Concevoir un produit pour les personnes en situation de handicap visuel

La création de lunettes innovantes et originales

Le premier brevet a été déposé en 1989. L’innovation technique consistait en un principe d’articulation des branches de lunettes par une liaison élastique. Depuis, seize brevets ont été déposés par le groupe dont huit sont en cours d’exploitation pour les collections StarckEyes® et Alain Mikli® : ces innovations concernent les charnières, les chaussants de nez, les plaquettes, les spatules, les traitements et l’ajustage. Alors que les recherches concernant la matière (acétate de cellulose, titane, aluminium, corne et or) permettent de mettre au point de nouveaux coloris et motifs pour chaque collection, les innovations techniques telles que la flexibilité des branches et la légèreté des montures contribuent au confort des lunettes et ont permis à Alain Mikli de créer des lunettes « pour voir autant que pour être vues » en se positionnant sur le marché de la lunetterie comme un créateur avant-gardiste qui envisage, dès la fin des années 1970, cette contrainte médicale comme un accessoire de mode élégant, provocant et intemporel qui «habille les yeux ».La matière est en effet un élément central dans la création de lunettes pour plusieurs raisons : des recherches sur les coloris, les motifs et les finitions sont réalisées pour chaque collection ainsi que des recherches sur de nouveaux matériaux associées à des procédés innovants transférés dans la lunetterie.

L’engagement d’Alain Mikli en faveur de l’autonomie des personnes en situation de handicap visuel, entre 1992 et 2008

En 1992, Alain Mikli organise une vente aux enchères de lunettes à l’hôtel Drouot au profit de l’association Valentin Haüy. En 2004, Mira Europe cherche à offrir des chiens-guides à des enfants aveugles. Alain Mikli, sensible à cette démarche, devient le parrain de l’association. Deux ans plus tard, après avoir été éduqué, le premier chien est remis à une jeune étudiante aveugle. Pour faire tomber les barrières, Alain Mikli intègre, en 2006, des personnes déficientes visuelles au sein de son groupe. En 2006 et en 2007, les fonds récoltés lors du festival Paris-Bamako sont reversés à l’Institut des jeunes aveugles du Mali (IJA) . Cette première édition a permis de rénover l’internat des filles et des garçons de l’IJA du Mali. L’édition 2007 a permis de mettre en œuvre plusieurs projets pour l’IJA de Bamako : la formation d’enseignants spécialisés dans la petite enfance, l’achat et l’installation de panneaux solaires et l’achat de matériel pédagogique spécialisé. Cet événement est parrainé par Amadou et Mariam, il est accompagné par d’autres grands chanteurs comme Matthieu Chedid, Manu Chao, etc. Alain Mikli en est le principal partenaire. En 2007, avec Optic 2000 (une enseigne disposant de près de 1 200 points de vente en France), Alain Mikli lance la collection Mikli Touch® (nom de la collection écrit en braille sur la branche) dont une partie du prix de vente est reversée à deux associations qui viennent en aide aux enfants en situation de handicap visuel. Enfin, en 2008, Trésor Makunda, coureur double médaillé aux Jeux paralympiques de Pékin et d’Athènes, reçoit le soutien d’Alain Mikli dans le cadre de son engagement pour les personnes amblyopes.

La fabrication des expositions itinérantes « Regards tactiles » de 2001 à 2010

En 2000, Yann Arthus-Bertrand expose les photographies de La Terre vue du ciel au jardin du Luxembourg. Au cours de cet événement, il ne parvient pas à expliquer son travail photographique à des enfants aveugles qui l’interrogent sur son travail. Cette rencontre l’a décidé à rendre ses photographies accessibles aux visiteurs déficients visuels. Des tests de faisabilité sont réalisés par thermogonflage, mais cette technique de fabrication se révèle être inadéquate car très fragile (il s’agit d’une impression sur papier qui ne résiste donc pas aux conditions extérieures ). Des travaux de recherche et de développement sont donc menés par le groupe Alain Mikli International pour mettre au point un procédé de fabrication : un peu plus d’une année est nécessaire pour définir le process de conception et de fabrication des photographies par usinage à commande numérique. En 2003, la première exposition itinérante « Regards tactiles » est présentée à Londres [Lane, Miranda 2003]. Ces expositions sont composées de photographies en relief monomatière. Ce sont des images réalisées à partir de deux plaques en acétate de cellulose contrecollées, de huit millimètres d’épaisseur qui laissent apparaître par usinage de quatre millimètres de matière plusieurs niveaux de relief visuellement identifiables par des niveaux de gris : huit niveaux de relief au maximum, ce qui rend le procédé Regards tactiles unique puisque les différentes techniques utilisées dans la réalisation de documents en relief permettent de créer quatre à cinq niveaux de relief au maximum.
La matière première des images en fait aussi un procédé exclusif puisqu’il s’agit d’acétate de cellulose, la matière préférée d’Alain Mikli pour la création de ses modèles, utilisée au départ pour remplacer l’ivoire et l’écaille de tortue. Il s’agit d’un thermoplastique amorphe, obtenu par transformation de la cellulose, issue du coton et du bois [Kula, Ternaux 2008].
Depuis 2003, trente expositions itinérantes ont été organisées dans quatorze pays. Depuis huit ans, quarante-cinq photographies de La Terre vue du ciel ont été représentées en relief par ce procédé.

Concevoir un produit pour les personnes en situation de handicap visuel

La conception universelle

Alors que la modélisation du processus de conception est étudiée depuis les années 1960 [Mougenot 2008], les principes de l’Universal Design ont été formulés, bien plus tard, dans les années 1990 et ont été le point de départ d’études scientifiques dans la conception de produits pour tous.
La définition de la conception universelle figure dans la convention relative aux droits des personnes handicapées adoptée le 13 décembre 2006 par l’Organisation des nations unies [Devailly 2010] : « On entend par conception universelle la conception de produits, d’équipements, de programmes et de services qui puissent être utilisés par tous, dans toute la mesure possible, sans nécessiter ni adaptation, ni conception spéciale . »
Ce courant vise à prendre en compte les besoins de la population globale, dans toute sa diversité : c’est-à-dire répondre aux attentes des personnes en situation de handicap visuel en incluant leurs besoins parmi ceux de la population globale, en amont du processus de conception dans le but de concevoir un produit non stigmatisant et utilisable par l’ensemble de la population. En effet, le postulat de la conception universelle repose sur le fait que les fonctionnalités du produit conçu, liées aux capacités des personnes en situation de handicap, sont utiles à l’ensemble de la population et donc bénéfiques aux usagers qui ne le sont pas.
Le Barrier-Free Environment, qui revendique un environnement sans obstacles, est à l’origine de plusieurs courants de conception universelle. Comme l’Universal Design, le Design For All et l’Inclusive Design, ils ont tous les quatre la même origine et traduisent une évolution historique de ce courant, au cours de sa formalisation et de sa diffusion [Conte 2004 ; 2005]. Mené à l’origine par de petits groupes aux États-Unis, il a tout de suite pris une ampleur internationale puisque ce concept pouvait très bien s’adapter à d’autres pays comme les pays européens et le Japon 31 selon [Coleman, Clarkson 2010]. D’ailleurs, ces auteurs ajoutent Gerontechnology et Transgenerational Design aux courants précédemment cités et expliquent que ces courants visent non pas à affirmer l’idée que les individus sont en situation de handicap à cause d’incapacités physiques et mentales, mais plutôt qu’ils sont en situation de handicap à cause de leur environnement et des équipements qui ne tiennent pas compte de l’ensemble des capacités humaines dans toute leur diversité. Pour [Keates, Clarkson 2004], le point commun de ces approches est la conception centrée utilisateur (user-centred design) que [Dupin 2007] place au centre de son schéma heuristique, dans son état de l’art des courants qu’elle nomme «universaliste[s]» et montre donc le rattachement de ces courants à la conception centrée utilisateur .

Les représentations intermédiaires dans l’activité de conception

Nous définissons comme représentations intermédiaires l’ensemble des représentations qui apparaissent au cours du processus de conception [Bouchard et al. 2005], ce qui inclut les représentations mentales individuelles, collectives et les objets intermédiaires [Papadimitriou, Pellegrin 1997] [Mer et al. 1995] [Vinck 2006] [Gregori et al. 1997] [Vinck 2009] définis par [Boujut, Laureillard 2002] comme regroupant tous les types d’objets physiques (plans, maquettes, croquis, etc.) ou virtuels (CAO, résultats de calculs, etc.) produits par les participants au cours de leurs travaux [de conception], c’est-à-dire tous types d’externalisation. Parmi l’ensemble des représentations intermédiaires existantes, nous centrons notre recherche sur les représentations intermédiaires explicites en 3D (maquettes et/ou prototypes), car les capacités sensorielles des utilisateurs aveugles et amblyopes nous amènent à concevoir des représentations tactiles en vue de réaliser nos expérimentations. Nous focalisons notre recherche sur les typologies de représentations intermédiaires physiques, car notre objet de recherche, qui consiste à s’interroger sur la manière de concevoir des représentations tactiles d’œuvres d’art pour les personnes en situation de handicap visuel, nécessite un outil d’aide à la conception. [Mer et al. 1995] rappellent que les objets intermédiaires ont deux fonctions indissociables, à savoir : modéliser la réalité ; permettre la coordination et la coopération entre les acteurs du projet.
Dans notre recherche, nous nous intéressons à ces deux aspects sachant que nous définissons comme acteurs du projet les utilisateurs aveugles et amblyopes qui participent, dans le cadre d’une démarche expérimentale, à l’élaboration des représentations tactiles. [Gregori et al. 1997] constatent que les objets intermédiaires servent aussi à « stabiliser du sens » et à organiser les actions à venir. [Laureillard et al. 1997] soulignent le fait que les objets intermédiaires «matérialisent des décisions tout en donnant prises aux autres». Ils définissent un cadre théorique, un espace situé à la frontière de plusieurs métiers, partagé entre plusieurs acteurs, désigné comme des « entités de coopération » et constitué par des objets intermédiaires qui ont plusieurs rôles (médiateurs, traductions, représentations et facilitateurs) parce qu’ils permettent l’échange en matérialisant des décisions prises et en les confrontant aux contraintes relatives à chaque métier. Ces « entités de coopération » sont des objets-frontières comme les définissent [Star, Griesemer 1989], car ils appartiennent à un métier mais sont nécessaires au travail des autres. Ces « entités de coopération » caractérisent donc le rôle particulier des objets intermédiaires dans des processus de conception collaboratifs [Detienne et al. 2004].

La perception des utilisateurs aveugles et amblyopes dans la conception de supports tactiles

Pour [Bagot 99], la perception est : « Le résultat d’une interprétation des informations sensorielles […] qui nécessite l’intégration de plusieurs sensations sur lesquelles l’individu effectue un choix, prend une décision, en fonction de ses connaissances antérieures, de ses attentes ou expectations, […] de ses motivations cognitives et affectives, des coûts et des gains éventuels liés à sa décision perceptive. La perception n’est donc pas une réponse exclusivement déterminée par la stimulation, puisqu’elle met en jeu des processus actifs d’organisation, des constructions perceptives, impliquant l’intentionnalité du sujet. »
La perception est le résultat d’un acte cognitif complexe puisque l’individu agit sur les sensations qu’il perçoit, en fonction de son expérience antérieure et de l’environnement physique dans lequel il se situe. [Bassereau 2009] rejoint [Bagot 1999] puisqu’il évoque l’interprétation, le jugement qui intervient au cours du processus de perception et qui en fait une variable interindividuelle forte. Inversement, la perception permet de découvrir l’environnement dans lequel l’individu évolue, car, comme l’explique [Bonnet 1986], il s’agit aussi de « l’ensemble des mécanismes et des processus par lesquels l’organisme prend connaissance du monde et de son environnement sur la base des informations élaborées par les sens ». Ainsi, les personnes amblyopes explorent leur environnement grâce au toucher, à la kinesthésie, à l’ouïe, à l’odorat et à la vue (en fonction de leur degré de malvoyance) alors que les personnes aveugles identifient les objets et l’espace dans lequel elles se situent par des informations d’origines tactiles et kinesthésiques , sonores et olfactives.

La localisation et l’identification des objets

Pour qu’un objet soit perçu haptiquement, il doit être en contact avec les récepteurs cutanés de l’individu dont les plus nombreux se situent sur la pulpe des doigts (alors que ces récepteurs sont moins nombreux sur la deuxième phalange et sur la paume de la main) [Johansson, Vallbo 1979 ; 1983]. Toutefois, ce contact ne suffit pas à identifier l’objet, car deux étapes sont nécessaires : il faut d’abord extraire les propriétés de l’objet puis les traiter en vue de sa reconnaissance [Richard et al. 2004]. Pour en extraire les propriétés, [Lederman, Klatzky 1987 ; 1993] ont décrit huit procédures exploratoires manuelles qui permettent d’obtenir des informations tactiles sur les objets explorés dont les six premières sont basées sur les propriétés matérielles et géométriques et les deux dernières sont en lien avec les propriétés fonctionnelles :
« le frottement latéral » qui permet d’obtenir des informations quant à la texture de l’objet ; « le soulèvement » qui permet d’identifier son poids ; « la pression » qui permet de connaître la dureté du matériau ; « le contact statique » qui informe essentiellement sur la température du matériau et plus approximativement, sur la forme, la taille, la texture et la dureté ; « l’enveloppement » qui donne aussi des informations globales sur ces mêmes propriétés ; « le suivi des contours » qui informe de la forme et de la taille et une connaissance exacte de la texture et de la dureté ; «function testing» ; « part motion test », mais qui ne concernent que certains objets.
Pour l’identification de formes d’objets, [Hatwell 2007] indique que les procédures exploratoires les plus efficaces sont « le soulèvement », « l’enveloppement » et « le suivi des contours ». « Le suivi des contours » étant précis mais lent tandis que « le soulèvement » et « l’enveloppement » donnent des informations rapides mais plus globales et qui concernent plusieurs propriétés. La combinaison des deux procédures exploratoires énoncées étant la plus performante. Si la forme intervient dans l’identification haptique des objets familiers, [Klatzky, Lederman 2000] montrent également que les propriétés de texture, de rigidité, de température et de poids jouent un rôle important et se combinent à la forme dans l’identification tactile de l’objet.

L’estimation dimensionnelle des objets

[Smith et al. 2005] ont publié une étude à propos du dimensionnement d’objets familiers par les personnes aveugles. Dans cette étude, les auteurs réalisent cinq expérimentations préliminaires avec des sujets voyants qui ont les yeux bandés. Ces expérimentations révèlent, à chaque fois, une surestimation de la taille des objets explorés pour lesquels les participants donnent une réponse bi-manuelle, à l’aide de l’empan après une exploration haptique des objets familiers présentés. Ils organisent une sixième expérimentation avec vingt-quatre participants aveugles (congénitaux et tardifs) et vingt-quatre sujets voyants. Les résultats montrent que le groupe composé de personnes aveugles est proche des dimensions réelles des dix objets familiers, contrairement au groupe de voyants qui surestime leurs dimensions.
Une étude, menée par [Andreou, Kotsis 2005] auprès de soixante-dix-huit élèves de 9 à 13 ans, vise à explorer la manière dont les enfants voyants et aveugles estiment et mesurent les surfaces, les volumes et les longueurs. Pour cela, les auteurs ont rédigé un questionnaire à choix multiples dont les réponses sont notées « correct », « incorrect » ou bien « sans réponse », puis sont calculées en pourcentage. Les deux premières questions sont relatives au nombre de pas à faire pour parcourir la longueur de la classe, de la porte jusqu’au côté opposé et/ou au nombre de mètres que représente la longueur de la classe, de la porte jusqu’au côté opposé. Les réponses à ces deux questions montrent que les enfants aveugles conceptualisent mieux le principe de mesure que les enfants voyants. En utilisant le mètre comme unité de mesure, les enfants, qu’ils soient voyants ou aveugles, éprouvent des difficultés. Toutefois, les élèves aveugles semblent rencontrer moins de problèmes en utilisant le nombre de pas comme unité de mesure.

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Table des matières

INTRODUCTION GÉNÉRALE
Objectif et problématique de recherche
Originalité de la thèse
Apports de la thèse
Structure du document
1. POSITIONNEMENT ET ENJEUX
Introduction
1.1. Positionnement industriel de la recherche
1.1.1. La création de lunettes innovantes et originales
1.1.2. L’engagement d’Alain Mikli en faveur de l’autonomie des personnes en situation de handicap visuel, entre 1992 et 2008
1.1.3. La fabrication des expositions itinérantes « Regards tactiles » de 2001 à 2010
1.2. Positionnement scientifique de la recherche 
1.2.1. Positionnement au sein du LCPI, laboratoire en génie industriel
1.2.2. Positionnement au sein du processus de conception
1.2.3. Positionnement international de la recherche
1.2.4. Positionnement métier : le design industriel
1.3. Enjeux de la recherche
1.3.1. Enjeu industriel : la demande du groupe Alain Mikli International
1.3.2. Enjeu sociétal : l’évolution démographique mondiale
1.3.3. Enjeu social : rendre accessible les lieux culturels
Synthèse / conclusions sur le positionnement et les enjeux 
2. ÉTAT DE L’ART : LES UTILISATEURS AVEUGLES ET AMBLYOPES DANS LA CONCEPTION DE PRODUITS TACTILES
Introduction
2.1. Concevoir un produit pour les personnes en situation de handicap visuel
2.1.1. La conception universelle
2.1.1.1. Universal Design à l’Université de Caroline du Nord
2.1.1.2. Inclusive Design à l’Université de Cambridge
2.1.2. Les représentations intermédiaires dans l’activité de conception
2.1.3. Limites de ces données théoriques dans notre périmètre de recherche
2.2. La perception des utilisateurs aveugles et amblyopes dans la conception de supports tactiles
2.2.1. La localisation et l’identification des objets
2.2.2. L’estimation dimensionnelle des objets
2.2.3. L’identification tactile des représentations en relief
2.2.4. Limites de ces données théoriques dans notre périmètre de recherche
2.3. État de l’art des supports audio et/ou tactiles conçus pour les personnes aveugles et amblyopes
2.3.1. L’accès aux documents écrits : le braille
2.3.2. L’accès aux images : état de l’art des représentations visuelles et tactiles pour amblyopes et aveugles
2.3.2.1. Les recommandations et les normes publiées pour les amblyopes
2.3.2.2. Les propositions de représentations en relief pour les aveugles
2.3.2.3. Rendre les musées accessibles au public déficient visuel : les visites proposées
2.3.3. État de l’art des procédés de fabrication de documents en relief
2.3.4. Limites de cet état de l’art
2.4. Résumé des constats
2.4.1. Constats liés à la démarche de conception
2.4.2. Constats liés à la perception tactile des utilisateurs
2.4.3. Constats liés aux produits conçus
Synthèse / conclusions sur l’état de l’art
3. PROBLÉMATIQUE ET HYPOTHÈSES DE RECHERCHE
Introduction
3.1. Problématique : comment concevoir des représentations tactiles pour les personnes en situation de handicap visuel
3.2. Hypothèses de recherche
3.2.1. Hypothèse 1 : mettre en place une démarche expérimentale
3.2.1.1. Étape 1 : transférer des connaissances
3.2.1.2. Étape 2 : concevoir des maquettes « bonne lisibilité et compréhension tactile »
3.2.1.3. Étape 3 : planifier deux cycles itératifs pour concevoir
3.2.2. Hypothèse 2 : formuler des concepts pour concevoir
3.2.2.1. Sous-hypothèse 2.1 : représenter de manière égocentrée le format réel de l’œuvre
3.2.2.2. Sous-hypothèse 2.2 : introduire des contrastes tactiles
Synthèse / conclusions sur la problématique et les hypothèses
4. EXPÉRIMENTATIONS
Introduction
4.1. Expérimentations 1 et 2
4.1.1. Contexte des deux premières expérimentations : le Centre Georges-Pompidou
4.1.2. Premier cycle itératif : expérimentation 1
4.1.2.1. Objectifs
4.1.2.2. Protocole
4.1.2.3. Résultats
4.1.2.4. Conclusions de cette expérimentation
4.1.3. Deuxième cycle itératif : expérimentation 2
4.1.3.1. Objectifs
4.1.3.2. Protocole
4.1.3.3. Résultats
4.1.3.4. Conclusions de cette expérimentation
4.1.4. Deux cycles itératifs : synthèse des expérimentations 1 et 2
4.1.4.1. Conclusions liées à la méthodologie de conception
4.1.4.2. Conclusions liées au produit
4.2. Expérimentations 3 et 4 
4.2.1. Contexte des deux dernières expérimentations : La Terre vue du ciel de Yann Arthus-Bertrand
4.2.2. Premier cycle itératif : expérimentation 3
4.2.2.1. Objectifs
4.2.2.2. Protocole
4.2.2.3. Résultats
4.2.2.4. Conclusions de cette expérimentation
4.2.3. Deuxième cycle itératif : expérimentation 4
4.2.3.1. Objectifs
4.2.3.2. Protocole
4.2.3.3. Résultats
4.2.3.4. Conclusions de cette expérimentation
4.2.4. Deux cycles itératifs : synthèse des expérimentations 3 et 4
4.2.4.1. Conclusions liées à la méthodologie de conception
4.2.4.2. Conclusions liées au produit
4.3.1. Objectifs et apports des quatre expérimentations
4.3.2. La validation des hypothèses au terme des expérimentations
4.3.3. Propositions d’évolution de notre approche expérimentale
Synthèse / conclusions sur les expérimentations
5. APPORTS DE THÈSE
Introduction
5.1. Vers une formalisation du processus de conception : proposition d’une démarche pour les concepteurs 
5.1.1. Présentation de la démarche
5.1.2. Mise en œuvre de la démarche au musée du quai Branly
5.2. Proposition de concepts issus de l’application de cette démarche 
5.2.1. Représenter de manière égocentrée le format réel de l’œuvre
5.2.2. Introduire des contrastes tactiles dans la représentation tactile
5.2.3. Mise en œuvre des concepts au musée du quai Branly
5.3. Transfert de technologie : de l’usinage à l’impression 3D de représentations tactiles 
Synthèse / conclusions sur les apports de thèse
CONCLUSION GÉNÉRALE ET PERSPECTIVES
Les apports
Les perspectives de recherche
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES 
ANNEXES

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