Interactions tactiles pour l'assistance à la marche – i-Gait

i-Gait offre une nouvelle approche d’interaction homme-robot reposant sur le toucher et visant à améliorer la prévention des chutes dans un futur proche. En effet, celles-ci peuvent avoir de graves conséquences – parmi lesquelles 6000 décès environ par an en France – et elles constituent par ailleurs un problème tout à la fois médical, sociétal et économique.

Le plus souvent, les personnes sujettes aux troubles de la marche et de l’équilibre se voient prescrire une canne. D’où le développement et le perfectionnement de cet instrument au cours des dernières années. Dans cette perspective, plusieurs cannes robotiques ont été mises au point et elles adoptent fréquemment la même architecture mécanique, c’est-à-dire, une canne conventionnelle montée sur une base mobile. Afin de prévenir les chutes, ce dispositif adapte ses mouvements à l’équilibre de l’utilisateur. Dans le cas où ce dernier se trouverait en difficulté, la canne ralentit aussitôt son mouvement jusqu’à l’arrêt complet, offrant ainsi un point d’appui stable. Toutefois, si l’utilisateur ne s’appuie pas correctement sur sa canne ou s’il n’effectue pas les ajustements posturaux nécessaires, son équilibre demeure instable. Des signaux sonores ou vibratoires peuvent alors être émis dans le but de pallier ce problème : ils permettent d’alerter la personne et de la guider vers l’action la plus appropriée. Mais, là encore, il n’appartient qu’à elle d’interpréter consciemment les stimuli et de prendre la bonne décision. Ce processus cognitif peut potentiellement empirer son équilibre.

Des résultats de recherche récents nous amènent à proposer une approche alternative. Nous avons en effet montré qu’il était possible de déplacer de manière précise le centre de pression d’une personne sans aucune coopération consciente ou volontaire de sa part. Il s’agit de contrôler judicieusement le mouvement d’une surface mobile que l’individu touche légèrement. Dans le même temps, des résultats provenant de la communauté haptique révèlent qu’une perception illusoire de compliance peut être provoquée en stimulant la peau.

Avec i-Gait, l’objectif est de dépasser l’état de l’art de la robotique d’assistance à la déambulation, en provoquant des ajustements posturaux et en modulant la force d’appui sur la canne, de façon inconsciente et sans aucune coopération de l’utilisateur. Ces actions automatiques seront déclenchées au moyen d’une poignée tactile intégrée à une canne robotique. Le verrou technique à lever est la conception d’une poignée tactile facile à tenir en main, robuste et capable de générer des stimuli riches. Quant au verrou scientifique, il consiste à synthétiser les meilleurs stimuli, ceux à même d’influencer la posture et la force d’appui sur la canne. Les développements du projet seront évalués expérimentalement, avec une attention particulière portée à l’ergonomie, la facilité d’usage et l’acceptabilité.

Les retombées du projet sont multiples. Tout d’abord, il convient de souligner l’originalité de l’approche d’interaction homme-robot, en ce qu’elle permet d’initier des actions motrices automatiques à partir de stimulations tactiles. Ensuite, le contrôle de la posture à partir de la stimulation mécanique de la paume de la main représente un résultat nouveau, qui contribuera à mieux cerner les mécanismes de perception multi-sensorielle sous-jacents au contrôle de l’équilibre. Enfin, nos résultats constitueront les prémisses d’un produit innovant qui pourrait être valorisé dans le cadre d’un marché en plein essor : celui de la Silver Economy.

Ce projet innovant se fonde sur les résultats récents du porteur, qui, dans une approche pluridisciplinaire, s’entoure d’une jeune équipe dont l’expertise va des sciences cognitives à la robotique en passant par le contrôle moteur.