Axe 1

Facteurs humains, interaction humain/machine

 Resp. : N. Vignais & T. Deroche

Les travaux menés dans cet axe apportent des éléments de compréhension fondamentaux et appliqués sur les interactions de l’humain avec son environnement, en utilisant des approches et modèles issus de la biomécanique, des neurosciences, de la psychologie, et de l’ergonomie.

 Ergonomie physique et contrôle dans les interactions humain-machine

Interactions homme/exosquelette. Les assistances robotisées sont une piste prometteuse pour la réadaptation motrice et/ou la prévention des troubles musculo-squelettiques (TMS). Elles s’appuient en effet sur les avantages offerts par la robotique : flexibilité, répétabilité, précision. Une première ligne de recherche consiste à analyser, modéliser et optimiser les interactions entre un humain et un exosquelette robotique de membre supérieur (projet ANR EXOMAN 2020-2023 ; Bastide et al., 2018 ; Treussart et al., 2019, Figure 1). A l’échelle de l’Université Paris-Saclay, cette thématique donne lieu à plusieurs collaborations dans le cadre de la FéDeV ;  en particulier au sein de la Thématique 2 « Homme Artificiel Bio-Inspiré ». 

 

 

 

Figure 1 : Exosquelette ABLE hébergé au CIAMS ; Tâche de pointage réalisée avec l’exosquelette ; Modèle de l’interaction homme/exosquelette.

 Interactions cerveau-machine. L’identification par apprentissage automatique des corrélats neuraux de fonctions (perceptives, sensori-motrices, ou cognitives) sur la base de signaux EEG issus d’un seul essai est cruciale pour les interactions cerveau-machine. Cette approche dite “single trial analysis” est investiguée à travers un projet iCODE (LISV/CIAMS, 2018), dans la continuité des travaux sur l'anticipation perceptive (Dozolme et al., 2018).
 Evaluation ergonomique ambulatoire des postes de travail. 9 maladies professionnelles sur 10 sont des TMS. Les facteurs de risque tels que les mouvements répétés, en force, associés à des postures inadaptées, se retrouvent dans de nombreuses activités professionnelles. Afin de détecter et prévenir ces TMS, une méthode associant la mesure d’angles articulaires en continu à l’automatisation d’un calcul de score de risque a été développée et appliquée dans plusieurs domaines professionnels (Caën et al., 2019 ; Rizzuto et al., 2019).

Interactions sociales naturelles et artificielles

 Dans le cas des interactions sociales, un personnage virtuel ou un robot expressif peuvent être utilisés pour identifier dans quelles mesures et sous quelles conditions une personne peut communiquer naturellement avec une machine ou agir conjointement avec elle. La modélisation algébrique de l’intégration des informations audio-haptiques nous a notamment permis de mettre en évidence l’importance de la variabilité interindividuelle  dans la communication humain-machine (Tsalamlal et al,, 2018, Figure 2), ainsi que le rôle de l’expertise clinique pour combiner des expressions audiovisuelles afin de juger l’intensité de la douleur d’autrui (Courbalay et al., 2018).

 

Figure 2 : Plateforme expérimentale permettant de tester l’influence de (i) stimuli tactiles appliqués sur l’avant-bras à partir de jets d’air, (ii) stimuli sonores (expressions vocales) à partir d’écouteurs.

L’ensemble de ces travaux contribuent à la Thématique 3 “Interaction Sociale et Communication” de la FéDeV.

Exergaming et jeux sérieux au service de l’apprentissage et de l'adaptation

Exergaming. Que ce soit pour des publics âgés autonomes ou fragiles, ou des publics atteints de handicap, les jeux vidéo peuvent s’avérer très prometteurs pour l’amélioration des capacités physiques, cognitives et/ou psychologiques. Dans le domaine des jeux vidéo sédentaires, n’engendrant pas de stimulation physique, les jeux d’action se montrent très efficaces pour améliorer les fonctions exécutives, visuo-spatiales et de vitesse de processus de personnes âgées autonomes (Perrot et al., 2019). Dans le domaine des exergames, plusieurs programmes ont également démontré leur efficacité sur les capacités physiques d’adultes atteints de trisomie 21 (Perrot et al., 2020) ou sur les capacités fonctionnelles et/ou psychologiques de personnes âgées fragiles (e.g., Mézière et al., 2020). 

Figure 3 : A/ Exemple d’exergame pour l'entraînement physique et cognitif des personnes âgées, à partir de la console Nintendo Wii. B/ Méthodologie basée sur les biofeedbacks développée par MacIntosh et al. (2019)

Les exergames basés sur le contrôle de la motricité avec retours sensoriels, appelés biofeedbacks, peuvent également être un moyen pertinent pour la pratique d’activités thérapeutiques. A partir de capteurs EMG positionnés sur l’avant-bras (bracelet Myo), un projet de recherche franco-canadien a permis de tester l’influence d’un programme de thérapie motrice à domicile, basé sur la pratique d’un exergame couplé à des biofeedbacks, sur les capacités motrices de membre supérieur d’enfants souffrant de paralysie cérébrale (MacIntosh, 2019 ; MacIntosh et al., 2018). 

Jeux sérieux. Une partie des travaux de l’Axe 1 portent sur l’évaluation expérimentale de l’apprentissage des compétences non techniques, i.e. le raisonnement clinique et la conscience de la situation, via des jeux sérieux pour la formation des professionnels de santé (Blanié et al., 2020). Dans ce cadre, le jeu sérieux LabForGames Warning (Figure 4) a été développé au LabForSIMS (centre de simulation en santé situé à la Faculté de Médecine de l’UPSaclay à Kremlin-Bicêtre).

 Figure 4. Exemple de scénarios tirés de LabForGames Warning, un jeu sérieux développé par les équipes du LabForSIMS.