Avec une précision de 95,4 %, ce prototype de chaussure intelligente conçu par des chercheurs de l’Université Rutgers dans le New Jersey analyse la marche humaine tout en s’affranchissant totalement des batteries rechargeables pour fonctionner au quotidien.
L’objet ressemble à s’y méprendre à une paire de chaussures de sport blanches ordinaires. Pourtant, cachés dans leurs talons, des composants électroniques novateurs résolvent l’autonomie énergétique, souvent plombée par des recharges fréquentes.
Une source d’électricité née des pas
Le système tire toute l’électricité dont il a besoin du simple mouvement des pas. La marche produit à la fois les informations à analyser et l’énergie nécessaire pour mener à bien cette étude. En position assise, aucune énergie n’est générée, mais les scientifiques rappellent qu’une surveillance de la marche n’est alors pas utile.
Au cœur de la semelle, un dispositif exploite l’effet triboélectrique, un phénomène comparable à l’électricité statique produite lorsque différents matériaux entrent en friction. L’électricité arrive sous forme d’impulsions irrégulières que le circuit de gestion de l’énergie convertit en un courant utile, multipliant l’énergie récupérable par 120 par rapport aux méthodes classiques. L’ensemble formé par les capteurs et l’algorithme intelligent consomme seulement 86 microwatts, une fraction infime de l’énergie requise par les plateformes portables habituelles.
L’intelligence artificielle embarquée analyse la démarche
Pour s’affranchir de la connexion constante avec un téléphone ou un serveur distant, l’équipe a mis en œuvre une architecture d’intelligence artificielle locale, dite en bordure (« edge AI »). Un accéléromètre mesure les mouvements du pied selon trois axes, tandis qu’un microprocesseur classe chaque tranche de 15 secondes en quatre catégories : marche lente, marche rapide, course ou montée d’escaliers.
La démarche, que les spécialistes désignent sous le terme technique de « gait », englobe la vitesse, l’équilibre, la longueur et le rythme des foulées.
L’adaptation de l’algorithme a nécessité un travail rigoureux de conception. Le modèle d’origine examinait 21 caractéristiques du mouvement et atteignait une précision de 98,1 %, mais il saturait la mémoire du processeur de la chaussure. En ciblant la variation le long des trois axes, les chercheurs ont affiné le système.
Le dispositif vise les patients atteints de Parkinson
À terme, ce dispositif pourrait aider à suivre des patients atteints de la maladie de Parkinson, de lésions de la moelle épinière ou de traumatismes crâniens, sans imposer le retrait de l’appareil pour la recharge. Le prototype actuel a été mis au point à partir de données recueillies auprès de seulement quatre volontaires sains âgés de 23 à 26 ans, et aucune phase de test n’a encore été menée auprès de personnes âgées ou de patients souffrant de troubles moteurs avérés.
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