Thèse soutenue

Conception d’une plateforme compacte d’évaluation de mobilité avec reproduction adaptée des retours haptiques

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Auteur / Autrice : Franck Pouvrasseau
Direction : Eric MonacelliSébastien CharlesFrançois Routhier
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Robotique
Date : Soutenance le 12/10/2021
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Orsay, Essonne ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes de Versailles (LISV)
Equipe de recherche : RI - Robotique Interactive
référent : Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (1991-....)
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Informatique et sciences du numérique (2020-....)
Jury : Président / Présidente : Alain Hamaoui
Examinateurs / Examinatrices : Eric Monacelli, Faïz Ben Amar, Guy Bourhis, Marie Babel, Philippe Archambault
Rapporteurs / Rapporteuses : Faïz Ben Amar, Guy Bourhis

Résumé

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Les simulateurs utilisant la Réalité Virtuelle ont grandement évolué en peu de temps. La grande majorité de ces simulateurs a été développé pour devenir des environnements d’apprentissage.Développée dans un premier temps pour des domaines comme la conduite automobile et l’avionique, la réalité virtuelle a également trouvé des applications dans la médecine, et plus tardivement, dans la réhabilitation. Cette thèse s'est penchée sur les problématiques d'un type de simulateur bien particulier : les simulateurs de conduite de fauteuils roulants.Les simulateurs dédiés à l'apprentissage de la conduite de fauteuils roulants proposent des programmes d'entraînement complets et efficaces. Cependant, nous remarquons qu’ils ont en commun de se concentrer presque exclusivement sur les performances de la conduite pour évaluer les progrès de l’utilisateur. Nous pensons qu'un aspect encore jamais abordé manquait : l'évaluation du comportement postural en situation de perturbation.Un déplacement en fauteuil roulant peut amener à subir des perturbations, comme par exemple, lors de franchissements d’obstacles. Ces perturbations peuvent créer chez la personne une perte de stabilité ou des traumatismes corporels. Si la perturbation est trop importante, cela peut entraîner une chute de la personne ou un basculement du fauteuil.Pour cette thèse, nous avons travaillé avec la plateforme Virtual Fauteuil. C’est un simulateur de conduite de fauteuils roulants créé au Laboratoire d’Ingénierie des Systèmes de Versailles (LISV, UVSQ) avec EDF R&D et le CEREMH. L'objectif de cette thèse est d'améliorer Virtual Fauteuil afin de pouvoir proposer aux utilisateurs une évaluation de leur comportement postural.Une premier action a été effectué pour proposer un modèle pour représentait le comportement postural d'une personne lorsqu'elle subit une perturbation. A l’aide des équations du Lagrangien, nous sommes parvenu à exprimer le mouvement induit par la perturbation qui est ressentie par la personne par rapport au mouvement même de la perturbation. Ces deux mouvements sont deux rotations : le mouvement de rotation du torse de la personne et le mouvement de rotation de la plateforme de mouvement de Virtual Fauteuil. Nous avons utilisé une caméra Kinect pour observer la rotation du torse des utilisateurs de Virtual Fauteuil.Afin de valider les hypothèses posées pour le modèle, nous avons mené deux campagnes de tests sur des personnes valides. La première série d’expériences permet de valider l’hypothèse formulée pour le modèle concernant le comportement musculaire des personnes face à une perturbation. La seconde série d'expériences concerne les mesures obtenues avec la Camera Kinect sur la posture de la personne. Cette seconde série confirme que les prédictions du modèle étaient satisfaisantes. De plus, dans une plus large mesure, cette expérience a permis de constater que pour des perturbations relativement faibles, le capteur Kinect fournissait des mesures précises sur le comportement postural des personnes.Ces résultats nous confortent dans l’idée que l’évaluation du comportement postural des utilisateurs de simulateurs est pertinent pour le domaine de la conduite de fauteuil roulant.A terme, l’idée est de proposer, aux utilisateurs de fauteuil roulant, un programme d’entraînement à la résistance aux perturbations. Nous caressons l’espoir que notre simulateur permettrait ainsi d’améliorer les comportements posturaux des utilisateurs de fauteuils roulants.