Au cours des dernières décennies, le développement rapide de la technologie sans fil et micro-électronique a provoqué un profond impact sur notre vie quotidienne. Parallèlement à la tendance, les technologies d'assistance ont été révolutionnées en termes de miniaturisation et de portabilité. Les traditionnels encombrants systèmes de dispositifs aidés, à connexion filaire sont maintenant remplacés par d'autres plus compacts, légers et portables. Le nombre de personnes aveugles et ayant une déficience visuelle continue à faire face à de nombreuses difficultés dans la vie quotidienne, en particulier dans la mobilité et la navigation. La théorie de la substitution sensorielle dans laquelle l'information obtenue d'une modalité sensorielle, peut atteindre les structures du cerveau physiologiquement par d'autres modalités sensorielles; par conséquent, il est possible pour les personnes aveugles et malvoyantes d'obtenir les informations désirées par d'autres sens. Sur la base de ces technologies et principes, nous voulons améliorer le Tongue Display Unit, un dispositif de visio-tactile lingual a été inventé par le professeur Bach-y-Rita à un, dispositif à long terme sans fil portable pour la navigation. Afin de rendre ce dispositif autonome, certaines propriétés doivent être étudiées: l'optimisation de la consommation d'énergie (à faire à long terme) et la communication sans fil efficace. Nous avons fait un examen très détaillé afin de choisir les composants optimaux et la méthode adéquate pour notre système. La conception du matériel a été effectuée en choisissant le meilleur algorithme. Le module émetteur-récepteur sans fil basé sur ZigBee contribue à réduire la consommation globale d'énergie. Notre antenne omnidirectionnelle est appropriée pour une utilisation chez les personnes aveugles qui ne peuvent pas être orientés à l'avance. Nous avons modifié tous les composants de la TDU, du matériel au logiciel, à partir du contrôleur à l'actionneur. La conception de l'ensemble d'électrodes n'est pas rectangulaire comme traditionnellement mais sous une forme ronde avec un soutien utilisé pour la direction et à la navigation. Enfin, le système a été validé par TDU fonctionnement en temps réel et testé sur les utilisateurs réels. Les performances du système en termes de design et d'énergie ont été améliorées. La communication sans fil est plus efficace et consomme moins d'énergie. Les premiers résultats sur les essais des utilisateurs montrent une assez bonne perception de notre TDU. / Over the last decades, the rapid development of wireless technology and microelectronic has caused a profound impact on our daily lives. Alongside the trend, assistive technologies have revolutionized in terms of miniaturization and wearability. The traditional bulky aided devices systems with wired connection are now replaced by the compact, lightweight and portable ones. The number of blind and visually impaired people continues to deal with many difficulties in daily lives, especially in mobility and navigation. The theory of sensory substitution in which information gained from one sensory modality can reach brain structures physiologically through other sensory modalities; therefore, it is possible for the blind and visually impaired people to get desired information via other senses. Based on these technologies and principles, we want to enhance the Tongue Display Unit, a lingual visuo-tactile device was invented by Professor Bach-y-Rita to a wireless, wearable, long-term device for navigation. In order to make such device, some properties have to be studied: optimization of energy consumption (to make it long-term) and efficient wireless communication. We made a very detailed review in order to choose the optimal components and method for our system. The hardware design was calculated and selected the best algorithm. The ZigBee-based wireless transceiver module contributes to reducing the overall power consumption. Our omnidirectional antenna is appropriate for usage in blind people who cannot orient in advance. We modified all components of the TDU, from the hardware to software, from controller to actuator. The design of the electrode array is not rectangular as traditional but in a round shape which is supportively used for direction and navigation. Lastly the TDU system was validated by real-time operation and tested on real users. The performance of the system in terms of design and energy has been improved. The wireless communication is more effective and consumes less power. The primary results on users' trials show rather good perception on our TDU.

La perte de la vision affecte considérablement la capacité de se déplacer dans l’environnement. Les personnes aveugles utilisent aujourd’hui des aides à la mobilité comme la canne blanche et le chien guide. Cependant, ces aides ne donnent pas assez d’information sur l’environnement, et des accidents peuvent parfois survenir, notamment avec des obstacles en hauteur, non détectés par la canne blanche. Les systèmes de substitution sensorielle permettent d’apporter l’information visuelle via une autre modalité intacte comme le toucher. Il en existe principalement deux types, des systèmes de guidages, comme le EyeCane qui donne une information de distance en un point, et des systèmes visuels comme le Tongue Display Unit, basé sur le contraste qui transforme le signal d’une caméra en stimulation électro-tactile sur la langue. Le but de l’étude était de comparer ces deux appareils dans un même couloir à obstacle à taille réelle (21m x 2,4m). Des aveugles précoces et tardifs, et des contrôles voyants aux yeux bandés devaient traverser le couloir tout en détectant, identifiant et évitant les obstacles (cube, porte, sol, poteau) rencontrés. Les résultats ont montré que tous les participants ont été capables de naviguer avec les deux appareils. De plus, avec le EyeCane, les participants aveugles ont significativement mieux évité les obstacles après détection que les voyants, et que les aveugles précoces étaient significativement plus rapides pour traverser le couloir que les deux autres groupes. Cependant, la comparaison entre les deux appareils a révélé que les aveugles tardifs ont détecté significativement plus d’obstacles avec le TDU qu’avec le EyeCane sans pour autant améliorer les performances de navigation. De plus, la quantité d’information sur l’environnement fournie par le TDU semble ralentir et fatiguer les participants après une longue période d’utilisation. On peut alors suggérer que seules les informations de l’environnement immédiat données par le EyeCane sont nécessaires et suffisantes à la navigation. Cette étude permet de mieux guider la conception de futurs appareils destinés à améliorer l’indépendance de navigation chez les personnes aveugles. / Vision loss affects the ability to move around the environment. People who are blind today use mobility aids such as the long cane and guide dog. However, these aids do not provide enough information about the environment, and accidents can sometimes occur, especially with high obstacles not detected by the white cane. Sensory substitution systems allow visual information to be provided via another intact modality such as touch. There are mainly two types: guidance systems, like the EyeCane, that give distance information at a point, and visual systems, like the Tongue Display Unit, based on contrast which transforms the signal from a camera into electrotactile stimulation on the tongue. The aim of the study was to compare these two devices in the same full-size obstacle course (21m x 2.4m). Early and late blind, and blindfolded sighted controls had to cross the hallway while detecting, identifying and avoiding encountered obstacles (cube, door, floor, pole). It was found that all participants were able to navigate with both devices. Furthermore, with the EyeCane, the blind participants were significantly better to avoid obstacles after detection than the sighted, and the early blind were significantly faster to cross the corridor than the other two groups. However, the comparison between the two devices revealed that participants detected significantly more obstacles with the TDU than with the EyeCane without improving navigation performance. In addition, the amount of environmental information provided by the TDU appears to slow down and tire participants after a long period of use. We can then suggest that only the information of the immediate environment given by the EyeCane is necessary and sufficient for navigation. This study helps to guide the design of future devices to improve navigation independence in blind people.

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