Les exosquelettes ne sont plus uniquement des objets de science-fiction ou de recherche médicale. Ils entrent progressivement dans les ateliers, entrepôts, lignes de montage et chantiers, avec une promesse forte : réduire la pénibilité physique et contribuer à la prévention des troubles musculo-squelettiques (TMS), tout en maintenant la performance. Pour un dirigeant, un responsable QHSE, un ingénieur méthodes ou un étudiant en génie industriel, il devient indispensable de comprendre ce que recouvrent vraiment ces dispositifs, leurs bénéfices mais aussi leurs limites et leurs risques.
Ce dossier propose une vue d’ensemble technique, ergonomique et managériale des exosquelettes professionnels, de leur fonctionnement à leur intégration dans une démarche de prévention structurée.
Définir les exosquelettes industriels
Un exosquelette industriel est un dispositif portable, porté au plus près du corps, qui génère des forces ou des couples pour assister certains mouvements de l’opérateur. L’objectif n’est pas d’augmenter la « force brute » de la personne comme dans les films, mais de redistribuer les efforts afin de soulager certaines articulations (dos, épaules, poignets, hanches…) sur des tâches répétitives ou exigeantes.
On distingue plusieurs grandes familles :
- Exosquelettes passifs : ils n’utilisent pas de moteurs. L’assistance est fournie par des ressorts, élastomères, structures mécaniques qui stockent et restituent l’énergie (par exemple lors d’une flexion/extension du tronc).
- Exosquelettes actifs : ils intègrent des actionneurs électriques, pneumatiques ou hydrauliques, pilotés par des capteurs (position, force, activité musculaire). Ils nécessitent une alimentation et sont assimilables à des machines au sens réglementaire.
- Exosquelettes “souples” (soft exoskeletons) : structures textiles avec câbles, sangles et éléments semi-rigides, cherchant à combiner confort et assistance ciblée.
Du point de vue de la biomécanique, l’exosquelette est conçu pour transférer une partie de la charge vers d’autres segments du corps ou vers le sol, par l’intermédiaire d’armatures, d’appuis cuisses/bassin, de fixations sur le tronc, ou encore de structures qui longent les membres supérieurs.
Pourquoi les exosquelettes intéressent l’industrie
Dans l’Union européenne, près de trois travailleurs sur cinq déclarent souffrir de troubles musculo-squelettiques liés au travail, ce qui en fait l’un des principaux problèmes de santé au travail. Les TMS restent une cause majeure d’absentéisme, de restrictions médicales et de désinsertion professionnelle, en particulier dans les secteurs industriels où la manutention manuelle, les postures contraintes et la répétitivité restent présentes.
Face à ces enjeux, les exosquelettes apparaissent comme une forme de technologie d’assistance physique complémentaire des actions de prévention existantes. Les motivations principales des entreprises sont généralement :
– Réduire la charge physique sur certaines tâches critiques (levage, travail bras en l’air, opérations en flexion du tronc, etc.).
– Maintenir dans l’emploi des salariés expérimentés, notamment les plus âgés, sur des postes exigeants.
– Limiter le nombre de TMS déclarés et les coûts associés (arrêts, aménagements de postes, reclassements).
– Améliorer l’attractivité de certains métiers perçus comme pénibles.
Les normes ergonomiques, comme la série ISO 11228 sur la manutention manuelle (lever, porter, pousser, tirer), fournissent déjà un cadre pour apprécier la charge physique des tâches. Les exosquelettes viennent se greffer sur ces référentiels, sans les remplacer : ils peuvent contribuer à faire repasser certaines tâches sous les seuils d’acceptabilité, mais seulement si l’analyse initiale est rigoureuse.
Typologie des exosquelettes professionnels
Au-delà de la distinction actif / passif, il est utile de classer les exosquelettes selon la zone du corps visée et les usages industriels.
Exosquelettes de soutien lombaire : ils visent à réduire les moments de flexion au niveau du rachis lors des opérations de soulèvement, de manutention de charges ou de travail penché en avant (par exemple sur ligne d’assemblage ou en maintenance). Ils s’appuient souvent sur le bassin et la cage thoracique pour transférer la charge vers les hanches et les membres inférieurs.
Exosquelettes de membres supérieurs : ils assistent les épaules et parfois les coudes lors de tâches bras en l’air (peinture, montage en hauteur, câblage aérien, opérations sur ligne au-dessus du plan de travail). L’idée est de réduire l’activité musculaire des deltoïdes et de retarder la fatigue musculaire.
Exosquelettes de poignets et avant-bras : plus récents, ils s’intéressent à des tâches de vissage, de perçage ou de manipulation de charges tenues à bout de bras. Ils peuvent, par exemple, soulager la préhension prolongée d’outils vibrants ou lourds.
Exosquelettes de membres inférieurs : ils apportent un appui lors des postures accroupies ou à genoux, ou lors de tâches nécessitant de fréquentes flexions/extensions des jambes. Certains modèles agissent comme des “chaises portatives” permettant de s’asseoir virtuellement en pleine zone de travail.
Certains dispositifs combinent plusieurs fonctions (dos + épaules, épaules + lombaires), au prix d’un ajustement plus complexe et d’un impact plus fort sur la mobilité de l’opérateur.
Fonctionnement technique : principes mécaniques et énergétiques
Sur le plan technique, un exosquelette est un système mécatronique ou mécanique qui doit épouser les degrés de liberté des articulations ciblées, sans gêner excessivement les autres mouvements.
Les grandes briques techniques sont :
La structure portante : segments rigides (aluminium, composites, polymères renforcés) articulés par des liaisons pivot, parfois à plusieurs axes, pour suivre les mouvements du corps. Le dimensionnement tient compte de la résistance mécanique, du poids total, mais aussi du nettoyage et de la durabilité en environnement industriel (poussières, projections, solvants…).
Les interfaces avec le corps : sangles, coussinets, harnais, ceintures, appuis cuisses ou thoraciques. C’est un point critique pour le confort, la répartition des pressions et l’acceptabilité d’usage. Une interface mal conçue peut générer de nouvelles contraintes (compression de zones sensibles, échauffement, irritations).
Le système d’assistance :
– Sur un exosquelette passif, l’assistance est fournie par des ressorts mécaniques, barres de torsion, bandes élastiques ou mécanismes à came qui stockent l’énergie lors d’un mouvement (par exemple la descente en flexion) et la restituent lors du mouvement opposé (redressement).
– Sur un exosquelette actif, des moteurs électriques ou actionneurs pneumatiques génèrent le couple d’assistance en fonction des commandes, alimentés par une batterie embarquée ou un réseau d’air comprimé.
Les capteurs et la commande (exosquelettes actifs) : capteurs d’angle, de vitesse, de force, parfois électromyographie de surface (EMG) pour détecter l’intention de mouvement. Les algorithmes de contrôle cherchent à fournir une assistance “as-needed”, c’est-à-dire proportionnelle à l’effort de l’opérateur, sans créer de conflit entre les actions du robot et celles du corps humain.
La difficulté d’ingénierie est de trouver le bon compromis entre niveau d’assistance, liberté de mouvement, fiabilité et simplicité d’usage sur un poste réel, et pas seulement en laboratoire.
Apports potentiels et bénéfices attendus
Les études disponibles montrent généralement, en conditions contrôlées, une réduction de l’activité musculaire sur les groupes ciblés (par exemple au niveau des extenseurs du tronc pour un exosquelette lombaire, ou des deltoïdes pour un exosquelette d’épaule). Les diminutions typiques de l’activité EMG peuvent atteindre 10 à 30 % sur certaines tâches standardisées, ce qui se traduit par une diminution de la fatigue locale et de la perception de l’effort sur la durée de la tâche.
Sur le terrain, les bénéfices attendus peuvent être :
– Allègement de la pénibilité sur des tâches particulièrement exigeantes, sans modifier complètement le process.
– Possibilité de maintenir une posture “plus ergonomique” plus longtemps, là où l’opérateur aurait tendance à se relâcher avec la fatigue.
– Réduction du risque de dépassement des limites définies par les référentiels ergonomiques (par exemple ceux de l’ISO 11228 pour le levage ou le port de charges).
– Potentiel impact positif sur l’absentéisme lié aux TMS, si le dispositif est bien ciblé et intégré dans une démarche globale.
Il reste cependant essentiel de rappeler que la preuve d’un effet durable sur les TMS à long terme est encore en construction. De nombreuses études sont de courte durée, et les résultats sont parfois contrastés selon les contextes, les modèles et les profils d’utilisateurs.
Risques, limites et points de vigilance
Les exosquelettes ne sont pas des dispositifs neutres. Ils modifient la façon dont le corps interagit avec son environnement et peuvent générer de nouveaux risques si leur déploiement n’est pas maîtrisé.
Transfert de contrainte : en soulageant une articulation (par exemple les épaules), l’exosquelette peut recharger d’autres segments (cervicales, lombaires, poignets, hanches) ou modifier les schémas gestuels. Ce transfert de contrainte doit être évalué finement, en particulier pour les opérateurs ayant déjà des fragilités.
Limitations de mobilité : la structure peut gêner certains mouvements latéraux, les rotations, les passages dans des espaces confinés ou les gestes de rattrapage en cas de déséquilibre. Un exosquelette trop rigide peut augmenter le risque de chute dans certains environnements.
Fatigue globale : un dispositif pesant ou mal réglé peut créer de la fatigue dans d’autres zones (par exemple les muscles stabilisateurs, la musculature respiratoire si le harnais serre trop le thorax, etc.).
Confort thermique et hygiène : port sur plusieurs heures, en environnement chaud, avec des vêtements de travail et des EPI (gilets, harnais antichute, protection chimique), peut générer une gêne importante, de la sudation, voire des irritations cutanées.
Facteurs psychosociaux : certains opérateurs peuvent percevoir l’exosquelette comme un stigmate (“si je dois porter ça, c’est que je suis fragile”) ou comme un outil de pression pour augmenter les cadences. D’autres peuvent au contraire le voir comme un signe de reconnaissance de la pénibilité. La façon dont le projet est présenté et co-construit est déterminante pour l’acceptation.
Risque de surconfiance : si l’opérateur se sent “protégé”, il peut être tenté de manipuler des charges plus lourdes, de rallonger la durée d’exposition ou de réduire sa vigilance, ce qui peut in fine aggraver le risque.
Point clé à retenir : un exosquelette ne doit jamais servir à tolérer des postes clairement surchargés du point de vue ergonomique. Il vient en complément des actions de suppression ou réduction du risque à la source (réaménagement de poste, mécanisation, organisation du travail) et non en substitution.
Cadre réglementaire, normes et recommandations
Les exosquelettes s’inscrivent dans le champ plus large des machines et dispositifs d’assistance physique. Leur statut exact dépend de leur conception :
– Un exosquelette actif, robotisé, relève généralement de la directive (ou du règlement) “Machines” et doit faire l’objet d’une évaluation de conformité, avec marquage CE, analyse de risques approfondie selon l’ISO 12100 et respect des exigences essentielles de santé et de sécurité.
– Un exosquelette passif est souvent considéré comme un équipement de travail spécifique, devant néanmoins faire l’objet d’une évaluation de risques et d’une intégration dans le document unique, avec des vérifications régulières.
À ce jour, il n’existe pas encore de norme harmonisée unique dédiée aux exosquelettes professionnels, mais plusieurs textes fournissent un cadre ou des repères :
– Série ISO 11228 (manutention manuelle de charges, port de charges, poussée/traction), qui sert de base pour analyser les tâches avant et après assistance.
– Guides et brochures d’organismes nationaux de prévention (par exemple les guides de l’INRS sur les exosquelettes au travail et l’intégration des technologies d’assistance physique).
– Travaux européens (EU-OSHA, programmes de recherche collaboratifs) qui formulent des recommandations de bonnes pratiques pour l’évaluation et les essais sur le terrain.
Les entreprises ont intérêt à s’appuyer sur ces référentiels, ainsi que sur leurs procédures internes QHSE, pour encadrer l’introduction des exosquelettes dans les ateliers.
Intégrer un exosquelette dans une démarche de prévention
Les organismes de prévention insistent sur un point : l’exosquelette n’est pas une solution miracle aux TMS. Il s’insère dans une démarche de prévention structurée, qui commence par l’analyse du travail réel et l’identification des facteurs de risque.
Concrètement, la démarche devrait comporter au minimum :
1. Analyse ergonomique des situations de travail : observation sur le terrain, entretiens avec les opérateurs, utilisation de méthodes d’évaluation de la charge physique (référentiels ISO, grilles internes, mesures biomécaniques si possibles). L’objectif est de cibler précisément les tâches et gestes problématiques.
2. hiérarchisation des leviers de prévention : suppression du risque à la source, automatisation ou mécanisation, réaménagement du poste, rotation des tâches, formation aux gestes et postures… L’exosquelette n’intervient que lorsque ces leviers sont jugés insuffisants ou techniquement/économiquement irréalistes.
3. Cohérence avec les autres actions TMS : intégration avec la politique de prévention des troubles musculo-squelettiques, les programmes de qualité de vie et conditions de travail (QVCT), les accords d’entreprise sur la pénibilité.
Étapes clés d’un projet exosquelette en entreprise
- Cadrage : définition des objectifs (réduction de charge sur telles tâches, maintien dans l’emploi, expérimentation limitée, etc.), des indicateurs suivis et du périmètre (atelier, service, site).
- Analyse détaillée des postes ciblés : identifications des contraintes, des profils d’opérateurs, des durées d’exposition, des contraintes organisationnelles (cadences, flux, coactivité).
- Cahier des charges fonctionnel : préciser les zones à assister (dos, épaules…), les amplitudes de mouvement, les contraintes (ATEX, co-usage avec EPI), les besoins en réglages, les critères d’acceptabilité.
- Pré-sélection et essais de prototypes : tests en environnement contrôlé puis sur poste réel, avec plusieurs opérateurs volontaires, en évaluant à la fois les paramètres objectifs (EMG, temps de cycle, qualité) et subjectifs (confort, gêne, acceptation).
- Déploiement progressif : introduction sur un nombre limité de postes, ajustement des réglages, formation, mise à jour des modes opératoires, procédures de nettoyage et de maintenance.
- Suivi et réévaluation : retour d’expérience structuré, mise à jour du document unique, adaptation du parc d’exosquelettes, décision de généralisation, d’abandon ou de repositionnement.
Critères de choix d’un exosquelette industriel
La diversité des modèles disponibles rend la sélection délicate. Un choix pertinent repose sur une approche multi-critères :
Adéquation tâche – assistance : l’exosquelette doit cibler précisément les gestes problématiques. Un modèle d’épaule sera peu utile sur une tâche surtout lombaire, et inversement. Un même modèle ne convient pas à toutes les situations.
Adaptation anthropométrique : plage de réglage en taille, en poids, en morphologie. La possibilité d’ajuster facilement le dispositif entre plusieurs utilisateurs est cruciale en production.
Compatibilité avec les EPI et le process : coexistence avec gilets haute visibilité, harnais anti-chute, protections respiratoires, gants, vêtements ignifugés. L’exosquelette ne doit pas gêner les mouvements critiques pour la sécurité (fuite, rattrapage, manipulation de commandes d’arrêt d’urgence).
Facilité d’enfilage et de réglage : temps nécessaire pour enfiler et ajuster le dispositif en début de poste, complexité des réglages, risque d’erreurs de serrage. L’expérience montre que des systèmes trop complexes sont rapidement abandonnés.
Confort et tolérance thermique : matériaux, ventilation, contact avec la peau, poids. Les essais en conditions réelles (été/hiver, ateliers chauds ou froids) sont déterminants.
Maintenance et hygiène : possibilités de nettoyage (en particulier dans l’agroalimentaire ou les secteurs exposés à des poussières huileuses), fréquence des inspections, disponibilité des pièces détachées, durée de vie des batteries pour les systèmes actifs.
Coût global : au-delà du coût d’achat, il faut considérer la formation, la maintenance, le temps d’enfilage/désenfilage, le nombre de dispositifs nécessaires pour couvrir une équipe, les potentiels gains en absentéisme ou non-qualité.
Retour d’expérience et enseignements des études
Les projets pilotes d’exosquelettes industriels se multiplient, et la littérature scientifique commence à dégager quelques constantes :
1. Les effets sont très dépendants de la tâche : un même exosquelette peut apporter un bénéfice net sur une opération précise (par exemple vissage bras en l’air), mais être neutre ou négatif sur d’autres tâches réalisées sur le même poste (manipulation latérale, prise d’outils, déplacements).
2. La réduction de l’activité musculaire ne suffit pas : une diminution mesurée sur un muscle ne garantit pas une réduction globale du risque de TMS. D’autres muscles peuvent être plus sollicités, et les contraintes articulaires peuvent se déplacer.
3. L’acceptation des opérateurs est décisive : la perception de l’utilité, la gêne ressentie, la facilité d’usage et la façon dont le projet est conduit (volontariat, concertation, implication des représentants du personnel) conditionnent la réussite ou l’échec. Un exosquelette imposé a peu de chances d’être porté durablement.
4. Le retour sur investissement est à analyser au cas par cas : il dépend de la fréquence d’utilisation, du nombre de postes réellement concernés, de la stabilité du process, de la durée d’usage quotidienne et des coûts évités. Un pilote bien documenté est indispensable avant un déploiement massif.
Questions fréquentes des dirigeants et managers
“Un exosquelette va-t-il supprimer les TMS sur mon site ?”
Probablement pas à lui seul. Il peut contribuer à réduire la charge sur certaines tâches ciblées, mais la prévention des TMS reste multifactorielle : organisation du travail, rotation des postes, ergonomie de conception, management, facteurs psychosociaux… Un exosquelette ne remplace pas ces dimensions.
“Puis-je utiliser les exosquelettes comme alternative à un investissement machine coûteux ?”
Ils peuvent offrir une solution intermédiaire lorsque l’automatisation complète est techniquement ou financièrement impossible à court terme. Cependant, si un poste est clairement sur-exposé, la priorité reste de revoir le process ou l’outillage. Les exosquelettes ne doivent pas servir à légitimer le maintien de postes manifestement inacceptables.
“Faut-il viser une généralisation à tout l’atelier ?”
L’expérience montre qu’un déploiement ciblé sur quelques tâches ou familles de postes bien identifiées est plus réaliste. La généralisation n’a de sens que si les tâches sont fortement homogènes et si les résultats des pilotes sont très positifs.
“Comment impliquer les partenaires sociaux ?”
En intégrant le projet dans la démarche globale de prévention, en partageant les objectifs (réduction de la pénibilité, maintien dans l’emploi), en associant les représentants du personnel aux choix de postes, aux essais et à l’évaluation des résultats. La transparence sur les limites et les incertitudes est essentielle.
Bonnes pratiques pour piloter un projet exosquelette
Pour les industriels, quelques lignes directrices se dégagent :
– Ancrer le projet dans la stratégie QHSE et QVCT, avec un sponsor clair côté direction.
– Travailler en binôme ergonomie – production, en intégrant la médecine du travail et la prévention dès le départ.
– Communiquer sur le caractère expérimental, les objectifs, les modalités de participation et les critères d’évaluation.
– Prévoir des temps d’apprentissage et d’adaptation pour les opérateurs, avec des formations courtes mais ciblées (enfilage, réglage, signaux de gêne à remonter…).
– Mettre en place un suivi structuré (questionnaires, observations, indicateurs) pour décider en connaissance de cause de la poursuite ou non du projet.
Conclusion : exosquelettes et industrie du futur
Les exosquelettes industriels constituent une brique prometteuse de l’assistance physique au poste de travail, aux côtés de la robotique collaborative, des aides à la manutention et des dispositifs de mesure de la charge physique. Leur intérêt est réel dans certains contextes, mais ils exigent une approche lucide et structurée.
Pour un dirigeant ou un responsable de site, l’enjeu n’est pas de “s’équiper en exosquelettes” pour suivre une tendance, mais de choisir les bons outils de prévention, au bon endroit et au bon moment, en s’appuyant sur l’expertise du terrain et les référentiels ergonomiques. Pour les ingénieurs et étudiants, le sujet ouvre un champ de travail riche, au croisement de la biomécanique, de la robotique, de l’ergonomie et du management du changement.
Un projet exosquelette réussi est avant tout un projet de transformation du travail, pensé au service de la santé des opérateurs et de la performance durable de l’entreprise.
Le sujet étant encore très jeune, les photos de cet article sont générés par l’IA.
