Defensa de la tesis de Amel Ait Ghezala-Sadoudi

Las sillas de ruedas manuales (MRF) son utilizadas habitualmente por personas con movilidad reducida, pero su uso diario puede provocar trastornos musculoesqueléticos (TME) debido a los movimientos repetitivos de propulsión. Además, las restricciones de accesibilidad en entornos urbanos suelen limitar la movilidad de los usuarios, a pesar de los avances legislativos en materia de inclusión. Aunque las sillas de ruedas eléctricas reducen el esfuerzo físico, tienen desventajas como la limitación de la autonomía y la reducción de la actividad física, que pueden ser perjudiciales a largo plazo. La silla de ruedas manual con asistencia eléctrica (FRM-AE) parece ser una solución intermedia, ya que proporciona asistencia manteniendo la actividad física de los miembros superiores. Sin embargo, los sistemas de asistencia actuales no se adaptan eficazmente a las capacidades de los usuarios ni a las limitaciones del terreno.

La silla de ruedas manual con asistencia eléctrica (FRM-AE) es una solución intermedia.

El principal reto reside en el diseño de un sistema de asistencia capaz de tener en cuenta la interacción entre el usuario, el FRM-AE y el terreno, ofreciendo un control preciso y seguro. Otro reto importante es la validación en tiempo real de la funcionalidad y robustez del sistema en distintos escenarios y topografías. Para evaluar la eficacia y aceptabilidad de estos sistemas es esencial realizar pruebas con un número suficiente de usuarios. Sin embargo, las pruebas en un entorno exterior requieren mucho tiempo y pueden ser arriesgadas. El uso de un simulador de FRM se presenta como una solución eficaz para superar estos obstáculos.

Esta tesis se divide en dos partes principales. La primera parte se centra en el desarrollo de una interfaz háptica y dinámica integrada en un simulador de FRM, diseñada para simular diversos escenarios de locomoción. Esta interfaz incorpora un modelo dinámico de la interacción entre el usuario, el FRM y el suelo, así como un controlador háptico. El modelo puede utilizarse para reproducir movimientos como caminar en línea recta, curvas, pendientes y cuestas. El controlador háptico, basado en un enfoque de control óptimo Linear Variable Parameter (LPV), sigue las trayectorias del modelo de referencia al tiempo que genera resistencias hápticas adaptadas a cada movimiento. La interfaz también transmite datos cinemáticos y dinámicos a una plataforma hexápodo, proporcionando retroalimentación sensorial en tiempo real. Este sistema ha sido validado mediante pruebas en 30 individuos sin discapacidad y 2 personas con movilidad reducida, lo que ha llevado a la integración de un sistema de asistencia que tiene en cuenta las limitaciones del terreno y las capacidades de los usuarios.

La segunda parte de la tesis se centra en el diseño de un sistema de asistencia centrado en las capacidades del usuario y las limitaciones del terreno. Se han desarrollado tres estrategias de asistencia. La primera cuantifica un índice de dificultad de accesibilidad y lo integra en un parámetro de nivel de asistencia para modular el par motor. La segunda integra este parámetro en un algoritmo de optimización mediante una función de costes adaptativa, lo que permite ajustar el control en función de las acciones del usuario y de las limitaciones del terreno. La tercera estrategia se basa en la asistencia adaptativa con un parámetro de nivel de asistencia óptimo que permite ajustar el esfuerzo en tiempo real en función de las necesidades del usuario. Estos tres enfoques se evaluaron objetiva y subjetivamente con 13 participantes para comparar sus respectivos rendimientos. Las validaciones experimentales, realizadas con el simulador dinámico de FRM PSCHITT-PMR-LAMIH, demostraron la eficacia de las soluciones desarrolladas, especialmente en términos de mejora de la seguridad y la comodidad, validando así las estrategias propuestas.

Reporteros

• Sr. Lounis ADOUANE - Profesor, Universidad Politécnica de Compiègne
• Sr. Rodolfo ORJUELA - Profesor, Universidad de Alta Alsacia

Examinadores

• Sra. Marie BABEL - Profesora, INSA de Rennes
• Sr. Yann MORERE - Maître de conférences HDR, Université de Lorraine

Invitados

• Sr. Joseph BASCOU - Jefe del CERAH, CERAH

Supervisores de tesis:

• Sr. Chouki SENTOUH - Profesor titular de IDH, UPHF-INSA Hauts-de-France
• Sr. Philippe PUDLO - Profesor, UPHF

Interfaz háptica, control óptimo robusto, control en tiempo real, simulador de silla de ruedas manual, asistencia adaptativa, asistencia centrada en el usuario, modelo de interacción usuario-FRM-suelo, modelo de usuario, estimación paramétrica en línea, pruebas de usuario.