Niveau distal

L’envoi de la commande motrice jusqu’aux muscles squelettiques se traduit par la contraction de ces derniers et la réalisation d’un mouvement. Le contrôle des membres distaux, et plus particulièrement des doigts, est essentiel pour interagir avec l’environnement, dans la mesure où ils permettent des mouvements fins et

Parmi les capteurs de mouvements utilisés quotidiennement, le clavier et la sou- ris d’ordinateur correspondent aux outils d’interaction les plus classiques et les plus connus. Ces outils, appelées WIMP [Beaudouin-Lafon, 2000] (pour Windows, Icon, Menu, Pointing Device), ont été popularisées dans les années 80, et sont ma- joritairement utilisés de nos jours pour réaliser des tâches simples d’écriture et de sélection à partir d’un écran d’ordinateur.

Exploitant une technologie similaire aux boutons du clavier ou au clic de la sou- ris, le contacteur est l’un des capteurs de mouvement le plus simple à utiliser, dans la mesure où il transmet une information binaire en fonction de son état, enfoncé ou relâché. Cette simplicité d’utilisation présente un avantage dans le domaine de la palliation du handicap pour des patients dont la motricité est limitée. Par exemple, l’étude présentée par Pergandi et coll. décrit une interface homme-machine uti- lisant un contacteur dans le cadre d’une application domotique [Pergandi et al., 2006]. Cette interface permet à un patient en fauteuil roulant de sélectionner des éléments défilants sur un écran, afin de choisir la pièce où il souhaite aller.

Utilisant une technologie plus avancée que celle de simples contacteurs, les cap- teurs de mouvements de type joystick sont des moyens d’interaction répandus, no- tamment dans le domaine “grand public”. C’est le cas, par exemple, des joysticks intégrés aux manettes de différentes consoles de jeu. L’un des avantages de ces capteurs est de pouvoir être inclinables selon deux axes de déplacement. Par consé- quent, en fonction du sens et du degré d’inclinaison, le capteur transmet une infor- mation d’une part sur la direction du déplacement, et d’autre part sur la force ap- pliquée. L’utilisation des joysticks trouve également un intérêt dans le domaine des aides techniques pour personnes handicapées. L’exemple le plus commun concerne la mobilité en fauteuil roulant [Simpson, 2005], lorsque le patient n’a plus la mo- tricité requise pour le diriger manuellement.

Par la suite, les progrès réalisés dans le domaine des interfaces homme-machine ont permis de développer de nouveaux moyens d’interaction. Parmi ceux-ci on peut citer l’écran tactile, qui détecte un mouvement des doigts par simple pres- sion sur l’écran. Cet outil est adapté à une personne à motricité réduite afin qu’elle puisse réaliser des tâches de sélection. Néanmoins, elle ne dispose pas de retour de force qui informe l’utilisateur sur l’état, actif ou inactif, du capteur. Cet incon-

vénient est également observé pour un moyen d’interaction exploitant l’accéléro- mètre. Bien que celui-ci soit fixé sur un membre, il permet une interaction plus libre que l’écran tactile car l’utilisateur n’est pas contraint d’adopter une posture particulière. L’étude présentée par Zhang et coll. utilise un accéléromètre placé sur l’avant bras de l’utilisateur pour détecter différents mouvements des doigts et du poignet [Zhang et al., 2009] . Cet outil, combiné à un signal musculaire (EMG), permet de contrôler un Rubik’s cube virtuel. La figure 1.21 (a) représente l’avant- bras droit de l’utilisateur sur lequel est positionné l’accéléromètre et les électrodes EMG, tandis que sur l’écran est affiché le Rubik’s cube.

L’ensemble des capteurs décrits nécessitent, à un moment ou à un autre de l’in- teraction, un contact physique avec l’utilisateur pour détecter le mouvement. Néan- moins, des capteurs de mouvement sans contact ont été développés, permettant une interaction moins contraignante avec une application, dans la mesure où l’uti- lisateur peut se déplacer et interagir quel que soit son emplacement. C’est le cas notamment du contrôleur WII, qui détecte des mouvements de l’utilisateur à par- tir d’une LED (Light-Emitting Diode) infra-rouge positionnée sur le membre en mouvement. Dans les travaux présentés par Edlinger et coll., le contrôleur WII est utilisé pour réaliser différentes tâches, comme allumer la télévision, contrôler le son, se connecter à Internet [Edlinger et al., 2013]. Comparée à d’autres moyens de contrôle (souris, électromyographie, oculographie, ICM), seule la souris présente des meilleures performances d’utilisation (temps pour réaliser la tâche demandée). Enfin, parmi les capteurs de mouvement distants, les techniques liées au trai- tement de l’image sont peu contraignantes pour l’utilisateur, étant donné qu’elles ne nécessitent pas le port de capteurs. La détection des mouvements est réalisée par un traitement en temps réel des images provenant d’une ou plusieurs caméras. Cela a permis le développement de diverses applications dans les domaines de la réalité virtuelle, des systèmes de vidéo-surveillance, de l’analyse du mouvement, des interfaces utilisateurs avancées (traduction de la langue des signes) [Gavrila, 1999]. Ce dernier domaine est étudié par Brashear et coll., qui tente de reconnaître un message “signé” réalisé par une personne malentendante à partir d’images pro- venant d’une caméra montée sur une casquette et combinées aux signaux prove- nant d’un accéléromètre [Brashear et al., 2003]. La figure 1.21 (b) représente le montage de la caméra sur la casquette de l’utilisateur (partie gauche) et l’image des mains provenant de cette caméra (partie droite).

FIGURE1.21 – Détection du mouvement par un accéléromètre (a) et par traitement

de l’image (b) (figures extraites respectivement de [Zhang et al., 2009] et [Brashear et al., 2003]).