Etre humain dans un monde de robot

Ecrit par KapTech

29 novembre 2020

Avez-vous entendu parler de notre dernière conférence? « Être humain dans un monde de robots » avec Renaud Ronsse, professeur en robotique à l’École Polytechnique de Louvain. Malheureusement elle n’a pas pu être enregistrée… Mais pas de panique pour ceux qui n’ont pas eu l’occasion d’être présents lors de notre transmission en direct. Le KapTech vous en fait un résumé. 

Pr. Ronsse a commencé par nous mettre en garde que faire travailler robots et humains ensemble pouvait être dangereux. Particulièrement dans la robotique industrielle, où les robots n’ont pas été conçus pour être capable de gérer des évènements imprévisibles. Et pourtant, il existe des relations machine-humain très intimes. C’est le cas pour les robots utilisés en chirurgie, par exemple.

Partie 1 : Rééducation et assistance

La robotique de rééducation est très intéressante pour aider des patients à réapprendre à faire un mouvement qu’ils ne savent plus faire à cause d’un accident. Par exemple, après un AVC, un accident neurologique touchant environ 53 personnes par jour en Belgique, 80% des personnes qui s’en sortent souffrent d’un déficit moteur.

Pour aider ces personnes, une doctorante du professeur Ronsse a travaillé pour sa thèse sur le robot REAplan. Il s’agit d’un robot qui permet de partager le mouvement avec le patient. En effet, c’est le patient qui initie le mouvement, mais si il fatigue ou n’y arrive pas, le robot l’aide en l’accompagnant et en lui montrant la trajectoire à prendre. Pour ce cas, l’ingénieur sert à améliorer la boite à outil du thérapeute, comme le dit Pr Ronsse, pour que celui-ci continue à apporter la meilleure aide au patient.

En plus de permettre/aider un patient à faire à nouveau un mouvement, la robotique de rééducation permet aussi de rendre de la sensibilité au patient amputé. En effet, des chercheurs suisses ont développé une prothèse sensori-motrice. En plus de restaurer la capacité motrice au patient, elle lui permet (par des capteurs reliés à son cerveau) de sentir la rigidité de l’objet qu’il rencontre. 

Le message phare de l’exposé jusqu’ici ? Les robots sont des outils formidables pour augmenter les capacités de l’humain. En particulier des humains « à réparer » pour lesquels le robot vient remplacer un membre.

Partie 2 : Biorobotique

« Mieux comprendre pour mieux soigner. » C’est la philosophie de la partie qui va suivre. Ici, le professeur Ronsse nous a expliqué pourquoi certains roboticiens souhaitent mettre deux disciplines en lien : la discipline du vivant (la biologie et la neurologie) et la discipline de la robotique. La biologie peut apporter beaucoup à la robotique mais l’inverse est tout aussi vrai. 

La biologie consiste en l’interaction entre un être vivant et son environnement. Toute interaction passe par un cerveau et par un corps. Ici, le corps est composé de deux systèmes : le sensoriel et le moteur. 

Avec le confinement, les scientifiques ont remarqué que l’humain souffre beaucoup de la distanciation  physique. En effet, comme les autres animaux, nous utilisons notre corps pour sentir et ressentir des interactions physiques. 

Le corps devient le médiateur (le lien) entre l’entité (le robot) et l’environnement. La mécanique du corps est pleine d’intelligence. Nos muscles ont une certaine forme d’intelligence aussi car ils nous permettent de pouvoir marcher sans devoir réfléchir à comment faire ou à l’endroit où poser notre pied. L’intelligence n’est pas que dans les neurones.

On pourrait se demander alors, comment le vivant en est venu à se déplacer. Dans l’histoire de l’apparition de l’intelligence, il est souvent dit que le mouvement serait la source de l’intelligence. Le système nerveux est né quand les êtres vivants ont commencé à bouger. Le cerveau est né quand ces mêmes êtres vivants ont commencé à fuir leurs prédateurs ou à chasser leurs proies. L’émergence du système nerveux a d’abord été justifiée par le besoin de se déplacer.

Il y a bien sûr des similitudes entre la biologie et la robotique. Il se trouve que dans les deux cas on cherche à comprendre un système autonome (système qu’on va vouloir faire évoluer dans un environnement simple comme complexe) et adaptatif. Qui dit similitude dit aussi différence. La principale différence est que le robot est spécialiste, c’est-à-dire qu’il est très bon mais pour un seul truc. L’humain, quant à lui, est généraliste. Il n’est pas spécialisé pour effectuer une tâche mais peut en réaliser pleins.

C’est en particulier dans le domaine de la locomotion que les chercheurs prennent exemple sur la biologie. En effet, pour se déplacer nous avons besoin d’une accélération qui est provoquée par une force de réaction contre l’environnement. De plus, nos membres doivent être coordonnés pour pouvoir se mouvoir dans une certaine direction. Le muscle, dans un corps, sert de moteur pour nous faire démarrer, de frein pour ralentir, mais aussi il a un rôle de ressort pour stocker l’énergie mécanique et une transmission qui transmet de l’énergie mécanique de manière transparente. Les chercheurs se basent pour concevoir des corps artificiels.

Partie 3 : ELSA

Dans son laboratoire, le professeur a trois axes de recherches principales . Premièrement, la conception de robot de rééducation et d’assistance, ensuite, le contrôle, c’est-à-dire la programmation des machines qu’ils ont développées et leur validation. Finalement, le dernier axe est  la recherche en biomécanique d’animaux qui évoluent dans un fluide (étude du mouvement de poisson ou d’oiseaux).

En rééducation classique, les thérapeutes fatiguent généralement avant le patient car ils doivent fournir un grand effort pour faire bouger les membres du patient. Il est alors possible d’imaginer des robots de rééducation qui prendrait la « place » des thérapeutes pour que ceux-ci ne se fatiguent plus de cette manière et ainsi pouvoir aider le patient et le thérapeute qui s’en occupe (comme le REAplan dont-on vous a déjà parlé plus haut).

La prothèse ELSA est une prothèse qui a été développée par François Heremans, doctorant du professeur Ronsse. ELSA est une prothèse de l’articulation de la cheville. Un des avantages de cette prothèse est qu’elle est très légère. En effet, elle a été partiellement imprimée en 3D. Étant très semblable à une vraie cheville, elle renvoie la même sensation qu’un vrai pied. Elle est évidement bionique, équipée d’un moteur et d’un ressort, pouvant stocker de l’énergie afin de fournir celle nécessaire à la propulsion du corps. 

Pour la réalisation du projet ELSA, l’équipe du professeur a mis en application ce qu’il nous a expliqué précédemment : observer le vivant pour s’en inspirer. Ils se sont intéressés à l’énergie produite par une cheville lors d’un cycle de marche (d’un choc du talon au choc du talon suivant). Pour ensuite, à l’aide d’un ressort et d’un moteur, pouvoir reproduire le mouvement et la puissance d’une cheville naturelle. ELSA a pu être testé sur des personnes amputées en laboratoire. Elle est capable de remplacer une cheville humaine à 100%. 

Comme dit plus haut, le troisième axe de recherche du laboratoire du professeur Ronsse est la biomécanique dans les fluides. Le mouvement dans un fluide ou dans l’air est différent d’un mouvement sur la terre. En effet, le fluide crée des turbulence, c’est-à-dire que le fluide change lui aussi en réaction au mouvement, alors que lors de la marche sur le sol, ce dernier ne se déforme pas.

Conclusion

Le résumé de cette conférence vous a plu ? Vous regrettez de pas y avoir assisté ? Pas de panique 2021 arrive pour vous présenter plein de nouveaux sujets de conférences auxquels vous pourrez assister. 

 

Sources:

« Etre humain dans un monde de robot », conférence organisée par le KapTech

 

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