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Titre : Analyse de la posture humaine pour la conception et la commande d'interfaces robotiques pour l'assistance et la rééducation

 

La soutenance aura lieu le Mardi 10 Décembre 2013 à 10H00
Salle 304 Tour 65-66
Université Pierre et marie Curie
4 place Jussieu
75 005 Paris



Jury:


M. Etienne BURDET

M. Philippe FRAISSE  

M. Guillaume MOREL
Mme. Wafa SKALLI
M. Philippe THOUMIE
M. Jean-Louis VERCHER



Résumé :


Les altérations du système postural peuvent provoquer des chutes qui, chez les personnes âgées, représentent un problème de santé majeur par la gravité de ses conséquences physiques et psychologiques. On estime qu'un tiers des sujets de plus de 65 ans et la moitié de ceux de plus de 85 ans font une ou plusieurs chutes par an. Le caractère plurifactoriel des troubles de l'équilibre, et donc de la marche, appelle des réponses multiples.  
La prévention des chutes passe par le dépistage individuel des facteurs de risque. Le clinicien procède à des tests cliniques complétés de tests instrumentaux faits soit en statique, qui sont très controversés du fait de leur mauvaise reproductibilité et de leur faible prédictibilité, soit en dynamique, qui sont dépendants de l’outil utilisé, peu diffusés et limités à l’évaluation de la stabilité dans le plan sagittal. 

Une plateforme de perturbation posturale robotisée a été développée à l’ISIR et est aujourd’hui fabriquée et commercialisée par la société AssistMov (Start-up de l’ISIR). Ce robot permet de créer des perturbations dans toutes les directions de l’espace et est instrumenté de capteurs d’efforts aux appuis (pieds et mains). L’objectif est d’élaborer de nouveaux indices de la qualité de l’équilibre caractérisant de grandes classes de pathologies en utilisant des modèles biomécaniques adaptés en fonction de la perturbation.
Pour améliorer l'autonomie, accélérer le rétablissement ou conserver l'activité du système locomoteur, des aides à la déambulation et au transfert sont utilisés par les patients. Les technologies de la robotique peuvent constituer un apport important au développement de systèmes intelligents pour la déambulation et le changement de posture. Dans ce cadre, les problèmes soulevés sont inhérents à la présence de l'homme. Il s’agit de synchroniser les mouvements du robot avec ceux du patient lors de l’assistance. Pour cela, nous avons proposé de baser les commandes des robots sur des modèles traduisant la posture de l'utilisateur au cours du temps. L’analyse du mouvement humain est donc utilisée pour en déduire des heuristiques exploitées dans les lois de commande. Par ailleurs, le confort d'utilisation, qui se rapporte à une interface homme/machine la plus intuitive possible et à un équipement minimal porté par l'humain, a aussi été pris en compte dans l’élaboration de ces commandes. Ces travaux de recherche ont été guidés par les besoins exprimés par les partenaires hospitaliers et se sont traduits par la conception et la mise en œuvre d’un robot d'assistance à la verticalisation et à la déambulation. L’analyse de la pertinence du prototype et l'acceptabilité du robot ont donné lieu à des évaluations en milieu hospitalier. Pour cela, nous avons élaboré des protocoles d’évaluation spécifiques à de tels outils, à partir de ceux utilisés en routine médicale.
La modélisation des mouvements humains nécessite la modélisation des différentes articulations qui le composent. Celle-ci peut se faire grâce à la détermination de l’axe instantané de rotation et son évolution dans l’espace. Pour déterminer ces axes, nous avons mis au point la méthode DIRA (Determination of Instantaneous Rotation Axes). La méthode DIRA permet l’élaboration correcte d’une cartographie des articulations des membres supérieurs qui est une préfiguration à la modélisation du mouvement. Cependant, les questions soulevées quant aux limites de cette méthode utilisant des mesures externes nous conduit, actuellement, à explorer une nouvelle voie, associant des mesures externes et des mesures radiographiques bi-planes. Outre sa simplicité de mise en œuvre, l’avantage principal de la méthode réside dans le fait qu’elle ne fait aucune hypothèse a priori du type de liaison et qu’elle ne nécessite aucun test préalable de calibration.