Une nouvelle prothèse de main biomimétique aux capacités proches de la main humaine

prothese main biomimetique similaire main humaine hannes
| IIT-INAIL

Des chercheurs italiens ont développé une prothèse robotique révolutionnaire capable de reproduire les principales propriétés biologiques de la main humaine. Après une période d’entraînement de moins d’une semaine avec le dispositif, nommé « Hannes », les premiers patients ayant pu le tester pouvaient l’utiliser de manière autonome pour effectuer toutes les activités de la vie quotidienne.

Des chercheurs de l’Institut italien de technologie (IIT) et du Centro Protesi INAIL en Italie ont présenté une prothèse biomimétique reproduisant les principales propriétés biologiques de la main humaine : mouvement naturel synergique et adaptable, niveaux biomimétiques de force et de vitesse, anthropomorphisme élevé et robustesse de la prise. Développée dans le cadre d’une collaboration de chercheurs, d’orthopédistes, de designers industriels et de patients, la main prosthétique, appelée « Hannes », est capable de restaurer plus de 90% des fonctions des personnes amputées des membres supérieurs.

Hannes est un système de prothèse anthropomorphe et polyarticulé des membres supérieurs comprenant la main et le poignet, dont les principales caractéristiques sont la douceur et la capacité à s’adapter dynamiquement à la forme des objets à saisir. Elle est très similaire à une main humaine, et étant développée directement avec les patients, elle permet une utilisation pratique immédiate.

Pour évaluer l’efficacité et la facilité d’utilisation de Hannes, des essais pilotes sur des personnes amputées ont été réalisés au Centro Protesi Inail, et les chercheurs ont constaté qu’après une période d’entraînement de moins d’une semaine, les patients pouvaient utiliser Hannes de manière autonome pour effectuer des activités de la vie quotidienne.

À LIRE AUSSI :
Tesla déploie la version « conduite entièrement autonome » de son logiciel (en version bêta)
architecture prothese main robotique hannes schema
L’architecture de la main artificielle Hannes. Crédits : Laffranchi et al., Sci. Robot (2020)
prothese main robotique hannes
Crédits : Laffranchi et al., Sci. Robot (2020)

Une précision révolutionnaire avec des paramètres ajustables via un logiciel

La prothèse est un système myoélectrique qui peut être porté toute la journée, ajustable en fonction de diverses déficiences des membres supérieurs. Un ensemble de capteurs électromyographiques de surface placés dans une douille personnalisée détecte l’activité des muscles résiduels du membre inférieur ou supérieur du bras, qui sont activement contractés par l’utilisateur pour effectuer de multiples mouvements.

De plus, grâce à un logiciel spécialement développé et à une connexion Bluetooth, il est possible de personnaliser les paramètres de fonctionnement de la main, tels que la précision et la vitesse des mouvements, afin de garantir une expérience optimale pour chaque utilisateur.

prothese main robotique hannes utilisation biomimetisme
La main robotique Hannes revêtue d’une peau artificielle, permettant de saisir avec précision un stylo, de saisir latéralement une carte de visite, de tenir avec force un objet souple (manche de vaporisateur), de saisir latéralement un marqueur et un outil. Crédits : Laffranchi et al., Sci. Robot (2020)

La main Hannes a été testée pour sa durabilité et sa robustesse dans un cadre qui simule plus d’un an d’utilisation par un utilisateur standard, soit près de 500’000 cycles de vie. Petite présentation vidéo ci-dessous. [Crédits : IIT-Inail]

 

La véritable touche révolutionnaire de la main Hannes réside dans la conception mécanique, qui est totalement unique dans son secteur de marché, et qui donne à la prothèse la polyvalence et le mouvement d’une vraie main humaine. Le mécanisme sous-jacent de la main est un système mécanique différentiel qui permet à Hannes de s’adapter à l’objet saisi en utilisant un seul moteur. Cela permet également d’améliorer considérablement les performances grâce à son efficacité. Il correspond également au 50e percentile de la taille de la main humaine. Hannes est disponible en deux tailles, 7 ¾ et 8 ¼, pour le remplacement de la main droite et de la main gauche, et convient aux sujets féminins et masculins. Son poids est de 450 grammes.

Vidéo montrant un individu effectuant des tâches quotidiennes tout en portant le dispositif Hannes. [Crédits : Laffranchi et al., Sci. Robot. 5, eabb0467 (2020)]

Liberté de mouvement, précision et rapidité

Les doigts peuvent fléchir et être positionnés de manière naturelle, même au repos. En particulier, le pouce peut être orienté dans trois positions pour reproduire une grande variété de prises, notamment une prise fine pour saisir de petits objets, une prise latérale pour saisir des objets fins et une prise de force capable de saisir et de déplacer même des charges lourdes.

À LIRE AUSSI :
Le premier réacteur nucléaire à fusion viable pourrait être prêt en 2025

La prise globale est efficace, robuste et adaptée aux conditions extérieures et naturelles. Le système permet également la pronation et la supination du poignet, ce qui permet de saisir des objets dans différentes orientations sans avoir recours à une compensation néfaste pour le patient.

Sur le même sujet : Une prothèse robotique inspirée par Luke Skywalker reproduit avec succès la sensation du toucher

Hannes peut effectuer une prise fermée complète en moins d’une seconde, et peut exercer une force de prise maximale de 150N, ce qui est bien au-delà des autres mains polyarticulées commercialisées et de recherche. Le dispositif a une autonomie d’une journée entière d’utilisation standard (alimentation 12V pour une capacité de batterie de 1300 mAh).

À LIRE AUSSI :
Des discours « fake » de Poutine et Kim Jong-un à base d’IA pour avertir les Américains

Vidéo montrant des patients amputés de l’avant-bras effectuer des tests cliniques avec le dispositif Hannes. [Crédits : Laffranchi et al., Sci. Robot. 5, eabb0467 (2020)] :

Les chercheurs ont mené des expériences pour valider les performances de Hannes et la similitude de son comportement de préhension avec une main humaine, et ont démontré une amélioration des performances par rapport aux recherches existantes et à d’autres dispositifs commercialisés. Cette main robotique biomimétique est une révolution à elle seule. Elle constitue une véritable source d’espoir pour toutes les personnes amputées dans le monde.

Source : Science Robotics

Plus d'articles
toux masque
Coronavirus et masques : des chercheurs testent l’efficacité de différents types de couverture buccale