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Quantification Biomécanique de la locomotion pour l’Accessibilité aux utilisateurs de fauteuil roulant manuel

L’Institut de Biomécanique Humaine Georges Charpak (IBHGC) et le Laboratoire d’Automatique, de Mécanique et d’Informatique industrielles et Humaines (LAMIH, UMR 8201 CNRS – Université Polytechnique Hauts-de-France) ont débuté leur collaboration en 2017 avec le projet de l’institut Carnot ARTS « QBA » (Quantification Biomécanique de la locomotion pour l’Accessibilité aux utilisateurs de fauteuil roulant manuel). Ce projet vise à introduire des critères biomécaniques pour caractériser l’accessibilité. Dans ce cadre, il a fallu définir le coût biomécanique associé à une activité motrice dans un environnement donné et de le relier d’une part aux caractéristiques des individus, et d’autre part aux situations liées à l’environnement de la locomotion.

Les défis à relever 

Le déplacement en fauteuil roulant manuel (FRM) est un mode de locomotion très contraignant pour le système musculo-squelettique. De nombreux utilisateurs (30 à 70%) souffrent de troubles musculo-squelettiques (TMS) combinés à des problèmes d’accessibilité. Faciliter l’accès aux utilisateurs de FRM revêt donc un enjeu social et de santé publique. La problématique de l’accessibilité est rendue complexe par les besoins spécifiques à chaque individu (liés à des niveaux de motricité plus ou moins importants).

En terme règlementaire, l’accessibilité des établissements recevant du public (ERP) a été rendue obligatoire depuis le 1er janvier 2015 par la loi sur l’égalité des chances. L’attestation d’accessibilité prend principalement en compte les notions d’encombrement et de pente maximale admissible. Aucune gradation du niveau d’accessibilité n’est prévue par cette approche et l’accessibilité effective à tous ne peut donc pas être garantie par ces recommandations.De plus, aucune solution n’existe pour quantifier la difficulté globale associée à un trajet ou pour aider les utilisateurs à choisir les trajets optimaux prenant en compte leur niveau de handicap. La raison ne vient pas de la complexité des algorithmes de planification mais de l’impossibilité d’attribuer un impact de type biomécanique aux différentes situations.
Plusieurs raisons expliquent ce constat et en premier lieu la capacité à étudier diverses situations de manière parfaitement reproductible et contrôlée ainsi que la capacité à déterminer des paramètres biomécaniques variés de structures complexes telles que l’épaule et le rachis (cinématique articulaire, tensions musculaires, contraintes articulaires, puissance mécanique, etc.). Ces deux éléments combinés sont indispensables pour proposer des modèles permettant l’attribution d’un « coût biomécanique » aux différentes situations environnementales, ce qui constitue la porte d’entrée à des évaluations quantifiées de trajet et aux méthodes de recherche de trajets optimaux.

  • Pour y parvenir, le projet a pour ambition de lever 3 verrous scientifiques :
  • Comment accéder aux différents paramètres biomécaniques tels que les contraintes musculaires et articulaires ou encore la puissance mécanique développée ?
    Comment simuler la locomotion en fauteuil roulant de manière réaliste, reproductible et contrôlée ?
  • Comment présenter les résultats permettant de quantifier le coût biomécanique ?

Positionnement de l’équipe Projet 

L’Institut de Biomécanique Humaine Georges Charpak (IBHGC) et le Laboratoire d’Automatique, de Mécanique et d’Informatique industrielles et Humaines (LAMIH, UMR 8201 CNRS – Université Polytechnique Hauts-de-France) ont débuté leur collaboration en 2017 avec le projet de l’institut Carnot ARTS « QBA » (Quantification Biomécanique de la locomotion pour l’Accessibilité aux utilisateurs de fauteuil roulant manuel). Ce projet vise à introduire des critères biomécaniques pour caractériser l’accessibilité. Dans ce cadre, il a fallu définir le coût biomécanique associé à une activité motrice dans un environnement donné et de le relier d’une part aux caractéristiques des individus, et d’autre part aux situations liées à l’environnement de la locomotion.

Stratégie de valorisation et structuration de l’Institut Carnot ARTS

En termes de valorisation, les résultats du projet permettent d’évaluer l’efficacité d’un aménagement avant sa réalisation et ainsi proposer des outils pour valider des architectures futures. Ils seront également exploités pour évaluer des moyens d’assistance (par exemple l’assistance électrique dans un fauteuil roulant) et répondre à des demandes de fabricants de FRM pour l’évaluation de la qualité des fauteuils roulants et/ou l’estimation du coût biomécanique pour évaluer les effets de réglages ou d’aménagements environnementaux.

Le lien dans le domaine de la biomécanique du handicap entre l’IBHGC et le LAMIH apporte une structuration plus forte de l’Institut Carnot ARTS sur cette thématique. Au-delà de l’action de R&D très complémentaire entre les deux entités, ce projet a permis d’initier des partenariats avec d’autres équipes de recherche (le CERAH et l’ENS Rennes – l’IRISA) et a servi de levier à la réalisation du projet CapaCITIES sur l’accessibilité des lieux publics et privés pour les personnes à mobilité réduite.

Compte tenu des enjeux sociétaux et du soutien des politiques publiques dans le sens d’une meilleure accessibilité d’une part et par rapport au vieillissement de la population d’autre part, les retombées de ce projet seront nombreuses d’autant que le handicap devient de plus en plus l’affaire de tous ; chacun étant confronté dans sa vie, de près ou de loin, à une situation de handicap.

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À plus long terme, ces méthodes seront également profitables à d’autres applications en lien avec l’ingénierie des systèmes dans un contexte d’Industrie du Futur où l’apprentissage machine permet aujourd’hui de lever de nouveaux verrous scientifiques, telles que la conception de produits, le fonctionnement en temps réel des jumeaux numériques, la détection d

 

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