Aller au contenu

Un exosquelette ingénieux pour assister les pompiers

L’UdeS, 1re à la 3e compétition de l’Applied Collegiate Exoskeleton 

BioGénius lors de la 3e compétition de l’Applied Collegiate Exoskeleton (ACE)
BioGénius lors de la 3e compétition de l’Applied Collegiate Exoskeleton (ACE)
Photo : Université de Sherbrooke

BioGénius, un projet technique piloté par le club étudiant Robotique UdeS, a raflé la première position de la troisième compétition de l’Applied Collegiate Exoskeleton (ACE) qui se déroulait les 20 et 21 mai derniers à la Michigan State University. Pour satisfaire aux exigences du comité organisateur, l’équipe sherbrookoise a conçu et construit un exosquelette léger et puissant pour reproduire les défis liés à une intervention de pompier. « Le système que nous avons fabriqué soutient les jambes, les hanches et le dos, ce qui facilite le travail des pompiers dans leurs mouvements complexes et surtout imprévisibles, puisque chacune de leurs interventions sur le terrain est différente », explique Gabriel Aubut, étudiant en génie mécanique et directeur du projet BioGénius.

Certains invertébrés disposent d’une structure rigide externe qui enveloppe et protège leur corps. De la même manière, les exosquelettes développés pour cette compétition doivent mieux soutenir les pompiers dans leurs diverses tâches. Ces dispositifs mécatroniques à base fixe ou mobile fusionnent le corps et la machine. En l’occurrence, le système doit être fiable, sécuritaire, robuste et polyvalent en plus de devoir composer avec toute la complexité du corps humain, les gestes et les manœuvres que peuvent accomplir les pompiers dans le cadre de leurs fonctions.

« Notre exosquelette est une armature robotisée qui soutient le dos et le bas du corps. Durant la compétition, nous avons affronté trois universités étatsuniennes qui ont plus de moyens et d’expériences que nous dans quatre épreuves relevées », commente le futur ingénieur en mécanique, qui ajoute du même souffle que personne n’aurait imaginé une première position compte tenu de notre budget inférieur à celui des autres équipes. Sherbrooke a su se démarquer des autres grands joueurs de la robotique en identifiant les problématiques rapidement et en trouvant des solutions de conception créatives.

La puissance des moteurs de leurs rivaux leur a joué des tours puisqu’ils ont été moins fiables. Ils ont perdu beaucoup de temps à tenter de régler ces problèmes, ce qui a nui considérablement à la performance finale de leurs exosquelettes. « Nous avions un système d’embrayage qui permettait d'isoler les moteurs de la structure en cas de problème, ce qui nous a permis d'échapper complètement aux problèmes associés au moteur », raconte Isaac Malette Cayer, étudiant au baccalauréat en génie mécanique.

Les autres équipes ont conçu et fabriqué un exosquelette avec une structure plus robuste que ce qui était attendu, avec comme enjeu la sécurité même de leurs prototypes. En appliquant des normes très strictes en termes de sécurité en collaboration avec Alexandre Tessier, chargé de cours et ingénieur au Studio de création de l’Université de Sherbrooke, l’équipe gagnante a développé un système avec moins de composantes, mais combien efficace. Pour une meilleure tranquillité d'esprit, la batterie est également recouverte de matériaux qui protègent l’opérateur si elle prend feu alors que les membres du pompier ne sont pas recouverts de protection anti-feu.

Par ailleurs, l'exosquelette de l'équipe sherbrookoise est attaché à l’opérateur avec des sangles de fixation de bottes de planche à neige. « Ce sont des pièces très fiables et faciles à assembler sur notre machine, ce qui économise du temps de conception. Elles sont conçues pour être enlevées rapidement, ce qui a permis à nos opérateurs de livrer une performance époustouflante au test chronométré de dégagement de l'exosquelette pour déterminer s'il est pratique et sécuritaire en cas d'urgence », résume l’étudiant en génie mécanique.

Parmi les autres épreuves, soulignons le parcours à obstacles chronométré qui évalue la mobilité et la polyvalence du prototype. Il y a aussi un test d'effort métabolique où le rythme cardiaque est comparé à l'effort d'un opérateur avec et sans l'exosquelette afin d’évaluer l'assistance que la machine apporte. Finalement, un panel de juges interdisciplinaire évalue la qualité de la conception dans son ensemble en orientant leur regard principalement sur la sécurité et la fiabilité.

À propos de BioGénius

Fondé à l’automne 2019 par deux passionnés de la bio-ingénierie, BioGénius est maintenant une équipe de plus d’une dizaine de personnes provenant de plusieurs domaines du génie. Le groupe progresse rapidement vers son objectif de construire un exosquelette pour le bas du corps complètement fonctionnel. C’est d’ailleurs le premier projet en son genre au niveau du baccalauréat en ingénierie au Québec.