Open Bionics poursuit une mission robotique « héroïque »

Pour l'équipe d'ingénierie d'Open Bionics, la psychologie peut être un outil de développement de produits tout aussi important que la conception mécanique.

Basée à Bristol, en Angleterre, Open Bionics est la créatrice du « Hero Arm », un membre robotique avancé léger imprimé en 3D avec une main multiprise. La coque extérieure décorative et optimiste de l'appareil est peut-être plus immédiatement perceptible que cette technologie qui change la vie. Les prothèses sont dotées de couvercles magnétiques aux couleurs vives qui se détachent comme des montures de lunettes interchangeables. Les utilisateurs peuvent adapter leurs vêtements, leur « personnalité et leur humeur » à leurs bras robotiques grâce à plus de 50 conceptions, couleurs et textures, ou choisir des personnages sous licence Marvel, Star Wars et Disney tels qu'Iron Man, R2D2 ou Elsa de « La Reine des neiges ».

L'un des slogans de l'entreprise est « Transformer les handicaps en superpouvoirs ».

« Il y a une génération, en tant que société, nous accordions une grande importance à la conformité. Tout le monde voulait se ressembler. C'est pourquoi vous avez vu de nombreuses prothèses de bras qui essayaient de se fondre dans la masse, de paraître humaines », explique Samantha Payne, cofondatrice et directrice de l'exploitation d'Open Bionics. « Mais en tant qu'ingénieurs, nous n'arrivions pas à trouver le bon look. C'est donc vraiment cool qu'au fil du temps, nous ayons commencé à célébrer l'individualisme et l'expression de soi. Et c'est exactement ce que le Hero Arm permet à ses utilisateurs de faire. »

« Cette idée est venue des ateliers destinés aux utilisateurs. Les utilisateurs voulaient donc vraiment porter un appareil qu'ils trouvaient stimulant à porter », ajoute-t-elle. « Et nous sommes vraiment fiers d'être des pionniers dans ce domaine. »

Hormis la mode, l'un des objectifs fondateurs d'Open Bionics était de réduire radicalement le prix des armes bioniques afin de les rendre plus accessibles au public. Selon Payne, moins de 1 % de la population adulte amputée a les moyens d'acheter des appareils haut de gamme, qui peuvent coûter jusqu'à 100 000 dollars selon le modèle. Selon la société, les bras imprimés en 3D d'Open Bionics coûtent 5 fois moins cher que les prothèses robotiques traditionnelles.

Chaque Hero Arm est personnalisé pour l'utilisateur, les poignets et les mains étant proposés en plusieurs tailles. Les enfants dès l'âge de 8 ans peuvent en recevoir un. L'appareil utilise des capteurs myoélectriques qui détectent les contractions musculaires sous-jacentes générées par des groupes musculaires spécifiques de la partie supérieure du bras. Les signaux électriques du corps sont ensuite amplifiés et convertis en mouvements bioniques intuitifs et proportionnels de la main.

Kim Smith, utilisatrice de Hero Arm, du Buckinghamshire, au Royaume-Uni, attribue à la prothèse imprimée en 3D le mérite de l'avoir aidée à retrouver une partie de l'indépendance qu'elle avait perdue lorsqu'elle a contracté une septicémie en 2018 et a dû être amputée de ses quatre membres pour lui sauver la vie. « Ce que je peux faire est tout simplement incroyable », affirme-t-elle. « Je peux me brosser les cheveux et les dents moi-même. Je peux manger à l'aide d'une fourchette et appuyer sur le bouton de mon fauteuil roulant électrique. Je peux même cogner le poing de mon petit-fils, Oliver. »

Jonathan Raines, responsable de la recherche et du développement chez Open Bionics, déclare qu'il est extrêmement gratifiant d'interagir avec les utilisateurs de Hero Arm et de voir ses travaux d'ingénierie avoir un impact direct sur la vie des gens, une sensation qu'il n'avait pas ressentie lorsqu'il concevait des moteurs à réaction au début de sa carrière.

« L'un de mes meilleurs souvenirs, c'est lorsque nous tenions l'un des premiers bras de l'un de nos ambassadeurs et que nous avions une boule anti-stress sur le bureau. Elle l'a juste vomi et l'a attrapé. L'air choqué sur son visage lorsqu'elle a réalisé qu'elle l'avait attrapé avec la main de son robot était incroyable, se souvient-il ".

Les outils de collaboration natifs du cloud accélèrent la conception

Raines, le premier ingénieur en mécanique embauché chez Open Bionics en 2015, utilisait initialement Blender, un outil de modélisation 3D mieux adapté à l'animation et aux jeux vidéo, pour la conception de produits. Deux ans plus tard, alors que l'équipe de développement des produits s'agrandissait, la start-up cherchait à passer à un programme de CAO professionnel.

Raines se souvient qu'il avait d'abord été attiré par Onshape, une plateforme cloud native qui associe la CAO à la gestion des données produit intégrée, en raison de son prix abordable pour les startups aux budgets serrés. Le prix du forfait annuel d'Onshape, qui comprend des mises à niveau logicielles régulières sans frais supplémentaires, était inférieur aux frais de maintenance annuels du fournisseur concurrent (en plus de l'achat de CAO).

Mais surtout, il est vite devenu évident que les outils de collaboration CAO en temps réel d'Onshape pouvaient mieux rationaliser la communication entre les ingénieurs mécaniques, électriques et micrologiciels de l'entreprise.

« Lorsque nous avions Blender, cinq personnes travaillaient sur différents éléments », se souvient Raines. « Et tout allait bien tant que nous travaillions dans différents fichiers : le doigt dans un dossier, la paume dans un autre et le pouce dans un autre. Tant que vous avez réparti le travail comme ça, c'était génial. Mais si deux personnes devaient travailler sur la paume, c'était une catastrophe. Cela signifiait essentiellement qu'ils feraient tous les deux leur travail, que quelqu'un économiserait, puis que l'autre personne devait s'asseoir et copier tout son travail dans le même fichier. »

Grâce à la fonctionnalité de modification simultanée d'Onshape, chaque fois qu'un membre d'une équipe apporte une modification à la conception, tous les autres membres de l'équipe la voient instantanément. Un historique complet des modifications suit qui a effectué quelles modifications et à quel moment, ce qui permet aux Équipes de revenir à n'importe quelle étape antérieure de la conception à tout moment si elles le souhaitent.

Selon Payne, l'environnement multi-utilisateurs d'Onshape offre également une visibilité sur les projets 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, aux parties prenantes internes de l'entreprise, sans avoir à attendre les revues de conception formelles programmées.

« L'avantage d'Onshape est qu'il nous permet, en tant qu'équipe de direction, de suivre les progrès réalisés par rapport à la feuille de route de nos produits », déclare-t-elle. « Nous pouvons donc vérifier les modèles 3D en direct au fur et à mesure qu'ils sont édités, nous pouvons faire des suggestions et nous pouvons avoir une très bonne idée de la situation dans laquelle nous en sommes avec R & D. »

Payne ajoute que ces mêmes outils de collaboration sont parfaitement adaptés pour permettre aux équipes de R & D et de fabrication au Royaume-Uni de partager les dernières conceptions de bras bioniques avec leurs équipes cliniques locales et avec leur clinique américaine de Denver, au Colorado.

Les configurations Onshape permettent de gagner beaucoup de temps lors de la conception

Le Hero Arm est disponible en deux tailles de poignets et trois tailles de mains différentes pour convenir à la plupart des enfants de 8 ans et plus et à la plupart des adultes. L'outil de Configurations d'Onshape permet aux Équipes de saisir les mesures et d'automatiser les conceptions manuelles de différentes tailles et les versions pour droitiers et gauchers.

Raines explique qu'Onshape réduit le temps de conception des variantes Hero Arm de plus de 75 % par rapport à la nécessité précédente de son équipe de créer chaque nouvelle taille de main en partant de zéro.

« Les configurations sont une véritable bouée de sauvetage », affirme-t-il. « Auparavant, nous avions besoin d'un dossier distinct pour chacune de ces choses, puis chaque fois que nous faisions un changement, je devais le faire cinq fois de plus. C'est donc un gain de temps considérable. »

En outre, Raines attribue à la fonction Branching and Merging d'Onshape le mérite d'avoir permis à son équipe d'explorer sans crainte d'autres idées de conception sans risquer d'affecter le modèle original. Les ingénieurs peuvent expérimenter leurs propres « branches » à partir d'une conception de base, puis fusionner les meilleurs éléments issus de plusieurs conceptions, avec l'assurance de pouvoir revenir instantanément à n'importe quelle étape précédente si nécessaire.

« Nous aimons générer de nombreux concepts, les imprimer, puis les montrer aux utilisateurs, les montrer aux prothésistes et leur demander : « Qu'y a-t-il de bien à cela ? Qu'est-ce qui ne va pas ? » Ensuite, nous prenons ces commentaires et apportons quelques ajustements », a-t-il déclaré.

« Dans Onshape, il est facile de passer d'une branche à l'autre de la conception et de voir quelles sont les différences », ajoute Raines. « Vous pouvez voir que c'est le concept 1, le concept 2, le concept 3. Et vous pouvez apporter vos modifications sans vous soucier de gâcher le travail de quelqu'un d'autre. »

Mettre des prothèses robotiques avancées à la portée du grand public

En 2023, plus de 450 Hero Arms avaient été mis en relation avec des utilisateurs en Australie, en France, en Irlande, aux Pays-Bas, en Nouvelle-Zélande, aux États-Unis et au Royaume-Uni. Open Bionics vient de terminer avec succès une campagne de financement participatif de 1,87 million de dollars (1,57 million de livres sterling) visant à lancer le Hero Arm dans 10 nouveaux pays au cours de l'année à venir.

« La campagne avait vraiment pour but de dynamiser ce que nous faisons déjà, mais aussi de commencer à travailler sur l'avenir de notre feuille de route R & D », explique Payne, expliquant que l'entreprise s'en tient aux prothèses des membres supérieurs pour le moment, mais qu'elle est prête à explorer d'autres applications bioniques à l'avenir.

Alors qu'Open Bionics découvre de nouveaux marchés pour le Hero Arm, Payne ajoute qu'elle attend d'Onshape qu'elle joue un rôle clé pour aider l'entreprise à atteindre ses objectifs.

« Notre mission est de changer la vie des gens. Cela signifie que nous devons rester concentrés sur les nouvelles technologies, les nouveaux services et les nouvelles innovations afin de rendre nos produits accessibles à tous », déclare-t-elle. « Open Bionics est là pour créer des produits qui améliorent le corps humain, et nous pensons qu'Onshape joue un rôle essentiel au sein de R & D en étant la plateforme de choix pour la conception de chaque pièce standard imprimée en 3D. »