DOSSIER

Les exosquelettes suscitent nombre d’espoirs en termes d'amélioration des conditions de travail, notamment de réduction des troubles musculosquelettiques (TMS). Toutefois, ils ne peuvent être considérés comme la solution miracle. Leur usage soulève des questions de santé et de sécurité. De la définition du besoin d’assistance physique à l’intégration en situation réelle, une démarche structurée et collective est indispensable.

© Déléda pour l'INRS<br/><br/>

« On assiste à un renouveau de la demande de technologies d’assistance physique dans l’industrie », constate Nathanaël Jarrassé, chargé de recherches au CNRS à l'Institut des systèmes intelligents et de robotique. Au cours des dernières années, les entreprises ont robotisé bien des situations pour lesquelles l’environnement de travail était paramétrable. Mais l’automatisation atteint ses limites. « Il subsiste, en particulier dans les PME, des situations insuffisamment standardisées ou des petites productions pour lesquelles l’humain reste, heureusement d’ailleurs, indispensable », reprend le chercheur. Pour certaines d’entre elles, les opérateurs sont exposés à des charges physiques importantes, ainsi qu’à des risques de troubles musculosquelettiques (TMS).

Dans ce contexte, et celui d’une mutation globale du monde du travail, les entreprises s’intéressent de plus en plus aux exosquelettes, espérant combiner réduction des TMS et gain de productivité. « Un exosquelette est un dispositif mécanique ou textile revêtu par le salarié apportant une assistance physique dans l’exécution d’une tâche, par compensation des efforts, augmentation de la force ou des capacités de mouvement », énonce Jean-Jacques Atain-Kouadio, expert d'assistance à l’INRS. Il peut être robotisé ou non. À ce jour, la plupart de ceux qui sont présents dans les entreprises ne le sont pas. L’assistance des mouvements se fait par restitution de l’énergie mécanique via des systèmes à élastiques ou à ressorts. Suivant les cas, elle se porte sur les membres supérieurs, le dos, les membres inférieurs ou le corps entier.

Préserver les travailleurs

De l’automobile au ferroviaire, en passant par le BTP ou le monde agricole, ces nouvelles technologies d’assistance physique passionnent. Très médiatisées, elles ne datent pourtant pas d’hier. Dans l’industrie, la première tentative sérieuse de fabrication d’un exosquelette remonte aux années 1960. Le Hardiman, de General Electric, devait démultiplier la force de l’utilisateur et lui permettre de lever des charges de près de 700 kg ! Mais les obstacles techniques rencontrés ont mis fin au rêve. Les développements ont ensuite principalement concerné le secteur médical, avec les exo­squelettes de réhabilitation, ainsi que la Défense.

« Nous sommes passés du militaire au civil avec une première application pour les tireurs au râteau, en collaboration avec Colas, puis le développement d’un exosquelette spécialisé dans le port d'outils lourds. Aujourd’hui, la demande explose, avec l’espoir de trouver des solutions permettant de travailler mieux sans se faire mal », constate Serge Grygorowicz, P-DG de RB3D, concepteur et fabricant français. Un intérêt d’autant plus fort que la population active vieillit.

Peu à peu, le fantasme de l’exo­squelette de science-fiction, lourd et imposant, visant à créer un homme « augmenté », s’est effacé au profit de la recherche de dispositifs permettant avant tout de préserver le travailleur et de réduire sa fatigue. « Les développements récents montrent que l’on s’oriente vers des dispositifs plus souples, plus respectueux de la physiologie humaine. La technologie a évolué, mais il reste de réels enjeux d’amélioration, liés notamment au partage du contrôle avec l’opérateur et au respect des intentions motrices », souligne Nathanaël Jarrassé. Aujourd’hui, on trouve une trentaine d’exosquelettes disponibles dans le commerce. Le plus souvent, leur implantation dans l’entreprise se fait en tâtonnant, à partir de prototypes ou de versions à parfaire.

Bien se préparer

Physiologiste à l’INRS, où de nombreuses études sont menées sur le sujet, Jean Theurel attire l’attention sur « les conséquences de l’utilisation des exosquelettes sur l’activité musculaire, l’équilibre, la posture ou encore les coordinations motrices », ainsi que sur « les incertitudes qui entourent leurs effets à long terme sur la santé ». « Les exosquelettes peuvent soulager certaines contraintes musculaires locales mais ne réduisent pas la répétitivité des gestes. Il existe également un risque de déplacer ces contraintes sur d’autres parties du corps », ajoute Laurent Kerangueven, ergonome à l’INRS.

Les frottements sur le corps peuvent générer de l’inconfort ou des irritations. Le poids des équipements peut provoquer l’augmentation des sollicitations cardio­vasculaires. Il s'agit encore souvent d'objets technologiques encombrants. Il faut donc être vigilant aux risques de collision, avec une tierce personne ou un élément de l’environnement. Enfin, leur utilisation pourrait être source de risques psycho­sociaux par un accroissement de la charge mentale ou une diminution de l’autonomie au travail. Très tôt, il sera donc essentiel de travailler à leur acceptation et leur acceptabilité.

« Le processus qui conduit à l'acceptabilité est un processus complexe qui dépend de dimensions croisées, explique Lien Wioland, responsable d'études à l’INRS. C’est également un processus fragile. La phase de déploiement est bien sûr cruciale. Faire adhérer demande un certain travail, mais ce qui est accepté ne l’est pas nécessairement à vie. Une modification peut tout remettre en question. »

Aujourd’hui, les entreprises tentées par l’acquisition d’un exo­squelette sont face à un phénomène nouveau, dont elles doivent bien comprendre les intérêts et les limites pour la prévention des TMS. Les exosquelettes ne sont pas la solution unique contre les TMS, qui en réalité résultent d’une combinaison de facteurs. Ils ne sont pas non plus adaptés à tous les salariés. Souvent, un avis du service de santé peut permettre de s’affranchir de toute contre-indication.

Mettre en place une culture exosquelette

Équiper ses salariés se prépare, avec une démarche allant de la définition du besoin d’assistance physique à l’intégration de l’exo­squelette en situation réelle, pour garantir l’adéquation entre la solution d’assistance technique, l’opérateur et la tâche pour laquelle elle est envisagée. « Ces technologies apportent des résultats très spécifiques pour des situations de travail qui le sont tout autant. Il n’y a pas de bon exosquelette dans l’absolu. Mais il peut y avoir un bon exosquelette pour une situation donnée, tenant compte de toutes les séquences d’activité de l’opérateur et de son environnement », souligne Jean Theurel.

La réussite de la mise en place d'un exosquelette dans une entreprie passe invariablement par plusieurs étapes. La première est de se poser collectivement les bonnes questions. En constituant un groupe projet (direction, production, instances représentatives du personnel, service de santé au travail, préventeurs, opérateurs…), chargé notamment de l’analyse approfondie des situations de travail. Avant d’envisager l’usage d’un exosquelette comme solution de prévention, les autres pistes susceptibles de réduire la charge physique de travail doivent être étudiées. Une fois les tâches pouvant bénéficier de l’assistance physique déterminées, le groupe peut en valider le cahier des charges. Vient ensuite la phase d’évaluation de l’interaction entre l’exosquelette choisi et les futurs utilisateurs, qui doivent avoir été formés : appropriation, utilité, facilité d’emploi, impact sur le collectif, risques pour la sécurité.

Enfin, il est important d’évaluer la mise en œuvre en situation réelle. À court, moyen et long termes, s’assurer que l’équipement répond aux besoins initialement identifiés et qu’il est accepté par tous. « Il y a une philosophie, une culture exosquelette à mettre en place, témoigne Yonnel Giovanelli, chargé d’un projet d’expérimentation sur les nouvelles technologies d’assistance physique à la SNCF. L’arrivée d’un exosquelette amène à requestionner et parfois réorganiser le travail pour que cela fonctionne. »

En 2017, un groupe Afnor a publié un mode d’emploi pour évaluer l’interaction entre l’homme et un dispositif d’assistance de type exosquelette à partir d'une plate-forme d’expérimentation d'une trentaine d’industriels, utilisateurs et fabricants. « On a besoin des retours d’expérience pour comprendre et anticiper les enjeux de ces nouvelles technologies », insiste Yonnel Giovanelli. « Tout cela demande du temps, reprend Jean-Jacques Atain-Kouadio. L’erreur serait de penser qu’il existe une réponse toute faite. Parfois, le besoin suscite beaucoup d’agitation. Les fabricants d’exosquelettes veulent vendre leur matériel et certaines entreprises aller trop vite. Il ne faut pas tomber dans ce piège. » 

PAROLE D'EXPERT

Jean Theurel, responsable du programme exosquelette à l’INRS
Les recherches se multiplient à l’échelle mondiale pour établir des preuves concrètes quant aux avantages et aux risques liés à l'utilisation des exosquelettes pour la prévention des TMS. Bien que le potentiel d'atténuation des efforts musculaires par les exosquelettes apparaisse relativement prometteur, les évidences actuelles ne permettent pas d'approuver sans réserve leur utilisation pour la prévention des TMS. En effet, les études démontrent des effets indésirables lors de tâches de manutention, comme de nouvelles contraintes posturales ou une diminution des performances fonctionnelles. Les recherches s’efforcent par ailleurs de combler les principales lacunes dans les connaissances actuelles, comme l’impact des exosquelettes sur les coordinations musculaires, la survenue de la fatigue, ou les adaptations physiologiques à long terme. De nouvelles réflexions abordent également les dimensions cognitives, psychosociales et organisationnelles liées à l’usage de ces technologies en milieu professionnel.

VUE DU TERRAIN

Gant bionique
Ironhand est le premier exosquelette souple au monde. Qualifié de bionique par ses codéveloppeurs les sociétés Eiffage et Bioservo, ce gant doit permettre de prévenir l'apparition des TMS de la main en diminuant les efforts fournis par l’utilisateur. L'idée n'est pas de transformer le travailleur en un surhomme, mais de lui fournir confort et assistance. Lorsqu’un opérateur équipé se saisit d'un outil, la pression exercée sur les capteurs situés au bout des doigts déclenche les cinq moteurs, placés dans le sac à dos complétant le dispositif. Ainsi actionnés, les tendons artificiels qui courent de part et d'autre de chaque doigt apportent une aide au mouvement et l’utilisateur a besoin de moins de force que d'ordinaire
pour manier un marteau, attraper un parpaing, utiliser un tournevis,
tenir un chalumeau... Cet exosquelette s’inscrit dans la tendance actuelle
de recherche d’équipements respectueux de la physiologie humaine. Prochaine étape pour les développeurs : le bras bionique. 

Ces technologies apportent des résultats très spécifiques pour des situations de travail qui le sont tout autant.

EN SAVOIR PLUS

  • Exosquelettes au travail : impact sur la santé et la sécurité des opérateurs état des connaissances, INRS, ED 6311.
  • Acquisition et intégration d'un exosquelette en entreprise, INRS, ED 6315.

À télécharger sur www.inrs.fr

Grégory Brasseur

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