Contrôle Biomimétique de Prothèse 2 : Opérationnalisation en réalité virtuelle, augmentée, et sur un prototype réel – CoBioPro2

L’amputation du membre supérieur est un traumatisme fort pour le soldat blessé comme pour le civil, avec d’importantes conséquences sur la qualité de vie des personnes qui la subissent. Malgré d’importants progrès sur les prothèses de membres supérieurs, un fort taux de rejet persiste dû principalement à la médiocrité de leurs systèmes de contrôle, et à l’absence de retours sensoriels nécessaires à leur intégration.

Alors que les prothèses sont encore principalement contrôlées avec l’activité de seulement deux muscles, et que les recherches du domaine focalisent largement sur le contrôle myoélectrique, nous avons lors d’un précédent projet exploré un contrôle novateur basé sur les mouvements résiduels de moignon et la connaissance du but du mouvement. Une intelligence artificielle entraînée sur une base de données de mouvements naturels est utilisée pour reconstruire les articulations manquantes chez des personnes amputées au-dessus du coude, et leurs permettre d’atteindre des objets en réalité virtuelle aussi facilement qu’avec un bras naturel.

Plusieurs verrous requièrent cependant d’être levés pour que ce contrôle puisse être exploité dans des applications réelles, et qu’il intéresse ainsi des industriels du secteur. Ce projet a pour but de lever les verrous associés à deux principaux axes de recherche, distincts mais complémentaires. Le premier axe vise à opérationnaliser le contrôle proprement dit, de manière à en fournir une preuve de principe dans le monde réel, et le deuxième axe, en capitalisant sur nos excellents résultats en réalité virtuelle, vise à réengager les circuits sensorimoteurs naturels à des fins de rééducation.

Le principal verrou associé au premier axe de recherche concerne la détermination du but du mouvement. Si ce dernier pourrait en principe être déterminé à l’aide de la vision artificielle qui est en plein essor, cela reste en pratique difficile à mettre en place, et est inopérant pour manipuler ou déplacer des objets déjà attrapés. Dans ce projet, nous explorerons une alternative utilisant la position du regard et l’orientation de la tête pour déterminer la posture-cible de la main prothétique, que nous combinerons à notre nouveau contrôle de prothèse avant de le tester sur un prototype réel.

Le principal verrou associé au deuxième axe de recherche concerne l’absence de retours sensoriels proprioceptifs. Un retour sensoriel vibrotactile congruent avec la saisie d’objet sera implémenté conjointement à notre nouveau contrôle de prothèse afin de réengager les circuits sensorimoteurs naturels en réalité virtuelle. Un important programme expérimental sera alors mis en place pour développer et tester la capacité de notre système à réengager les circuits sensorimoteurs naturels, à prévenir les effets psychophysiologiques de l’immobilisation à court voire long terme, et son potentiel pour le traitement des douleurs de membre fantôme.

Au-delà des applications spécifiques ciblées dans ce projet, celui-ci offre des perspectives larges dans le domaine de la robotique d’assistance et de téléopération, ainsi que dans le domaine de la rééducation, que ce soit pour remédier aux déficits moteurs liés aux accidents vasculaires cérébraux ou à toutes formes d’immobilisation.