Challenges sociétaux

La prévalence de l’usage d’un fauteuil roulant est de 62 pour 10 000 habitants, soit 361 000 usagers de fauteuil roulants manuels (FRM) et/ou électriques (FRE) vivant en France (Vignier et al., 2007).

Si le choix de l’aide devrait être fonction du niveau de dégradation liée à la pathologie, des considérations économiques entrent en jeu et font retenir principalement le FRM lorsque le sujet présente des difficultés à la déambulation. Pourtant, il est reconnu que l’utilisation d’un FRM implique un surmenage de la structure myo-tendineuse et ostéo-articulaire de la ceinture scapulaire (Boninger et al., 2002), responsable à la longue de phénomènes dégénératifs et douloureux affectant l’articulation scapulo-humérale et les structures adjacentes (Nadeau, 1997). Le développement de nouveaux systèmes d’adaptation et de personnalisation sur la base d’un fauteuil roulant à assistance électrique pourrait s’avérer bénéfique dans ce cadre. Par ailleurs, les personnes présentant des déficiences motrices sévères peuvent avoir le plus grand mal à conduire un FRE, et à s’orienter. Un simple passage de portes peut présenter un défi majeur pour les personnes tétraplégiques qui ont un contrôle limité de leur fauteuil. Ajoutée à la technologie anticollision, l’évitement d’obstacles peut augmenter de manière significative l’indépendance des personnes handicapées qui se déplacement en fauteuil roulant. Pour pallier ces difficultés, de nouveaux modes d'interaction homme-machine (contrôle partagé) peuvent être développés en introduisant des primitives de navigation automatique (détection automatique d'obstacles, passage automatique de portes, positionnement automatique du FRE pour les transferts, etc.). Il peut s’agir de définir quand et comment une assistance par retour haptique, par exemple, peut intervenir en s’insérant efficacement dans les boucles de contrôle sensorimotrices mises en jeu par la personne à mobilité réduite, sans négliger la supervision opérée à des niveaux de contrôle supérieurs. De même, étudier comment les personnes sévèrement handicapées (IMC par exemple), qui se déplacent en FRE, s’orientent dans les environnements urbains peut s’avérer important. En effet, cela peut conduire à leur proposer des interfaces utilisateur sensibles au contexte, personnalisées et multimodales (au sens de l’interaction homme-machine), embarquées sur fauteuil roulant.

Objectif du challenge sociétal : Accroître la mobilité des usagers de fauteuil roulant manuel et/ou électrique par le développement de systèmes d’aide à la mobilité :

• Développer des modèles d’interaction Usager-FR basés sur différents paramètres biomécaniques telles que les contraintes musculaires et articulaires ou encore la puissance mécanique développée.
• Développer une plateforme de simulation en environnement contrôlé réaliste pour le déplacement en FR afin, d’une part étudier diverses situations de conduite en FR et d’autre part, déterminer des paramètres biomécaniques, de manière parfaitement reproductible et contrôlée.
• Développer des algorithmes de routage (calcul d'itinéraires) adaptés aux contextes statiques et dynamiques, mais aussi aux choix de l'utilisateur.
• Développer des interfaces homme-machine adaptées à l’utilisateur en situation de handicap.

L’exosquelette est un appareillage, un dispositif actif composé d’une structure anthropomorphique, travaillant en parallèle du système musculo-squelettique humain. Il peut être attaché aux membres supérieurs, inférieurs, voire au tronc (e.g. exosquelette JAPET, https://www.japet.eu/fr/). Il peut viser à amplifier les capacités humaines (e.g. mobilité chez la personne déficiente motrice, port de charge lourde) ou au contraire cibler la réhabilitation. Si des exosquelettes sont aujourd’hui développés de par le monde, et commercialisés (e.g. Ekso, ReWalk, Rex Bionics, pour la marche), leurs limites (e.g. autonomie énergétique, masse, stabilité) ne permettent pas encore la pleine autonomie de la personne. Par ailleurs, dans un cadre de réhabilitation, si les exosquelettes de marche permettent la verticalisation, limitant ainsi les maladies secondaires (e.g. déminéralisation osseuse due à la posture assise), ils ont un coût énergétique encore trop élevé (e.g. coût en O2 presque 2 fois supérieur à celui estimé chez des adultes en bonne santé malgré une vitesse de marche 7.4 fois inférieure, Gagnon D.H., Atelier PRIMOH du 28 mai 2018).

Objectif du challenge sociétal : Développer les outils méthodologiques et les modèles multidisciplinaires et multi-échelles nécessaires à la conception et à l’évaluation des orthèses robotisées répondant à des besoins de mobilité, de rééducation de la personne en situation de déficience motrice ou de prévention des troubles musculo-squelettiques chez les salariés exposés par leur activité industrielle :

• Développer des outils et des modèles nécessaires à la conception de briques élémentaires à l’échelle d’une articulation et des segments associés afin de répondre à des besoins spécifiques (assistance, suppléance, rééducation du membre inférieur ou supérieur).
• Synthétiser la commande à partir d’un modèle biomécanique, selon l'objectif (assistance, suppléance, rééducation) et suivant les capacités motrices et sensorielles du sujet.
• Garantir un haut niveau de performance et de fiabilité et de l’autre côté ne pas compromettre l’autonomie de l’orthèse robotisée en termes de consommation électrique.
• Expérimenter les modèles et outils proposés et apporter les preuves de concept, au travers d’essais réalisés dans le cadre de la rééducation, de la suppléance et de l’assistance.
• Accroître les interactions entre le LAMIH et les entreprises du bassin au travers une chaire industrielle ciblant l’usure des opérateurs et l’assistance au geste professionnel.