Sujet de thèse IFSTTAR

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Fiche détaillée :

Titre : Simulateur de mouvement pour l’accessibilité

Laboratoire principal - Référent principal   -

Directeur du laboratoire principal   -

Spécialité de la thèse Biomécanique

Axe 1 - COP2017 - Transporter efficacement et se déplacer en sécurité

Site principal Bron

Etablissement d'inscription UNIVERSITE CLAUDE-BERNARD-LYON 1

Ecole doctorale MEGA (MECANIQUE, ENERGETIQUE, GENIE CIVIL, ACOUSTIQUE)

Directeur de thèse prévu DUMAS Raphaël  -  Université Gustave Eiffel  -  TS2 - LBMC

Co-directeur de thèse prévu PRONOST Nicolas  -  Univeristé Claude Bernard Lyon 1  -  LIRIS

Type de financement prévu Contrat doctoral  - Ifsttar

Résumé

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.

Mots-clefs: Simulation de la marche, passage d’obstacle, marche pathologique, dynamique directe, contrôle de la cinématique articulaire, briques de contrôle, OpenSim

Laboratoire principal - Référent principal	-
Directeur du laboratoire principal	-
Spécialité de la thèse	Biomécanique
Axe	1 - COP2017 - Transporter efficacement et se déplacer en sécurité
Site principal	Bron
Etablissement d'inscription	UNIVERSITE CLAUDE-BERNARD-LYON 1
Ecole doctorale	MEGA (MECANIQUE, ENERGETIQUE, GENIE CIVIL, ACOUSTIQUE)
Directeur de thèse prévu	DUMAS Raphaël - Université Gustave Eiffel - TS2 - LBMC
Co-directeur de thèse prévu	PRONOST Nicolas - Univeristé Claude Bernard Lyon 1 - LIRIS
Type de financement prévu	Contrat doctoral - Ifsttar
Résumé 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.
Mots-clefs:	Simulation de la marche, passage d’obstacle, marche pathologique, dynamique directe, contrôle de la cinématique articulaire, briques de contrôle, OpenSim

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