Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2004. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2004. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique.

Le travail présenté dans ce mémoire porte sur l’aide à la navigation pour un fauteuil intelligent. Le but est de réaliser un système de reconnaissance et de suivi de trajets. Ce travail s’inscrit dans le projet VAHM qui utilise des fauteuils électriques du commerce sur lesquels ont été ajoutés une série de capteurs et un calculateur. Le VAHM utilise différents comportements (suivi de direction, suivi de mur, évitement d’obstacles,...) pour contrôler le fauteuil et pour réagir à l’environnement. On étudie, en premier lieu, la possibilité d’utiliser l’enchaînement des comportements du fauteuil pour modéliser et reconnaître un trajet en utilisant les MMC. Cette méthode montre ses limites en ce qui concerne la généralisation du modèle à des trajets non appris. Puis l’utilisation des MMC-MD est alors étudiée en intégrant, en plus des comportements, des données provenant des capteurs. Cependant les essais montrent que la reconnaissance est meilleure en utilisant uniquement les données provenant des capteurs. Ceci qui nous a conduit à n’utiliser que les données provenant des capteurs dans la suite du projet pour réaliser la reconnaissance. L’algorithme CONDENSATION est alors utilisé. Il possède de nombreux avantages dont celui de ne pas avoir besoin de modèle complexe puisque un seul trajet de référence est nécessaire pour réaliser la reconnaissance. Ces modèles de trajets sont ensuite mis dans un réseau bayésien pour faciliter les transitions d’un modèle à l’autre. La dernière partie du mémoire présente les résultats de la mise en œuvre de la reconnaissance en conditions réelles sur le fauteuil VAHM 3 / The work presented in this thesis concerns navigation assistance for a smart wheelchair. We propose a new approach based on this behaviour based structure, aiming at assisting the user in a global way. The intelligent system relies on a modelisation of the most frequently used routes and assists the user when navigating by suggesting the next movement when the route has been recognised. The user will not have to change the direction, thus sparing him/her an action. This work is included in the VAHM project that use commercial electric wheelchair which is enhanced by several sensors and a calculator. The VAHM project is using a multi-agent control system. Different behaviours (direction following, wall following, obstacle avoidance ...) are designed react to the environment. At first, we tried to modelize and recognize behaviour sequences with HMM. This method showed its limits to generalize the recognition of unlearned trajectories. Then we used M-HMM (by adding sensor’s data) to achieve recognition. However, our tests show that the recognition is better by using only sensor’s data. These observations have conducted us to use only sensor’s data for the recognition. The CONDENSATION algorithm had been tested to perform recognition from sensor's data. This system earn numerous advantages including that it doesn’t need a complex model since only one reference trajectory is necessary to perform the recognition. Then these trajectory models have been put into a Bayesian network to facilitate transitions between models in order to recognize a long trajectory. The last part of this thesis presents recognition’s results in real conditions on the VAHM 3 wheelchair prototype

Les sites internet et applications mobiles documentant l’accessibilité destinés aux usagers de fauteuil roulant se sont multipliés au cours des dernières années. L’avènement des interfaces multimodales, par l’entremise des systèmes géospatiaux, offre aussi des perspectives prometteuses pour aider les usagers de fauteuil roulant à la planification et navigation de leurs déplacements. Dès lors, des technologies géospatiales d’assistance sont en émergence. On ne connaît cependant pas l’ensemble des critères d’utilisabilité à considérer pour les évaluer malgré l’existence de plusieurs questionnaires standardisés. Cette étude propose de documenter les besoins et exigences des usagers de fauteuil roulant manuel concernant les technologies géospatiales d’assistance puis d’appréhender leur utilisabilité à l’aide du modèle “Matching Person and Technology”. Un examen de la portée a été réalise afin de compiler une liste de critères spécifiques liés aux interfaces utilisateur et aux technologies géospatiales d’assistance à partir de questionnaires standardisés. Une étude transversale à visée exploratoire a été réalisée auprès de 17 usagers de fauteuil roulant manuel afin de rendre explicites leurs besoins et attentes. Ces critères s’ajouteraient à la catégorie des facteurs technologiques du modèle “Matching Person and Technology” pour l’utilisabilité des technologies géospatiales d’assistance: Bluetooth, content, content-clarity, content-color, content-consistency, content-credibility, content-legibility, content-relevance, content-trustworthy, content-understandable, delivery format, ease of navigation, everyday words, functions-expected, functions-integration, graphics, hands-free, input, network externality, structure et time spent waiting. Nos résultats interprétés à l’aide du modèle “Matching Person and Technology” suggèrent que l’utilisation actuelle et la familiarité reliées à une technologie donnée ainsi que les attentes envers le contenu informatif et la transportabilité sont des critères forts importants pour l’adoption des technologies géospatiales d’assistance par les usagers de fauteuil roulant rencontrés. Nos résultats aideront les développeurs d’assistances technologiques et cliniciens à faire des choix éclairés dans le futur. / Websites and mobile applications providing accessibility information for wheelchair users have increased in recent years. The advent of multimodal interfaces, through geospatial systems (route planners and navigation systems), also offers promising opportunities to help wheelchair users plan and then execute movements in the city. Geospatial assistive technologies are now emerging for them. However, the set of usability criteria to consider for evaluating this type of assistive technology is unknown despite the existence of several standardized questionnaires. This study proposes to document the needs and requirements of manual wheelchair users regarding geospatial assistive technologies and then to understand their usability through the "Matching Person and Technology" model. A scoping review was conducted to compile a list of specific criteria related to user interfaces and geospatial assistive technologies from standardized questionnaires. An exploratory crosssectional study has been carried out with 17 manual wheelchair users to make explicit their needs and expectations. As results, these criteria could be added to the technological factors already known via the "Matching Person and Technology" model for the usability of geospatial assistive technologies: Bluetooth, content, content-clarity, content-color, content-consistency, contentcredibility, content-legibility, content-relevance, content-trustworthy, content-understandable, delivery format, ease of navigation, everyday words, functions-expected, functions-integration, graphics, hands-free, input, network externality, structure and time spent waiting. Using the "Matching Person and Technology" model, the results suggest that actual use and familiarity with a given technology, as well as the expectations about information content and transportability, are important criteria for the adoption of geospatial assistance technology by the manual wheelchair users interviewed. Our results will help developers and clinicians to enhance the geospatial assistive technologies, structure the testing experimentations and make attribution recommendations.

Le but de cette étude est d’évaluer l’effet de la hauteur d’un dénivellement et du niveau d’une lésion de la moelle épinière sur les mouvements du tronc et du fauteuil roulant manuel lors de l’approche et de la montée de ce dénivellement. Dix-huit hommes ayant une paraplégie devaient franchir avec leur fauteuil roulant manuel une distance de 3 m puis monter des dénivellements de 5 cm, 10 cm et 15 cm. Les résultats montrent que les participants : 1) ont une plus grande vitesse lors de la levée des roues avant peu importe le niveau de lésion, 2) lèvent les roues avant du fauteuil roulant manuel plus loin du dénivellement peu importe le niveau de lésion, et 3) ont une plus grande amplitude de flexion/extension du tronc chez les paraplégiques ayant une lésion basse comparativement à ceux ayant une lésion haute, et ce, plus la hauteur du dénivellement augmente.

Tableau d'honneur de la FÉSP / Introduction. L’entrainement aux habiletés requises en fauteuil roulant manuel (FRM) mené par un pair est efficace pour améliorer ces habiletés et l’auto-efficacité. Peu d’information est disponible sur l’entrainement dans la communauté. Ainsi, le premier objectif de ce mémoire consiste à réaliser une synthèse des connaissances sur les effets des interventions de réadaptation impliquant des pairs. Le second objectif consiste à évaluer les effets de Roulez avec confiance, un entrainement aux habiletés en FRM mené par un pair dans la communauté, et à explorer l’expérience des participants au programme. Méthode. Une revue systématique des écrits a été menée. Ensuite, une étude à devis mixte parallèle avec trois temps de mesure a été réalisée. Des questionnaires sur la participation sociale (Wheelchair outcome measure), l’auto-efficacité (Wheelchair use confidence scale for manual wheelchair users), les habiletés en FRM (Wheelchair skills test questionnaire) et la qualité de vie (Satisfaction with life scale) ainsi qu’une entrevue semistructurée ont été complétés. Une analyse non-paramétrique de données longitudinales et une analyse de contenu thématique ont été réalisées. Résultats. Treize études ont été identifiées : certaines menées par des pairs et d’autres par des professionnels. Dix-neuf utilisateurs de FRM (45±12 ans) ont participé au programme. Une différence statistiquement significative (p<0,0001) a été identifiée pour toutes les variables sauf la qualité de vie (p=0,687). Les gains se sont maintenus après trois mois. Les thèmes émergeant des entrevues sont : 1) L’influence de mon passé ; 2) Composantes du programme : toucher à la surface ; 3) Une expérience sociale positive ; 4) Comment l’environnement physique a façonné le programme ; 5) Apprendre plus que des habiletés ; 6) Les émotions provoquées par le programme. Conclusion. Davantage d’études sont nécessaires pour déterminer les effets sur la mobilité et la participation des interventions impliquant des pairs. Roulez avec confiance apporte des bénéfices aux utilisateurs de FRM / Introduction. A peer-led wheelchair skills training is effective to increase wheelchair skills and self-efficacy. Few information is available on wheelchair training in the community. The first objective was to synthesize knowledge on the effectiveness of peer-based rehabilitation interventions among adults with mobility disabilities. The second objective was to evaluate the effects of Roulez avec confiance, a peer-led community-based wheelchair skills training, on community-dwelling manual wheelchair users and to explore their experience in the program. Methods. First, a systematic literature review was conducted. Second, a parallel mixed design was used with measurements before, after and 3 months after the program. Validated questionnaires on social participation (Wheelchair outcome measure), manual wheelchair self-efficacy (Wheelchair use confidence scale for manual wheelchair users), manual wheelchair skills (Wheelchair skills test questionnaire), and quality of life (Satisfaction with life scale) were administered. A semi-structured interview on users’ experience was conducted. Nonparametric analysis of longitudinal data and thematic content analysis were done. Results. Thirteen peer-based studies were identified including peer-led and professional-led studies. Nineteen manual wheelchair users (45±12 years) participated in the peer-led program. There was a statistically significant increase (p<0.0001) in all outcomes except quality of life (p=0.687). Gains were maintained after three months. Main themes identified were: 1) The influence of my background; 2) Components of the program: Scratching the surface; 3) A positive social experience; 4) How the physical environment shaped the program; 5) Learning more than skills; 6) Emotions triggered by the program. Conclusion. Further research on the effects of peer-based interventions on mobility and participation is warranted. Roulez avec confiance is a relevant intervention to deliver peer-led community-based wheelchair skills training to community-dwelling manual wheelchair users.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Le sport adapté est en plein essor afin de contrer la sédentarité particulièrement présente chez les personnes vivant avec une incapacité physique. De ces sports, la course en fauteuil roulant est pilier à la culture parasportive québécoise et un des plus représentés lors des paralympiques. Il reste beaucoup de travail à faire pour diminuer les inégalités entre les ressources offertes aux athlètes avec et sans incapacités. Les athlètes de course en fauteuil ont notamment exprimé un besoin d innovation technologique pour les guider dans leur carrière athlétique. Considérant l importance de la vitesse selon les acteurs terrain et scientifiques, l analyse de celle-ci est considérée comme étant prioritaire. Les capteurs inertiels ont montré du potentiel pour répondre à ces besoins. Cependant, cette technologie est récente et leurs qualités psychométriques, jugées comme primordiales, sont quasi inexistantes dans la littérature. Le premier objectif de ce mémoire est de développer des indicateurs de la cinématique du fauteuil et de caractéristiques spatio-temporelles à base de capteurs inertiels. Le second objectif est d évaluer les qualités psychométriques (validité concurrente et fidélité test-etest) de tels indicateurs. Nous avons émis comme hypothèse que les indicateurs allaient posséder une bonne fidélité test-retest et une validité concurrente élevée avec un système optique. Après familiarisation, treize personnes sans incapacités ont effectué des accélérations maximales de 36 m sur un fauteuil roulant athlétique lors de deux visites. La cinématique a été estimée en utilisant un capteur inertiel (Physilog, Mindmaze) positionné sur le cadre et un système optique (SciencePerfo, Speedtracker). Des indicateurs ont été extraits de l accélération et de la vitesse des systèmes. La fidélité test-retest est ressortie comme modérée à bonne, tandis que 5 des 28 indicateurs ont montré une faible fidélité. Les corrélations entre les deux systèmes sont élevées à très élevées (0,78 0,99). Les résultats suggèrent que les indicateurs sont précis et soutiennent leur utilisation. / Adapted sports are increasing in popularity as a means of opposing the sedentary lifestyle that is particularly prevalent among people with physical disabilities. Of these sports, wheelchair racing is a pillar of Quebec's parasport culture and one of the most represented at the Paralympics. Much remains to be done to reduce the investment inequalities between athletes with and without disabilities. In particular, wheelchair racing athletes have expressed a need for technological innovation to guide them in their athletic careers. Considering the importance of speed according to athletes and researchers, its analysis is considered a priority. Inertial sensors have shown potential to fulfill these needs. However, this technology is recent and the psychometric properties of reported indicators, considered to be essentials, are virtually nonexistent in the scientific literature. The first objective of this master's thesis is to develop inertial sensor-based indicators of wheelchair kinematics and spatio-temporal characteristics. The second objective is to assess the psychometric qualities (concurrent validity and test-retest reliability) of such indicators. We hypothesized that the indicators would have good test-retest reliability and high concurrent validity with an optical system. After familiarization, thirteen people without disabilities performed maximum accelerations of 36m on a racing wheelchairduring two visits. The wheelchair kinematics were estimated using an IMU (Physilog, Mindmaze) positioned on the frame and an optical system (SciencePerfo, Speedtracker).Indicators were extracted from the systems' acceleration and velocity. Test-retest fidelity was found to be moderate to good, while 5 of the 28 indicators showed low fidelity. Correlations between the two systems were high to very high (0,78 -- 0,99). The results suggest that theindicators developed are accurate and support their use to assess wheelchair kinematics over a short distance.

Dans ce travail de maîtrise, nous avons exploité l'approche de modélisation et de simulation proposée par la Dynamique des Systèmes (DS). La DS définit tout système complexe comme une structure, dont les composants sont interconnectés par des relations de causalité. Les modèles de la DS sont basés sur les concepts d'interaction, de rétroaction et de complexité. Cette méthodologie permet de comprendre et de simuler le comportement dynamique d'un système complexe et de mettre en évidence les facteurs structurels ayant un impact sur les performances et la résilience de ce dernier. Elle permet ainsi de comprendre le pourquoi et le comment de l'évolution de ce système dans le temps en vue de modifier et d'améliorer son fonctionnement. La DS permet également d'analyser l'impact d'une prise de décision sur l'évolution du système permettant ainsi d'étudier divers scénarios et stratégies organisationnels. Dans ce mémoire, nous avons utilisé la DS comme approche de modélisation et de simulation à l'amélioration des processus de prise de décision dans le cadre des aides à la mobilité et notamment au projet ± d'attribution, de valorisation et de maintenance des fauteuils roulants ¿ pour le compte de l'Institut de Réadaptation en Déficience Physique de Québec (IRDPQ). Nous avons ainsi analysé le cycle de vie d'une aide à la mobilité, proposé un modèle de simulation qui tient compte de la maintenance préventive. Dans ce modèle, nous avons également analysé l'évolution du stock de fauteuils roulants et avons présenté l'évolution de ce flux en termes de défauts par semaine afin de montrer l'incidence de la stratégie de maintenance adoptée à la réduction du nombre de pannes et par conséquent, à l'amélioration de la fiabilité de ces équipements. Notre étude a notamment montré que la fiabilité des équipements peut être améliorée tout en réduisant les actions de maintenance inutiles par la prise en compte d'une maintenance intelligente qui permettra de réduire la fréquence des pannes.

Thèse de doctorat : Automatique : Metz : 2007. / Thèse soutenue sur ensemble de travaux. Bibliogr. p. 153-162.

Thèse de doctorat : Automatique : Metz : 2007. / Thèse soutenue sur ensemble de travaux. Bibliogr. p. 141-154.