Dans les pays développés tels que le Canada ou la France, la population est vieillissante et le nombre de personnes atteintes de déficiences cognitives augmente en conséquence. Ces troubles ont des conséquences sur les activités de la vie quotidienne pour les personnes qui en souffrent. Selon l’autonomie de ces personnes et la sévérité de leur déficience, un hébergement en centre spécialisé peut être envisagé. Ces centres spécialisés représentent souvent un coût financier énorme tant pour la personne que pour la société. Afin de limiter ces coûts, une solution alternative a émergé : les habitats domotiques. Ce sont des habitats dans lesquels un ensemble de technologies permet de pallier aux déficiences des personnes et de leur donner une autonomie accrue. Pour ces personnes, certaines de ces activités de la vie quotidienne peuvent représenter des obstacles voire être dangereuses. Par exemple, l’activité de préparation d’un repas est une activité complexe qui peut présenter des risques variés pour des personnes atteintes de déficiences. Ces personnes sont alors assistées par des professionnels ou leurs aidants naturels lors de cette activité et peuvent perdre l’envie de préparer à manger. L’objectif de cette thèse est de concevoir un système permettant à ces personnes de réaliser l’activité de la préparation d’un repas en toute autonomie et en toute sécurité. D’une part, on retrouve la personne atteinte, qui selon sa déficience, aura une façon unique pour réaliser cette activité. Ces personnes vivent rarement seules, il faut tenir compte qu’un public varié puisse bénéficier du système pour la préparation d’un repas. D’autre part, cette activité aura lieu dans un environnement différent pour chaque habitat. Le système doit assurer la sécurité lors de l’activité de préparation de repas, par conséquent, la fiabilité du système est un critère important. Ces habitats sont généralement déjà équipés d’appareils, il devient nécessaire pour le système de pouvoir s’adapter à ces appareils existants. L’objectif de ces travaux est la réalisation d’un prototype permettant d’assurer la sécurité lors de l’activité de la préparation d’un repas par des personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer et ses aidants (professionnels ou naturels). Ce prototype doit s’adapter aux besoins des usagers, de son environnement et du matériel sur lequel il est déployé. iii Pour ce faire, le système, basé sur un système multi-agents, applique des règles de sécurité qui se personnalisent par le biais du profil médical des usagers. La réalisation de modèles pour chaque objectif a permis de réaliser une architecture d’un système flexible. Ces modèles ont été déployés sur deux applications distinctes. Nos travaux ont été menés au sein de deux laboratoires, qui chacun, disposent d’appareils de cuisine différents dans leurs habitats intelligents pour la santé. Les besoins en termes de capteurs et leur interfaçage avec le système sont présentés. Enfin, le système a pu être testé dans ces deux environnements, son adaptation vis-à-vis d’une clientèle variée et pour plusieurs risques de sécurité à travers des scénarios d’usage. Les résultats de ces expérimentations ont été concluants et ont permis de montrer que le prototype répond bien aux objectifs visés.

This thesis focuses on the design and the evaluation of the assistive technological solutions dedicated to the aging people. It is based on a framework which proposes a developmental approach of the aging subject. Our research is composed of three main objectives. The first objective is to improve the knowledge of the aging people (with or without cognitive impairments) problems of activity limitations and participation restrictions in society. The second objective is to preserve (or to develop) the empowerment of the persons with and without cognitive impairment, during the daily activities. Finally, the third objective is to enrich the subject model considered in the design. In this research, the design challenge exceeds the compensation and the slowing down of the individual state deterioration. It aims to preserve the residual individual capabilities and to propose the resources for an adequate fallback and the individual capabilities and empowerment development. Our work is based on a multidisciplinary, participatory and user centered design approach. We use ergonomics knowledge to improve the human-machines interactions, psychological knowledge to analyze acceptability and appropriation of the technical assistive devices, and technical knowledge to develop assistive technologies.

Dans un premier temps, nous avons exploré la reconnaissance des signatures électromagnétiques des familles d'appareils électriques à l'aide d'un apprentissage supervisé et d'une validation croisée. Les résultats obtenus sont peu fiables. L'exactitude de la classification est de 54.5±26.1% pour les familles d'appareils électriques domestiques testés: la bouilloire, la cuisinière (le four traditionnel et les plaques de cuisson), la hotte de la cuisine, la ventilation de la salle de bain, le fer à repasser, le grille-pain, les luminaires de l'ensemble réfrigérateur-congélateur et les luminaires des lampes. Néanmoins, à partir d'un apprentissage non supervisé, les signatures électromagnétiques permettent tout de même de différencier les appareils selon leur type de charge, résistive ou inductive. Dans un second temps, nous avons cherché du côté des profils de puissance. Les fronts détectés sur le profil de puissance peuvent permettre d'identifier l'allumage et l'arrêt des appareils électriques. Par la suite, à l'aide d'un apprentissage supervisé, les différentiels des fronts de puissance sont associés à un appareil électrique. Le système à été validé lors de la réalisation d'un repas au cours duquel une personne à utiliser l'une des plaques de cuisson, le four traditionnel, la ventilation de la salle de bain, le four à micro-ondes et une machine à expresso. Initialement, le taux de vraie reconnaissance est de seulement 58.2%, le taux de non reconnaissance est de 26.5% et le taux de fausse reconnaissance est de 15.3%. En effet, certains appareils ont des consommations électriques similaires. De plus, plusieurs appareils peuvent fonctionner simultanément. Dans un troisième temps, des règles d'inférences statiques et dynamiques ont été mises en place pour améliorer la reconnaissance des appareils électriques. Par exemple: sur quelle(s) ligne(s) électriques(s) un appareil est branché. Le taux de vraie reconnaissance obtenu passe alors à 95.5%, le taux de non reconnaissance passe à 0.3%. Le système de reconnaissance est limité aux appareils électriques ayant une consommation de puissance supérieure à 70 Watts en raison du bruit électrique présent sur l'une des lignes électriques. Malgré les corrections apportées par les règles d'inférence, certains appareils sont difficilement différenciables. Par exemple: le four traditionnel dans la cuisine et le fer à repasser dans la chambre restent très difficiles à reconnaître. Dans un quatrième temps, nous avons cherché à encore améliorer le taux de vraie reconnaissance en incorporant des informations contextuelles non liées au réseau électrique. L'information apportée par les événements sonores permet de localiser spatialement le résident afin de lever certaines ambiguïtés sur la reconnaissance des appareils. Nous avons développé un système de détection et de localisation des événements sonores basé sur la mise en évidence des transitoires du signal sonore. La localisation de la personne à partir de l'environnement sonore à été validé lors de la réalisation des routines du matin par une personne: se lever, s'habiller, faire sa toilette, préparer et manger un petit déjeuner et enfin s'apprêter pour sortir. La fusion des données sonores et électriques n'a pas été implémentée dans le cadre de cette thèse, mais nos travaux montrent qu'il est possible d'obtenir les données sonores et électriques nécessaires pour ce faire. Finalement, des expérimentations intégrant des assistants cognitifs ont été réalisées avec dix personnes non affectées cognitivement. Le scénario consiste à préparer un pâté chinois, prendre un médicament et faire le repassage. Une application d'aide à la cuisine «SemAssist» et une autre de rappel d'activités «Ap@lz» ont aussi été utilisées au cours de l'expérimentation. Ces expérimentations ont permis d'évaluer en conditions réelles le système de supervision de l'environnement électrique basé sur le profil de puissance. Le taux de vraie reconnaissance est de 87.2±5.0%, le taux de non reconnaissance est de 10.5±4.1% et le taux de fausse reconnaissance est de 2.3±2.7%.

Après un tour du monde des Habitats Intelligents pour la Santé (HIS), nous décrivons la mise en place du système grenoblois développé au laboratoire TIMC : le Système d'Information Domotique-Santé Intégré à Domicile (SID²). Nous faisons l'hypothèse que les rythmes biologiques et sociaux sont liés au comportement, et donc à l'activité physique, que nous mesurons par le déplacement du sujet d'observation au sein de l'habitat. Nous créons le terme " Rythmes Circadiens d'Activité " (RCA) pour faire référence à la mesure comportementale de l'activité des patients dans l'habitat. Le système SID² est composé d'un HIS externe relié à Internet, et d'un HIS local, objet de ce document. L'HIS local effectue la surveillance multi-paramétrique et auto-apprend les habitudes de vie d'un patient à domicile à travers le calcul des RCA, de façon à détecter une évolution anormale de son comportement sur le long terme. Un simulateur a été développé pour valider le système.