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  • Des robots portables aident les soldats à porter des charges et des personnes handicapées à marcher

    Déjà utilisés par l’armée pour aider les militaires à déplacer des objets lourds, des exosquelettes dotés d’un ordinateur servent aussi à présent à la rééducation et à l’assistance à la marche.

    Nous utilisons tout le temps des machines pour nous aider dans notre labeur physique.

    Et si nous portions les machines et qu’elles nous assistaient dans nos mouvements quotidiens comme porter des objets lourds ou marcher?

    Costume bionique

    C’est ce que créent aujourd’hui plusieurs entreprises: des costumes bioniques pouvant, par exemple, aider à éviter les blessures chez les soldats lorsqu’ils soulèvent des objets lourds ou aider à surmonter des handicaps chez des personnes paralysées.

    Le coût de ces costumes est en baisse, tandis que leur autonomie s’améliore, si bien que ces visions de science fiction se rapprochent peu à peu de la réalité commerciale et du jour où leur utilisation s’étendra des centres de rééducation aux galeries commerciales ou aux chemins forestiers.

    "Le rêve ultime est de pouvoir aller dans un magasin d’articles de sport pour acheter un exosquelette", a indiqué au New York Times Russ Angold, fondateur et directeur de la technologie d’Ekso Bionics, fabricant de costumes bioniques. "Ils sont un peu les jeans du futur“.

    Un costume d’Ekso qui aide une personne handicapée à marcher de nouveau est composé d’attelles mécaniques qui se fixent autour des jambes et de muscles électriques qui commandent la marche. Un ordinateur dans le dos du porteur contrôle le costume, tandis que les bras tiennent une paire de béquilles qui ressemblent, d’après le New York Times, à des " bâtons de ski futuristes ".

    Lorsque, par exemple, la béquille droite touche le sol, de petits moteurs font avancer la jambe gauche. Pesant 23 kilos, le costume est composé d’aluminium et de titane et est alimenté par des batteries qui durent trois heures. Les personnes handicapées ne peuvent pas encore utiliser seules le costume, si bien qu’un kinésithérapeute doit être présent. Jusqu’à présent, l’entreprise indique que des centaines de personnes ont marché dans son costume sans tomber.

    C’est en février que l’entreprise a commencé à expédier des exosquelettes pour la kinésithérapie. Chacun coûte 140.000 dollars, plus 10.000 dollars pour un contrat d’entretien annuel; 15 centres de rééducation l’utilisent. La toute dernière version du costume aide non seulement les personnes à marcher de nouveau, mais fait aussi office de machine de kinésithérapie, demandant au patient de marcher avec différents niveaux de difficulté.

    Lorsqu’un patient apprend pour la première fois à marcher avec le costume, le kiné peut définir la foulée et la vitesse, puis il appuie sur un bouton pour déclencher chaque pas. Le niveau suivant permet au patient de déclencher ses propres pas à l’aide de boutons sur les béquilles. Dans le mode le plus avancé, le patient peut faire un pas simplement par transfert de poids.

    Ces costumes aident déjà les militaires.

    En 2010, Raytheon a sorti un costume destiné aux soldats visant à empêcher les blessures lorsqu’ils soulèvent de lourdes charges. D’ailleurs, Ekso était à l’origine financée par l’armée. L’entreprise a collaboré avec l’université de Californie à Berkeley et le sous-traitant militaire Lockheed Martin pour créer un robot portable appelé Hulc, qui permet aux soldats de porter jusqu’à 90 kg d’équipement sur un terrain mixte.

    S’ils deviennent encore plus légers, puissants et abordables, ces costumes pourraient un jour être utilisés par des personnes handicapées dans leur vie quotidienne, par exemple pour se déplacer chez elles.

     

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  • Un gel qui s’étire de 21 fois sa longueur pourrait remplacer le cartilage

     

    Ce gel est composé à 90% d’eau, et pourtant il peut s’étirer de 21 fois sa longueur au repos sans rompre. Même un élastique ne s’étire que de six fois sa longueur au repos.

    Étant donné qu’il est compatible avec les tissus vivants, il pourrait un jour être utilisé dans l’organisme, par exemple pour remplacer le cartilage (comme dans les rotules), les disques intervertébraux ou d’autres tissus. Des hydrogels similaires sont actuellement utilisés pour établir des contacts.

    Toutefois, cet hydrogel-là est le plus extensible et le plus résistant jamais conçu.

    "C’est sans doute l’hydrogel le plus robuste dont nous ayons entendu parler ", affirme Zhigang Suo, ingénieur en mécanique à l’université de Harvard et auteur de l’article, qui a été publié dans Nature." Jusqu’ici, personne n’a contesté cette affirmation“.

    De quoi est-il fait?

    Les gels sont généralement cassants. Pour pouvoir créer un gel extensible, les ingénieurs doivent combiner entre eux des gels dont les structures dissipent l’énergie. En général, la combinaison choisie est un gel robuste et rigide composé de polymères à forte densité et un autre avec un réseau de polymères à faible densité.

    Ces deux gels fonctionnent de telle manière que si le gel rigide craque (autrement dit, si ses liaisons chimiques sont rompues), la souplesse du second gel réduit la cassure.

    Or, même les gels conçus de la sorte se rompent régulièrement, ce qui les affaiblit.

    Pour résoudre ce problème de fatigue, Zhigang Suo et ses collègues ont utilisé pour leur second gel une variante composée de polymères reliés par des ions de calcium. Ainsi, les liaisons ioniques peuvent se rétablir facilement.

    S’il apparaît qu’une fissure est sur le point de se former, les ions de calcium "se détachent“ pour dissiper l’énergie, ce qui permet aux liaisons covalentes de l’autre gel de rester intactes.

    Comme l’explique le Los Angeles Times, " plus tard, lorsque la tension décroît, les ions de calcium peuvent revenir à leur position initiale, rétablissant ainsi les liaisons ioniques. "

    Ce nouvel hydrogel doté de capacités d’auto-rétablissement peut endurer une contrainte mécanique jusqu’à neuf fois supérieure au cartilage, ce qui le rend aussi performant que le caoutchouc naturel. De plus, il garde son élasticité et sa robustesse même après avoir été étiré de nombreuses fois. Tout ce qu’il lui faut, c’est un temps entre chaque étirement pour que le calcium se remette en place.

    Ses capacités d’auto-rétablissement sont telles, en fait, que les chercheurs ont démontré que s’ils pratiquaient une incision de 5 cm dans le gel, il pouvait toujours s’étirer de 17 fois sa longueur de départ.

    Et n’essayez même pas de le déchirer à mains nues. C’est impossible.

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  • Des robots pour lutter contre Ebola

    L'armée américaine a mobilisé une nouvelle arme tueuse de microbes dans la lutte contre le virus Ebola: un robot doté de quatre roues pouvant désinfecter une pièce en quelques minutes en diffusant des ultraviolets.

    Version plus haute et plus fine que le célèbre R2D2 de la saga "Star Wars", le robot Xenex est utilisé par trois centres médicaux militaires ainsi que par environ 250 hôpitaux américains pour détruire des agents pathogènes.

     Il envoie 1,5 impulsion par seconde dans un périmètre de trois mètres. Ce robot utilise du xénon, un gaz non toxique, pour générer des rayons ultraviolets qui éradiquent les microbes plus vite et plus efficacement qu'une équipe humaine de nettoyage, ont souligné les médecins et des experts.

    "Le robot fait actuellement partie de notre stratégie pour combattre Ebola, mais il pourra être utilisé à l'hôpital pour lutter contre d'autres agents pathogènes à l'origine d'infections nosocomiales", a indiqué Alton Dunham, porte-parole de la base aérienne militaire de Langley, qui a acquis l'un de ces robots en octobre.

    La lumière ultraviolette est utilisée depuis plusieurs décennies déjà comme solution de nettoyage mais ces nouveaux robots fonctionnent avec du xénon, plus écologique que les ampoules à vapeur de mercure qui ont une action plus lente et qui sont toxiques, selon Xenex Disinfection Service, qui fabrique ces appareils de nouvelle génération.

    Transport de déchets contaminés

    Les chercheurs ont souligné que ces robots nettoyeurs sont l'un des exemples de machines autonomes qui pourraient jouer un rôle crucial dans la lutte contre l'épidémie de fièvre hémorragique qui sévit en Afrique de l'Ouest.

    Lors d'une conférence académique organisée en novembre par la Maison Blanche, des scientifiques et des travailleurs humanitaires ont expliqué que les robots pouvaient évacuer des déchets contaminés ou permettre au personnel médical de discuter à distance avec les patients.

    Le General dynamics land systems MUTT, un robot de transport de marchandises tout-terrain, pourrait notamment être déployé dès maintenant dans les pays affectés, a souligné Robin Murphy, professeur d'informatique et d'ingénierie au Texas A&M University.

     "Le principal enseignement est que ces robots existent déjà et pourraient être immédiatement réaffectés pour protéger le personnel de santé traitant Ebola", a-t-elle souligné dans un compte-rendu.

    Le virus Ebola se transmet par contact direct avec les fluides corporels d'un malade, ce qui requiert des équipements de protection spécifiques et des procédures pour protéger médecins et infirmiers.

     L'épidémie d'Ebola a fait 5.459 morts depuis le début de l'année sur 15.351 personnes infectées, selon le dernier bilan de l'Organisation mondiale de la santé (OMS) publié vendredi. Le personnel de santé a payé un lourd tribut, avec 337 morts sur 588 contaminations.

    "Les robots pourraient réduire le nombre de manipulations humaines des déchets contaminés" et permettre aux patients d'être soignés et surveillés à distance, limitant ainsi les contacts avec le personnel médical, a relevé Mme Murphy.

     Mais un centre de soins au Liberia ou en Sierra Leone est loin d'être idéal pour des robots conçus pour des environnements immaculés, avec un accès wifi, de l'électricité à volonté, des batteries et des sols plats.

    Infections nosocomiales 

    L'expédition du robot Xenex en Afrique n'est pas prévue dans l'immédiat mais l'épidémie d'Ebola a mis l'accent sur le problème plus large des maladies nosocomiales.

     Plusieurs centaines de patients meurent chaque année de maladies contractées pendant un séjour à l'hôpital, en particulier le Staphylocoque doré.

     Les dizaines d'hôpitaux ayant utilisé le Xenex ont constaté une baisse de ces infections nosocomiales, d'après Melinda Hart, porte-parole du fabricant du robot.

     Son faisceau ultraviolet peut désinfecter les surfaces et les recoins inaccessibles que même le plus consciencieux agent d'entretien humain ne pourrait atteindre, a-t-elle relevé. "Le robot est capable d'éliminer le risque d'erreur humaine".

     Le colonel Wayne Pritt, commandant de l'hôpital de la base aérienne de Langley, a indiqué que la présence de ces robots rassurait patients et personnel de santé.

     "L'équipement Xenex ajoute un niveau de sécurité au processus de désinfection qui n'était pas possible auparavant. Dans le cas d'Ebola, ça se traduit par une plus grande confiance des patients et du personnel", a-t-il précisé.