Um exoesqueleto ou esqueleto externo , em oposição ao endoesqueleto , é uma característica anatômica externa que apóia e protege um animal. Muitos artrópodes ( insetos , crustáceos, etc.) e moluscos possuem um exoesqueleto. A parte dorsal de um exoesqueleto é comumente chamada de carapaça .
A pesquisa técnico-científica está atualmente desenvolvendo exoesqueletos biomecânicos ou motorizados para necessidades militares, mas também médicas ou industriais. Destinam-se a prestar assistência física a quem os emprega, que podem ser pessoas com deficiência física, empregados sujeitos a tarefas de grande mobilização, soldados em operação.
Robert A. Heinlein é o inventor do conceito de exoesqueleto na ficção científica .
Estudos têm mostrado que a dopamina , frequentemente associada à adrenalina , desempenha um papel na produção de exoesqueletos em insetos , especialmente na mosca Drosophila .
O exoesqueleto tem função de suporte físico (principalmente para caminhar em terra firme), de proteção mecânica contra predadores, de ponto de fixação para os feixes de músculos estriados inseridos nos apodemas (protrusões formadas por invaginação ou espessamento do exoesqueleto, análogos aos processos do esqueleto dos vertebrados, e que ativam os apêndices), como barreira contra a desidratação, adaptação à vida terrestre.
Por outro lado, a presença de um exoesqueleto implica um crescimento descontínuo gerado durante a muda , expondo o animal a predadores durante a exuviação, e requer um maior gasto de energia para sintetizar a cutícula ou a carapaça.
O exoesqueleto na arquitetura é a arquitetura em bolha em que a pele do edifício torna-se resistente, ao contrário do sistema de colunas estruturais e paredes de cortina, onde lidamos com um endoesqueleto . Um exemplo de exoesqueleto arquitetônico é a associação do “ninho de pássaro” e do “cubo” no Estádio Nacional de Pequim para as Olimpíadas de Pequim de 2008 .
Os exoesqueletos de assistência física são estruturas mecânicas que dobram o esqueleto humano para auxiliá-lo na realização de uma tarefa ou atividade. As aplicações são possíveis e foram testadas nas forças armadas, para aplicações médicas e no mundo do trabalho. Eles podem ser soldados superequipados, deficientes físicos para os quais caminhar seria possível novamente ou trabalhadores puxando betume em um canteiro de obras com menos esforço do que seus colegas não equipados. Elena García Armada , uma cientista da computação espanhola, desenvolveu em 2015 o primeiro exoesqueleto biônico do mundo para crianças que sofrem de atrofia espinhal .
Também se pode considerar joelheiras articuladas como exoesqueletos parciais. Essas órteses compensam os pontos fracos do esqueleto por meio de barras de metal articuladas.
O interesse no uso de exoesqueletos na indústria é grande, principalmente na França; O Instituto Nacional de Investigação e Segurança (INRS ) e o grupo de exosquelettes Afnor estão a trabalhar no assunto em colaboração com empresas e os sectores automóvel, aeronáutico e obras públicas / engenharia civil estão particularmente interessados.
Quando se trata de aplicativos para a indústria, muitas empresas estão realizando testes ou pesquisas com foco em diferentes tarefas. No que diz respeito à assistência física aos trabalhadores afetos à movimentação de cargas, existem atualmente várias empresas francesas: Exhauss que desde 2013 produz uma série de exoesqueletos portage destinados ao manuseamento; HMT (Human Mechanical Technologies), criada em 2017 e especializada na concepção, fabrico e integração de soluções de exoesqueleto e a Japet Medical, que desenvolve e apoia empresas na integração do seu exoesqueleto para as costas.
Em 2018, o Instituto Nacional de Pesquisa e Segurança publicou dois guias sobre o assunto com o objetivo de conscientizar as empresas sobre os cuidados a serem tomados antes de implantar esse tipo de aplicativo. O primeiro faz um balanço de conhecimentos de forma a evidenciar os interesses e limites da sua utilização na prevenção das doenças osteomusculares ( DME ). A segunda detalha uma abordagem destinada a empresas que desejam adquirir e implantar esse tipo de ferramenta. Os pesquisadores do INRS, com base em seu estudo de trabalho publicado, concluem que, para as atividades específicas nas quais estão interessados, os dispositivos são relativamente eficazes na limitação de restrições musculares locais com reduções na atividade física. Músculos afetados variando de 10 a 60% por comparação a mesma tarefa realizada sem equipamento. Por outro lado, isso às vezes pode ser feito ao custo de transferir a carga para outras partes do corpo e Theurel e Claudon, os dois autores da publicação, observam que, embora a tecnologia pareça promissora ", o estado atual do conhecimento sim não permitir uma conclusão formal quanto à eficácia deste tipo de tecnologia na prevenção da ocorrência de DME ". O objetivo na indústria não pode, porém, ser transformar trabalhadores em homens aumentados, mas " fazer a mesma coisa de antes, preservando a saúde ", especifica o especialista em prevenção de MSDs Laurent Kerangueven, que não pode, portanto, ser assimilado aos objetivos perseguidos no campo militar.
Em abril de 2020, o INRS publica um webinar resumindo os trabalhos recentes sobre o assunto, acessível no canal do instituto no YouTube .
Na França, o centro Clinatec localizado no polígono científico de Grenoble tem testado exoesqueletos que se movem pelo mero pensamento de um paciente tetraplégico desde 2017. Este último deve primeiro ter dois implantes cerebrais implantados, cada um com 64 eletrodos. Sucesso completo foi observado no segundo paciente implantado. No entanto, o próximo grande passo do projeto será a busca pelo equilíbrio do exoesqueleto.
O Exército dos EUA revelou o Projeto TALOS Armor , um exoesqueleto de combate de última geração.
Em 2016, o Exército e o Corpo de Fuzileiros Navais dos EUA desenvolveram com a empresa Bionic Power o primeiro exoesqueleto que recupera energia por meio de movimentos das pernas. Portanto, o PowerWalk é autoalimentado e o soldado se torna sua própria bateria. O objetivo é reduzir o peso do soldado e aumentar sua resistência aos elementos. Segundo o Exército, o projeto estaria em fase de testes desde o início de 2017.