La prévention des risques professionnels des exosquelettes

Les exosquelettes de travail sont des structures articulées externes d’assistance à l’effort, portées par l’opérateur, mécaniques, électromécaniques ou mécatroniques, destinées à renforcer les capacités physiques des travailleurs et leur productivité, tout en cherchant à lutter contre les troubles musculo-squelettiques (TMS)...

La prévention des risques professionnels des exosquelettes

Les exosquelettes de travail sont des structures articulées externes d’assistance à l’effort, portées par l’opérateur, mécaniques, électromécaniques ou mécatroniques, destinées à renforcer les capacités physiques des travailleurs et leur productivité, tout en cherchant à lutter contre les troubles musculo-squelettiques (TMS) : notamment pour soulager le port manuel de charge, les postures contraignantes et les gestes répétitifs.
Ces nouvelles solutions exo-squelettiques au travail, motorisées (combinaison robotique) ou non, vont se propager rapidement dans de nombreux secteurs, ceux de la logistique ou de la préparation de commandes, des chantiers du BTP, des usines manufacturières (automobile, ...), de l’agriculture et des soins infirmiers etc.
Dans ce contexte de mutation du monde du travail et du développement de ces technologies, il est nécessaire de prendre en compte leurs impacts nouveaux sur la santé et la sécurité en entreprise : le port de l’exosquelette génère en effet de nouvelles contraintes liées à la proximité entre l’homme et le dispositif et à l’acceptation de la dépendance ... L’exosquelette induit ainsi des risques tels que des risques mécaniques dus à une défaillance technique, des risques physiques dus à un usage excessif ou inadapté avec de modifications gestuelles importantes, des risques psychologiques dus aux sentiments de perte d’autonomie, de charge mentale supérieure, des risques organisationnels d’exigence de rendement exagérée en cas d’accélération des cadences.
Le recours aux exosquelettes doit s’intégrer dans une véritable démarche de prévention préalable, puis avec réévaluation de ses effets dans le temps.

Les principaux risques des exosquelettes au travail

L’exosquelette est un système mécanique ou textile à contention revêtu par l’opérateur et visant à lui apporter une assistance physique dans l’exécution d’une tâche, par une compensation de ses efforts et/ou une augmentation de ses capacités motrices (augmentation de la force, assistance des mouvements, etc.). Il peut être robotisé ou non. L’exosquelette est fixé sur tout ou partie du corps (membres supérieurs, dos, membres inférieurs) : dispositifs d'assistance physique à restitution d’énergie assortis de systèmes de type ressort, équipements articulés et motorisés sous la forme de harnais, bras articulés, jambières, armatures intégrales...
La variabilité de nombreuses tâches ou de l’environnement de travail limite l'usage des robots et la possibilité d’une automatisation intégrale, et l’exosquelette est une solution intermédiaire qui permet de combiner la force, l’endurance et la précision de la machine à la dextérité et au contrôle humains : les exosquelettes fournissent une assistance mécanique au travailleur pour faciliter l’exécution de sa tâche et pour réduire les sollicitations physiques (entre 10 et 40% selon les types de modèles).
Un exosquelette est utilisé, soit ponctuellement, soit presque continument. Sur les chantiers du BTP, les opérateurs l’utilisent pour réaliser des tâches difficiles, mais dans les ateliers et magasins, les opérateurs sont souvent amenés à le porter beaucoup plus longtemps.
Les objectifs de l’utilisation des exosquelettes sont doubles :
     - amélioration des conditions de travail : réduction de la pénibilité en limitant la charge
     physique et les postures contraignantes, diminution des troubles musculo-squelettiques (TMS)
     et des accidents et arrêts de travail, prise en compte du vieillissement au travail
     ou d’un handicap et favoriser le maintien dans l’emploi.
     - augmentation de la productivité : rapidité et qualité d’exécution des tâches, utilisation
     des outils sur des périodes plus longues, diminution des temps de cycle par l'usage d'outils
     plus puissants.
Les exosquelettes représentent à la fois une grande opportunité d’améliorer la compétitivité et un effet bénéfique global sur la santé du travail, mais également des risques pour la sécurité des travailleurs qui interagissent avec ces machines.

  • Les risques mécaniques des exosquelettes
    Le dysfonctionnement du système lui-même peut avoir différentes origines : mauvais réglage, défaillances ou pannes ou modifications hasardeuses des moyens de protection, défaillances du système électronique de commande, du logiciel. Cela entraine une mauvaise coordination des mouvements pouvant sérieusement blesser l'utilisateur ou son entourage. Le risque peut avoir aussi une origine conceptuelle comme la mauvaise réaction à une situation anormale.
    Les blessures par force d'impact et force de coincement/d'écrasement sont possibles, causées par les nouvelles capacités physiques décuplées mal maitrisées par l’opérateur : par exemple, les outils eux-aussi doivent suivre la nouvelle cadence pour résister à la nouvelle puissance de l'opérateur et la casse des outils de travail et les projections et bris qui en résultent, peuvent être dangereuses.
    La collision de l’exosquelette avec un autre opérateur hors du champ de vision lors du mouvement, avec son bras ou une pièce en cours de manipulation ou un outil solidaire du bras, peut engendrer de sérieuses blessures accentuées par l’énergie cinétique élevée et/ou par le caractère contondant ou tranchant de l’outil.
    Il en est de même si l'utilisateur ne peut pas contrôler précisément son propre mouvement qui vient le heurter brutalement et brusquement, avec le choc douloureux du coup de bras appareillé par exemple.


  • Les risques physiques des exosquelettes
    Le port d’un exosquelette a des effets sur la motricité générant des perturbations sensorielles.
    Un exosquelette entraîne des changements dans les façons de travailler, du point de vue des gestuelles et de la dynamique de l’utilisateur, qui peuvent être source de troubles proprioceptifs, de perte d’équilibre ou de chute car les repères sont modifiés, les efforts physiques sont différents, avec le report de certaines contraintes sur d'autres parties du corps qu’habituellement (par exemple sur les hanches) : d’où la possibilité d’un déplacement des TMS avec des points de compression différents !
    Si l'utilisateur de l'exosquelette est amené à effectuer des mouvements fréquents et prolongés qui surpasse ses capacités de souplesse musculaire, des lésions articulaires peuvent survenir, dues au dépassement des limites physiologiques humaines hors assistance forcée.
    Le travailleur étant en contact direct avec l’exosquelette, des risques d’allergies dus aux contacts de l’exosquelette avec la peau, de frottement ou d’abrasion peuvent engendrer des irritations ou plaies cutanées.
    Une utilisation très prolongée et/ou trop fréquente d’un exosquelette peut provoquer une désadaptation musculaire lors d’une assistance physique systématique sur de longues périodes.
    Plus généralement, dans cette association homme-robot, les conditions de travail peuvent être finalement éprouvantes et inconfortables du fait des hautes performances exigées en cadence et régularité du travail si les interfaces homme-machine et machine-homme manquent d’ergonomie robotique : l’augmentation de la productivité de l’entreprise grâce aux exosquelettes se ferait alors au détriment de la santé des salariés et non pour l’amélioration des conditions de travail !


  • Les risques psychologiques des exosquelettes
    Plus difficiles à appréhender, les risques psychologiques avec l’usage récent des exosquelettes sont encore peu connus par manque de recul et d’études, et il existe des lacunes entre la large et croissante diffusion des applications de la cobotique (robot collaboratif) et la connaissance de leur impact sur la santé psychique et l’augmentation du stress au travail :
    - les réponses organisationnelles à toutes les exigences de productivité entrainées par la cobotisation qui s’étendent au personnel amené à travailler avec les exosquelettes, se caractérisent par une grande augmentation des pressions de toute nature sur les délais, la quantité, la qualité de la production.
    - L’intensification de la charge mentale due à ces nouvelles technologies est facteur de risque psychologique.
    - L’isolement au sein d’équipes clairsemées dans de vastes usines, la réduction d'autonomie, la perte d'identité d’homme-robot sont des conséquences possibles de la cobotisation : interaction constante entre le travailleur et l’exosquelette, peu de communication avec son entourage, perte d’initiative ou marge de manœuvre dans les opérations, les cadences et la précision, dépendance à la machine ressentie comme excessive sans possibilité d’évitement du fait de l’harnachement, survenue d’un sentiment de déshumanisation.
    - Anxiété liée à l’appréhension des contacts répétés avec l’exosquelette.
    - Ressenti physique de surpuissance de l’homme-robot entrainant des imprudences.
    - Diminution de l'expertise avec perte de la technicité et la maitrise du geste. de l’impact.

Les mesures préventives des risques des exosquelettes

Les dispositifs techniques et les conditions de sécurité nécessaires à l’utilisation des exosquelettes sont un des éléments fondamentaux au développement de l’automatisation des industries manufacturières dans les pays développés, atout pour stopper ou freiner les délocalisations, voire susciter des relocalisations : cet impératif de sécurité, déjà prégnant dans le cas des robots « classiques » , l’est d’autant plus dans le cas du travail collaboratif sans barrière, ni sécurité matérielle entre l’homme et robot ; la robotique collaborative constitue à la fois une évolution émergente majeure de la robotique industrielle et une extension des champs d’application de la robotique à l’assistance au geste dans de nombreuses activités professionnelles. La robotique collaborative est une opportunité de retrouver une compétitivité industrielle et il est donc essentiel que tous les aspects sécuritaires soient correctement pris en compte dès la conception, lors de l’intégration et de l’utilisation des exosquelettes, ainsi que la problématique de la place de l’homme dans les solutions cobotisées.
L’accord AFNOR AC Z 68-800 « Dispositifs d’assistance physique à contention de type exosquelettes robotisés ou non – Outils et repères méthodologiques pour l’évaluation de l’interaction humain-dispositif » sert de référence pour la conception d’un exosquelette afin d’« analyser l’impact du dispositif sur l’activité physique de l’opérateur (méthodes objectives), le ressenti et l’expérience de l’opérateur (méthodes subjectives) et également anticiper les effets biomécaniques de ces exosquelettes sur les opérateurs ».

L’analyse préalable du besoin d’assistance physique en fonction des postes de travail est fondamentale, tout comme l’implication des salariés concernés par le projet : la mise en place des exosquelettes doit provoquer aussi une réflexion sur l’organisation du travail.
La mise en œuvre, au sein d'une entreprise, de ces nouveaux système exo-squelettiques doit préalablement faire l'objet d'un avis du Comité d'Hygiène, de Sécurité et des Conditions de Travail (CHSCT) pour s’assurer de l’acceptabilité des systèmes d’assistance physique par le personnel.
Il y a intérêt d’accompagner le changement lié à un projet de développement d’un exosquelette par une démarche globale et participative au niveau de l'entreprise : c’est ainsi que l’entreprise pourra conjurer les menaces de cette innovation et profiter des opportunités que recèlent toujours une situation évolutive ou une période de transition et d’incertitude, en facilitant l'acceptation des changements et en réduisant les facteurs de rejet, notamment chez les travailleurs les plus âgés.
La phase de formation et de familiarisation des utilisateurs avec l’exosquelette est primordiale et il ne faut pas négliger le temps nécessaire à son acceptation sociale.
Compte-tenu des réticences à l’idée de se transformer en « homme-robot », il faudrait dans un premier temps limiter la durée du port de l’exosquelette et cibler les tâches à réaliser sur des postes pénibles pour lesquels il n’a pas été trouvé de solutions simples pour réduire les risques de TMS et pour lesquels le bénéfice de l’exosquelette parait évident. Les jeunes travailleurs, plus réceptifs à ces nouveautés technologiques du fait des jeux vidéo, séries télévisées et films de science-fiction qu’ils affectionnent, peuvent s’impliquer plus facilement dans l’adoption des exosquelettes au travail, avec néanmoins une nécessité de toujours prévoir une période d’apprentissage et d’adaptation avec l’outil.


JUIN 2018