Simulateur de mouvement pour l’accessibilité - TEL - Thèses en ligne Access content directly
Theses Year : 2022

Movement simulator for accessibility

Simulateur de mouvement pour l’accessibilité

Abstract

Due to the aging of the population, accessibility for the elderly when traveling is a growing issue. When aging, motor and cognitive abilities decline, which increases the risk of falling and therefore of injury and death. Moreover, injury apprehension can lead to a sedentary lifestyle, whereas physical activity is recommended to maintain good health, both physical and mental. One inconvenience to the physical activity of people with reduced mobility is the accessibility of infrastructures in urban areas. Indeed, if they are not adapted, they can become an obstacle to mobility and therefore promote a sedentary lifestyle. The best solution to attest to the accessibility of a system is in-vivo experimentation. However, this solution has certain limitations, whether in terms of the design of the experimental set-up, which cannot easily simulate all the possible configurations, the experimental protocol, which must take into account the tiredness of the participants, and the recruitment of the participants, which may prove to be challenging. An axillary solution to increase the quantity of results or to act as pre-tests to help design the experimental set-up is the use of simulation. Gait simulation is used in different fields such as biomechanics, computer graphics or robotics. Each field has its own objectives and constraints to respect and therefore uses different control methods. The objective of this thesis is to design a movement simulator which must then be able to simulate pathological walking when passing obstacles. To this purpose, a control method generally used in computer graphics and robotics was used to achieve kinematics and dynamics sufficiently biofaithful for use in the field of biomechanics. The contribution of this work and this approach can then be described in three points. First, it explores the feasibility of this method, highlight potentials problems and guide the choices for future work. Secondly, the design of a control adopting a different control from what is usually done in the biomechanics field allows for a new walking study point of view by taking a direct interest in the roles of each joint and the how to control them depending on the situation. Finally, if it turns out that this method is feasible and that a complete simulator is designed, then it will make it possible to carry out simulations combining the advantages of computer graphics and robotics methods, namely the simulation time and intuitiveness of the control, and the advantages of biomechanics, namely the biofidelity of the results.
Du fait du vieillissement de la population, l’accessibilité des personnes âgées lors de leurs déplacements est un enjeu grandissant. Avec l’âge, les capacités motrices et cognitives diminuent, ce qui augmente le risque de chute et donc de blessure et de décès. De plus, l’appréhension d’une blessure peut mener à la sédentarité alors que l’activité physique est recommandée pour conserver une bonne santé, aussi bien physique que mental. Une entrave à l’activité physique des personnes à mobilité réduite est justement l’accessibilité des infrastructures en milieu urbain. En effet, si celles-ci ne sont pas adaptées, elles peuvent devenir un obstacle à la mobilité et donc favoriser la sédentarité. La meilleure solution pour attester de l’accessibilité d’un système est l’expérimentation in-vivo. Cette solution a cependant certaines limitations que ce soit au niveau de la conception du montage qui ne peut pas facilement simuler toutes les configurations possibles, du protocole expérimental qui droit prendre en compte la fatigue des participants, et du recrutement des participant qui peut s’avérer difficile. Une solution axillaire pour augmenter la quantité de résultat ou pour faire office de pré-tests pour aider à concevoir le montage de l’expérimentation est l’utilisation de la simulation numérique. La simulation de la marche est utilisée dans différents domaines tel que la biomécanique, l’infographie ou la robotique. Chaque domaine a ses propres objectifs et contraintes à respecter et fait donc appel à des méthodes de contrôles différentes. L’objectif de cette thèse est de concevoir un simulateur de marche qui doit être capable par la suite de simuler des marches pathologiques lors de passages d’obstacles. Pour ce faire, une méthode de contrôle généralement utilisé en infographie et robotique a été utilisée pour réaliser une cinématique et une dynamique suffisamment biofidèle pour une utilisation dans le domaine de la biomécanique. L’apport de ce travail et de cette approche peut alors être décrit en trois points. Tout d’abord, il permet d’explorer la faisabilité de cette méthode, identifier les problématiques et orienter les choix pour les travaux futurs. Deuxièmement, la conception d’un contrôle adoptant un contrôle différent de ce qui se fait habituellement dans le domaine de la biomécanique permet d’étudier la marche via un nouveau point de vue, en s’intéressant directement aux rôles de chaque articulation et à la manière de les contrôler en fonction de la situation. Enfin, s’il s’avère que cette méthode est faisable et qu’un simulateur complet est conçu, alors il permettra de réaliser des simulations combinant les avantages des méthodes de l’infographie et robotique, à savoir le temps de simulation et intuitivité du contrôle, et les avantages de la biomécanique, à savoir la biofidélité des résultats.
Fichier principal
Vignette du fichier
TH2022GIBEAUXVINCENT.pdf (20.48 Mo) Télécharger le fichier
Origin : Version validated by the jury (STAR)

Dates and versions

tel-04390259 , version 1 (12-01-2024)

Identifiers

  • HAL Id : tel-04390259 , version 1

Cite

Vincent Gibeaux. Simulateur de mouvement pour l’accessibilité. Biomécanique [physics.med-ph]. Université Claude Bernard - Lyon I, 2022. Français. ⟨NNT : 2022LYO10227⟩. ⟨tel-04390259⟩
28 View
4 Download

Share

Gmail Facebook X LinkedIn More