Paraplegic upper body posture estimation for lower limbs rehabilitation under FES

Estimation de la posture d'un sujet paraplégique en vue d'une rééducation des membres inférieurs sous stimulation électrique fonctionnelle

Gaël Pages (1)

1 DEMAR - Artificial movement and gait restoration

This thesis presents a contribution for FES-induced movement in paraplegia. The feasibility of posture estimation from forces exerted voluntarily on the handles of a supporting frame during standing is investigated. The problem is stated as a constraint satisfaction problem and is solved with an algorithm based on interval analysis. The constraints are derived from a kinematic model of the human body. The methodology is capable to take in account any uncertainty in quantities that are either assumed known
or measured. Uncertainty bounds are computed for the estimated posture. This method has been first validated with healthy subjects experiments, using two 6-axis force/torque sensors attached onto handles of a supporting frame, and was finally used and validated with paraplegic patients.

Cette thèse contribue aux recherches menées dans le cadre de la restauration du mouvement sous stimulation électrique fonctionnelle (SEF) chez les paraplégiques. L'étude porte sur l'estimation de la posture à partir d'efforts volontairement exercés sur les poignées d'un cadre de support. Ceci est posé comme un problème de satisfaction de contraintes et résolu au travers d'algorithmes basés sur l'analyse par intervalles. Les contraintes sont définies à partir d'un modèle cinématique du corps humain. La méthodologie est capable de prendre en compte les incertitudes relatives aux quantités mesurées ou connues a priori. Des ensembles de postures solutions sont calculés et l'incertitude qui leur est associée est rigoureusement caractérisée. La méthode à été d'abord validée expérimentalement avec des sujets valides, utilisant deux capteurs d'efforts six-axes équipés sur les poignées d'un cadre de support, et fut finalement mise en oeuvre lors d'expérimentations avec des patients paraplégiques.

Mots clés: Posture estimation; paraplegia; fuctional electrical stimulation (FES); robotics; interval analysis; constraint satisfaction problem (CSP); CSP; FES

Mots clés: satisfaction de contraintes (CSP); Estimation de posture; paraplégie; stimulation électrique fonctionnelle (SEF); robotique; arithmétique d'intervalles

Domaines: Automatique / Robotique

Gaël Pages. Estimation de la posture d'un sujet paraplégique en vue d'une rééducation des membres inférieurs sous stimulation électrique fonctionnelle. Automatique / Robotique. Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00123102⟩