AmIWheelchair

Projet AmIWheelchair : Assistance et suivi de la personne utilisatrice d’un fauteuil roulant manuel intelligent et communiquant




 * UE/Module: Projet innovant de RICM4 option CM + 3I


 * Enseignants TIS : Pierre-Yves Gumery, Nicolas Vuillerme, Pascale Calabrese, Didier Pradon (AP-HP Hôpital Raymond Poincaré Garches).
 * Enseignants RICM : Didier Donsez, Olivier Richard, Nicolas Palix
 * Enseignants 3I : David Eon, Sophie Chareyron, Yves Lavault, Skandar Basrour


 * Elèves
 * RICM : Jonathan Odul (chef de projet), Emilien Riot, Solis Nahum, Corentin Foucault, Nysrine El Bakkouri
 * 3I : Alexandre Chaboche, Sylvain Jourdan, Thibaut Montagnat-Rentier, Marielle Amans
 * TIS : la promotion

Introduction
On estime à environ 1,5 millions de personnes « handicapées motrices » en France. Parmi elles, 340 000 utilisent un fauteuil roulant. Les pathologies concernées liées ou pas au vieillissement sont nombreuses : myopathies, lésions de la moelle, traumatismes crâniens, accidents vasculaires cérébraux, maladies dégénératives (sclérose en plaques…), infirmité motrice cérébrale, séquelles de poliomyélite… Curieusement, le monde médical s’intéresse peu à l’utilisation de ces fauteuils roulants, qui est pourtant, considérés comme des dispositifs médicaux, font partie de la liste des produits de prestation. Il faut cependant rappeler la loi du 11 Février 2005 pour l’égalité des droits et des chances pour les personnes handicapées, qui souligne le droit à la compensation du handicap. Aussi des centres référents (Fondation Garches, CERAH à Woippy) ou centres de rééducations (CHU Raymond Poincaré APHP Garches, CHU Henri Gabriel HCL Lyon, CHR Lille, …) ont mis en place une prise en charge adaptée aux besoins et aux demandes de l’utilisateur. Cette prise en charge est pour l’essentiel curative lors des soins et préventive lors de la rééducation. Actuellement, l’utilisation de cette aide au déplacement est prise en charge uniquement dans ces différents centres. Aussi, l’utilisateur se trouve la plupart du temps dépourvu de toute assistance, mais aussi de conseils au quotidien et hors de ces centres. Par conséquent, il lui est difficile d’appliquer les mouvements appris lors de la rééducation, d’adopter des stratégies d’évitement ou de contournement lors de la présence d’obstacles et autres difficultés dans ces déplacements quotidiens. L’émergence et le développement des technologies de l’informatique ambiante peuvent apporter des solutions non seulement pour conseiller, mais également pour assister ces personnes dans l’utilisation de leur fauteuil lors de leurs déplacements quotidiens.

Objectif
Le projet AmiWheelchair concerne l’assistance et le suivi de la personne handicapée se déplaçant à l’aide d’un fauteuil roulant manuel ou à assistance électrique à la propulsion sur ses lieux de vie (logement, travail, site urbaine, transport en commun) au moyen des technologies de l’informatique ambiante.

Ce projet permet aux personnes atteintes de graves restrictions de mobilité consécutives à une lésion de la moelle épinière, à une maladie neurologique ou musculaire congénitale ou acquise, à un traumatisme des membres inférieurs, ou au vieillissement, de préserver leur autonomie et leur qualité de vie lié au déplacement en fauteuil roulant manuel :


 * 1) en favorisant le choix et le réglage approprié du fauteuil à leurs caractéristiques, besoins et attentes,
 * 2) en minimisant le risque d’apparition de troubles musculo-squelettiques,
 * 3) en optimisant leur prise en charge fonctionnelle thérapeutique,
 * 4) en fournissant des informations pertinentes, fiables et valides aux collectivités locales pour la conception, l’aménagement et l’évaluation de l'accessibilité aux personnes à mobilité réduite dans le cadre d’activités quotidiennes (logement, établissements recevant du public, installations ouvertes au public, bâtiments d’habitation et ses annexes, moyens de transports collectifs conventionnels …) ou des informations correspondantes au déplacement et à l’utilisation d’un lieu public.

Ce projet vise à
 * instrumenter la personne pour monitorer son usage musculaire de son fauteuil au moyen d’EMG et d’accéléromètres ainsi que son effort au moyen de cardio-fréquencemêtre.
 * instrumenter le fauteuil personne handicapée pour monitorer son usage musculaire de son fauteuil au moyen de gyroscopes, inclinomètre, compteurs de tour de roue, capteurs de vibration, …
 * collecter les mesures acquises au moyen du téléphone 3G/Wifi de l’utilisateur. Le GPS intégré au téléphone fournit les positions géographiques pour le suivi spatial de l’utilisateur . Le téléphone sert également à dénoncer des obstacles explicitement par l’utilisateur. Les mesures et les dénonciations sont remontées via des liaisons 3G/Wifi vers un centre serveur qui les archive.
 * restituer aux médecins et aux urbanistes les mesures individuelles ou collectives concernant les usagers dans un objectif de support à la prise de décision (réglage du fauteuil, aménagement des accès handicapés sur les sites).

La figure 1 schématise les composants fonctionnels décrits ci-dessus, ainsi que les communications multimodales (ZigBee ou 6LoWPAN/RF, Bluetooth, 3G et Wifi) utilisés entre ceux-ci. Les composants doivent pouvoir supporter des intermitences dans les communications (perte de la 3G ou sortie d’un hotspot Wifi, ...)



Références
 * 1) Vignier N, Ravaud JF, Winance M, Lepoutre FX, Ville I. (2008). Demographics of wheelchair users in France: results of national community-based handicaps-incapacités-dépendance surveys. J Rehabil Med. 40(3):231-9.
 * 2) The Ambient Assisted Living (AAL) Joint Programme http://www.aal-europe.eu

Synthèse du projet
AmiWheelchair

Sous-groupes

 * Groupe 3i + 1 groupe RICM : sous-projet 'mesures EMG' : l'objectif est l'évaluation de la co-contraction biceps/triceps par poussée fauteuil avec un feedback utilisateur (sur smartphone Android,...). Une IHM mobile est à développer (RICM)


 * Groupe 3i : sous-projet 'mesures mécaniques embarquées' sur le fauteuil : inclinométrie, compte-tour, accéléromètrie


 * Groupe RICM : sous-projet 'data serveur' pour l'archivage et la visualisation des informations collectées

Requis
L'ensemble des groupes doit s'intéresser au problème de la synchro et de la géolocalisation.

Bluetooth

 * Récupération de données via Bluetooth fonctionnelle mais non intégrée au programme AMODROID

AMODROID

 * Interface utilisateur pour Android
 * Affichage des informations en temps réels
 * Prise de photos d’obstacles
 * Envoi de données au Data Server

Vidéo de démonstration
Projet AMO - AMODROID

Data Server

 * Récupération des fichiers XML envoyés par le téléphone
 * Parsage et ajout des informations dans la base de données
 * Ne gère pas encore la récupération de photo

Doctor Monitoring Console

 * Affichage des courbes de valeurs des capteurs

Standard XML pour l'échange entre AMODROID et Data Server
Structure du fichier :

 

Ajouter les valeurs de capteurs:

La date se trouve en nombre de millisecondes depuis le 1/1/70


 * GPS :


 * Vitesse :

 -180°
 * Présence des pieds :


 * EMG :

Exemple de fichiers XML          <capture name="gps" date="1302020063799" value="46.75985238471921;5.731604475843198" option="" /> <capture name="speed" date="1302020063906" value="1.0719870056896013" option="" /> <capture name="feet" date="1302020064012" value="true" option="RIGHT_FEET" />

Equipement

 * Invacare Wheelchair
 * HTC Hero
 * Archos Internet Tablet 101

Board Sensors
 * Seeeduino Stalker v2b
 * LilyPad Arduino 328 Main Board
 * Lilypad XBee shield
 * XBee Pro module
 * XBee Explorer USB
 * Bluetooth Mate
 * FTDI Basic Breakout - 3.3V
 * STM32
 * Arduino Mega2560
 * TI' ez430 Chronos 433
 * Bluetooth mate
 * liaison bluetooth entre un Arduino et un telephone Android
 * LilyPad Accelerometer ADXL335
 * Récepteur OEM Polar pour les ceintures cardio Polar
 * http://www.sparkfun.com/products/8661
 * http://www.sparkfun.com/products/8660
 * Piezo Vibration Sensor - Large with Mass
 * Force Sensitive Resistor - Square
 * Conductive Fabric
 * Conductive Thread - 234/34 4ply
 * Wiimote, Wiimotion, Nunchuk (Bluetooth)
 * Magnetic Door Switch
 * Hall effect sensor
 * Bicycle wheel counter


 * Cardio frequencemetre
 * Recepteur OEM Polar pour les ceintures cardio Polar
 * http://www.sparkfun.com/products/8661
 * http://www.sparkfun.com/products/8660
 * montre et sa bande poitrine communiquant probablement en 433 MHz (non codé)
 * recepteur USB 433 MHz livré avec la ez430 Chronos 433
 * émetteurs récepteurs 433MHz

Others
 * 433 MHz receiver/transceiver dongles
 * 433Mhz RF link kit

Canevas Logiciels

 * Android
 * Google Web Toolkit
 * JFreeChart
 * Google Earth Plugin : Un exemple intéressant pour le projet

Remerciements

 * AP-HP Hôpital Raymond Poincaré Garches
 * Centre d’Investigation clinique et d’Innovation Technologique (CIC-IT 805) Garches "Evaluation des médicaments et des dispositifs médicaux pour le handicap"
 * Fondation Garches
 * Invacare