Modeling and behavioral analysis of the pilot-powered wheelchair system
Modélisation et analyse comportementale du système Pilote-fauteuil roulant électrique
Résumé
The Powered wheelchairs (PW) allowed many people with motor disabilities to find a suitable mobility, which improved their quality of life. Hence, a vast field of activities has become accessible for them. When prescribing a PW or in a learning phase, however, it is necessary to evaluate the ability of these people to drive a wheelchair. In this context, our goal is to determine relevant parameters to describe the quality of driving on PW for people with disabilities. First, we modeled the pilot-PW system using the OPCM (Optimal Preview Control Model) model proposed by Sharp. This model is based on the preview distance (Dp) of the user during his driving. This distance has been estimated thanks to an eye-tracking system combined with the ViEW 3D simulator of the LCOMS laboratory. A panel of 15 healthy subjects was recruited to drive the PW on a 3D simulator and to validate the OPCM modeling. This distance Dp allows to describe the behavior of the pilot. If this distance is important, it guarantees the tracking trajectory of the OPCM model. Otherwise, the OPCM model diverges. This shows that if the user looks a long part of his future path, he will better anticipate the future control applied to the PW (change of direction, braking, etc.), which allows him to follow his path. In this situation the user has a tracking behavior. In the otherwise, the user’s behavior is rather compensatory. Then, an analysis of preview distance Dp with respect to the different zones of the path (tight slalom, turn, wide slalom), showed that the parameter Dp can be used to differentiate the different driving behaviors related to the different situations of the path. Next, we compared the preview distance between two groups, familiar and novice with regard to the PW driving. The analysis showed that the familiar group has a greater distance value than the novice group. Finally, a last experiment took place at the Rehabilitation Center of Flavigny sur Moselle (54, France). We estimated the preview distance (Dp) for subjects with severe motor impairment, in order to validate the parameter Dp as a performance indicator. A case study analysis was established on five children with disabilities comparing their results with those previously obtained with the healthy subjects
Les fauteuils roulants électriques (FRE) ont permis à nombre de personnes handicapés moteurs de retrouver une mobilité satisfaisante, ce qui a amélioré leur qualité de vie, un vaste champ d’activités leur étant devenu accessible. Lors de la prescription d’un FRE ou d’une phase d’apprentissage à la conduite il est cependant nécessaire d’évaluer les capacités de ces personnes à piloter un fauteuil. Dans ce contexte, notre objectif consiste à déterminer des paramètres pertinents permettant de décrire la qualité de la conduite d’un FRE pour des personnes ayant des déficiences motrices sévères. Tout d’abord, nous avons modélisé le système pilote-FRE par le modèle OPCM (Optimal Preview Control Model) de Sharp. Ce modèle est basé sur la distance anticipée (Dp) par l’utilisateur durant sa conduite du FRE. Cette distance a été estimée grâce à un système de suivi du regard combiné avec le simulateur 3D ViEW du laboratoire LCOMS. Un panel de 15 sujets valides a été recruté pour faire des tests de conduite sur simulateur et valider la modélisation OPCM. La distance Dp a permis de décrire le comportement du pilote. Ensuite, une analyse de la distance anticipée Dp en fonction de différentes zones du parcours (slalom serré, virage, slalom large), a montré que ce paramètre peut être utilisé pour différencier les différents comportements de conduite liées aux différentes situations du parcours. Ensuite nous avons comparé cette distance anticipée entre deux groupes, familiarisés et novices vis-à-vis de la conduite en FRE. L’analyse a montré que le groupe familiarisé présente une distance Dp plus importante que le groupe novice. Enfin, une dernière expérience a eu lieu au Centre de Réadaptation de Flavigny sur Moselle (54, France). Nous avons estimé la distance anticipée (Dp) pour des sujets à déficiences motrices sévères, afin de valider le paramètre Dp comme indicateur de performance. Une étude de cas a été établie portant sur 5 enfants en situation de handicap, en comparant leurs résultats à ceux obtenus précédemment sur un panel de personnes valides
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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