Développement d'un contrôleur à 7 ddl pour le bras robotisé JACO basé sur le traitement automatique en temps-réel du signal EMG des muscles résiduelles chez le blessé médullaire

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Le but de ce projet est le développement d'une interface de contrôle intelligente d'un bras robot manipulateur pour fauteuil roulant motorisé (le bras JACO développé par Kinova, Inc.). L'objectif principal de ce projet est le développement et la réalisation d'un contrôle intelligent du bras robot par les signaux électromyographiques (EMG) des muscles résiduels de la ceinture scapulaire et du cou. Le contrôle du bras s'adresse particulièrement aux usagers de fauteuil roulant motorisé qui ont une perte substantielle de l'usage de leurs mains : par exemple qu'il s'agit soit d'un blessé médullaire de haut niveau ou bien d'une personne atteinte de sclérose en plaque ou de dystrophie musculaire. Le modèle conceptuel visant à évaluer les besoins de l'individu en matière d'aide technique est souvent représenté par quatre composantes : à savoir la personne, l'activité, le contexte d'utilisation et l'aide technique, ainsi que leurs interactions. L'aide technique proposée ici est un bras robot manipulateur pour fauteuil roulant. Un système de contrôle intelligent et coopératif sera développé en intégrant ces 4 composantes en synergie avec l'action myoélectrique (i.e. la commande) des muscles résiduels et la dynamique du bras robot à 7 degrés de libertés. Deux concepts de contrôle seront comparés dans ce projet. Le premier sera basé sur la reconnaissance statistique des mouvements élémentaires appris (tel que le mouvement de flexion du coude ou la rotation latérale gauche de la tête). Ce premier concept sera réalisé par une analyse statistique discriminante afin de générer les commandes adéquates. Le deuxième concept sera basé sur la modélisation par fonction de transfert non linéaire entre les signaux EMG et les moments de force générés aux articulations correspondantes. Ce dernier concept est basé sur la théorie du point d'équilibre (le modèle lambda) qui permet le transfert des signaux de commandes musculaires en signaux commande de trajectoire pour contrôler dynamiquement et de manière fluide l'effecteur (e.g. la main) du robot JACO. Bien entendu les deux modes de contrôles proposés ici seront réalisés en temps-réel. Ce projet est innovateur et ambitieux car il n'existe aucun robot à 7 degrés de liberté qui puisse être contrôlé uniquement par les signaux EMG.