L’équipe d’ingénierie biomédicale Arm2u, de l’École d’ingénierie industrielle de Barcelone (ETSEIB) de l’UPC, a conçu et fabriqué à l’aide de la technologie d’impression 3D une prothèse transradiale personnalisable qui répond aux impulsions nerveuses de l’utilisateur.
Quinze étudiants en licence et en master de l’École d’ingénierie industrielle de Barcelone (ETSEIB) de l’Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) partagent le même rêve : améliorer la qualité de vie des personnes handicapées grâce aux technologies d’assistance. Concrètement, la jeune équipe d’ingénierie biomédicale Arm2u développe une prothèse transradiale – qui remplace un bras manquant sous le coude – à contrôle myoélectrique, c’est-à-dire contrôlé par les signaux électriques naturels produits par la contraction musculaire.
Après avoir créé une première prothèse l’année dernière, l’équipe a franchi une étape en créant un deuxième prototype, un bras robotique entièrement fonctionnel qui permet la pronosupination de la main (rotation de l’avant-bras) et les mouvements d’ouverture/fermeture. Il est basé sur des capteurs EMG, qui collectent les commandes de la contraction musculaire du patient et transforment ces impulsions électriques en un signal que le microcontrôleur peut comprendre et utiliser.
La prothèse est imprimée en 3D avec du plastique PLA, elle peut donc être produite à moindre coût, comme l’explique Lluís Bonet Ortuño, l’un des chefs d’équipe : « L’un de nos principaux objectifs lors du développement de la prothèse était de réaliser un prototype avec des technologies abordables. afin qu’elle puisse être produite et modifiée en permanence sans coût élevé. Grâce à l’impression 3D, nous avons créé une prothèse à un coût bien inférieur à celui des prothèses similaires sur le marché.
Pièces prototypes
Entièrement conçu par l’équipe Arm2u, le prototype comprend quatre parties fondamentales qui fonctionnent de manière coordonnée pour permettre la mobilité : la douille, qui maintient fermement l’appareil sur le membre ; le prono, qui stocke la majeure partie de l’électronique et abrite les éléments d’information de contrôle et d’état de la prothèse ; la pince, un élément en forme de pince pour manipuler des objets ; et enfin, la partie électronique, qui utilise un microcontrôleur Arduino Uno pour connecter les capteurs, moteurs et autres éléments permettant de contrôler l’appareil et de signaler son état à l’utilisateur.
Le deuxième modèle comporte plusieurs améliorations, comme un écran LCD intégré, qui signale en continu l’état de la prothèse fournissant des informations sur l’autonomie de la batterie, l’effort au bout des doigts, la température intérieure et plus encore.
De plus, le nouveau design a une adaptabilité améliorée qui permet un ajustement à la taille du bras de l’utilisateur et un poids total réduit par rapport au modèle précédent, ce qui le rend plus confortable.
Travail en équipe
Arm2u est une équipe universitaire créée à Barcelone en 2018 et basée à l’ETSEIB. Il s’agit d’un groupe pluridisciplinaire d’étudiants du baccalauréat en génie des technologies industrielles de l’ETSEIB, du master en génie industriel et du master en automatique et robotique, avec des intérêts pour la mécanique et l’électronique appliquées aux biotechnologies.
Dans le but de repousser les limites de l’industrie prothétique, l’équipe est organisée en trois pôles : le département mécanique, chargé de développer un modèle CAO conceptuel – simulations cinétiques et statiques – de sélectionner les matériaux et de rechercher les systèmes de fabrication ; le service électronique, en charge du contrôle des multiples actionneurs de la prothèse et de l’acquisition des signaux myoélectriques ; et le département de gestion, en charge de l’élaboration des plans d’affaires et financiers, de la gestion des ressources et du budget, de la gestion interne, de la communication et autres.
Selon Aleix Ricou, également chef d’équipe, « l’équipe a pour objectif de développer de nouvelles prothèses pour aider les gens au quotidien et poursuivre la recherche en génie biomédical. Nous voulons devenir une équipe universitaire de premier plan pour tous les étudiants qui veulent s’initier à ce domaine et nous sommes ouverts à travailler avec toute personne qui partage nos préoccupations. »
Un étudiant FME, porteur d’Arm2u
Le porteur est un acteur clé dans la conception et le développement de prothèses, étant la personne pour qui le prototype est personnalisé et qui teste ses fonctions dans un environnement réel. Dans le cas du bras robotisé conçu par l’équipe Arm2u, le porteur est Kyle Briggs, un étudiant américain en master de statistique et recherche opérationnelle à la School of Mathematics and Statistics (FME) de l’UPC.
Ayant utilisé plusieurs prothèses tout au long de sa vie pour faire des activités telles que le vélo ou le travail, Kyle avoue qu’il aime porter la prothèse développée par l’équipe ETSEIB. L’étudiant a « concouru » avec la prothèse Arm2u lors du Cybathlon Challenge à Zurich, en Suisse, le 18 mai. Dans ce concours, des personnes handicapées physiques testent des prothèses, développées par des équipes de recherche d’universités et d’entreprises du monde entier, en s’attaquant à des tâches quotidiennes, telles que la manipulation et le transport d’objets et en les plaçant dans une position spécifique à l’intérieur de cubes avec différentes fentes.
Maintenant, l’équipe attend avec impatience le Cybathlon 2024, qui est l’événement principal, composé de six épreuves. Participer à ce type d’expérience est très positif, car cela renforce les liens entre les membres de l’équipe. Comme l’expliquent les étudiants, « réaliser un projet d’ingénierie et le présenter à l’international devant d’autres professionnels est une expérience enrichissante, cela nous rend fiers et nous donne la chance de vivre de première main le genre de situations que nous pourrions rencontrer dans notre avenir Poursuivre un objectif commun en équipe nous permet de relever ce défi ensemble, en nous donnant force et soutien, et de compléter nos compétences pour accomplir la mission de l’équipe. »
