Plateforme Humanoïde pour l'Etude de la Marche Humaine avec et sans déficience motrice – PHEMA

Ce projet interdisciplinaire à vocation théorique et expérimentale se situe dans le cadre de l'analyse des phénomènes complexes liés à la locomotion bipède. Il vise à mieux comprendre la synergie des mécanismes locomoteurs qui régissent la marche humaine, en la reproduisant en simulation et avec un robot réel anthropomorphique. Différentes allures statiques et dynamiques seront exhibées, en tenant compte de certaines déficiences motrices caractérisant les handicaps de la marche. PHEMA associe des roboticiens des neurobiologistes et des médecins. Nous voulons mieux répondre aux questions suivantes : - Quels sont les systèmes bio-mécaniques et de commande qui régissent la marche humaine normale et pathologique ? - Quelles sont les architectures mécaniques qui permettent de reproduire cette marche ? - Quelles sont les lois de commande dynamique ou d'inspiration biologique qui permettent de commander ces architectures ? Les résultats attendus par ce projet concernent : * La biomécanique : modélisation/simulation de la marche humaine par des modèles paramétrés des différentes allures (normales et dégradées), conception d'un démonstrateur bipède d'exhiber des allures bio-fidèles. * La cybernétique: étude des lois de commande fondées sur le comportement dynamique du robot et sur des modèles biologiques de réseaux neuronaux dédiés à la locomotion pour la maîtrise d'allures dynamiques et la compensation de certaines déficiences motrices. * La médecine : simulation réaliste de la marche humaine d'un patient pour différentes allures normales et pathologiques offrant des outils d'évaluation des conséquences dues à certaines déficiences motrices. Les étapes importantes sont : * l'étude du comportement biomécanique de la marche, à l'aide d'une plateforme instrumentée d'évaluation pour différentes allures humaines normales et pathologiques. * l'étude des phénomènes énergétiques en proposant des lois de commande fondées sur le comportement dynamique et permettant de maîtriser les différentes allures. * l'étude du fonctionnement et des synergies des mécanismes biologiques liés à la plasticité des réseaux nerveux commandant les activités motrices. Ceci permettra de tester différents modèles de correcteurs empruntés à la biologie pour différentes allures tout en les confrontant aux méthodes fondées sur le modèle dynamique. Concrètement, notre travail aboutira à la réalisation d'un robot bipède anthropomorphique de 30 ddl et d'une plateforme de simulation de la marche humaine et de ce robot. Ces deux réalisations seront issues des connaissances théoriques et expérimentales acquises par les partenaires sur la locomotion bipède, et des travaux menés au cours de ce projet. La partie supérieure de ce démonstrateur sera amovible pour accueillir si besoin un torse non anthropomorphique mais bio-fidèle, ou un torse anthropomorphique (un tronc+deux bras) ouvrant la voie vers l'étude comparative de l'apport des bras dans la locomotion et la réalisation d'un humanoïde complet.