Développement d’un simulateur de propulsion en fauteuil roulant manuel avec biofeedback haptique

• Main Author: Chénier, Félix
• Format: Others
• Published: École de technologie supérieure 2012
• Online Access: http://espace.etsmtl.ca/1005/1/CH%C3%89NIER_F%C3%A9lix.pdf; http://espace.etsmtl.ca/1005/2/CH%C3%89NIER_F%C3%A9lix%2Dweb.pdf

La propulsion en fauteuil roulant manuel entraîne une charge élevée et répétée aux épaules, si bien que près d’un utilisateur sur deux y développera de la douleur chronique au cours de sa vie. Il est possible qu’une légère amélioration de l’efficacité de la propulsion contribuerait à réduire le risque et la prévalence de douleur à long terme. Or, l’entraînement de sujets en vue d’améliorer leur efficacité de propulsion a déjà été tenté à l’aide de biofeedback visuel et a fourni des résultats mitigés. En se basant sur les récentes avancées en réadaptation assistée par robotique, nous émettons l’hypothèse qu’un biofeedback haptique serait plus adapté que le biofeedback visuel pour modifier la direction des forces appliquées par l’utilisateur. Le développement d’un simulateur de propulsion en fauteuil roulant manuel constitue le sujet de cette thèse, ce simulateur permettant de fournir un biofeedback haptique à l’utilisateur de façon à rediriger son parcours de direction de forces vers un parcours prédéterminé. Un estimateur de l’orientation des roues avant d’un fauteuil roulant est tout d’abord développé et présenté, celui-ci permettant de déterminer l’orientation des forces de résistance au roulement. Sa précision est de ±5○ à ±8○ selon la trajectoire du fauteuil. Un modèle dynamique du fauteuil et une technique d’identification de ses paramètres sont ensuite développés et validés avec 10 sujets. Comparativement au modèle d’un ergomètre à rouleaux standard, ce modèle estime la vitesse des roues arrière avec près de la moitié de l’erreur lors de manoeuvres de tournants, avec des erreurs de vitesse RMS (valeur efficace) de 6 % à 13 % selon la trajectoire du fauteuil. En troisième lieu, un simulateur de propulsion en fauteuil roulant est réalisé en tant qu’interface haptique à commande d’admittance. Ce simulateur reproduit le modèle dynamique du fauteuil développé précédemment avec une erreur de vitesse RMS de moins de 0,9 %. Finalement, une étude préliminaire sur le biofeedback haptique est réalisée sur un sujet pilote. Cette étude a permis d’augmenter l’efficacité de la propulsion du sujet de 10 %. Le simulateur développé dans cette thèse servira dans un premier temps à étudier l’impact sur l’épaule de différents parcours de direction de forces, et contribuera à étendre les connaissances actuelles sur les meilleures techniques de propulsion. Par la suite, il permettra d’entraîner les utilisateurs de fauteuil roulant manuel à utiliser une technique de propulsion optimale, de façon à réduire le risque de développer de la douleur chronique à l’épaule.