Une aide à la marche qui réfléchit

Lorsque la marche devient de plus en plus difficile et pénible, de nombreuses personnes ?gées utilisent un déambulateur, une aide à la marche à quatre roues sur laquelle elles s'appuient et qu'elles peuvent pousser devant elles en marchant. Les roues avant sont pivotantes, les roues arrière sont fixes. Un panier pour les courses, des freins pour éviter que l'engin ne se mette à rouler dans les descentes - voilà l'équipement simple d'un déambulateur.

Une équipe d'informaticiens et de roboticiens de l'ETH Zurich a transformé un déambulateur en un robot autonome qu'ils ont baptisé "Smart Walker". L'objectif : faciliter la marche et la progression des personnes ?gées plus qu'un déambulateur normal ne peut le faire.

Un appareil peu développé

C'est Bertrand Meyer, professeur de génie logiciel à l'ETH Zurich, qui a donné l'impulsion pour le développement d'un déambulateur robotisé. "L'idée m'est venue lorsque ma mère était très ?gée et devait utiliser un tel déambulateur", explique le chercheur. Selon lui, les rollators restent des appareils peu développés et ne sont pas idéaux pour les personnes fragiles ou très handicapées à la marche.

C'est ainsi qu'un groupe de scientifiques a commencé à travailler sur une meilleure solution dans le cadre de l'initiative Roboscoop en 2012. Roboscoop est un projet de recherche de la chaire d'ingénierie logicielle de l'ETH Zurich et du iHomeLab de la haute école de Lucerne ; l'Autonomous Systems Lab (ASL) de l'ETH participe également en tant qu'organe consultatif. Le projet a été financé par la fondation Hasler dans le cadre de son programme d'encouragement Smart World.

L'objectif de Roboscoop est d'améliorer les technologies et les outils permettant de développer des programmes de robotique. Et le Smart Walker est l'une des applications les plus significatives issues de ce projet. Quatre ans après le lancement du projet, le prototype est désormais prêt à permettre aux chercheurs de trouver des partenaires industriels pour poursuivre le développement de leur compagnon et le mener jusqu'à la commercialisation.

Capteurs, entra?nement et unité de calcul

Le Smart Walker ressemble toujours à un déambulateur, mais il est bourré de processeurs et de capteurs qui contr?lent son comportement.

Ainsi, une caméra 3D pivotant à 360 degrés se trouve sur la face inférieure du guidon. D'une part, elle scrute l'environnement et d'autre part, elle mesure la distance entre l'utilisateur et le Walker. Ce capteur reconna?t en outre les gestes. Il est ainsi possible de faire un signe de la main au Smart Walker, qui se met alors à rouler de manière autonome vers son propriétaire.

Des capteurs sont également placés sur la face inférieure du cadre. Un capteur laser mesure en permanence la distance par rapport aux jambes et surveille le sol afin de détecter les obstacles. Des moteurs électriques de vélos électriques, logés dans les moyeux des roues arrière, assurent la propulsion, de sorte que les utilisateurs n'ont pas besoin d'exercer de force pour pousser le Smart Walker devant eux. La vitesse s'adapte automatiquement à celle de l'utilisateur. Un autre capteur mesure l'inclinaison du déambulateur, ce qui permet par exemple aux moteurs électriques d'accélérer dans les pentes.

Le déambulateur est commandé par une interface utilisateur simple : Une tablette placée sur le guidon permet de passer d'un mode à l'autre. Les utilisateurs peuvent ainsi régler très facilement la manière dont ils souhaitent utiliser leur rollateur. En mode assistance, le Walker aide l'utilisateur à faire demi-tour et à monter les pentes afin de minimiser l'effort nécessaire pour cela. En mode autonome, le SmartWalker agit comme un robot autonome : il réagit aux gestes de l'utilisateur et se dirige vers lui sans aide extérieure.

Le calcul parallèle comme pierre angulaire

Même si l'appareil semble simple, sa programmation est complexe, précisément parce que l'appareil peut et doit faire plusieurs choses à la fois. "Le Smart Walker est contr?lé par un logiciel basé sur le calcul parallèle", souligne Andrey Rusakov, doctorant chez Meyer. Dans le calcul parallèle, les différentes t?ches de calcul se chevauchent dans le temps. Normalement, les calculs sont effectués les uns après les autres. La programmation du calcul parallèle est extrêmement exigeante.

Toute l'électronique prend de la place : comme d'autres déambulateurs, le Smart Walker possède un panier. Mais c'est là que se trouvent l'électronique et la batterie du Smart Walker. Il ne reste guère de place pour les achats.

Bon résultat de test

Le groupe de chercheurs a fait tester son robot-roller dans cinq maisons de retraite de la ville de Zurich. Une partie des 23 personnes testées étaient non seulement handicapées de la marche, mais aussi malvoyantes, voire aveugles. Plusieurs personnes testées étaient ?gées de 90 ans ou plus. L'enquête et les tests de l'appareil ont été dirigés par Jiwon Shin, alors collaboratrice postdoctorale de Meyer et l'une des principales conceptrices du Smart Walker.

Les réactions des participants volontaires à l'essai ont confirmé les chercheurs dans leur projet. "La plupart des personnes testées ont été enthousiasmées par Smart Walker", se réjouit Meyer. La majorité d'entre eux ont notamment trouvé confortable de marcher avec le système de contr?le activé. Dans l'ensemble, le Smart Walker a obtenu des résultats légèrement supérieurs à ceux d'un déambulateur normal. La taille et le poids du nouvel appareil ont fait partie des rares critiques. Il est assez encombrant et les personnes testées ont trouvé qu'il était difficile de se déplacer dans les couloirs étroits d'une maison de retraite ou dans les transports en commun. C'est donc là que les chercheurs veulent intervenir.

Ils sont maintenant à la recherche d'un partenaire industriel qui souhaite poursuivre le développement du prototype et le mener jusqu'à la commercialisation. Le prix d'un tel appareil devrait avoisiner les 3000 francs. Selon les chercheurs, les seniors ne sont pas le seul groupe cible à entrer en ligne de compte : "L'appareil est aussi parfaitement adapté à une utilisation sur le terrain de golf", explique Meyer.