Publié le 3 mai 2018
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Clément Favey, doctorant au laboratoire Aimé Cotton, assis sur un prototype de fauteuil semi-autonome

Rencontre avec Clément Favey, doctorant au laboratoire Aimé Cotton, qui nous raconte son sujet de thèse, et détaille ses efforts pour la réalisation d'un fauteuil semi-autonome visant à rendre une certaine autonomie de déplacement à des patients atteints d'infirmité motrice cérébrale.

Sur quoi portent vos travaux de thèse ?

L'intitulé exact est: "Profilométrie optique active pour le guidage de fauteuils roulants pour polyhandicapés". Le projet vise à redonner de l'autonomie aux patients qui en sont privés, en développant un dispositif nomade (qui s'adapte aux fauteuils des patients) capable de détecter des obstacles et d'intervenir sur la vitesse du fauteuil pour éviter un danger ou un impact.

Comment êtes-vous arrivé à faire cette thèse ?

Passionné très tôt par les sciences et la physique en particulier, j'ai fait un bac S, puis j'ai intégré l'institut de formation d'ingénieurs de l'Université Paris-Sud 11 (IFIPS) qui deviendra l'année d'après Polytech Paris-Sud. Dans mon domaine (l'optronique), il y a beaucoup de débouchés dans la défense mais mon stage de fin d'étude à Sagem m'a convaincu de trouver un champ d'applications plus en accord avec mes convictions profondes. J'ai alors contacté l'un de mes anciens professeurs, René Farcy. Il est chercheur au laboratoire Aimé Cotton et développe, avec son équipe, des dispositifs d'aide aux handicapés. J'ai commencé par un petit projet avec René au laboratoire, sur des cannes pour aveugles, puis nous avons décidé de monter un projet de thèse autour du fauteuil, pour lequel j'ai obtenu un financement de l'Ecole doctorale "Ondes et matières" en 2015.

« Le grand public n'imagine pas le bond technologique entre une vidéo de démonstration et un objet utilisable dans des conditions réelles. Prenons la voiture autonome, on a l'impression qu'elle est déjà là, prête à l'emploi. Dans ce cas, pourquoi n'en voyons-nous pas ? Il y a encore du travail avant de voir une voiture autonome sur le plateau de Saclay. »

Faire cette thèse m'a fait comprendre à quel point l'écart est grand entre les idées que se fait le grand public et la réalité des possibilités technologiques actuelles. J'ai perdu une certaine innocence en me rendant compte de la complexité de concevoir des systèmes capables d'évoluer librement dans une situation réelle. Le milieu du handicap est aussi très riche en surprises, notamment au niveau des besoins réels des personnes souffrant de handicap. Bien souvent, les valides se font des idées fausses et peuvent surrévaluer l'importance réelle ou la pertinence d'un outil.

Qui sont les patients qui pourraient profiter de ce dispositif ?

Le public ciblé est celui des patients atteints d'infirmité motrice d'origine cérébrale (IMC). Cette infirmité est souvent causée par des lésions prénatales, touche environ une naissance sur deux mille, et est non-dégénérative, c'est à dire que l'état du patient ne peut pas s'améliorer ou se détériorer avec le temps.

Cette infirmité peut être due à une déficience moteur, à un handicap cognitif qui entraine des troubles moteurs, à des troubles de la perception et de la compréhension, ou à toutes ces causes à la fois. Le degré des lésions détermine la possibilité d'autonomie de ces personnes, et l'utilisation d'un fauteuil électrique à commande manuelle peut bien souvent poser des problèmes de sécurité.

Il en résulte pour ces patients une perte partielle ou totale d'autonomie de déplacement. Ceci les prive en plus de l'apprentissage du monde extérieur lié au déplacement autonome, de ses stimuli, de sa réaction à nos propres actions, qui est primordial dans notre construction cognitive.

Comment faire pour rendre l'autonomie à ces patients ?

Le problème principal de l'utilisation de fauteuils électriques à commande manuelle par des patients atteints d'IMC est celui de la sécurité. En effet, pour des patients ne possédant pas un bon contrôle de leurs membres antérieurs, ou avec de grandes difficultés de perception, les risques d'accidents sont trop élevés. Ainsi, que ce soit dans un fauteuil roulant manuel ou électrique, une tierce personne doit le pousser ou le piloter à leur place, avec le manque d'autonomie que ceci procure.

L'idée est donc de modifier le dispositif de contrôle d'un fauteuil électrique pour assister les déplacements et interdire les déplacements dangereux. Par exemple, lorsque le fauteuil se retrouve face à un escalier descendant et que la commande "avancer" est donnée, le fauteuil doit pouvoir ignorer cette commande de manière autonome. L'aspect le plus important pour nous est de laisser les déplacements de l'utilisateur les plus libres possibles, en intervenant uniquement lorsqu'il y a un risque. Ainsi le système ne corrige pas les trajectoires, ne prend pas de décision quant à la direction dans laquelle aller, et ne peut se "conduire" seul. Le système laisse l'utilisateur agir, en ralentissant, voire en stoppant le fauteuil en cas de besoin.

Comment se fait la détection d'obstacles ?

Le point central du projet est donc la détection d'obstacles dans n'importe quel environnement, avec tout type de surface, d'objets mouvants, ou de perturbations. Il y a trois techniques principales de détection d'obstacles :

  • par des capteurs infrarouge,
  • par des capteurs à ultrasons,
  • par des capteurs optiques (qui utilisent de la lumière visible).

Les trois types de capteurs fonctionnent sur le même principe : on envoie une onde d'une certaine longueur d'onde (infrarouge, visible ou ultrasons) vers l'environnement proche du fauteuil. La manière dont l'onde est réfléchie nous donne une idée de la présence ou de l'absence d'obstacles.

Chaque système de détection a des failles potentielles (les ultrasons ne permettent pas de detecter des surfaces trop lisses, les systèmes optiques peuvent rater des obstacles trop minces...) et les très fortes exigences de sécurité rendent les trois systèmes de détection indispensables, car complémentaires.

Actuellement nous travaillons avec plusieurs détecteurs développés en interne:

  • un télémètre laser trigonométrique qui mesure un angle au lieu d'un temps de parcours
  • un télémètre à trois lasers à triangulation qui permet d'obtenir un profil de distance
  • un détecteur à infrarouge aussi utilisé dans d'autres dispositifs d'aides aux handicapés comme les cannes pour personnes malvoyantes ou aveugles.

Détecteur à trois lasers utilisé pour la détection d'obstacles

Le télémètre à triangulation et les trois faisceaux lasers qui permettent de localiser les obstacles et en tirer un profil de distance.

Avez-vous des contacts avec des fondations, des associations ?

Oui, et ces contacts sont très importants pour nous. Depuis le début du projet, j'ai pu réaliser une dizaine de visites dans des centres d'aides ou dans des fondations (Téléthon, Fondation de Garches, Fondation Ellen Poidatz, l'institut d'éducation motrice (IEM) de Bailly...), avec des ergothérapeutes ou des patients. Ces visites ont pour but d'établir un aller-retour permanent entre le laboratoire et le monde du handicap. Nous voulons être au plus près des besoins réels des patients, et ne pas s'encombrer d'idées qui paraissent géniales aux valides, mais qui sont en fait totalement inutiles aux handicapés.

Où en êtes-vous dans l'avancement du projet ?

Je suis dans ma troisième année de thèse, et nous avons réalisé un dispositif capable de s'arrêter devant un escalier, et d'éviter les murs autour de lui. Nous avons encore à travailler sur les types d'obstacles moins standards comme des personnes en déplacement, des objets au sol...

Comment envisagez-vous votre avenir ?

Je me soucie très peu de ma carrière académique, ma motivation principale est de mener à bien ce projet, d'arriver à un prototype utilisable, et que mes travaux puissent réellement aider les patients. Une fois la thèse terminée, j'aimerais m'assurer que le projet aboutisse, dans de bonnes conditions, mais je n'envisage pas de travailler toute ma vie dans ce domaine. Cependant, l'environnement de travail unique qu'offre la recherche publique m'est très cher et je ne me verrais pas travailler en entreprise après avoir connu la liberté de la recherche académique.