Programme d’entraînement des stimuli tactiles

LA DETECTION DES DANGERS

L’évaluation des risques de chute peut s’effectuer par différents formulaires ou tests en clinique . Par exemple, l’échelle d’équilibre de Berg est utilisée pour quantifier l’équilibre de la personne dans différentes activités quotidiennes . Des tests plus complets, comme la course à obstacles de Rogers (Rogers modular obstacle course) , permettent d’évaluer différentes difficultés pour qualifier la performance des patients. Cependant, ces techniques ne sont pas viables pour une utilisation en temps réel puisqu’elles nécessitent un certain temps pour le traitement des informations et qu’elles requièrent l’aide permanente d’un professionnel de la santé. Toutefois, les dernières avancées technologiques peuvent alors venir en aide afin d’effectuer une détection rapide des dangers.
Sachant que le risque de chutes est beaucoup plus élevé lors de la marche que lorsqu’une personne est assise, il est raisonnable de penser que le risque varie en fonction des activités de. l’individu. Ainsi, la détection d’activité fournit des informations intéressantes à ce propos. Par ailleurs, la technologie mobile offre plusieurs possibilités dans ce domaine . Par exemple, Peng et coll. présentent un algorithme fonctionnant sur un appareil mobile qui permet d’extraire certaines caractéristiques utiles à la détection d’activités.

L’AVERTISSEMENT DES RISQUES

II a été question précédemment des différentes méthodes utilisées pour la détection des dangers de chuter. Mais, pour donner une assistance immédiate sans l’aide de professionnels, l’avertissement du danger est primordial. Pour ce faire, les sensations tactiles fournissent un bon médium de communication. Elles sont d’ailleurs utilisées depuis plusieurs années afin de fournir des informations, notamment dans les jeux vidéo où les différents dispositifs de jeu vibrent pour attirer l’attention des joueurs sur certains événements. Les vibrations tactiles sont également employées par les téléphones cellulaires qui utilisent le mode vibration pour avertir l’utilisateur d’un appel entrant, entre autres choses. Ainsi par ces stimuli tactiles, un message binaire est envoyé à l’usager (vrai ou faux). Cependant, la capacité perceptuelle de la peau de l’être humain permet une communication plus riche par différentes configurations vibrotactiles; une réalité que la compagnie Immersions exploite à l’aide de leur logiciel Android HD Integrator. Quoi qu’il en soit, que l’on parle d’icônes tactiles, de retours tactiles, de messages tactiles ou de stimuli vibrotactiles, l’objectif reste le même : la communication d’informations concises par le sens du toucher.

LA PROBLÉMATIQUE AUTOUR DE LA DÉTECTION ET DE L’AVERTISSEMENT

II a été discuté, d’une part, de la détection des dangers liés aux risques de chute et, de l’autre part, des différentes possibilités du toucher pour la communication d’information. Connaissant les différentes avancées dans ces domaines, l’association de dispositifs de détection et d’avertissement tactile pourrait former un système complet pour l’assistance des personnes à risque de chute. C’est d’ailleurs ce que deux chercheurs de l’UQAC, les professeurs Ménélas et Otis, ont proposé avec leur chaussure instrumentée introduite initialement dans leur publication . Ce système vise plus particulièrement le recensement et la détection de l’ensemble des facteurs pouvant causer une chute et l’avertissement de l’utilisateur par des messages tactiles significatifs.
Ainsi, le dispositif, sous forme de chaussures ou de semelles, est muni de différents capteurs et actionneurs destinés respectivement à la détection et à la communication de messages tactiles.

ÉVALUATION DE LA PERCEPTION TACTILE SOUS LES PIEDS

La première expérimentation proposée a pour but de concevoir un ensemble de six tactons afin de soumettre cet ensemble à un test similaire. Pour ce faire, il est proposé d’utiliser l’analyse par échelonnement multidimensionnel. Pour cette technique, une comparaison par paire des stimuli tactiles est d’abord nécessaire. Par la suite, avec l’aide des résultats obtenus, chacun des stimuli projetés sur une carte perceptuelle. Nous faisons ainsi l’hypothèse que les stimuli les plus différentiables seront positionnés le plus loin les uns des autres.
L’échelonnement multidimensionnel, ou Multidimensional Scaling (MDS), aide à l’analyse de similarité ou de non-similarité dans les données. Pour les déterminer, en considérant un ensemble d’objets n, l’algorithme MSD analyse une matrice nXn oix chacune de ses entrées (i,j) représente un classement de similarité ou de non-similarité entre les paires d’objets Ot
f\Oj. Ainsi, à la sortie de l’algorithme, il est obtenu une position relative de chaque objet sur un nombre de dimensions (ou paramètres) sélectionnées. Il est à noter que pour des données métriques, le nombre de dimensions est souvent connu. Par exemple, en connaissant la distance entre différentes villes, l’analyse MDS permet une cartographie précise des villes dans un espace en deux dimensions.

LES MESSAGES TACTILES

Tout comme les icônes visuelles, les messages tactiles sont utilisés pour fournir une information concise et rapide. Du côté auditif, il existe sensiblement la même chose : les messages auditifs. En plus d’être utilisé pour l’interaction personne-machine, ces derniers sont importants puisqu’ils forment en quelque sorte les assises pour l’élaboration de messages tactiles.
Garzonis et coll. ont étudié deux types de messages auditifs. Les stimuli du premier type, les earcons, sont décrits par Brewster et coll.comme des tonalités musicales abstraites structurées pour former des messages auditifs. Les stimuli du deuxième type sont les icônes auditives. Elles sont décrites par Gaver comme étant des sons naturels reproduisant différents événements. Contrairement aux stimuli abstraits représentés par les earcons, la conception d’icônes auditives peut être liée à la nature de l’événement, comme, par exemple, un bruit de papier froissé pour représenter la suppression d’un document informatique.
Au cours de la dernière décennie, plusieurs recherches ont étudié plus profondément la communication d’informations par des vibrations tactiles. Tout comme les messages par stimuli auditifs, deux types de messages vibrotactiles sont principalement distingués. D’un côté, à l’instar des earcons, les tactons sont des vibrations tactiles abstraites. De l’autre côté, il existe le même parallèle entre les icônes auditives et les icônes haptique, ces derniers étant conçus pour reproduire une sensation inspirée du contact avec des stimuli naturels .

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Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 ÉTAT DE L’ART
1.1 LA DÉTECTION DES DANGERS
1.2 L’AVERTISSEMENT DES RISQUES
1.3 LA PROBLÉMATIQUE AUTOUR DE LA DÉTECTION ET DE L’AVERTISSEMENT
1.4 CONCLUSION
CHAPITRE 2 ANALYSE DES RISQUES DUS À LA DÉMARCHE
2.1 LES FACTEURS DE RISQUE DE CHUTE
2.1.1 TYPE DE SOL
2.1.2 ANGLE DU SOL
2.1.3 TEMPÉRATURE EXTÉRIEURE
2.1.4 TAUX D’HUMIDITÉ EXTÉRIEUR
2.1.5 NIVEAU DE FATIGUE ET D’ÉPUISEMENT
2.1.6 DÉMARCHE DE LA PERSONNE
2.1.7 MÉDICATION
2.1.8 PEUR DE TOMBER
2.1.9 ÉQUILIBRE GÉNÉRAL
2.2 ANALYSE DU RISQUE DÛ À LA DÉMARCHE
2.2.1 LES PHASES DE LA MARCHE
2.2.2 MODÈLE STATISTIQUE (STAT)
2.2.3 MODÈLE AVEC RÉSEAU DE NEURONES (DONNÉES EN TEMPS-RÉEL)
2.2.4 MODÈLE AVEC RÉSEAU DE NEURONES (DONNÉES D’UN PAS)
2.3 EXPÉRIMENTATIONS ET RÉSULTATS
2.3.1 DÉTECTION ET CLASSIFICATION DES ANOMALIES DE LA DÉMARCHE
2.3.2 ÉVALUATION DES PERFORMANCES
2.4 DISCUSSION DES RÉSULTATS
2.4.1 CONCEPTION DES ALGORITHMES
2.4.2 MÉTHODOLOGIES EXPÉRIMENTALES
2.5 CONCLUSION
CHAPITRE 3 ÉTUDE SUR LA PERCEPTION TACTILE SOUS LES PIEDS
3.1 CONTEXTE DE L’ÉTUDE PERCEPTUELLE
3.2 LES MESSAGES TACTILES
3.2.1 TACTONS
3.2.2 ICÔNES HAPTIQUES
3.3 ÉVALUATION DE LA PERCEPTION TACTILE SOUS LES PIEDS
3.3.1 CONFIGURATION DE L’EXPÉRIMENTATION
3.3.2 MÉTHODOLOGIE EXPÉRIMENTALE
3.3.3 RESULTATS ET ANALYSES
3.4 VALIDATION DES TACTONS
3.4.1 CONFIGURATION DE L’EXPÉRIMENTATION
3.4.2 MÉTHODOLOGIE EXPÉRIMENTALE
3.4.3 RÉSULTATS ET ANALYSES
3.5 DISCUSSION SUR LA CARTE PERCEPTUELLE ET LES TESTS DE VALIDATION
3.6 CONCLUSION
CHAPITRE 4 PROGRAMME D’ENTRAÎNEMENT DES STIMULI TACTILES
4.1 LE JEU SÉRIEUX
4.1.2 ÉLÉMENTS PRINCIPAUX DU JEU
4.1.3 JOUER LE JEU
4.2 RÉSULTATS PRÉLIMINAIRES
4.3 CRITIQUE DU JEU SÉRIEUX PROPOSÉ
4.4 CONCLUSION
CONCLUSION

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