, et ciblent des gestes précis comme le travail bras levés ou les flexions du dos. L'INRS indiquait en 2018 que la plupart des exosquelettes présents en entreprise n'étaient pas robotisés.

Sources

• Google Patents – US 420179A, N. Yagn, Apparatus for facilitating walking (1890)
• Google Patents – US 440684A, N. Yagn, Apparatus for facilitating walking, running, and jumping (1890)
• GE Reports – Hardiman and the human-machine interface
• DTIC – rapport Hardiman (General Electric, 1971)
• UC Berkeley News – BLEEX (mars 2004)
• H. Kazerooni – publication BLEEX (Berkeley Robotics & Human Engineering Lab)
• Lockheed Martin – Lockheed Martin unveils exoskeleton technology (février 2009)
• U.S. Army – Special Operations Command leads development of « Iron Man » suit
• Task & Purpose – SOCOM's « Iron Man » suit may be dead (2019)
• MDDI – An exoskeleton first: FDA clears ReWalk (2014)
• MDDI – Robotic exoskeleton approved as medical device in Europe (HAL, 2013)
• Cyberdyne – HAL for Labor Support (Lumbar Type), marquage CE (2015)
• Hilti Group – Hilti and Ottobock bring exoskeleton solutions to the construction industry (2020)
• Robotics and Automation News – Ottobock acquires exoskeleton specialist suitX (2021)
• INRS – Exosquelettes : foire aux questions
• Hypershell – About us (chronologie de la marque)