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Bras robotiques et motorisation temporaire - La prochaine génération de fauteuils roulants

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Les fauteuils roulants de la prochaine génération pourraient incorporer des bras robotisés contrôlés par le cerveau et des moteurs d'appoint louables afin d'aider les personnes handicapées à accomplir plus facilement leurs tâches quotidiennes ou à se déplacer dans une ville.

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Le professeur Nicolás García-Aracil de l'Universidad Miguel Hernández (UMH) à Elche, Espagne, a développé un fauteuil roulant automatisé avec un bras robotisé exosquelette à utiliser à domicile, dans le cadre du projet AIDE.

Il utilise l'intelligence artificielle pour extraire de l'utilisateur des informations pertinentes, telles que son comportement, ses intentions et son état émotionnel, et pour analyser son environnement, dit-il.

Le système, qui est basé sur un exosquelette de bras attaché à un fauteuil roulant robotisé, est conçu pour aider les personnes vivant avec divers degrés et formes de handicap à accomplir des tâches quotidiennes telles que manger, boire et se laver, seules ou à domicile. Pendant que l'utilisateur est assis dans le fauteuil roulant, il porte le bras robotisé pour l'aider à saisir des objets et à les rapprocher ou, lorsque le système est relié au système domotique, il peut demander au fauteuil roulant de se déplacer dans une direction précise ou d'entrer dans une pièce particulière.

Ses roues mécaniques sont conçues pour se déplacer dans des espaces étroits, idéales pour un usage domestique, et le système peut contrôler l'environnement à distance - par exemple, allumer et éteindre les lumières, utiliser la télévision ou faire et répondre aux appels téléphoniques. De plus, il peut anticiper les besoins de la personne.

"Nous pouvons former des algorithmes artificiellement intelligents pour prédire ce que l'utilisateur veut faire ", a déclaré le professeur García-Aracil. "Peut-être que l'utilisateur est dans la cuisine et veut un verre. Le système fournit leurs options (sur un moniteur) afin qu'ils puissent contrôler l'exosquelette pour lever le verre et boire."

Système multimodal

La technologie n'est pas simple. En plus du bras robotique de l'exosquelette fixé au fauteuil roulant robotique, le fauteuil dispose d'un petit moniteur et utilise divers capteurs, dont deux caméras pour reconnaître l'environnement, une commande vocale, des lunettes de suivi oculaire pour reconnaître les objets et des capteurs qui capturent l'activité cérébrale, les mouvements oculaires et les signaux des muscles.

Selon les besoins et les incapacités de chaque personne, les dispositifs multiples sont utilisés en conséquence. Par exemple, une personne ayant une déficience grave, comme une lésion de la moelle épinière cervicale, qui autrement ne pourrait pas utiliser la commande vocale, pourrait utiliser les capteurs d'activité cérébrale et de mouvement oculaire combinés.

L'utilisateur porte un capuchon sur la tête, rempli d'électrodes, pour enregistrer l'activité du cerveau qui contrôle le mouvement de la main exosquelette, explique le professeur García-Aracil. Ainsi, lorsque l'utilisateur se voit fermer la main sur un objet par exemple, le bras de l'exosquelette le fait pour lui. Cette technologie s'appelle l'interaction cerveau-naturel-ordinateur (BNCI), où l'activité cérébrale et musculaire peut être enregistrée et utilisée pour interagir avec un appareil électronique.

Mais le système peut parfois faire des erreurs et il y a donc un signal d'interruption, dit le professeur García-Aracil. "Nous utilisons le mouvement horizontal de l'œil, donc lorsque vous déplacez vos yeux vers la droite, vous déclenchez une action, mais lorsque vous déplacez vos yeux vers la gauche, vous annulez cette action ", explique-t-il.

Le prototype de l'AIDE a été testé avec succès l'an dernier par 17 personnes handicapées, dont des personnes atteintes de lésions cérébrales acquises (TCA), de sclérose en plaques (SEP) et de lésions de la moelle épinière (LM), à la Cedar Foundation de Belfast, Irlande du Nord. Son utilisation a également été démontrée à l'UMH d'Elche, l'usager demandant à être emmené à la cafétéria, puis demandant à boire, et le buvant à l'aide du bras exosquelettique.

Il reste encore du travail à faire pour rendre le système plus facile à utiliser, moins cher et prêt pour le marché, dit le Professeur García-Aracil.

Mais il n'y a pas que les nouveaux fauteuils roulants de haute technologie qui peuvent accroître la fonctionnalité pour les utilisateurs. Les chercheurs du projet FreeWheel mettent au point une façon d'ajouter des unités motorisées aux fauteuils roulants existants afin d'améliorer leur utilité dans les zones urbaines.

"Différents contextes ont différents défis à relever ", a déclaré Ilaria Schiavi, coordinatrice du projet à IRIS SRL à Turin, en Italie. Par exemple, une personne en fauteuil roulant peut avoir de la difficulté à monter ou à descendre une pente sans aucune aide physique à l'extérieur. Mais ce système pourrait permettre aux personnes en fauteuil roulant de vivre une expérience automatisée en fauteuil roulant, qu'elles soient à l'intérieur ou à l'extérieur, dit-elle.

Louable

Les unités motorisées s'attacheraient aux fauteuils roulants manuels que les gens ont déjà afin de les aider à se déplacer plus facilement et de façon plus autonome, explique M. Schiavi. Ceux-ci peuvent être loués pour de courtes périodes de temps et adaptés en fonction de l'emplacement - un environnement intérieur ou extérieur - ou achetés, auquel cas ils sont entièrement personnalisés pour l'individu.

Les chercheurs sont également en train de développer une application pour l'utilisateur qui comprendrait des services tels que la commande d'un dispositif sur mesure pour relier le fauteuil roulant et l'unité, la réservation de l'unité, sa commande et la planification d'un voyage dans les zones urbaines pour faire du shopping ou visiter les sites touristiques.

"Vous avez des applications de mobilité qui vous permettent de réserver des voitures, par exemple. Notre application permettra au propriétaire d'un fauteuil roulant de s'abonner d'abord au service, ce qui inclut l'achat d'une interface personnalisée à utiliser entre son propre fauteuil roulant et l'unité motorisée qu'il a réservée ", a déclaré Schiavi.

"Une interface simple et personnalisée permettra aux utilisateurs de fauteuils roulants de motoriser leur appareil, tel qu'ils l'utilisent, à un coût raisonnable."

La personnalisation est rendue possible grâce aux technologies de fabrication d'additifs (AM), dit-elle. Les technologies AM construisent des objets 3D en ajoutant des matériaux, tels que du métal ou du plastique, couche par couche.

Schiavi et ses collègues explorent diverses utilisations des unités motorisées et l'année prochaine, l'équipe prévoit tester ce système avec des personnes à mobilité réduite en Grèce et en Italie. Ils espèrent qu'une fois développés, ils seront mis à disposition comme les vélos de ville dans les espaces publics tels que les attractions touristiques ou les centres commerciaux.