Soutenance de thèse de Juan Carlos Martinez Rocha

Cette thèse présente Volting, un nouveau fauteuil roulant motorisé conçu pour redéfinir la mobilité et
encourager l’activité physique grâce à une interface homme-machine basée sur les gestes. Volting vise à
combler les lacunes actuelles dans le domaine des dispositifs d’assistance intelligents dédiés à l’activité
physique et récréative. Le projet Volting répond directement aux limitations des dispositifs de mobilité
traditionnels, souvent dépourvus de polyvalence dans des contextes récréatifs et dynamiques tels que la danse
en fauteuil roulant (Wheelchair Dance, WD). En mettant l’accent sur l’inclusivité et l’adaptabilité, ce design
innovant permet aux utilisateurs d’interagir intuitivement avec le fauteuil roulant à travers des gestes naturels du
corps.
Principales caractéristiques et innovations de ce travail:
- Conception mécanique: Un design intégrant un système de suspension dynamique et un mécanisme de siège
coulissant actif, permettant aux utilisateurs d’effectuer des mouvements plus amples tout en garantissant stabilité
et confort.
- Contrôle basé sur les mouvements corporels: Un système utilisant des unités de mesure inertielle (IMUs)
stratégiquement positionnées sur le corps de l’utilisateur. Ces capteurs capturent les données de mouvement en
temps réel, calibrent la posture et l’amplitude des mouvements de l’utilisateur, et traduisent son intention en
commandes précises.
- Simulations robotiques: Le système est modélisé comme un robot mobile, ouvrant la voie à l’implémentation
future d’un suivi précis de trajectoire comme stratégie de contrôle complémentaire.
- Techniques avancées de traitement du signal et d’apprentissage automatique : Des algorithmes atteignant une
précision de classification gestuelle allant jusqu’à 97 % pour une variété de gestes.
- Contrastive learning: Une méthodologie pour améliorer la différenciation entre gestes appris et gestes
nouveaux, démontrant son potentiel à surpasser les techniques classiques de classification dans des
applications en temps réel.
Méthodologie adoptée:
- Conception des composants mécaniques du fauteuil roulant, y compris le cadre, la suspension, les roues et le
siège coulissant, ainsi que le développement d’un système embarqué pour le contrôle.
- Développement d’une interface hommemachine (HMI) intégrant des capteurs IMU pour une capture des
mouvements en temps réel.
- Réalisation d’essais expérimentaux pour valider l’efficacité du système et permettre un contrôle intuitif.
- Implémentation d’algorithmes d’apprentissage automatique pour la reconnaissance des gestes, incluant des
machines à vecteurs de support (SVM), des k-plus proches voisins (k-NN), Random Forests et des réseaux
neuronaux.
Ce travail explore également les implications plus larges de l’intégration de la robotique et de l’apprentissage
automatique dans le cadre des Activités Physiques Adaptées (APA), en démontrant comment la technologie peut
être utilisée pour promouvoir l’activité physique, l’expression de soi et l’inclusion sociale. En combinant
assistance à la mobilité et opportunités d’engagement récréatif et artistique, la chaise roulante Volting propose
une solution transformative visant à améliorer l’autonomie et la qualité de vie des personnes en situation de
handicap, tout en ouvrant de nouvelles perspectives en robotique d’assistance et en design inclusif.
Perspectives de recherche:
- Élargir la gamme des gestes reconnus pour répondre à des besoins diversifiés.
- Tester la scalabilité du système dans divers contextes d’APA.
- Réaliser des essais cliniques pour évaluer les bénéfices sociaux et thérapeutiques de Volting pour différents
profils d’utilisateurs.