Type de document
Rapports de recherche scientifique
Année de publication
2025
Langue
Français
Résumé
La prévalence des troubles musculosquelettiques (TMS) liés au travail physique reste prédominante selon les données épidémiologiques. Les récentes avancées technologiques des exosquelettes représentent une opportunité pour la prévention des TMS. Des études ont montré que les exosquelettes peuvent réduire l'activité musculaire pendant des tâches spécifiques en laboratoire. Cependant, très peu d'études ont évalué les exosquelettes directement sur le lieu de travail.
L'objectif est d’élaborer une méthode d’évaluation de l'efficacité des exosquelettes à réduire l'exposition physique des travailleuses et travailleurs et de vérifier sa polyvalence. La méthode indique la posture et l'activité musculaire des régions du dos et des épaules à l'aide d'instruments portables pour des tâches en laboratoire ou en milieu de travail.
Un système sans fil Xsens corps complet (17 senseurs) a permis l’analyse du mouvement. Un système électromyographique (EMG) sans fil Delsys a été utilisé pour l'activation musculaire du trapèze supérieur, deltoïde médian, deltoïde antérieur, obliques externes et érecteurs spinaux [ilio-costalis (L3) et longissimus (L1)] normalisée avec des contractions volontaires maximales. Quatre exosquelettes passifs, soit deux pour assister le tronc (Laevo, Biolift) et deux pour les épaules (ShoulderX, Ekso) ont été testés.
La phase en laboratoire impliquait quatre hommes en bonne santé sans expérience. Ils ont effectué des tâches de manutention de boîtes et de transferts de pièces de viande répliqués d’une entreprise agroalimentaire. La phase en entreprise impliquait deux travailleurs masculins et deux ouvrières effectuant des transferts de flancs. Les tâches des deux phases débutaient sans exosquelette, puis chaque exosquelette était testé.
Bien que l’objectif de l’étude n’était pas d’évaluer l’efficacité des exosquelettes, les résultats de l’analyse du mouvement et de l’activation musculaire étaient dans les plages de valeurs observées dans d’autres études. Cette concordance avec ce qui était attendu selon la littérature montre la faisabilité de la méthode à évaluer directement en milieu de travail sur différents types d’exosquelettes. En général, similairement à d’autres études, les quatre exosquelettes testés ont provoqué peu d’effets sur l’activation de l'ensemble des muscles, ceci tant en laboratoire qu’en entreprise.
Une méthode d'évaluation biomécanique des exosquelettes a été élaborée. Elle montre une bonne polyvalence entre le laboratoire et le terrain sur différents types d'exosquelettes. Elle permet l'analyse du mouvement et de l’EMG pour indiquer le potentiel de réduction de l'effort. Les données préliminaires suggèrent une efficacité immédiate limitée des quatre exosquelettes à réduire l'exposition physique pendant les tâches testées en laboratoire et en entreprise.
Abstract
The prevalence of musculoskeletal disorders (MSDs) related to physical work remains high, according to epidemiological data. Recent technological advances in exoskeletons represent an opportunity to prevent MSDs. Laboratory studies have shown that exoskeletons can reduce muscle activity during specific tasks. However, very few studies have assessed exoskeletons directly in the workplace.
The objective is to develop a method to assess exoskeletons’ effectiveness for reducing workers’ physical exposure and to verify its versatility. The method indicates the posture and muscle activity of the back and shoulder regions using portable instruments for tasks performed in the lab or in the workplace.
An Xsens wireless full-body system (17 sensors) was used for the movement analysis. A Delsys wireless electromyography (EMG) system was applied for the activation of the upper trapezius, medial deltoid, anterior deltoid, external obliques and erector spinae muscles [iliocostalis (L3) and longissimus (L1)], normalized with maximum voluntary contractions. Four passive exoskeletons were tested: two to assist the trunk (Laevo, Biolift) and two for the shoulders (ShoulderX, Ekso).
The laboratory phase involved four healthy men with no experience. The tasks they executed were box handling and transfers of rubber replicas of pieces of meat from an agri-food company. The workplace phase involved two male and two female workers transferring flanks. In both phases, the tasks started without an exoskeleton; then each exoskeleton was tested.
Although the purpose of the study was not to assess the exoskeletons’ effectiveness, the results of the movement and muscle activation analysis fell in the same ranges of values observed in other studies. This match with expectations based on the literature shows the feasibility of the method for directly assessing different kinds of exoskeletons in the workplace. In general, as in other studies, the four exoskeletons tested had few effects on muscle activation overall, either in the lab or in the workplace.
A method for biomechanically evaluating exoskeletons was developed. It shows good versatility in the lab and in the field with different types of exoskeletons. It allows for movement and EMG analysis to indicate the potential reduction in effort. The preliminary data suggest that the four exoskeletons have limited immediate effectiveness to reduce physical exposure during tasks tested in the lab and in the workplace.
ISBN
9782897973155 (PDF)
Mots-clés
Troubles musculosquelettiques, Musculoskeletal disease, Dispositif d'assistance physique, Physical assistant device, Mesure du travail et de l'effort, Measurement of work and effort, Mécanique humaine, Body mechanics, Mesure de la charge, Load measurement, Soulèvement des charges, Manual lifting, Manutention manuelle, Manual handling
Numéro de projet IRSST
2019-0021
Numéro de publication IRSST
RM-1210-fr
Citation recommandée
Robert-Lachaine, X., Mecheri, H., Denis, D. et Larivière, C. (2025). Élaboration et faisabilité d'application d'une méthode d'évaluation biomécanique de l'exposition physqieu lors du port d'exosquelettes en milieu de travail (Rapport n° RM-1210-fr). IRSST. https://doi.org/10.70010/CROD7506
