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Santé du futur : une main bionique pilotée par notre cerveau

Des chercheurs de l'Institut de Recherche en Communications et Cybernétique de Nantes (IRCCyN - Université de Nantes – Centrale Nantes - CNRS - Mines Nantes) travaillent actuellement sur une main robotique pilotée naturellement depuis notre cerveau.

le 23 mai 2016

L'IRCCyN

La recherche à l'IRCCyN vise la production de connaissances nouvelles, fruit de toute recherche, mais a aussi une profonde vocation technologique. Elle se focalise en effet sur le développement de méthodes et d'outils destinés à apporter des solutions à des problèmes concrets qui émergent des acteurs économiques et sociaux. Les recherches et les actions de valorisation développées à l'IRCCyN couvrent un spectre scientifique très large : automatique, traitement du signal et des images, systèmes temps réel, bioinformatique, robotique, productique, psychologie cognitive, ingénierie virtuelle, etc.

« L'IRCCyN est un laboratoire multi-tutelle dont les établissements sont dans une logique de rapprochement toujours plus fort. Nous sommes donc habitués à collaborer et à réunir les forces nécessaires avec une approche transdisciplinaire pour résoudre un problème, pour répondre aux questions sociétales. Associer les compétences est dans nos gènes. », Michel Malabre, chercheur CNRS et directeur de l'IRCCyN

En savoir plus : irccyn.ec-nantes.fr
Marcher, serrer la main de quelqu'un, prendre un objet sur une table... toutes ces actions les plus simples de notre quotidien sont commandées et pilotées par notre système nerveux. Ces gestes élémentaires restent difficiles à reproduire avec une prothèse chez les sujets amputés.

« Lorsque l'on subit l'amputation d'un membre, les signaux naturels (les électromyogrammes) qui sont l'image, au niveau musculaire, de l'ordre envoyé par notre système nerveux central pour effectuer nos actions, subsistent en amont de l'amputation », explique Eric le Carpentier, enseignant à Centrale Nantes et membre de l'équipe Analyse et Décision en Traitement du Signal et de l'Image à l'IRCCyN. « Notre objectif est de cibler ces signaux, de les comprendre et de les utiliser pour permettre à la personne amputée de piloter une prothèse de main de façon précise et satisfaisante, pour que la personne amputée puisse manipuler sa prothèse plus finement. »

Pour y parvenir, en partant du signal électromyographique récupéré sur le muscle à l'aide d'électrodes, les chercheurs nantais vont reconstituer l'entrée de commande neuronale émise par le cerveau et visant à effectuer une certaine action. « Cette inversion permet de reconstituer la source du signal émise par le système nerveux, pour extraire l'information la plus riche, la plus naturelle et la plus robuste possible », souligne Eric Le Carpentier.
 
Après plusieurs années de développement au sein du laboratoire, les chercheurs de l'IRCCyN ont mis au point un algorithme d'inversion efficace. La commande neuronale ainsi reconstituée explique de manière satisfaisante les actions effectuées chez des sujets non amputés. L'objectif est de tester cet algorithme pour commander une main robotique en temps-réel. « Aujourd'hui, comme l'algorithme a une structure parallèle, on cherche à l'implanter sur des  processeurs parallèles tels que les processeurs graphiques. On peut également envisager de communiquer en temps-réel avec des centres de calcul très puissants, comme celui de Centrale Nantes, qui se substitueraient à l'électronique embarquée » souligne Yannick Aoustin, enseignant à l'UFR Sciences et Techniques de l'Université de Nantes et membre de l'équipe robotique à l'IRCCyN.

En parallèle, d'autres travaux de recherche sont menés pour améliorer la réponse de la main robotique, en lui faisant simuler des modèles musculaires.
Publié le 19 mai 2016 Mis à jour le 21 mars 2017