“Il peut y avoir un intérêt à prendre la force physique d'un robot et l'intelligence du contrôle d'un humain”, 5 questions à Nathanaël Jarrassé, chercheur en robotique au CNRS.

Nathanaël Jarrassé est chercheur en robotique à l'Institut des Systèmes Intelligents et de Robotique de Sorbonne Université et du CNRS. Spécialisé dans l’interaction physique Humains-Robots pour des applications de rééducation et d’assistance, il travaille au sein de l’équipe AGATHE (assistance aux gestes et applications thérapeutiques).
 

Dans vos travaux, il est question d’exosquelettes, de prothèses, d’orthèses… Face à tous les mythes et fantasmes qui entourent les notions liées à la robotique, serait-il possible de revenir sur la définition de ces termes ?

La question de la définition est un gros problème dans le domaine de la robotique : les fabricants et les entreprises avec leur discours marketing surfent beaucoup sur l'imaginaire autour de ces technologies. L'éducation à la technologie est avant tout une question politique. Il y a un effort pédagogique à fournir pour que les gens apprécient la technologie pour ce qu’elle est, sans fantasme, ni peur, et pour éviter des débats stériles qui se limitent à se positionner pour ou contre la technologie.

Pour en venir aux termes en question, un exosquelette est une structure mécanique externe qui vise à améliorer, assister, ou suppléer une capacité motrice. Un exosquelette est à peu de chose près une orthèse, qui est un appareillage qui compense une fonction absente ou déficitaire et qui assiste une structure articulaire ou musculaire. Contrairement au système prothétique qui remplace une partie du corps, un exosquelette vise à entourer un membre du corps, afin de fournir une assistance physique motrice de mouvement à la personne.

L’exosquelette peut être passif, c'est-à-dire qu’il ne va pas avoir de moteur ou de source d’énergie embarquée mais va utiliser par exemple des ressorts. Mais il peut également être instrumenté, avec un système de centrales inertielles [instrument capable d’intégrer les mouvements d’un mobile pour estimer son orientation] qui se clipsent à la ceinture de travailleurs et qui vont repérer s'il se penche de la bonne façon quand il lève quelque chose. Ces systèmes peuvent servir à faire du suivi d’activité ou simplement à mettre une alarme quand vous adoptez une mauvaise posture.

La question de l'augmentation et de la réparation est toujours litigieuse. “L’augmentation” reste un bien grand mot, qui est avant tout une traduction littérale du terme anglais enhancement que l'on retrouve de plus en plus utilisé à tort et à travers. En réalité, on ne sait pas vraiment “augmenter” actuellement. Effectivement, on sait aider, assister, donner des outils mais l'augmentation engendre une question de vocabulaire et de niveau d'évaluation de la performance. Le problème est que le concept d’augmentation fait intervenir la question de la normalité, et ce concept de corps normal demeure très vague. Il y a des variations entre les sexes, les genres, les profils génétiques, etc. L’augmentation consisterait à proposer des capacités au-delà de la normale qui est elle-même très fluctuante.

Parmi ces dispositifs, quels sont ceux utilisés aujourd’hui dans le monde du travail ? Comment pensez-vous que cela va évoluer dans les années à venir ? 

Concrètement, je développe beaucoup de prothèses, d’exosquelettes, d’orthèses intelligentes, de bras robotisés pour des personnes en fauteuils roulants. Notre objectif est de conférer un contrôle plus avancé sur ces systèmes-là à l’humain. Aujourd’hui, nous en sommes à un stade où il y a eu beaucoup de progrès technologiques sur le hardware, mais on est encore à des années lumières de permettre aux personnes de jouir d’un dispositif qui soit efficace et performant sans que ça ne coûte trop d'énergie physique et cognitive. Il y a un énorme écart entre les progrès technologiques et la possibilité pour les personnes de s’approprier ces outils sans fournir un effort considérable. Nous essayons au sein de notre groupe de travail de combler cet écart. 

Le deuxième point c’est qu’en général, en l’état actuel de la technologie, quand vous gagnez sur un aspect de la performance vous perdez sur un autre. On peut être augmenté localement, par exemple en étant capable de porter plus aisément des charges lourdes grâce à un exosquelette, mais on va être entravé pour d’autres actions, par exemple se déplacer parce que l'exosquelette est lourd et encombrant. On se retrouve donc perdant du point de vue de la polyvalence. Cela revient à voir tous ces dispositifs-là comme des outils. Quand vous tenez un marteau dans la main vous êtes augmentés pour enfoncer des clous dans un mur mais vous êtes diminués pour jouer du piano. 

À cela s’ajoute le fait que l’on n’a pas réalisé d’études à long terme sur les externalités négatives de ces dispositifs sur le corps des usagers. Par exemple, un dispositif qui aide à lever les bras avec des systèmes à ressort qui maintiennent les bras en l'air rend plus coûteux le fait de les descendre. La sollicitation physique est déportée sur d'autres groupes musculaires et il n'est pas dit que l’on se retrouve avec une équation nulle à long terme pour le corps. La question de l'assistance au corps est une question d'équilibre assez complexe.

Pour ce qui est des domaines d’application, on observe actuellement beaucoup de recherche ces dernières années sur les exosquelettes d'assistance au handicap, mais c'est le domaine de l'assistance à opérateur en contexte industriel qui risque de se développer le plus vite, notamment dû au fait qu’il y a un changement d'échelle en taille de marché par rapport à toutes les questions de santé.

Le marché du handicap a comme contrainte d'être extrêmement restreint. C’est un écosystème assez complexe d’accès fait de normes et de certifications et qui ne concerne qu’un marché économique petit et très personnalisé. Beaucoup d'innovations de laboratoires issues de ce domaine ne se concrétisent pas parce que les les acteurs économiques n'ont aucun intérêt à investir dans un marché qui ne concerne qu’un si faible échantillon de personnes au sein de la population. À l’inverse, l’assistance à opérateur en contexte industriel génère de véritables enjeux économiques : équiper tous les manutentionnaires des entrepôts logistiques à travers le monde représente des volumes énormes. On ajoute à cela le fait que la santé au travail représente le deuxième plus grand poste de coûts pour les entreprises en Europe.

Il y a donc un intérêt stratégique pour les entreprises mais il y a aussi un intérêt communicationnel qui prend le dessus. Pour une entreprise, mettre en place un exosquelette au sein d’une équipe est très positif d’une part parce que ça fait high-tech et d’autre part parce que ça montre que l’entreprise se soucie de ses salariés. Ces facteurs là font que, de mon point de vue, l'adoption rapide que l'on voit de ces systèmes est plus liée à une question d'image qu’une question d'efficacité concrète fonctionnelle physique prouvée. Face à ces enjeux économiques, beaucoup de projets d’innovations technologiques se retrouvent très vite déployés sans même avoir fait l’objet d’évaluation clinique. La preuve de bénéfice clinique est en effet nécessaire pour des aides techniques médicales mais pas pour des aides techniques de type équipements individuels de protection. 

De plus, toutes les tâches ne sont pas robotisables, ce qui peut générer des inégalités entre travailleurs. Pour robotiser une tâche, il faut qu’elle soit répétitive et que tout l'environnement soit parfaitement modélisable. C’est par exemple le cas de la grosse production industrielle qui est aujourd'hui massivement robotisée. Le problème est qu'il y a beaucoup de petites productions avec des tâches comportant trop de variabilité pour qu'on puisse les robotiser. Ce décalage entre production industrielle et artisanale, couplé au vieillissement de la population, fait qu’on a encore des opérateurs humains dans des situations un peu problématiques qui se blessent. 

Pour finir, la robotique a amorcé une métamorphose ces dix dernières années. On est passé d’une logique robotique qui remplace l'humain à une logique de robotique qui accompagne l'humain : c'est le domaine de la cobotique (de l’anglais collaborative robotics). C’est l'idée de faire des robots qui prennent le meilleur des deux mondes : la force physique d'un robot et l'intelligence d'un humain. Dans des tâches qu'on ne sait pas automatiser complètement, un humain contrôlera un robot, le conduira pour prendre une pièce, mais c’est la force du robot qui sera utilisée pour soulever cette pièce. C'est une robotique un peu particulière parce qu'elle doit être plus sécurisée en termes d'interaction physique. On n'est plus dans des robots encagés avec des zones séparées dans les usines.

Le domaine militaire demeure-t-il pionnier, notamment via la question des soldats augmentés ?

Le besoin militaire est l'un des moteurs de la recherche dans le domaine des exosquelettes. On peut remonter au XVIIe et XVIIIe siècle pour retrouver des premières traces d’exosquelettes de fantassins militaires augmentés sur échasses. Plus récemment, ce sont les Américains qui ont été proactifs sur ces recherches, notamment via l'agence de recherche de la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), qui injecte régulièrement des moyens sur la façon de réparer et d’augmenter le fantassin sur le terrain. Il y a aussi des questions de stimulation sensorielle qui pourraient également être utilisées chez le soldat en bonne santé. Cependant, tous les projets de recherche des années 1990 à 2010 sur des exosquelettes d'assistance au port de charges à la marche des militaires se sont soldés par un échec. Les rapports finaux évoquent le fait que les gains permis sont très faibles et surtout que l'assistance fournie par le système se retrouvait plus être une gêne qu'autre chose. Ces résultats ont mis un terme aux exosquelettes de type “armure”. Mettre cent kilos sur le dos d'une personne pour l'augmenter c’est partir avec un négatif de cent kilos, ce qui est très limitant.

Ces échecs ont cependant donné naissance à un autre domaine de recherche, la wearable robotics. Cette nouvelle tendance s’articule autour d’exosquelettes beaucoup plus légers et souples qui s'apparentent à des vêtements techniques, avec des systèmes d'actionneurs déportés. Pour augmenter les capacités par exemple à courir plus longtemps, plutôt que de faire revêtir une armure métallique on va juste aider une articulation en utilisant des releveurs de cheville qui peuvent faire économiser cinq à dix pourcents de consommation métabolique.

Cependant, je pense que le domaine où l’on va voir de réelles évolutions sera celui des approches biomédicales et de la “neuro-amélioration” plutôt que celui de la robotique. C’est également dans ce sens que va un avis du Comité consultatif national d'éthique (CCNE) qui date de 2014 mais qui reste très pertinent. La recherche se fait sur la stimulation crânienne trans-magnétique. Il s’agit de faire circuler un faible courant entre deux électrodes placées à l'extérieur de la boîte crânienne, ce qui permettrait d’augmenter de cinq à quinze pourcents les capacités cognitives. Il y a un grand débat parce que pour le moment, cela peut donner lieu à de fortes migraines post-stimulation. Cela peut également réduire les capacités de concentration. Les personnes peuvent prendre de meilleures décisions mais passent plus de temps à les prendre. Sur un champ de bataille, il n'est donc pas dit que ce soit forcément des technologies intéressantes. 

Pour les personnes dont on augmente certaines capacités, comment est vécu le moment où l'on retire le dispositif qui améliorait ces capacités ? Comment se passe le retour à un état de normalité ? 

Je ne connais pas à l’heure actuelle de personne qui soit réellement augmentée donc il est difficile de répondre à cette question. Toutefois, on remarque déjà parfois une certaine forme de traumatisme dans le cas des aides techniques pour le handicap. Notamment dans des cas « extrêmes » de gens qui dépendent réellement du dispositif technique, sans que ce soit un luxe ou un accessoire. Par exemple, une personne bi-amputée dont les prothèses doivent parfois être envoyées plusieurs mois en réparation va être extrêmement affectée par cette absence. Avec des chercheurs en sciences humaines et sociales, nous avons fondé en 2016 un collectif interdisciplinaire nommé Corps & Prothèses, qui rassemble des roboticiens, des cliniciens, des patients et des associations de patients et des socio-anthropologues pour étudier les multiples aspects de la relation entre corps et technologie. Nous avons édité un ouvrage collectif en 2021 dans lequel figure un article d'un médecin, le docteur Charles Fattal qui relate le cas d’une patiente tétraplégique équipée d’un dispositif de stimulation électrique implanté pour lui permettre de retrouver des capacités de préhension, le FreeHand System. Développé par une entreprise américaine dans les années 90, ce dispositif consiste en un système d’électrodes implantées qui, par le biais d'un contacteur et d’une pile embarquée sous la peau, peuvent déclencher la stimulation des muscles de la main. En 2008, l’entreprise fait cependant faillite, laissant plusieurs centaines de personnes implantées sans suivi ou possibilité de maintenance. Face au dysfonctionnement de son système, une patiente à ainsi décrit la sensation d’être redevenue tétraplégique une deuxième fois. Le risque de créer une dépendance technologique existe donc bel et bien, particulièrement pour des personnes dont la vie quotidienne dépend de tels systèmes.

Pour les outils robotisés que l'on peut proposer pour l'opérateur industriel ou le soldat, nous sommes, à mon sens, plus proche d’une relation à un outil. Il peut y avoir quelques minutes d'adaptation au retrait de ces systèmes-là, le temps que notre système nerveux central réintègre le fait que l'on a enlevé ce dispositif mais pas beaucoup plus.

Pour qu'une aide technique devienne fondamentale pour une personne en bonne santé, il va falloir vraiment que l’augmentation progresse À terme, il y aura sûrement des addictions. Il existe déjà bien un syndrome autour de la peur de l’éloignement de son téléphone portable (la nomophobie)!

Est-ce que vous percevez des champs d'applications qui ne sont peut-être pas encore matures aujourd'hui mais qui pourraient être réellement bénéfiques pour les travailleurs et qui arriveraient progressivement ?

Bien que l’on fonde beaucoup d’espoir dans la robotique, et malgré les avancées en matière d’intelligence artificielle, assister des personnes fragiles dans la réalisation de tâches de la vie quotidienne dans un environnement domestique représente un challenge qui nécessitera encore des dizaines d’années de recherche pour fournir des solutions satisfaisantes.

En revanche, je pense que les aides techniques (exosquelettes, cobots) pour l’assistance physique aux opérateurs devraient assez rapidement investir les domaines du BTP, de la logistique ou de l’industrie manufacturière. 

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