Analyse et interprétation des variations intentionnelles ou perturbatrices de la station debout sur gyropode

par Lambert Trénoras

Thèse de doctorat en Robotique

Sous la direction de Vincent Hugel et de Eric Monacelli.

Soutenue le 01-12-2014

à Versailles-St Quentin en Yvelines , dans le cadre de Sciences et Technologies de Versailles (STV - ED 539) , en partenariat avec Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes de Versailles / LISV (laboratoire) .

Le jury était composé de Luc Chassagne, Clément Gosselin, Michel-Ange Amorim.

Les rapporteurs étaient Olivier Bruneau, Philippe Martinet.


  • Résumé

    Le travail de cette thèse porte sur l’étude et la conception d’un fauteuil roulantsur deux roues appelé Gyrolift, adaptation d’un gyropode, véhicule de transport autoéquilibré,en fauteuil roulant verticalisateur sur deux roues. La verticalisation permetà une personne assise dans un fauteuil roulant le transfert d’une position assise à uneposition debout.Se mettre debout et se maintenir en équilibre malgré la présence d’un certainnombre de perturbations représente un défi pour une personne en situation de handicap.Les variations de posture de la partie supérieure telle que le tronc peuventêtre dues à des perturbations externes. Nous étudions la détection des mouvementsperturbateurs afin d’interpréter ces derniers ou l’intention qu’ils caractérisent et permettrede réagir en fonction de caractéristiques comme l’intensité et le sens. Nousétudions aussi les impacts de facteurs tels que l’environnement et l’appréhension surle Gyrolift et son utilisateur.Dans le premier chapitre de la thèse, la contribution porte sur l’étude de la trajectoirede verticalisation et sur les perturbations qu’elle peut générer. Un premierprototype a été conçu afin de valider notre étude.Afin de développer notre approche, le second chapitre de la thèse porte sur ladétection de perturbations sur un robot humanoïde bipède. Nous avons obtenu descritères nous permettant une détection rapide et fiable d’une perturbation, de sonsens et de son intensité afin d’effectuer les mouvements adaptés pour compenser cetteperturbation.Enfin, nous avons étudié l’adaptation de ces critères sur le Gyrolift ainsi que lesréactions possibles afin de sécuriser le système. Nous avons pour cela développé etréalisé un second prototype du fauteuil Gyrolift.Nous avons validé cette étude à l’aide d’un robot humanoïde et d’un nouveau typede fauteuil roulant verticalisateur, le Gyrolift, développé dans le cadre de ce projet.

  • Titre traduit

    Analysis and interpretation of the deliberate or disruptive variations of the upright posture


  • Résumé

    The work of this thesis concerns the study and design of a two-wheel mobilitychair, conscript the Gyrolift, adapted from a Personal Transporter. It provides anauto-well-balanced transport vehicle and a verticalisation mechanism. The verticalisationallows a user in a wheelchair the transfer from a seat position to a standingposition.Being in a standing position and remaining stable when disturbances are presentmay be a challenge for a person with a mobility impairment. The posture variationsof the upper limbs such as the trunk can be due to external disturbances. This studydiscusses the detection of disruptive movements and to interpret the disturbances. Asafety ystem reacts according to the intensity of the disturbance when detected. Wealso study the impacts of factors such as the environment and the apprehension onthe Gyrolift and user.In the first chapter of the thesis, the contribution concerns the study of the trajectoryof verticalisation and the disturbances which it can generate. A first prototypewas designed to validate our study.The second chapter of the thesis concerns the detection of disturbance on bipedshumanoids robots. We obtained criteria allowing us a fast and reliable detection ofa disturbance, its direction and its intensity to make the movements adapted tocompensate for this disturbance.Finally, we studied the adaptation of these criteria on the Gyrolift as well as thepossible reactions to secure the system. We developed and realised for it a secondprototype of the Gyrolift wheelchair.We validated this study with the help of a humanoid robot and a new type ofverticalisation wheelchair developed within the framework of this project.


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