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Qu'est-ce qu'un exosquelette ? Définition, histoire et fonctionnement

Un exosquelette est une structure mécanique portée sur le corps, qui accompagne un ou plusieurs mouvements pour réduire l'effort de l'utilisateur. Il peut être actif, avec un moteur et une batterie, ou passif, avec des ressorts ou des élastiques. Aujourd'hui, on l'utilise pour la randonnée, le ski, la marche au quotidien et dans le monde du travail pour soulager le dos, les épaules ou les jambes.

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En vidéo.

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Une structure portée

Fixée à la taille, aux cuisses, au dos ou aux bras par des sangles.

Actif ou passif

Un moteur et une batterie, ou des ressorts sans électricité.

Un geste ciblé

Chaque modèle assiste une articulation et un type de mouvement précis.

Définition de l'exosquelette

Le mot vient du grec exô, « dehors ». En biologie, l'exosquelette désigne le squelette externe des insectes ou des crustacés. En technologie, il désigne un appareil porté sur le corps, aligné sur les articulations, qui apporte une aide mécanique.

Il n'existe pas de définition officielle unique, tant les usages sont variés. L'INRS parle de dispositifs d'assistance physique et explique qu'ils apportent un complément de force localement, grâce à un moteur, un élastique ou un ressort. Retenez trois points :

  • l'exosquelette se porte : il suit vos mouvements, il ne vous remplace pas ;
  • il assiste un geste : il réduit l'effort ressenti, sans donner une force surhumaine ;
  • il est spécialisé : un modèle de hanche n'aide pas les épaules, et inversement.

Une brève histoire de l'exosquelette

1890 : les premiers brevets

L'ingénieur Nicholas Yagn obtient aux États-Unis des brevets pour un appareil destiné à faciliter la marche, la course et le saut. Il s'agit d'un système passif, et rien n'indique qu'il ait été construit.

Années 1960 : Hardiman

General Electric développe avec l'armée américaine Hardiman, un exosquelette hydraulique conçu pour multiplier la force de l'opérateur. Très lourd et difficile à contrôler, il n'a jamais été utilisé en conditions réelles.

Années 2000 et 2010 : recherche et industrie

Les laboratoires, notamment à l'université de Berkeley, développent des exosquelettes de membres inférieurs. Des exosquelettes passifs pour l'industrie arrivent sur le marché, pour le dos et les épaules. La société SuitX, issue de ces travaux à Berkeley, en fait partie.

Années 2020 : le grand public

Des exosquelettes motorisés de hanche, légers et pilotés par application, sont vendus aux particuliers pour la marche et la randonnée. Voir les modèles Hypershell, Dnsys et Ascentiz.

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Les différents types d'exosquelettes

Selon la source d'énergie

  • Actifs : un moteur électrique alimenté par une batterie fournit l'assistance.
  • Passifs : des ressorts ou des élastiques emmagasinent l'énergie d'un mouvement et la restituent au moment utile.

Les différences en détail : exosquelette actif ou passif.

Selon la zone du corps

  • Hanches et jambes : marche, randonnée. Voir la collection jambes et hanches.
  • Genoux : ski, escaliers, descentes.
  • Dos et lombaires : manutention, flexions répétées.
  • Bras et épaules : travail bras levés.

Selon la structure

Les exosquelettes rigides utilisent des cadres en métal, carbone ou plastique. Les modèles souples, parfois appelés exocombinaisons, reposent sur des textiles et des sangles.

Comment fonctionne un exosquelette ?

Un exosquelette actif

  1. Des capteurs (centrale inertielle, capteurs d'angle) mesurent la position et la vitesse de l'articulation.
  2. Un algorithme reconnaît la phase du mouvement : jambe qui avance, pied qui pousse, montée ou descente.
  3. Le moteur ajoute un couple au bon moment, puis se relâche pour laisser le mouvement libre.

Une application permet souvent de régler le niveau d'assistance et le mode (marche, montée, descente).

Un exosquelette passif

Quand vous vous penchez ou levez les bras, un ressort se tend. Il restitue cette énergie dans le mouvement inverse, ou soutient le membre dans une position. Il n'y a ni batterie ni électronique.

Pour les limites de ces mécanismes, lisez usages, possibilités et limites.

À qui s'adresse un exosquelette ?

Les exosquelettes de loisir et de travail ne sont pas des dispositifs médicaux, sauf mention contraire du fabricant. Il existe des exosquelettes médicaux de rééducation, utilisés en centre spécialisé sous supervision médicale : ce n'est pas l'objet de ce site. Pour choisir un modèle, suivez notre guide quel exosquelette choisir.

Questions fréquentes sur les exosquelettes

Quelle est la définition d'un exosquelette ?

C'est une structure mécanique portée sur le corps qui assiste un ou plusieurs mouvements pour réduire l'effort. Il peut être motorisé (actif) ou fonctionner avec des ressorts (passif).

Qui a inventé l'exosquelette ?

On cite souvent l'ingénieur Nicholas Yagn, qui a déposé des brevets aux États-Unis en 1890 pour un appareil d'aide à la marche. Le premier grand projet motorisé est Hardiman, développé par General Electric dans les années 1960.

Un exosquelette rend-il plus fort ?

Non. Il réduit l'effort ressenti sur un geste précis, mais ne permet pas de soulever des charges plus lourdes. L'INRS rappelle que les efforts restent supportés par l'utilisateur.

Combien pèse un exosquelette ?

Les modèles de hanche grand public pèsent environ 2 kg selon les fabricants. Les modèles professionnels passifs pour les épaules pèsent du même ordre, par exemple 2,4 kg pour le Hilti EXO-S.

Un exosquelette est-il un dispositif médical ?

Les exosquelettes de loisir et de travail ne le sont pas, sauf mention contraire du fabricant. Les exosquelettes médicaux de rééducation sont des appareils distincts, utilisés sous supervision médicale.

Comment s'appelle un exosquelette souple ?

On parle d'exosquelette souple ou d'exocombinaison. Il utilise des textiles et des sangles plutôt qu'un cadre rigide.

Envie d'aller plus loin ?

Découvrez les exosquelettes disponibles et trouvez celui qui correspond à votre activité.