Le but général de ce mémoire consiste à documenter l’utilisation actuelle et potentielle (utilisabilité) des exosquelettes des membres inférieurs pour la marche. Deux volets sont présentés afin de répondre à ce but : 1) une revue systématique portant sur les exosquelettes des membres inférieurs utilisés pour la mobilité fonctionnelle chez les personnes ayant une lésion de la moelle épinière et 2) une étude exploratoire portant sur l’utilisabilité des exosquelettes des membres inférieurs : les perspectives des personnes ayant une lésion incomplète de la moelle épinière. Les résultats des sept études recensées démontrent qu’en tant qu’aide technique, l’applicabilité et l’efficacité des exosquelettes des membres inférieurs dans la communauté restent à démontrer. Les résultats obtenus auprès de 13 personnes ayant une lésion de la moelle épinière interviewées à leur domicile révèlent un écart important entre les attentes des participants en termes de versatilité d’utilisation et de convivialité des caractéristiques techniques par rapport aux exosquelettes actuellement disponibles sur le marché.

Les semelles instrumentées sont des dispositifs pouvant être utilisées pour la quantification de pas et la reconnaissance des activités. Il existe plusieurs modèles de semelles instrumentées, avec des niveaux de validité variables. Ce mémoire comprend trois objectifs : 1) faire une revue systématique de la littérature sur la validité de critère des semelles instrumentées existantes pour identifier les postures, les types d’activités et compter les pas, 2) développer une semelle instrumentée et 3) étudier sa validité pour le comptage de pas. Pour l’objectif 1, cinq bases de données ont permis de sélectionner 33 articles sur la validité de critère de seize modèles de semelles instrumentées pour la détection de posture, de type d’activités et de pas. Selon les indicateurs utilisés, les validités de critère varient de 65,8% à 100% pour la reconnaissance des activités et des postures et de 96% à 100% pour la détection de pas. En somme, peu d’études ont utilisé les semelles instrumentées pour le comptage de pas bien qu’elles démontrent une très bonne validité. Pour les objectifs 2 et 3, nous avons équipé une semelle commercialisée de cinq capteurs de pression et testé trois méthodes de traitement des signaux de pression pour la quantification de pas. Ces trois méthodes sont basées sur le signal de chaque capteur de pression, la moyenne ou la somme cumulée des cinq signaux de pression. Les résultats ont montré que notre semelle instrumentée détectait le pas avec un taux de succès de 94,8 ± 9,4% à 99,5 ± 0,4% à des vitesses de marche confortable et de 97,0 ± 6,2% à 99,6 ± 0,4% à des vitesses de marche rapide à l’intérieur et à l’extérieur d’un bâtiment avec les trois méthodes. Toutefois, la méthode basée sur la somme cumulée avait les niveaux de précision plus élevés pour le comptage de pas / Instrumented insoles are devices which can be used for quantifying steps and recognizing activities. Validity of many instrumented insoles varies from medium to high. This thesis has three objectives: 1) to systematically review the literature on the validity of existing instrumented insoles for posture, type of activities recognition, and step counting, 2) to develop an instrumented insole and 3) to study its criterion validity for step counting. For objective 1, five databases were used to select 33 articles on criterion validity of sixteen insole models for posture and type of activities recognition, and step detection. According to indicators used, validity values vary from 65.8% to 100% for activities and postures recognition and from 96% to 100% for detection of steps. In summary, few studies have used instrumented insoles for steps counting even though they demonstrated a very good validity. For objectives 2 and 3, we equipped a commercialized insole with five pressure sensors and tested three pressure signal processing methods for step quantification. These three methods are based on signal of each pressure sensor, average or cumulative sum of five pressure signals. Results showed that our instrumented insole detected steps with a success rate varying from 94.8 ± 9.4% to 99.5 ± 0.4% at self-selected walking speeds and from 97.0 ± 6.2% to 99.6 ± 0.4% at maximal walking speeds in indoor and outdoor settings with all three processing methods. However, cumulative sum method had the highest levels of accuracy for step counting.

Le placement des pieds en fonction de la position du corps est un facteur clé dans l’équilibre postural nécessaire à la marche mais les adaptations de cette relation géométrique pied-corps lorsque l’environnement l’exige demeure incomprises. Dans cette étude, dix jeunes participants masculins sains marchaient au niveau du sol et devaient enjamber un obstacle qui pouvait soudainement se déplacer vers l’avant au point du contact de pied un ou deux pas avant son franchissement. Le but était de perturber la position de l’obstacle avec deux délais temporels afin de quantifier la position relative entre le corps, les pieds et l’environnement afin de démontrer l’importance géométrique nécessaire pour un franchissement d’obstacle sécuritaire. Les diverses conditions expérimentales ont permis de montrer que la distance horizontale entre l’obstacle et les pieds précédent le franchissement de l’obstacle est une variable assez flexible dans la réussite de cette tâche. Au moment des contacts talons avant et après le franchissement de l’obstacle, la distance relative entre le bassin et le pied nouvellement posé au sol était maintenue pour toutes les conditions. Les résultats présentés dans ce mémoire suggèrent une priorisation de maintenir une relation géométrique stéréotypée entre le pied supportant le corps et le bassin et cela peu importe les distances horizontales entre les pieds et l’obstacle. / Foot placement in relation to the body is known to be a key control factor for level walking but how that body-environment geometry plays in adapting locomotion is still not well understood. For this study, ten healthy young male adults walked on a flat surface as well as when stepping over an obstacle that could move away from them at the point of foot contact one or two steps just before clearance. The goal was to perturb the position of the obstacle with two time delays to quantify relative positioning between the body, feet and environment in order to reveal stereotyped postural geometry necessary for an obstacle crossing task. The various experimental conditions allowed us to show that the horizontal distance between the obstacle and the feet can be modified without influencing successful clearance. At heel contacts before and after the obstacle crossing, the relative distance between the pelvis and the new contacting foot was maintained for all conditions. Those results suggest that there is a priority for the relative geometric relationship between the supporting foot and pelvis over foot proximity for obstacle crossing.

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Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Sciences et Techniques industrielles : Toulon : 2006. / Titre provenant du cadre-titre. Références bibliographiques p.129-132.

Thèse de doctorat : Sciences et techniques des activités physiques et sportives : Rennes 2 : 2008.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2004. / Bibliogr.: f. 47-51. Publié aussi en version électronique.

Dans la première partie de cette thèse, nous étudions un modèle de marche aléatoire centrifuge. Nous démontrons une loi du logarithme itéré pour sa norme, et nous obtenons la loi asymptotique des fluctuations de sa direction. Nous donnons ensuite un encadrement du taux de décroissance exponentielle de la probabilité qu'elle se trouve à l'instant n dans un compact fixé en montrant que la probabilité qu'une marche aléatoire centrée classique retourne dans un compact à l'instant n sans quitter un cône ne décroît pas à vitesse exponentielle. Dans la seconde partie, nous étudions le mouvement brownien de dimension quelconque, conditionné à rester dans un cône de révolution pendant une unité de temps, et nous en déduisons un principe d'invariance pour une marche aléatoire conditionnée à rester dans un cône. / In the first part of this thesis, we study a model of centrifugal random walk. We prove a Law of Iterated Logarithm for its norm, and find the asymptotic law of the fluctuations of its direction. We then give upper and lower bounds for the exponential decay of the probability that the centrifugal random walk visits a fixed compact set at time n; this is achieved by proving that the probability that a centered random walk visits a compact set at time n without having left a cone does not decrease exponentially. In the second part, we study the multidimensional Brownian motion conditioned to stay in a circular cone for a unit of time, and derive an Invariance Principle for a random walk conditioned to stay in a circular cone.