Bras d’exosquelette : ce qu’ils sont et comment choisir

Ce que signifie « bras d’exosquelette » dans l’industrie

Les exosquelettes professionnels se sont jusqu’ici regroupés autour de deux régions du corps. Selon des recherches publiées sur un dispositif semi-actif pour le travail au-dessus de la tête, ils soutiennent principalement les membres supérieurs, en particulier l’épaule lors du travail au-dessus de la tête, ou le dos dans les postures penchées en avant et lors des levages. Les bras d’exosquelette relèvent du premier groupe. Pensez aux électriciens qui travaillent sur des installations de plafond, aux monteurs qui posent des composants par en dessous, aux peintres ou aux équipes de maintenance qui passent une grande partie du poste au-dessus de la hauteur de la tête.

Un mot sur le vocabulaire. Certains fournisseurs vendent aussi des bras porte-outils, qui portent le poids d’une perceuse ou d’une meuleuse sur une potence ou un support articulé. C’est une classe de produits différente d’un dispositif portable qui soutient les propres bras du travailleur. Les deux peuvent aider, mais ils résolvent des problèmes différents, et les confondre conduit à un mauvais achat. Ce guide traite du type portable.

Deux questions distinctes orientent tout choix. La première : d’où vient la force de soutien — du mouvement de l’utilisateur, d’un moteur ou d’un mélange des deux ? La seconde : comment le dispositif est-il construit — avec un cadre rigide ou avec des composants souples en textile ? Les deux sont indépendantes, et les garder séparées rend le marché beaucoup plus lisible.

Passif, semi-actif et actif : l’axe de la source d’énergie

Les exosquelettes professionnels sont généralement classés en passifs, actifs ou semi-actifs. La différence tient à la façon dont le soutien est généré.

Dans un dispositif passif, l’énergie provient uniquement du mouvement du porteur. Comme l’explique la Federation of the European Ergonomics Societies, des ressorts et des amortisseurs emmagasinent et restituent l’énergie pendant que l’utilisateur bouge. Il n’y a ni batterie ni moteur. Les dispositifs actifs, au contraire, utilisent des actionneurs comme des moteurs électriques, l’hydraulique ou le pneumatique.

Les conceptions passives présentent un attrait pratique évident. Elles sont plus légères et moins chères que leurs équivalents actifs, fiables et intuitives, comme le note le même article sur l’exosquelette semi-actif. Il n’y a rien à recharger et peu de choses à expliquer le premier jour. L’inconvénient tient au principe lui-même : comme le couple de soutien vers le haut est toujours présent, le porteur doit travailler contre le système lorsqu’il abaisse les bras. Pour les tâches qui mêlent travail au-dessus de la tête et gestes fréquents vers le bas, cela compte.

Les systèmes entièrement actifs ont le problème inverse. En principe, ils peuvent adapter le soutien à la tâche, mais ils ont tendance à être plus lourds et plus complexes. La même recherche décrit les systèmes d’épaule semi-actifs et actifs comme encore largement un sujet de recherche, avec des systèmes existants lourds ou limités en performance et en soutien. Les dispositifs semi-actifs, ou quasi-passifs, se situent entre les deux. Un petit moteur ajuste la précharge du ressort ou le bras de levier, tandis que le soutien lui-même reste passif. Dans l’article cité plus haut, les auteurs rapportent un couple de soutien maximal de 12 Nm, comparable aux systèmes passifs les plus puissants du marché.

Cela ne veut pas dire que les options motorisées sont absentes du marché. Certains dispositifs d’épaule commerciaux utilisent un soutien pneumatique alimenté par un compresseur sur batterie, destiné aux tâches d’assemblage et de manutention devant la poitrine et à hauteur de tête. Si vous en envisagez un, considérez les allégations de performance du fabricant comme des allégations, jusqu’à ce que vous ayez vu le dispositif fonctionner dans votre propre processus.

Pour de nombreuses exploitations, le point de départ raisonnable est un dispositif passif, grâce à son poids, sa robustesse et sa simplicité. Une option motorisée ou semi-active devient intéressante lorsque les tâches varient beaucoup en charge et en posture, et que votre équipe est prête à gérer batteries, recharge et maintenance supplémentaire.

Rigide ou souple : l’axe de la structure

Le second axe est structurel. Les exosquelettes rigides utilisent un cadre, généralement en métal ou en composite, pour transmettre les charges du bras vers le torse ou les hanches. Les exosquelettes souples, parfois appelés exosuits, abandonnent le cadre rigide et s’appuient sur des textiles, des éléments élastiques ou des composants gonflables portés près du corps.

Chaque approche échange un avantage contre un autre. Les dispositifs souples sont adaptables et plus légers, et paraissent souvent moins intrusifs. Leur principal inconvénient est l’envers de cette qualité : sans cadre externe rigide, rien de solide ne permet de transmettre la charge. Les cadres rigides peuvent fournir plus facilement des forces plus élevées.

Les preuves sont minces sur les comparaisons directes. Pour les épaules, le tableau n’est pas plus clair. Si un fournisseur affirme que le souple est tout simplement meilleur que le rigide, ou l’inverse, demandez sur quelle tâche, quelle posture et quel groupe de travailleurs l’affirmation a été testée.

Pour un acheteur, la question n’est pas de savoir quelle philosophie l’emporte, mais quel compromis convient à la tâche. Les dispositifs rigides conviennent plutôt au travail prolongé au-dessus de la tête, où un soutien prévisible et répétable compte. Les conceptions plus souples peuvent convenir aux tâches qui demandent une grande amplitude de mouvement ou lorsque l’encombrement pose problème, comme le travail en espace confiné. Le confort compte aussi. Un dispositif qui fonctionne mécaniquement mais irrite le porteur finit dans un casier, et la section suivante montre pourquoi la perception subjective ne peut pas être ignorée.

Ce que montrent les preuves pour le travail à l’épaule et au-dessus de la tête

Les résultats de laboratoire varient beaucoup selon le dispositif, la posture et la façon dont la mesure a été faite ; aucun chiffre isolé ne doit donc être lu comme une promesse. L’un des constats les plus utiles concerne l’amplitude. Une étude sur un exosquelette passif du membre supérieur a constaté que le soutien dépassait les tâches classiques au-dessus de la tête, mais seulement dans des postures avec une épaule en abduction, c’est-à-dire lorsque le bras est levé sur le côté. Si vos tâches se déroulent surtout devant le corps, vérifiez soigneusement si la courbe de soutien d’un dispositif correspond à vos postures.

Le même article rapporte un compromis entre le soutien qu’un dispositif apporte et la façon dont l’utilisateur le perçoit. Plus de soutien n’est pas automatiquement plus agréable. Il fait aussi apparaître la possibilité d’une activité musculaire accrue du dos pendant le travail au-dessus de la tête et lorsque les ressorts sont tendus. Décharger une région du corps peut déplacer la sollicitation ailleurs.

Une étude sur la fatigue publiée dans Applied Ergonomics ajoute une couche supplémentaire. Elle a constaté que le soutien d’un exosquelette passif d’épaule n’atténuait que partiellement les effets liés à la fatigue, et que la charge de travail perçue du travail au-dessus de la tête restait inchangée, même si l’activité diminuait dans les muscles qui élèvent le bras. Une charge musculaire plus faible ne signifie pas toujours que le travail paraît plus facile à la personne qui l’effectue.

Les implications pratiques pour les décideurs sont claires. N’attendez pas d’un dispositif qu’il apporte tous les bénéfices du laboratoire dans votre usine, et ne jugez pas le succès sur les seuls chiffres d’activité musculaire d’un fournisseur. Une grande partie des travaux publiés est menée en laboratoire, avec des tâches courtes et de petits échantillons. Les données de terrain sur les résultats à long terme, comme les taux de plaintes ou les arrêts maladie sur de nombreux mois, sont bien plus rares. C’est précisément pourquoi un essai structuré dans votre propre contexte pèse plus lourd que n’importe quelle fiche technique.

Règles de l’UE et essai d’un dispositif sur votre propre lieu de travail

La réglementation est moins stabilisée que beaucoup d’acheteurs ne le croient. Le document de discussion de l’EU-OSHA sur les exosquelettes note qu’il n’existe toujours pas de réglementation ou de certification uniforme des exosquelettes dans l’UE. Selon son usage prévu, un dispositif peut relever de la directive Machines, des règles sur les équipements de protection individuelle ou de celles sur les dispositifs médicaux. L’aperçu de la FEES sur le statut juridique dit la même chose. En pratique, demandez à chaque fournisseur sous quel régime il a mis le produit sur le marché, et réclamez la déclaration et la documentation correspondantes. Ne supposez pas qu’un marquage CE règle toutes les questions d’adéquation au lieu de travail. Votre propre évaluation des risques reste applicable, y compris l’effet du dispositif sur la posture, les mouvements et les autres tâches autour.

Avec peu de preuves de terrain et des règles encore incertaines, tester dans votre propre exploitation est la voie raisonnable. Un bon essai est court, structuré et lié à des questions mesurables :

• Choisissez une ou deux tâches précises et les travailleurs qui les effectuent réellement, plutôt qu’un déploiement général.
• Relevez un état initial avant l’essai, par l’observation, une évaluation de posture comme RULA et les retours des travailleurs. Notre analyse ergonomique gratuite fonctionne à partir d’une courte vidéo de la tâche.
• Interrogez les travailleurs sur le confort, l’ajustement et l’effort perçu, et pas seulement sur le fait que le dispositif ait été porté.
• Décidez à l’avance ce qui compte comme un succès, et qui valide la décision.

Si vous cherchez encore quel type convient à quelle tâche, le conseiller en exosquelettes peut resserrer le choix, et les dispositifs d’épaule et de bras de notre catalogue peuvent être comparés côte à côte. Notre guide pour essayer des exosquelettes avant d’acheter explique pourquoi les essais sur site réduisent le risque d’un mauvais achat, et comment fonctionne une commande Ryggo décrit pas à pas le processus Deploy & Decide. Quelle que soit la voie choisie, testez le dispositif sur la tâche réelle, avec les vrais travailleurs, et jugez-le sur des preuves issues de votre propre terrain.