Learning-based upper limb robotic rehabilitation

Résumé

Dans cette thèse de doctorat, plusieurs avancées sont présentées pour améliorer les capacités d’un robot exosquelette à sept degrés de liberté (7 DDL) conçu pour la rééducation des membres supérieurs. Tout d’abord, une solution cinématique inverse de type humain, basée sur une technique d’apprentissage automatique, est introduite. Cette solution ouvre la voie à la génération de postures naturelles et confortables des membres supérieurs. Contrairement aux méthodes conventionnelles, cette approche offre un moyen pratique et efficace pour trouver des solutions cinématiques inverses appropriées pour la rééducation des membres supérieurs via de robot exosquelettes redondants. L’avantage central réside dans ses capacités en temps réel. De plus, un contrôleur robuste base sur l’apprentissage est développé pour traiter les incertitudes et les perturbations inhérentes à l’interaction patient-robot. Cela inclut la gestion des forces inconnues et l’assurance du respect des contraintes d’entrée et d’état prédéfinies. Ainsi, le contrôleur offre la sécurité fonctionnelle et des performances optimales lors des exercices de rééducation. La dernière avancée dans cette thèse est la conception d’un système de rééducation miroir. Ce système vise à améliorer les compétences motrices des individus atteints d’hémiplégie par la stimulation de la neuroplasticité cérébrale. L’approche implique la fourniture de rétroaction visuelle et de stimulation proprioceptive tandis que les deux bras se déplacent de manière symétrique et simultanée. Cette méthodologie représente un grand pas en avant dans le domaine de la rééducation, exploitant le pouvoir de la neuroplasticité pour favoriser la récupération. De plus, ces avancées s’adressent à la fois aux modes de rééducation passifs et actifs, permettant une approche flexible et personnalisée de la récupération. En mode passif, le patient peut se détendre tandis que l’exosquelette guide le bras le long d’une trajectoire prédéfinie. En mode actif, le porteur gagne de l’indépendance pour initier des mouvements et accomplir des tâches souhaitées sans assistance externe, lui permettant de prendre en main son processus de rééducation. Afin de valider l’efficacité et l’applicabilité en temps réel de ces avancées, une série d’expérimentations a été réalisée. Les résultats de ces expériences ont été documentés, soumis et/ou publiés dans plusieurs revues, contribuant à la communauté scientifique et au domaine de la robotique de rééducation. Les avancées présentées ici ouvrent de nouvelles perspectives pour améliorer la qualité de vie et les perspectives de récupération des personnes ayant besoin de rééducation, posant les bases pour un avenir prometteur dans le domaine de la rééducation assistée par des exosquelettes robotiques.

Date	14 mars 2024
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Maarouf Saad (Directeur(-trice)) & Cristobal Ochoa Luna (Codirecteur(-trice))