par Andrea Fink, Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH, DFKI
Les tâches motrices fines dans des conditions spatiales sont particulièrement difficiles et doivent d’abord être entraînées sur Terre. Des scientifiques du Centre allemand de recherche sur l’intelligence artificielle (DFKI) et de l’Université de Duisburg-Essen (UDE) étudient si un exosquelette robotique capable de simuler l’apesanteur est adapté à l’entraînement astronautique.
L’équipe a eu l’occasion de participer à la 42e campagne de vols paraboliques du DLR à Bordeaux, en France, pour comparer les effets de l’apesanteur simulée avec ceux de l’apesanteur réelle.
Lors des missions spatiales, les astronautes sont souvent confrontés à des tâches de motricité fine, comme effectuer des réparations ou des expériences, qui sont rendues plus difficiles par l’apesanteur de l’espace. Une formation ciblée sur ces compétences est particulièrement importante, non seulement pour accroître l’efficacité des missions, mais aussi pour assurer la sécurité des astronautes. Jusqu’à présent, de telles missions ne pouvaient être pratiquées sur Terre que lors de vols paraboliques ou en combinaison spatiale sous l’eau.
Entraînement spatial innovant avec exosquelette
Des scientifiques du Centre d’innovation robotique DFKI de Brême et du Département des systèmes d’ingénierie médicale de l’Université de Duisburg-Essen (UDE) travaillent sur une méthode de formation alternative et plus rentable.
Dans le projet NoGravEx, ils ont développé une approche innovante pour simuler la microgravité à l’aide d’un exosquelette robotique. La technologie est capable de détecter et de compenser le poids des bras d’une personne, lui donnant ainsi l’impression d’être en apesanteur ou aussi lourd que sur la lune, par exemple.
Dans le cadre du projet GraviMoKo, les chercheurs étudient actuellement les effets de l’apesanteur simulée sur le corps humain par rapport à l’apesanteur réelle. En participant à la 42e campagne de vols paraboliques du DLR du 27 mai au 6 juin 2024 à Bordeaux, en France, ils franchissent une étape importante dans le projet.
Pendant les vols paraboliques, des manœuvres spéciales de montée et de descente sont utilisées pour créer l’apesanteur 31 fois pendant environ 22 secondes chacune. Ce temps est mis à disposition des équipes scientifiques pour leurs expérimentations. Au lieu des trois vols prévus sur trois jours, l’Airbus A310 Zero G de Novespace a décollé quatre fois car le premier vol a dû être interrompu après seulement 16 paraboles en raison de problèmes techniques. Les paraboles restantes ont été achevées le deuxième jour.
Configuration et exécution de l’expérience
L’expérience sur l’exosquelette était l’une des onze expériences sélectionnées à bord de l’avion et impliquait la participation de six sujets de test. Cependant, afin de compenser l’absence de certains sujets, davantage de personnes avaient préparé la mission à l’avance.
La tâche des sujets de test consistait à utiliser l’index de leur bras droit pour frapper le centre d’une diapositive cible sur un écran tactile en apesanteur. Le bras était recouvert d’une cape pour éviter les corrections visuelles des mouvements. Au cours de l’expérience, l’activité musculaire des bras, l’activité cérébrale et la variabilité de la fréquence cardiaque des sujets, ainsi que leurs trajectoires de mouvement, ont été enregistrées.
La moitié des sujets testés avaient déjà pratiqué cette tâche en laboratoire avec un exosquelette actif en apesanteur simulée, tandis que les autres n’étaient pas formés ou ne connaissaient que la configuration du test. Contrairement aux tests terrestres, des systèmes passifs ont été utilisés pour les vols paraboliques. Deux configurations de test identiques ont permis la participation simultanée de deux sujets par vol.
Une personne de secours équipée de tous les capteurs était disponible pour intervenir si les sujets se sentaient mal à l’aise et agir autrement en tant qu’opérateur et supporteur.
Les expériences se sont déroulées en grande partie comme prévu, un seul sujet ayant dû être remplacé en raison de nausées. A la fin de la campagne de dix jours, les chercheurs étaient très satisfaits des résultats.
La chef de projet, la professeure Elsa Kirchner, de l’université de Duisburg-Essen/DFKI, a déclaré : « Nous avons fait un excellent travail lors de notre première campagne de vols paraboliques et collecté toutes les données que nous avions prévu. Malgré les efforts et le manque de sommeil, l’équipe a travaillé extrêmement bien ensemble. Il est maintenant temps d’analyser les données très complètes.
Analyse des données et applications potentielles
En analysant les données, les chercheurs espèrent déterminer si l’entraînement avec l’exosquelette en apesanteur simulée peut permettre le transfert des compétences acquises en apesanteur réelle et améliorer les capacités des astronautes. Cela pourrait aider à préparer les astronautes aux défis des futures missions spatiales et à optimiser leurs performances dans les conditions extrêmes de l’espace.
Outre les voyages spatiaux, les applications terrestres telles que la rééducation peuvent également bénéficier de cette nouvelle technologie. L’exosquelette utilisé et développé dans les projets NoGravEx et GraviMoKo a été initialement développé au DFKI pour la thérapie de rééducation.
Grâce à la possibilité de compensation individuelle du poids, le système peut offrir un accompagnement encore plus personnalisé aux personnes physiquement handicapées, par exemple après un accident vasculaire cérébral.
Fourni par Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH, DFKI