Soutenance de thèse de Amel Ait Ghezala-Sadoudi

Le fauteuil roulant manuel (FRM) est couramment utilisé par les personnes à mobilité réduite, mais son usage quotidien peut entraîner des troubles musculo-squelettiques (TMSs) en raison des mouvements répétitifs de propulsion. De plus, les contraintes d’accessibilité dans les environnements urbains limitent souvent la mobilité des utilisateurs, malgré les progrès législatifs en matière d’inclusion. Bien que les fauteuils roulants électriques (FRE) réduisent l’effort physique, ils comportent des inconvénients tels qu’une autonomie limitée et une réduction de l’activité physique, ce qui peut être néfaste sur le long terme. Le fauteuil roulant manuel avec assistance électrique (FRM-AE) apparaît comme une solution intermédiaire, car il fournit une assistance tout en maintenant l’activité physique des membres supérieurs. Cependant, les systèmes d’assistance actuels ne s’adaptent pas efficacement aux capacités des utilisateurs ni aux contraintes du terrain.

Le défi principal réside dans la conception d’un système d’assistance capable de prendre en compte l’interaction entre l’utilisateur, le FRM-AE et le sol, en offrant un contrôle précis et sécurisé. Un autre défi important est la validation en temps réel de la fonctionnalité et de la robustesse du système à travers divers scénarios et topographies. Les tests utilisateurs avec une cohorte suffisante sont essentiels pour évaluer l’efficacité et l’acceptabilité de ces systèmes. Cependant, les essais en environnement extérieur sont longs à mettre en œuvre et peuvent comporter des risques. Le recours à un simulateur de FRM se présente comme une solution efficace pour surmonter ces obstacles.

Cette thèse est divisée en deux parties principales. La première partie se concentre sur le développement d'une interface haptique et dynamique intégrée dans un simulateur de FRM, conçue pour simuler divers scénarios de locomotion. Cette interface intègre un modèle dynamique de l’interaction entre l’utilisateur, le FRM et le sol, ainsi qu’un contrôleur haptique. Le modèle permet de reproduire des mouvements tels que la marche en ligne droite, les virages, les pentes et les dévers. Le contrôleur haptique, basé sur une approche de contrôle optimal à paramètres linéaires variables (LPV), permet de suivre les trajectoires du modèle de référence tout en générant des résistances haptiques adaptées à chaque mouvement. L’interface transmet également des données cinématiques et dynamiques à une plateforme hexapode, fournissant un retour sensoriel en temps réel. Ce système a été validé par des tests sur 30 individus valides et 2 personnes à mobilité réduite, ce qui a conduit à l'intégration d'un système d’assistance tenant compte des contraintes du terrain et des capacités des utilisateurs.

La deuxième partie de la thèse est axée sur la conception d'un système d’assistance centré sur les capacités de l’utilisateur et les contraintes du terrain. Trois stratégies d’assistance ont été développées. La première quantifie un indice de difficulté d’accessibilité et l’intègre dans un paramètre de niveau d’assistance pour moduler le couple moteur. La deuxième intègre ce paramètre dans un algorithme d'optimisation via une fonction de coût adaptative, permettant d’ajuster le contrôle en fonction des actions de l’utilisateur et des contraintes du terrain. La troisième stratégie repose sur une assistance adaptative avec un paramètre de niveau d’assistance optimal, permettant un ajustement en temps réel de l’effort en fonction des besoins de l’utilisateur. Ces trois approches ont été évaluées objectivement et subjectivement auprès de 13 participants pour comparer leurs performances respectives. Les validations expérimentales, menées à l’aide du simulateur dynamique de FRM PSCHITT-PMR-LAMIH, ont démontré l’efficacité des solutions développées, notamment en matière d’amélioration de la sécurité et du confort, validant ainsi les stratégies proposées.

Rapporteurs

• M. Lounis ADOUANE - Professeur, Université de technologie de Compiègne
• M. Rodolfo ORJUELA - Professeur, Université de Haute-Alsace

Examinateurs

• Mme. Marie BABEL - Professeure, INSA de Rennes
• M. Yann MORERE - Maître de conférences HDR, Université de Lorraine

Invité

• M. Joseph BASCOU – Chef du CERAH, CERAH

Directeurs de thèses :

• M. Chouki SENTOUH - Maître de conférences HDR, UPHF-INSA Hauts-de-France
• M. Philippe PUDLO - Professeur, UPHF

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