AmIWheelchair

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




 * Membres
 * RICM : Jonathan Odul (chef de projet), Emilien Riot, Solis Nahum, Nysrine El Bakkouri
 * 3I : Alexandre Chaboche, Sylvain Jourdan, Thibaut Montagnat-Rentier, Marielle Amans
 * TIS : Quentin Mourcou


 * Intervenants : Pierre-Yves Gumery, Nicolas Vuillerme, Pascale Calabrese, Didier Pradon (AP-HP Hôpital Raymond Poincaré Garches), Didier Donsez, Olivier Richard, David Eon, Sophie Chareyron, Yves Lavault, Skandar Basrour

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 a été initié par la fondation Garches et proposé à Polytech’Grenoble. 3 filières sont impliquées : RICM, TIS et 3I. Ce projet a pour but de promouvoir la mobilité d’une personne handicapé utilisant un fauteuil roulant. Le cahier des charges a été fixé par la filière TIS. A partir de ce travail préliminaire, une équipe de quelques étudiants motivés s’est formée et les fonctionnalités finales ont été choisies pour la partie Hardware (3i) et la partie Software (RICM). Du coté Hardware, des capteurs permettront d’obtenir un EMG des muscles des bras, la vitesse, l’accélération et l’inclinaison. Les données récoltées seront traitées et placées sur une même base de temps afin de pouvoir les corréler. Ces signaux seront ensuite transmis à la partie Software. Deux interfaces (IHM) sont disponibles : un smartphone à destination de la personne utilisant le fauteuil et une interface pour le médecin. Un serveur a été créé afin de stocker les données et de permettre une communication entre les utilisateurs. Le smartphone permet une consultation en temps réel des résultats et l’accès à certaines applications. Par exemple, une application sur carte GPS permet à la personne d’indiquer les obstacles rencontrés qui seront alors accessibles par les autres usagers sur le serveur. Ainsi, les autres usagers sauront choisir un chemin adapté à l’usage d’un fauteuil roulant. Le médecin peut régulièrement consulter les données et prévenir une mauvaise utilisation du fauteuil afin d’anticiper les troubles musculo-squelettiques.

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
Ce projet a été initié par la fondation Garches et proposé à Polytech’Grenoble. 3 filières sont impliquées : RICM (Réseau Informatique et Communication Multimédia), TIS (Technologies de l'Information pour la Santé) et 3I (Informatique Industrielle et Instrumentation). Ce projet a pour but de promouvoir la mobilité d’une personne handicapée utilisant un fauteuil roulant. Le cahier des charges a été fixé par la filière TIS. A partir de ce travail préliminaire, une équipe de quelques étudiants motivés s’est formée et les fonctionnalités finales ont été choisies pour la partie Hardware (3i) et la partie Software (RICM). Du coté Hardware, des capteurs permettront d’obtenir un electromyogramme ( = activité electrique) des muscles des bras, la vitesse, l’accélération et l’inclinaison. Les données récoltées seront traitées et placées sur une même base de temps afin de pouvoir les corréler. Ces signaux seront ensuite transmis à la partie Software. Deux interfaces (IHM) sont disponibles : un smartphone à destination de la personne utilisant le fauteuil et une interface pour le médecin. Un serveur a été créé afin de stocker les données et de permettre une communication entre les utilisateurs. Le smartphone permet une consultation en temps réel des résultats et l’accès à certaines applications. Par exemple, une application sur carte GPS permet à la personne d’indiquer les obstacles rencontrés qui seront alors accessibles par les autres usagers sur le serveur. Ainsi, les autres usagers sauront choisir un chemin adapté à l’usage d’un fauteuil roulant. Le médecin peut régulièrement consulter les données et prévenir une mauvaise utilisation du fauteuil afin d’anticiper les troubles musculo-squelettiques.

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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

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
 * ST Microelectronics & Raisonance

On parle de nous !
STMicro prime l'aide intelligente

Récompenses
2ème prix du concours Autonomie `OpenWorld Design Contest 2011´ de ST Microelectronics & Raisonance