Retours haptiques en ingnierie de radaptation Guy BOURHIS

Retours haptiques en ingénierie de réadaptation Guy BOURHIS LASC, Université de Metz 10/05/2006 IFRATH - FRANCE TELECOM 1

Définition n Retour haptique (= sens du toucher) : n Retour d’effort ou kinesthésique n n n Retour tactile n n 10/05/2006 Capteurs situés dans les muscles, les tendons et la peau, Renseigne sur les forces de contact, l’inertie d’un objet, … Capteurs cutanés, Renseigne sur les glissements, l’état de surface d’un objet, … IFRATH - FRANCE TELECOM 2

Applications en ingénierie de réadaptation n Aides aux personnes handicapés sensoriels n n Application la plus naturelle : on supplée un sens (l’ouïe ou la vue) par un autre sens (le toucher). Aides aux personnes handicapés moteurs n 10/05/2006 Il s’agit d’aider à la réalisation d’une action motrice en rajoutant aux informations visuelles naturelles des informations haptiques. IFRATH - FRANCE TELECOM 3

Aides aux personnes handicapés visuels n Application très ancienne : Braille, canne d’aveugle, … n Récemment un grand nombre de nouvelles applications : n n n Exploration d’un plan de ville, d’une carte géographique, Exploration de circuits électriques, de courbes mathématiques, Conduite d’un fauteuil roulant (manuel ou électrique) avec retour haptique de l’environnement pour personnes handicapés moteur et visuel, … L’intérêt de l’haptique est évident et les applications potentielles très nombreuses => reste à développer les outils adéquats. 10/05/2006 IFRATH - FRANCE TELECOM 4

Aides aux personnes handicapés moteurs n Rééducation post-traumatique en Réalité Virtuelle [Mc. Laughlin, Rizzo et al. ] : n n Exercices répétables, Evaluation facilitée, Exercices motivants, Facilite la personnalisation et l’évolutivité des tâches. n Robotique de réadaptation [Dubey 2002], [Repperger 1995], n Évaluation des capacités à la conduite automobile [Dubey 2001], n … 10/05/2006 IFRATH - FRANCE TELECOM 5

Aides aux personnes handicapés moteurs : tâches de pointage n Problématique : n n Faciliter l’accès à l’ordinateur pour des personnes handicapés moteurs ayant des difficultés à utiliser les dispositifs classiques de pointage. L’intérêt de l’haptique est ici incomplètement validé : n n Pour des personnes valides le retour de force seul ne suffit pas pour diminuer la durée de la tâche de pointage : il faut pour cela lui associer un retour tactile [Akamatsu, Mac. Kenzie 1996]. On note une forte amélioration de la durée de la tâche de pointage pour certaines personnes handicapés moteurs grâce au retour d’effort [Keates et al. 2001]. 10/05/2006 IFRATH - FRANCE TELECOM 6

Fauteuils roulants « intelligents » Contrôle manuel Tâche de mobilité FRE classique Contrôle automatique Tâche de mobilité FRE « intelligent » Contrôle partagé Tâche de mobilité 10/05/2006 IFRATH - FRANCE TELECOM 7

Fauteuils roulants « intelligents » « Contrôle assisté » avec un joystick à retour d’effort Tâche de mobilité 10/05/2006 IFRATH - FRANCE TELECOM 8

Contrôle assisté d’un fauteuil roulant intelligent : principe 1) Un histogramme polaire est tracé à partir des informations télémétriques. 2) L’algorithme VFH choisit la direction libre la plus proche de la direction sélectionnée par le joystick. 3) Le retour d’effort est appliqué vers la direction libre. Direction libre Direction spécifiée => A aucun moment un mouvement n’est interdit à la personne : on se contente d’enrichir ses informations visuelles par des informations haptiques. 10/05/2006 IFRATH - FRANCE TELECOM 9

Contrôle assisté d’un fauteuil roulant intelligent: simulation sous Matlab “La tâche consiste à guider le fauteuil virtuel depuis la position initiale jusqu’à la position finale en s’efforçant de minimiser le temps d’exécution et le nombre de collisions”. 10/05/2006 IFRATH - FRANCE TELECOM 10

Contrôle assisté d’un fauteuil roulant intelligent: exemple de résultats en simulation Opérateurs Joystick Collisions Distance(m) Temps (s) 1 Sans RF 15 620 122 VFH 10 584 111 Sans RF 11 638 161 VFH 9 604 168 Sans RF 29 695 160 VFH 15 593 121 Sans RF 1 583 119 VFH 7 581 112 Sans RF 15 586 123 VFH 11 585 128 Sans RF 20 587 108 VFH 9 578 101 2 3 4 5 6 Résultats Expérimentaux pour un Fauteuil en Traction Arrière Les valeurs indiquées sont des moyennes sur 3 tests 10/05/2006 IFRATH - FRANCE TELECOM 11

Conclusion n Le retour haptique pour personnes handicapés moteurs n’est pas – contrairement aux applications concernant les personnes non-voyantesd’un intérêt évident quelque soit la situation : n n n Il s’agit d’identifier le type d’aides techniques, de handicaps et de situations ainsi que la méthode de calcul et d’application du retour haptique qui apporte un plus par rapport à des techniques classiques. Les conclusions expérimentales déduites d’essais sur un panel de personnes valides ne sont pas toujours généralisables à des personnes handicapées. Le retour haptique ne fait en général pas gagner du temps mais diminue le nombre d’erreurs de manipulation. 10/05/2006 IFRATH - FRANCE TELECOM 12