INTERACTION PHYSIQUE HUMAIN-ROBOT ET ASSISTANCE À LA STATION DEBOUT ET À LA MOBILITÉ, SOUTENANCE HDR DE WAEL BACHTA

Résumé par Wael Bachta

Interfaces haptiques et assistance à la station debout et à la locomotion

Ma thématique de recherche porte sur l’interaction physique humain-robot. J’ai pu décliner cette thématique en travaillant sur plusieurs projets dont les principaux sont :

• La commande d’interfaces haptiques à contacts intermittents : j’ai contribué à la conception d’un effecteur instrumenté, creux et à dimensions réduites qui permet à la fois de suivre le mouvement du doigt de l’opérateur en espace libre et à la fois de lui restituer les efforts lors de la rencontre d’objets virtuels. J’ai également conçu des lois de commande qui augmentent le réalisme de l’expérience immersive.
• L’assistance à une personne qui doit manipuler le fauteuil roulant motorisé d’un proche : j’ai contribué à la mise en place d’une interface de guidage intuitive, qui peut se substituer à celles proposées dans le commerce, afin d’assister des aidants à manipuler le fauteuil roulant motorisé d’un proche. Pour cela, je me suis appuyé sur un guidon incluant des capteurs de pression, afin d’extraire les informations nécessaires au guidage du fauteuil et mettre en place une stratégie de déplacement adaptée.
• Modélisation de la marche assistée, conception et commande d’une canne robotique : l’étude du rôle d’une canne conventionnelle expérimentalement et numériquement m’a permis de concevoir une canne robotique qui préserve les caractéristiques intrinsèques de sa contrepartie conventionnelle. J’ai également implémenté une loi de commande qui permet de synchroniser automatiquement le mouvement de cette canne à celui de ses utilisateurs.
• Le développement d’une boucle d’asservissement de la posture par un dispositif actif reposant sur le toucher léger : j’ai modélisé la relation entre le mouvement d’une plateforme mobile touchée légèrement par le doigt et l’équilibre postural. Cette modélisation a permis la mise en place d’une loi de commande qui change l’état postural d’une personne par le biais du mouvement de la plateforme. Le changement de l’état postural est automatique et se passe souvent sans que le participant le remarque. J’ai aussi mis en œuvre une campagne expérimentale en milieu clinique afin de valider l’idée de l’utilisation de cette technologie à des fins de rééducation.

À partir de ce résumé factuel, il ressort que ma thématique de recherche a comme application l’assistance à la personne. Cette aide se décline en deux parties. La première est une assistance à un opérateur ou à une personne aidante. La deuxième s’attache à assister des personnes qui présentent des troubles de la posture debout ou de la locomotion.

La mise en œuvre ces applications a été pluridisciplinaire. En partant d’un socle robotique, je me suis basé sur la biomécanique, les sciences du mouvement et les neurosciences. Mon approche de l’interaction physique humain-robot est fondée sur l’utilisation des limites de l’intégration multisensorielle humaine afin de manipuler les retours sensoriels transmis par les interfaces. J’ai souvent préféré recourir aux limites de la perception humaine afin d’affiner et d’optimiser mes propositions. En effet, malgré sa puissance et sa polyvalence, la perception humaine a des limites, qu’il convient de connaître afin de pouvoir l’inclure judicieusement lors de l’élaboration de lois de commande pour l’interaction physique humain-robot. A titre d’exemple, J’ai utilisé les limites de perception de la dissonance temporelle entre la vision et le toucher pour l’élaboration de la loi de commande de l’interface haptique à contacts intermittents et je me suis appuyé sur l’ambiguïté d’attribution du mouvement du doigt à laquelle le système nerveux central doit faire face pour le maintien de l’équilibre postural.