Trois équipes de la BFH au départ du Cybathlon

Du 25 au 27 octobre 2024, Kloten accueillera la troisième édition du Cybathlon. Lors de ce concours organisé par l’ETH Zurich, des équipes internationales issues des milieux académiques et industriels s’affrontent dans huit disciplines. Des personnes en situation de handicap physique s’y mesurent les unes aux autres en accomplissant diverses tâches de la vie quotidienne, aidés par des dispositifs d’assistance technique.

Vider le lave-vaisselle et suspendre une écharpe

«Les conditions de participation du Cybathlon nous ont motivé‑e‑s à développer un système doté d’un bras robotisé qui aide les tétraplégiques dans leur vie quotidienne», explique Gabriel Gruener, enseignant et chercheur à la BFH-TI. Son équipe interdisciplinaire «BFH-FAIR», composée de chercheurs et d’étudiantes des départements Technique et informatique et Santé, participe pour la première fois à la course de robots d’assistance, une discipline inédite. Lors de la compétition d’octobre, les participant‑e‑s devront notamment vider un lave-vaisselle, ramasser une bouteille et suspendre une écharpe à une corde à linge. Pour développer la technologie d’assistance, les équipes de recherche doivent recourir à l’expérience de physiothérapeutes et de personnes handicapées – comme les pilotes Gabriela Pozzi et Fritz Eichholzer –, toutes deux paralysées à la suite d’un accident de vélo. «Ce qui nous importe, c’est de savoir comment elles s’y prendraient pour exécuter de telles tâches avec le robot», explique Gabriel Gruener.

Lors des Cybathlon Challenges en février dernier, l’équipe de projet a testé le système de robot d’assistance en mode compétition et s’est exercée sur quatre des dix tâches qu’il conviendra de réaliser. Le développement du système doit se poursuivre jusqu’en octobre pour permettre aux deux pilotes de résoudre d’autres tâches. Mais ce travail ne reflète pas l’ensemble du tableau. «Gabi et Fritz doivent également acquérir la précision requise pour se diriger vers un objet avec leur fauteuil roulant afin de le saisir avec le bras du robot.», déclare Gabriel Gruener. À cette fin, l’équipe s’entraine dans une salle de 50 mètres de long au Swiss Center for Design and Health à Nidau. «La compétition fait mondialement parler d’elle; c’est une vitrine importante pour nous», explique Gabriel Gruener. L’objectif principal du développement, financé par la Fondation suisse pour paraplégiques, réside toutefois dans son application au quotidien. L’équipe ambitionne de mettre au point un appareil bon marché qui apporte la meilleure aide possible aux personnes en fauteuil roulant.

Reconnaitre au toucher

L’équipe de Gerhard Kuert, collaborateur scientifique à l’Institute for Human Centered Engineering HuCe de la BFH-TI, se prépare elle aussi à la compétition. Dans la discipline de la course aux prothèses de bras, les participant‑e‑s doivent notamment porter une poêle à frire de la cuisinière à une table. Dans les locaux de l’entreprise Posalux aux Champs-de-Boujean, l’équipe dispose de suffisamment d’espace pour recréer le parcours et s’exercer aux tâches. «L’un des principaux défis réside dans le fait que la prothèse doive soulever des objets lourds et qu’il faille en même temps faire preuve d’habileté motrice fine», explique Gerhard Kuert. Par exemple, le pilote aura également pour tâche de tenir une boucle métallique avec laquelle il devra longer un parcours formé par un fil métallique.

«Notre grande force réside surtout dans les tâches tactiles», explique le chercheur. Depuis 2017, la BFH-TI développe une prothèse tactile dont le bout des doigts peut sentir la forme d’un objet, et qui restaure donc partiellement le sens du toucher. Plusieurs capteurs sont montés sur les doigts de la prothèse et transmettent des signaux électriques à l’avant-bras. En octobre, le pilote devra reconnaitre différentes formes par stimulation haptique lors de la tâche tactile. «Le facteur de réussite numéro un réside dans la fiabilité de la technologie», poursuit le chercheur. Il a déjà participé au Cybathlon il y a quatre ans. Le pilote de l’époque, Beat Grossen, est absent cette année en raison d’une opération de la hanche, ce qui a fait prendre du retard à l’équipe dans sa préparation. C’est donc avec un nouveau pilote et une prothèse fraichement conçue par les étudiant‑e‑s de la BFH, en collaboration avec l’orthopédiste Ortho Botta de Bienne, que l’aventure commencera. Le credo de l’équipe: «L’essentiel, c’est de participer, mais avant tout de faire la démonstration de notre technologie de retour haptique.»

Entrainement quotidien

L’équipe CybaTrike affiche des ambitions plus élevées: «Nous visons la médaille d’or», annonce Efe Anil Aksöz, collaborateur scientifique qui dirige l’équipe avec le professeur Kenneth Hunt (tous deux à la BFH-TI). C’est la troisième fois qu’elle participe dans la discipline Course cycliste avec stimulation musculaire électrique (Stimulation électrique fonctionnelle, SEF). Elle s’est classée 3^e en 2016 et 4^e en 2020. Depuis, plusieurs améliorations ont été apportées à la technologie SEF. «Cette année, nous utilisons un nouveau stimulateur qui envoie des impulsions électriques plus précises aux muscles du pilote et augmente leurs performances», poursuit Efe Anil Aksöz.

Cela fait douze ans que le pilote Julien Jouffroy est paraplégique. Il faisait déjà partie du CybaTrike de la BFH en 2016. Pour propulser le tricycle couché, des électrodes, qui transmettent des impulsions électriques aux muscles paralysés des jambes, sont appliquées sur sa peau. «À côté de la technologie, le pilote est le facteur de réussite principal», explique Efe Anil Aksöz. C’est ce qui a poussé l’équipe à continuer de développer un vélo thérapeutique stationnaire, avec lequel Jouffroy s’entraine dans sa ville d’origine, Lyon. «Un entrainement quotidien est capital pour développer la musculature de Julien.» L’équipe de recherche et le pilote se rencontrent une fois par mois, soit à Lyon, soit à Bienne. Ensuite, ils parcourent ensemble la totalité du parcours du Cybathlon, soit deux kilomètres. «La fatigue musculaire est un grand défi», note Efe Anil Aksöz. Selon lui, le pilote doit doser la stimulation des muscles de manière qu’ils ne se fatiguent pas trop vite. Pour surveiller cela, l’équipe de recherche mise sur une nouvelle application mobile lors du Cybathlon. Elle permet à Jouffroy de suivre exactement la force qu’il utilise pendant la course. Pour l’avenir, les scientifiques souhaitent participer au développement d’un vélo maniable, peu couteux et doté d’un procédé de stimulation permettant de pédaler pendant plusieurs heures.