Activités du projet

Le projet SYSIASS se décompose en trois activités principales :

1/ Prototype du fauteuil roulant intelligent et Navigation autonome

Cette activité s’occupe du problème de prototypage des fauteuils roulants autonomes et intelligents, qui doivent être capable de transporter des personnes à l’intérieur et à l’extérieur des bâtiments et est notamment focalisée sur le développement d’outils pour la navigation autonome d’un fauteuil roulant Le fauteuil roulant intelligent doit pouvoir se localiser dans un environnement a priori inconnu, détecter les obstacles et se déplacer sans risque d’un point à un autre. Le contrôle du fauteuil doit pouvoir se faire manuellement, de manière semi-automatique ou automatique selon l’état du patient. Les ordres de déplacement peuvent venir de l’utilisateur ou du système embarqué. Le fauteuil roulant peut également avoir des fonctionnalités spécifiques adaptées au patient. Ces fonctionnalités doivent être définies selon les souhaits de l’utilisateur. Par exemple, certains membres du projet travaillent avec des hôpitaux et des organismes pour handicapé afin d’identifier les besoins spécifiques que le dispositif devrait accomplir.

L’originalité de ce projet est que le prototype peut être utilisé avec la plupart des fauteuils roulant, ainsi le dispositif conçu qui apporte l’intelligence au fauteuil roulant, est indépendant de ses fabricants.

Les étapes principales de cette activité sont :

• La définition des spécificités et des fonctionnalités du prototype.

• L’instrumentation et la conception d’algorithmes de traitements du signal afin de mettre en place la localisation et l’identification d’obstacle.

•La modélisation du système et l’identification des paramètres.

• La conception de la planification de chemin et des algorithmes de suivi de trajectoire, sous des critères d’optimalité (perte minimum d’énergie, durée de déplacement minimale, …) et sous des contraintes (détection d’obstacles statique et dynamique, conservation de la communication, information limitée, …).

• Les simulations numériques, les tests et validations des algorithmes sur un banc d’essai.

Pour mener à bien cette activité, chaque partenaire apporte ses compétences respectives. La complémentarité de notre expertise nous permet de traiter tous les problèmes du sujet de la navigation autonome. D’ailleurs, dans cette activité nous décidons également des capteurs nécessaires pour l’instrumentation du prototype en fonction des résultats de l’étude menée parmi les patients avec un ergothérapeute impliqué dans le projet.

Cette activité est en amont d’un travail de recherche, qui implique la participation de plusieurs étudiants de doctorat (deux de l’ISEN, un de l’Ecole Centrale Lille, un de l’université du Kent, et un de l’université d’Essex).

2/ L’accès aux données médicales

Pour assurer une efficacité maximale des fauteuils roulant autonomes qui seront développés, la mise en place d’une communication sans fils sécurisée entre les fauteuils roulant et une base centrale de données médicales serait un avantage. Cela implique d’avoir un contrôle du système à haut niveau, l’utilisation de cette technologie serait restreinte à certains lieux et moment et permettrait le transfert des données médicales personnelles par le biais du sans fils. Cela soulève deux points importants :

S’assurer que les données ne puissent être accessible que dans un lieu autorisé, et utiliser un moyen de chiffrement robuste est indispensable quels que soient les données transmises afin d’éviter que celles-ci ne puissent être compromises.

Certains signaux produits par les systèmes de communications peuvent perturber le fonctionnement des équipements médicaux, ce qui peut avoir des conséquences dangereuses pour les patients.

Par conséquent, nous voulons développer une technologie originale qui permet une utilisation répandue, efficace et sécurisée des systèmes de communications sans fils dans un milieu hospitalier. Ce système ne devra en aucun cas affecter les équipements médicaux (défibrillateurs, pompes à perfusions, ventilateurs, moniteurs cardiaques,…). Pour cela, des panneaux spécifiques seront intégrés dans les murs et testés afin de déterminer :

o   s’ils sont capables d’isoler la pièce et les équipements des signaux non-désirés

o   s’ils permettent l’accès aux données médicales à la convenance des utilisateurs sans affecter outre mesure les autres activités de l’hôpital.

Le statut des panneaux proposés doit pouvoir peut évoluer au besoin afin d’autoriser ou non le passage des signaux. L’utilisation de plusieurs panneaux dans l’hôpital permet alors une répartition des signaux contrôlée en fonction des lieux concernés, isolant certaines zones tout en diffusant dans d’autres.

La nature dynamique de tels panneaux signifie que l’accès du signal à un endroit donné et que le schéma de communication entre un lieu et un autre peut être modifiée rapidement ; Par exemple l’équipe médicale de nuit peut nécessiter une disposition différente que le personnel de jour.

Pour répondre au problème lié à la sécurité des transmissions, bien que les techniques de chiffrement soient désormais fortement développées et utilisées, le chiffrement tout seul ne permet pas nécessairement une protection contre une manipulation frauduleuse des données lorsque la sécurité des clés ne peut être garantie. Nous proposons par conséquent l’utilisation d’un système d’authentification développé conjointement par les universités du Kent et d’Essex, basé sur une génération  des clés directement liés aux propriétés des composants électroniques (nommés ICmetrics). ICmetrics présente l’avantage de ne pas sauvegarder la clé (qui peut être re-générée au besoin) et de permettre l’identification unique d’un appareil, garantissant par conséquent son authenticité.

3/ L’interface Patient – Fauteuil

Cette activité va poursuivre nos efforts de développement sur l’assistance technologique avancée, afin que les personnes âgées handicapées obtiennent la mobilité nécessaire

Nos recherches précédentes ont indiqué que diverses interfaces homme-machine mains libres auront un rôle fondamental en permettant aux personnes âgées handicapées de gagner en mobilité et en indépendance. Les personnes qui ont des troubles de la motricité peuvent employer leur voix, geste, mouvement de globe oculaire, muscle ou encore les ondes cérébrales pour communiquer avec des ordinateurs, commander les fauteuils roulants et d’autres dispositifs d’assistance. Cependant, ces biosignaux sont très perturbés et aucun capteur ne peut les interpréter parfaitement. Par conséquent, il est loin d’être aisé d’établir une interface homme-machine mains libres pour les fauteuils roulants intelligents ou d’autres dispositifs robotiques.

En particulier, l’amélioration des performances et l’optimisation algorithmique des interfaces homme-machine mains libres pour les fauteuils roulants électriques sont des points qui vont être étudiés dans cette activité. Nous nous concentrerons sur l’intégration des différentes modes d’interface sans les mains (voix, geste, onde cérébrale, signaux musculaire, globe oculaire et de mouvement de lèvre) et des fonctions autonomes de navigation qui sont développées dans l’activité 1. Le fauteuil roulant commandé mains libre développé sera robuste, intelligent, équipé d’interfaces homme-machine faciles à utiliser, il permettra également d’éviter une collision et de prévoir un chemin. Il pourra aider les personnes âgées handicapées à gagner la mobilité et l’indépendance nécessaire, et à avoir une meilleure qualité de vie dans la société.

Cette activité complète et termine le projet entier, elle fera participer tous les associés. C’est l’intégration finale du système et fédérera le travail effectué en collaboration par chaque partenaire.

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