Etude d'un système d'aide à la décision : application à la définition dynamique des fonctions d'assistance d'un fauteuil électrique par l'utilisation de la réalité virtuelle

Study of a decision making system : application to the dynamic definition of assistance functions of an electric wheelchair by using virtual reality

• Auteur / Autrice : Saber Dir
• Direction : Alain Pruski
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique
• Date : Soutenance le 24/09/2009
• Etablissement(s) : Metz
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale IAEM Lorraine - Informatique, Automatique, Électronique - Électrotechnique, Mathématiques de Lorraine
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LASC - Laboratoire d'Automatique humaine et de Sciences Comportementales - EA 3467
• Jury : Président / Présidente : Jaime Lopez-Krahe
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Habert, Guy Bourhis
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mohamed Slimane, Eric Monacelli

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réalité virtuelle

Fauteuils roulants

Intelligence artificielle

Systèmes d'aide à la décision

Mots clés libres

Outils d'assistance

Aide à la décision

Intelligence artificielle

Réalité virtuelle

Handicap

Résumé

L'objectif de cette thèse est de formaliser une méthodologie visant à valider l'architecture d'un système d'aide à l'installation d'outils d'assistance pour le pilotage d'un fauteuil électrique. Nous voulons redonner un début de mobilité suffisant à la personne embarquée, en utilisant des expériences de navigations dans des environnements virtuels. Pour cela il faut concevoir un système capable de trouver les améliorations pertinentes à apporter au fauteuil électrique. Nous avons élaboré une architecture basée sur des cycles "Expérience ? Analyse ? Modification du fauteuil roulant". Cette architecture se décompose en trois modules : un simulateur, un évaluateur, un configurateur. Ce travail s'inscrit dans le projet VAHM (développé au LASC) qui utilise des fauteuils électriques du commerce sur lesquels ont été ajoutés une série de capteurs et un calculateur. Notre simulateur remplace la partie physique du VHAM. A partir de l'analyse des données issues de l'étape d'expérience, nous avons calculé des critères représentatifs de comportements ou/et de situations particulières survenues lors de la navigation. Nous avons répertorié, en qualité de roboticiens, l'ensemble des situations problématiques selon différents aspects. Nous avons identifié et caractérisé chaque aspect par un ensemble de critères. Le vecteur contenant les valeurs des critères constitue l'entrée d'un système d'aide à la décision qui indiquera en sortie la ou les fonctionnalités à installer pour améliorer la mobilité du patient en fauteuil électrique. La base de connaissance du système d'aide à la décision s'appuie sur des réflexions, concernant les comportements et situations particulières qu'une personne handicapée va rencontrer pendant la navigation. L'originalité de notre travail provient de l'application orientée handicap permettant d'évaluer et de mettre en évidence les difficultés d'un groupe de personnes très physiquement handicapées, ne pouvant pas se déplacer en fauteuil électrique dans des mondes réels, en utilisant des mises en situation dans des environnements virtuels. L'architecture du système a permis de fournir des solutions d'assistance en passant par un système d'aide à la décision évolutif basé sur la logique floue. La dernière partie de ce mémoire présente les résultats expérimentaux permettant la validation de l'architecture de notre système de configuration

The objective of this thesis is to formalize a methodology aiming to validate the architecture of system of assistive tools installation making for piloting of electric wheelchair. We want to give again a sufficient beginning of mobility to the onboard person, by using experiments of navigations in virtual environments. So we have to conceive a system able to find the relevant improvements to bring to the electric wheelchair. We worked out an architecture based on cycles "Experiment ? Analyze and decision-making ? Modification of the wheelchair ". This architecture contains three modules: a simulator, an evaluator, a configurator. This work is a part of the VAHM (developed in LASC) project using commercial electric wheelchairs enhanced by several sensors and a calculator. Our simulator replaces the physical part of VAHM. From the analysis of the data resulting from the experiments, we have calculated criteria representative of behaviours or/and particular situations which have occurred during navigation. We indexed as robotics engineers, the whole of the problematic situations according to several aspects. We have identified and characterized each aspect by a whole of criteria. The vector of criteria constitutes the input of a decision-making system which will indicate at exit the functionalities to be installed to improve the mobility of the patient in powered wheelchair. The base of knowledge of the decision-making system is supported by reflections, concerning the behaviours and particular situations that a handicapped person will meet during navigation. The originality of our work comes from the handicap directed application allowing to evaluate and to highlight the difficulties of a group of people with severe motor disabilities, not able to move in real worlds, by using settings in virtual environments situations. The architecture of the system let to provide solutions of assistance using an evolutionary decision-making system based on fuzzy logic