Les exosquelettes : une solution innovante pour réduire les TMS

Les exosquelettes font partie des NTAP « Nouvelles Technologies d’Assistance Physique ». Ce sont des dispositifs ou robot d’assistance pour soulager et compenser les efforts ayant pour vocation de réduire les risques d’apparition de TMS en réduisant la charge physique ou en la répartissant.
Un exosquelette est un dispositif d’assistance physique. Par définition, un exosquelette est un squelette externe doublant le squelette interne humain ayant pour but d’assister dans la réalisation d’une tâche en soulageant les efforts musculaires. Très souvent, il est ciblé sur une partie du corps : le dos, les membres inférieurs, le cou, les doigts.
Initialement développés dans le domaine militaire et médical, ils sont apparus petit à petit dans le monde professionnel en commençant par le BTP.


 

Il existe deux types d’exosquelettes :

  • Les exosquelettes passifs qui proposent une assistance mécanique. Ils n’utilisent pas de moteur et ne sont pas électrifiés. Ils fonctionnent sur le principe de ressorts ou câbles emmagasinant de la force lors d’un mouvement puis la libèrent dans le sens inverse.
    Ils sont plus légers, moins invasifs et moins coûteux que les exosquelettes actifs. Ils sont bien mieux acceptés dans les entreprises où ils sont mis en place.
  • Les exosquelettes actifs sont à l’inverse des passifs, dotés de moteurs initiant et amplifiant les mouvements de l’utilisateur. Le mouvement est créé par l’exosquelette tout en accompagnant l’utilisateur. Ils sont alimentés par électricité, système hydraulique ou encore pneumatique et offre une assistance directe au mouvement.

Leur conception et le besoin d’une alimentation impliquent un poids plus important, ce qui peut être bloquant dans l’acceptation du dispositif par son utilisateur. Ils sont plus longs à équiper, plus invasifs, plus coûteux, mais apportent un soutien plus efficace dans les situations demandant un effort intense ou encore avec une endurance prolongée.

Des bénéfices sont attribuables aux exosquelettes tels que :

 

  • La réduction de la fatigue et la réduction de certains facteurs biomécaniques. En effet, selon l’INRS (l’Institut National de Recherche et de Sécurité), l’exosquelette réduit l’effort et le risque de blessure dans certains secteurs bien spécifiques et selon certaines situations (BTP et manutention), ainsi que dans des conditions spécifiques / contrôlées. L’exosquelette réduit les efforts musculaires de 10 à 40% pour les muscles lombaires et de 30% pour les épaules.
  • L’exosquelette participe à la réduction de la perception d’efforts et à l’augmentation du temps d’endurance sans douleur.
    Il participe ainsi à l’augmentation de la productivité.
  • Il permet de diminuer les postures pénalisantes puisqu’il restreint l’utilisateur dans les postures adoptées en l’accompagnant dans le mouvement selon les degrés de liberté possibles.

Les inconvénients :

  • L’utilisation régulière d’un exosquelette peut modifier la perception de l’effort et entraîner certains comportements à risque tels qu’encourager à forcer davantage, tout en pensant être protégé, ce qui peut mener à des blessures. À long terme, une dépendance excessive pourrait affaiblir certains muscles agonistes tout en renforçant l’activité de muscle antagoniste du mouvement. Cela peut rendre plus vulnérables les travailleurs s’ils doivent, un jour, travailler sans assistance. Un mauvais réglage ou une mauvaise installation de la solution dans l’activité peut aggraver des douleurs existantes au lieu de les soulager.
  • Les exosquelettes sont conçus pour assister l’utilisateur dans des tâches bien spécifiques, mais ne conviennent pas à tous les environnements. En effet, certains environnements ne permettent pas une mise en place en sécurité de la solution. En effet, dans les environnements explosifs, à des températures extrêmes, avec des machines complexes ou encore dans des postures complexes, il sera plutôt vécu comme une gêne qu’une solution pour limiter les risques.
  • L’utilisation d’une telle solution demande une formation et un temps d’adaptation au port de l’exosquelette. Cela implique une baisse de productivité lors de sa mise en place. Certains utilisateurs peuvent ressentir une gêne ou une crainte à l’idée de porter ce type d’équipement qui change la façon de réaliser les tâches habituelles. L’exosquelette est alors vécu comme une contrainte plutôt qu’un avantage.
  • Certains exosquelettes, en particulier les motorisés, peuvent être lourds et encombrant lors de l’utilisation. Ainsi, lorsqu’ils sont portés durant une longue période, le poids peut ajouter une contrainte supplémentaire. De plus, ils peuvent limiter certains mouvements, rendant certaines tâches plus difficiles, comme se baisser rapidement ou se déplacer dans des espaces étroits. Lors de l’utilisation d’exosquelettes actifs, la batterie de ce dernier peut limiter l’autonomie d’utilisation à quelques heures, obligeant à des pauses pour recharger l’appareil.
  • Les exosquelettes ne sont pas adaptés à tous les types de travail. Dans les espaces restreints, ils peuvent gêner les mouvements et limiter la mobilité des travailleurs. Certaines activités demandent une grande flexibilité ou des gestes très précis et l’exosquelette peut devenir un obstacle plutôt qu’un avantage. L’environnement extérieur sujet aux facteurs climatiques peut affecter les performances et le confort de l’exosquelette. De plus, il peut rentrer en conflit avec d’autres équipements de sécurité tels que des gilets de sécurité, harnais ou combinaisons.
  • Le coût d’un exosquelette, solution individuelle, peut être élevé. Un exosquelette passif coûte entre 2000 et 10 000€, tandis qu’un exosquelette actif peut atteindre 50 000 € voir plus. À ce prix d’acquisition, s’ajoute des frais d’entretien, les éventuelles réparations à réaliser.

 


 

Exemple d'Exosquelette - source INRS

© J- A.Deledda/INRS/2018

Les exosquelettes offrent certains bénéfices dans des conditions extrêmement maîtrisées, pour des gestes répétitifs avec peu de variété de tâches. Cependant, ils ne sont pas une solution miracle et leur mise en place doit être soigneusement pensée en fonction de l’activité, du coût, du confort et des limites d’utilisation.
Leur succès dépendra d’une intégration progressive, d’une adaptation aux besoins réels des travailleurs et d’une formation adéquate pour maximiser les avantages tout en réduisant les inconvénients.
Il est important de rappeler que le port de l’exosquelette ne supprime pas l’effort, mais le transforme en le répartissant autrement. Une étude de l’activité est donc importante afin de limiter ces efforts.

Un exosquelette n’est pas un EPI (Équipement de Protection Individuelle). Pour favoriser son intégration, le suivi d’une méthodologie d’action est fortement conseillé pour éviter les déceptions d’un achat parfois coûteux.
Pour la mettre en œuvre, il est important de se poser collectivement les bonnes questions dans une démarche participative qui mobilisera la direction et l’ensemble des acteurs concernés (production, qualité, opérateurs, SPSTI, Instance Représentative du Personnel…). Ainsi, les questions préalables à se poser sont d’identifier la problématique de l’entreprise, savoir si les problèmes peuvent être éliminés à la source, si des moyens de prévention collective sont envisageables et enfin si l’exosquelette peut convenir comme moyen de prévention individuelle. L’analyse de l’activité des salariés est, à ce stade, indispensable pour identifier les tâches

nécessitant un exosquelette. La caractérisation des fonctions de l’exosquelette par l’intégration de critères objectifs dans le cahier des charges est indispensable pour choisir le modèle d’exosquelette. L’implication de l’utilisateur final est indispensable à ce stade.

Une fois le modèle d’exosquelette choisi, une phase d’expérimentation et d’évaluation de son utilisation est fondamentale. L’appropriation par l’opérateur, l’utilité de l’exosquelette quant à la tâche à réaliser, sa facilité d’emploi de l’équipement, l’impact sur l’environnement et la sécurité de l’utilisateur lors de son utilisation sont alors à évaluer. La prise en compte du ressenti des opérateurs est indispensable pour chacun des critères. Cette période devra durer suffisamment longtemps pour permettre aux utilisateurs de se familiariser avec l’équipement, d’apprendre à l’utiliser.

Après l’acquisition définitive de l’exosquelette une évaluation à court, moyen et long terme sera alors à organiser pour remettre en question les apports de l’équipement et interroger différentes dimensions liées aux opérateurs (santé, satisfactions…), à la structure (turn-over, absentéisme…) et à l’activité (changements techniques, humains, organisationnels…).

Le retour d’expérience des mises en place réussies d’exosquelette démontre que cette démarche méthodologique est structurante et indispensable. Les situations de travail où cet équipement s’est avéré efficace concernent des situations à tâche unique, répétitive et où les contraintes biomécaniques sont prédominantes. Elles ne concernent ainsi toujours qu’une partie des contraintes et des situations de travail.

 

Références biblio :

INRS – ED 6295 – 10 idées reçues sur les exosquelettes
INRS – ED 6315 – Acquisition et intégration d’un exosquelette en entreprise
INRS – ED 6416 – Repères méthodologiques pour la sélection d’un exosquelette professionnel
INRS – ED 6531 – Nouvelles technologies d’assistance physique (exosquelettes, robots…)
INRS – Vidéo : « Exosquelettes au travail. Comment s’y préparer ? » : https://www.youtube.com/watch?v=AoNkk02XiA4
INRS – Revue Travail & Sécurité – Novembre 2019 – Les exosquelettes
INRS – Note scientifique et technique – Octobre 2017 – Les robots et dispositifs d’assistance physique : état des lieux et enjeux pour la prévention
AFNOR – Norme NF X35-800 – Méthode d’intégration des dispositifs et robots d’assistance physique à contention de type exosquelette