Prédire le nombre de calories brûlées selon la façon de marcher

Dans un environnement donné, les être humains adoptent instinctivement le type de marche qui leur fera dépenser le moins d’énergie possible. La longueur de la foulée, la vitesse de marche ou encore la hauteur des pas sont autant de paramètres qui s’adaptent constamment. Et si l’on pouvait jouer avec ces paramètres, et contrôler nos dépenses en énergie ?

A l’EPFL, des chercheurs du Laboratoire de biorobotique de la Faculté des sciences et techniques de l'ingénieur ont étudié huit paramètres de marche, et mis au point un logiciel très sophistiqué capable de prédire via un avatar la dépense énergétique des individus, selon leur style de marche. La recherche a été publiée dans Scientific Reports. Salman Faraji, co-premier auteur, y a consacré toute une partie de sa thèse.

L’avatar se présente comme un tronc muni de deux jambes et de deux pieds, que l’on peut régler au bon vouloir. Après avoir précisé son poids et sa taille, il est possible de régler la vitesse de sa marche, la longueur de sa foulée, l’écartement de ses pas, la hauteur des pas, l’inclinaison de son tronc et celle du sol, mais aussi de simuler des pression et des poussées à différents endroits de son corps, puis de lui ajouter des masses. Les dépenses caloriques et énergétiques s’affichent en temps réel, à chaque changement de paramètres.

Fabriquer des exosquelettes personnalisés

Cet outil novateur a été développé en synthétisant de nombreuses études de la littérature récente. Les applications sont légions, en particulier dans le domaine médical. «Le software pourrait sélectionner le meilleur design d’exosquelette ou de prothèse personnalisé, pour réduire les efforts de l’utilisateur. Dans le cas des exosquelettes, il s’agit par exemple d’optimiser l’emplacement des batteries et des actuateurs, ou encore de déterminer le meilleur rythme de marche selon les préférences de l’utilisateur», explique Amy Wu, également co-auteur de l’étude. Le chercheur imagine même pouvoir indiquer l’emplacement optimal d’un sac à dos, pour une dépense énergétique moindre. «A l’inverse, si le but est de dépenser des calories, il s’agirait de déterminer une suite de mouvements à haut coût énergétique».

Un outil pensé pour les robots humanoïdes

Développé dans un laboratoire spécialisé en robotique, le logiciel visait en premier lieu à étudier la marche des humains d’un point de vue mécanique et à établir des parallèles pour contrôler les robots humanoïdes. « La marche de l’humain est extrêmement complexe. Bien souvent, les robots humanoïdes ne la reproduise pas telle quelle, car cela représente une défi immense en matière de contrôle », illustre Salman Faraji. « Il reste encore beaucoup de travail pour obtenir une vision globale des paramètres de déplacements des humains, des animaux et des robots. »

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L’outil de simulation peut être testé en téléchargeant une application ici: https://biorob.epfl.ch/research/humanoid/walkman