Transcript La robotique au service de l`autonomie de la personne

CONFIDENTIEL
ASSISTMOV 2009
La robotique au service de
l’autonomie de la personne
Améliorer Rééducation Fonctionnelle
La synthèse de 20 ans de recherche
Réalité
Virtuelle
Robotique
Activation
Adaptation
Contrôle
Proprioception
Immersion
Motivation
 Recherche depuis 1992
 Plus de 30 publications
 11 brevets dont (6 usa)
 Concepts éprouvés cliniquement
Thérapie physique
Rééducation fonctionnelle
2
Médecine
physique
IsiMove
Plateforme de Perturbation Posturale
 Médicale
• Orthopédique
• Neurologique
• Vestibulaire
 Gériatrique
 Fitness/sport haut niveau
I
4 degrés de libertés motorisés
Base indépendante de la structure
Immersion grand écran HDI
Capteur bipodale (pied G & D)
Capteur bras (main G & D)
3





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IsiMove
Cinématique
Inclinaison Avant/arrière +/-15deg, 30deg/s
Inclinaison latérale
+/-15deg, 30deg/s
Rotation vertical
+/-180deg, 1tr/s
Translation horizontal
+/-15cm, 1m/s
4
Capteur de pression pied gauche 4pt, 16bit, 50Hz, +/-0.1mm
Capteur de pression pied droit
4pt, 16bit, 50Hz, +/-0.1mm
IsiMove
Base
Charge max supportée
125 kg
Poids totale
50 kg
5
Dimension de la plateforme
80 x 90 x 21 cm
(hexagone)
IsiMove
Exercices d’équilibre
Orthopédique, vestibulaire, prévention des chutes des personnes âgées
 Oscillation de la plateforme autour de l’axe Y avec des amplitudes variable de 0 a 15 deg.
6
 Oscillation combinée synchronisée sur les axes T et X, les mains libres, amplitude variable.
IsiMove
Exercices Rachis
Problèmes de dos, renforcement musculaire
 Oscillation autour de l’axe Z avec des amplitudes jusqu'à 120 deg, bras sur la structure, les
épaules presque immobile, position debout avec pieds écartés.
7
 Position assise, oscillation cyclique sur les axes X, Y & Z. Petite amplitude et petite vitesse.
Les mains libres ou sur les barres.
IsiMove
Diagnostique
Monitoring, évaluation de la progression
 Analyse statique (stabilimètre) : pieds joint a 30deg, mesure du centre pression. Analyse dynamique :
rotation sur Y de 0 a +15 deg a petite vitesse.
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 Teste de l’équilibre avec translation brusque de la plateforme, déséquilibre de la personne comme le lors
du démarrage et de l’arrêt d’un train de métro. Harnais de sécurité attache à la personne.
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l’autonomie de la personne
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Résultats
expérimentaux
Résultats expérimental
Protocole d’analyse posturale dynamique
10 sujets, âge: 22 a 27ans, poids: 62 a 75kg, taille: 1.63 a 1.80m
14 testes de 30 secondes (9.2min) sépares par des pause de 5s; 7 testes avec yeux ouvert et 7 yeux
fermés; 3 perturbations de 0.02, 0.05 et 0.1 Hz sur deux axes avec une amplitude de 12 degrés.
Test Label
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
Axe of
Perturbation
Static
Static
Y (left/right)
Y (left/right)
X (ante/post)
X (ante/post)
Y
Y
X
X
Y
Y
X
X
Level
Perturbation
0
0
0.02 Hz
0.02 Hz
0.02 Hz
0.02 Hz
0.05 Hz
0.05 Hz
0.05 Hz
0.05 Hz
0.10 Hz
0.10 Hz
0.10 Hz
0.10 Hz
Amplitude of
perturbation
12°
12°
12°
12°
12°
12°
12°
12°
12°
12°
12°
12°
12°
12°
Eyes
Open
Close
Open
Close
Open
Close
Open
Close
Open
Close
Open
Close
Open
Close
Duration
30 s
30 s
30 s
30 s
30 s
30 s
30 s
30 s
30 s
30 s
30 s
30 s
30 s
30 s
Pause
5s
5s
5s
5s
5s
5s
5s
5s
5s
5s
5s
5s
5s
5s
10
•
•
Résultats expérimentaux
11
Densité Spectrale
Résultats expérimentaux
12
Densité Spectrale
Résultats expérimentaux
13
Densité Spectrale
CONFIDENTIEL
Résultats expérimental
14
Densité Spectrale
CONFIDENTIEL
Résultats expérimentaux
15
Surface
CONFIDENTIEL
Résultats expérimentaux
16
FFT
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Recherche
Rééducation Adaptative
avec la réalité virtuelle
cpy
cible
•
•
Assister le patient pour qu’il
contrôle sont son centre de
pression au travers d’un
mouvement contrôlé de la
plateforme.
Ou entrainer le patient par une
résistance de la plateforme.
Réduire la surface du
stabilogramme en créant
automatiquement des
perturbations proportionnelles
selon la direction de la distorsion.
Physiologie
cpx
Ellipse de
sécurité
Ellipse
cible
Historique
Calcul des
paramètres de
Freeman
Pathologie
Asservissement
assistif
Ellipse de
sécurité
Test statique
Calcul de l’ellipse
Calcul des
paramètres
perturbation
Exercices
Historique
Pathologie
Ellipse de
sécurité
18
•
Définition de
cible virtuelle
Elaboration de protocoles intelligents
Adaptation
Base de
données
(historique)
Exercice
Calcule de
paramètres
+
< erreur
Modifier
l’exercice
Constituer une base de données
19
Comparer chaque test à des éléments de
la base de données (historique du
patient) déjà constituée et ainsi modifier
en temps réel les paramètres de
l’exercice.
Identification du système neuromusculaire
Modélisation non linéaire dynamique
Entrées
(perturbations posturales)
u { p, Θx, Θy }
Black box model
Système
neuromusculaire de
contrôle de la posture
Sorties
(Centre de pression)
Y {cpx, cpy }
Modèle linéaire
Modèle non linéaire
•
•
L’objectif est d’ établir un modèle non linéaire représentant le contrôle moteur pour la posture.
L’analyse approfondie du modèle en simulation permettra de ressortir les performances et les
anomalies du système de contrôle de la posture..
Le modèle est un indicateur plus fiable car issue de la fusion de plusieurs essais dynamiques.
Le modèle permet aussi de faire de la prédiction des capacités du patient pour un exercice
donnée.
20
•
•
CONFIDENTIEL
Modélisation biomécaniques
LifeModeler et Matlab toolbox
Utilisation du logiciel LifeModeler pour
modéliser finement le corps humain, il
permet une variation des donnés
anthropomorphe, des représentations
musculaires et osseuses.
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Modèle musculaire
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Annexes
Solutions réalisées
Rutgers University (NJ, USA)
Rééducation de la cheville,
Plateforme de Stewart 6ddl
300N
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Rééducation de la main
12 deg de liberte, 16N
Solutions réalisées
Rutgers University (NJ, USA)
Rééducation de la bras
Capteur infrarouge, table
inclinable
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Rééducation de la marche
2 plateformes a 6 ddl
Solution Assistmov: IsiSkate
Robot mobile omnidirectionnelle de rééducation
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 Plate-forme de rééducation linéaire
 Analyse quantitative des troubles de l’équilibre
 Rééducation motivante des troubles de l’équilibre
Solution Assistmov: IsiArm
Rééducation du bras a retour haptic
 Retour d’effort à 3 dégrées de libertés actives
 Capteur de force à 3 axes, haute résolution
 Rééducation de la poignée, coude et épaule
 Neuromusculaire (AVC), traumatologie,
personnes âgées
Axe passive
Poignée
interchangeable
Y
X
Configuration horizontal, type Robot MIT Manus
P1
Capteur de force
M3
Axe motorisé
M1
Configuration vertical type Sensable Omni ou
Haption virtuose
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M2