FAUTEUIL ROULANT MANUEL OPTIMISE ET MODULABLE

Optimized and modular manual Wheelchair

• Auteur / Autrice : Nadir Skendraoui
• Direction : Fabien Bogard, Redha Taiar
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux, mécanique, structures
• Date : Soutenance le 23/10/2020
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences du Numérique et de l’Ingénieur (Reims, Marne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Thermique, Mécanique, Matériaux
• Jury : Président / Présidente : Philippe Pudlo
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabien Bogard, Redha Taiar, Laetitia Fradet, Abel Cherouat, Sébastien Murer, Floren Colloud
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laetitia Fradet, Abel Cherouat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biomécanique

Handicapés -- Transport

Handicapés moteurs

Handicap

Mots clés libres

Biomécanique

Fauteuil roulant manuel

Optimisation

Système de propulsion modulable

Couple résistant

Optimization

Modular propulsion system

Biomechanics

Wheelchair

Resistant torque

Résumé

Le fauteuil roulant manuel (FRM) fait partie de la vie quotidienne des personnes atteintes d’handicape moteur. L’objectif de cette thèse est de développer un nouveau FRM basé sur une approche mécanique qui permet de quantifier les efforts résistants dans le but final de concevoir un nouveau système de propulsion manuel modulable qui équipera le FRM. L’approche mécanique fait intervenir plusieurs paramètres cinématiques (vitesse, accélération…) et dynamiques (force de propulsion, résistance au roulement, résistance de l’air…) pour quantifier la charge résistante qui sera par la suite utilisé pour l’étude biomécanique ainsi que pour le dimensionnement de la propulsion. Le FRM sera optimisé pour des personnes handicapé moteurs et sera capable de fournir une propulsion mécanique plus ergonomique et donc moins stressante. L’ergonomie ainsi que la nouvelle architecture du FRM sont basée sur une étude biomécanique numérique et expérimentale qui a été menée en partenariat avec l’université de Technologie de Varsovie. Le fauteuil roulant comportera également un nouveau châssis en aluminium équipée de roue sans moyeu qui permet d’avoir une esthétique nouvelle et meilleure interaction d’effort au niveau de la roue. Cette étude s’articulera donc sur trois parties distinctes ; quantification de la charge résistante durant une propulsion en fauteuil roulant, étude et analyse biomécanique de la propulsion mécanique et enfin conception du nouveau fauteuil roulant manuel avec un nouveau système de propulsion optimisé et modulable.

Manual wheelchair (MW) still a part of the daily life of people with disabilities. The objective of this thesis is to develop a new MW based on a mechanical approach which quantifies the resistant forces during propulsion with the final aim is designing a new modular manual propulsion system which will equip the FRM. The mechanical approach involves several kinematic parameters like speed, acceleration, and also dynamics parameters like propulsive force, rolling resistance, and air resistance, to quantify the resistant load which will subsequently be used for the biomechanical study as well than for the sizing of the propulsion. The FRM will be optimized for people with motor disabilities and will be able to provide mechanical propulsion that is more ergonomic and therefore less stressful. The ergonomics as well as the new architecture of the FRM are based on a numerical and experimental biomechanical study which was carried out in partnership with the Warsaw’s University of Technology. The wheelchair will also feature a new aluminum frame fitted with a hubless wheels that provides new aesthetics with a better wheel-ground effort's interaction. This study will be therefore structured around three distinct parts; quantification of the resistant load during wheelchair propulsion, biomechanical analysis of the mechanical manual propulsion and finally design of the new manual wheelchair with a new optimized and modular propulsion system.