FR3148908A1 - Body part rehabilitation system with haptic device - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un système (100) d’assistance à la rééducation, comprenant au moins un dispositif haptique (110), un dispositif de capture de mouvements (120), une électronique de contrôle (130) et une application logicielle, ladite électronique de contrôle (130) communiquant avec ledit dispositif haptique (110) et ladite application communiquant avec ladite électronique de contrôle (130) et ledit dispositif de capture (120) de manière à obtenir une première donnée représentative d’une trajectoire idéale et une deuxième donnée représentative d’un mouvement d’un utilisateur (3), comparer ledit mouvement avec ladite trajectoire, déterminer des instructions d’application d’un retour de force dudit dispositif haptique (110) et transmettre lesdites instructions à ladite électronique de contrôle (130). Figure pour l’abrégé : Figure 1 The present invention relates to a rehabilitation assistance system (100), comprising at least one haptic device (110), a motion capture device (120), control electronics (130) and a software application, said control electronics (130) communicating with said haptic device (110) and said application communicating with said control electronics (130) and said capture device (120) so as to obtain a first data item representative of an ideal trajectory and a second data item representative of a movement of a user (3), compare said movement with said trajectory, determine instructions for applying force feedback to said haptic device (110) and transmit said instructions to said control electronics (130). Figure for abstract: Figure 1

Description

Système de rééducation d’une partie de corps à dispositif haptiqueBody part rehabilitation system with haptic device

La présente invention concerne le domaine des dispositifs et systèmes médicaux.The present invention relates to the field of medical devices and systems.

La présente invention concerne plus particulièrement un système de rééducation d’une partie de corps d’un utilisateur, stimulant les capacités sensorielles d’un utilisateur par l’emploi de dispositifs haptiques.The present invention relates more particularly to a system for rehabilitating a part of a user's body, stimulating the sensory capacities of a user by the use of haptic devices.

Par rééducation au sens de la présente invention, on entend dans toute la description qui suit les méthodes de facilitation de l’exécution de tâches, en particulier la réalisation de mouvements corrects, chez les utilisateurs victimes d’un handicap physique.By rehabilitation within the meaning of the present invention, is meant throughout the description which follows the methods of facilitating the execution of tasks, in particular the performance of correct movements, in users suffering from a physical handicap.

La présente invention trouvera ainsi de nombreuses applications avantageuses dans les domaines de la physiothérapie et de l’ergothérapie, notamment dans l’assistance au développement des fonctions musculaires.The present invention will thus find numerous advantageous applications in the fields of physiotherapy and occupational therapy, in particular in assisting the development of muscular functions.

Etat de la techniqueState of the art

Le relâchement des connexions neuronales et des transmissions entre le cerveau et différentes parties du corps a de graves conséquences dans le temps. Cela peut avoir un impact significatif sur le niveau du handicap. Les déficiences motrices concernant les membres supérieurs et les membres inférieurs sont fréquentes chez ces personnes. Ces handicaps surviennent en raison de la perte de communication entre le cerveau et le côté affecté du corps, par exemple en raison d’un Accident Vasculaire Cérébral, dit AVC.The loosening of neural connections and transmissions between the brain and different parts of the body has serious consequences over time. This can have a significant impact on the level of disability. Motor impairments in the upper and lower limbs are common in these people. These disabilities occur due to the loss of communication between the brain and the affected side of the body, for example due to a Cerebrovascular Accident, known as a stroke.

Un an après le début du premier AVC, l'indépendance physique (pour 66 % des survivants d'un AVC) et la profession (pour 75 % des survivants d'un AVC) sont les domaines de handicap les plus touchés.One year after the onset of the first stroke, physical independence (for 66% of stroke survivors) and occupation (for 75% of stroke survivors) are the most affected areas of disability.

Cela nécessite la rééducation multidisciplinaire des patients victimes d'AVC, qui vise à diminuer les conséquences de la maladie dans le fonctionnement quotidien. L'ergothérapie vise à faciliter l'exécution des tâches en améliorant les compétences d'exécution pertinentes ou en développant et en enseignant des stratégies compensatoires pour surmonter les compétences de performance perdues.This requires multidisciplinary rehabilitation of stroke patients, which aims to reduce the consequences of the disease in daily functioning. Occupational therapy aims to facilitate task performance by improving relevant performance skills or developing and teaching compensatory strategies to overcome lost performance skills.

La formation aux activités d'autosoins, la formation aux activités de loisirs et les conseils et instructions concernant les appareils fonctionnels sont les trois interventions les plus fréquemment choisies pour les patients victimes d'AVC.Self-care training, leisure activity training, and assistive device advice and instruction are the three most commonly chosen interventions for stroke patients.

Différentes interventions (par exemple, aider les membres supérieurs à effectuer des mouvements corrects tels que tendre la main au toucher) sont effectuées par des thérapeutes dans les hôpitaux ou leurs cliniques. Cette ergothérapie consiste généralement à répéter des gestes précis et l'horaire des thérapeutes peut interférer avec les programmes de rééducation intensive auprès des patients. Le coût élevé de ce type de thérapie limite le nombre de patients qui en bénéficient et diminue le potentiel de succès. L'aspect répétitif de l'exercice de physiothérapie limite la durée globale. Ainsi, proposer des exercices avec un intérêt et un défi accru peut attirer l'attention du patient et augmenter le temps consommé en thérapie.Various interventions (e.g., helping the upper limbs perform correct movements such as reaching for touch) are performed by therapists in hospitals or their clinics. This occupational therapy typically involves repeating specific movements, and therapists' schedules may interfere with intensive rehabilitation programs for patients. The high cost of this type of therapy limits the number of patients who benefit and decreases the potential for success. The repetitive nature of physical therapy exercise limits the overall duration. Thus, providing exercises with increased interest and challenge may attract the patient's attention and increase the time spent in therapy.

La thérapie par réalité virtuelle est l'une des méthodes utilisées pour la rééducation. L'objectif principal de l'utilisation de la réalité virtuelle en thérapie est d'augmenter le niveau d'engagement des patients dans les processus de rééducation ainsi que de motiver les patients à en faire plus et à augmenter le temps passé en rééducation. La réalité virtuelle dans les thérapies est classée comme thérapie répétitive et objective. Les scènes de réalité virtuelle ont été utilisées en thérapie principalement comme des environnements stimulants et motivés pour la thérapie ; ils sont orientés pour faciliter l'entraînement des mouvements répétitifs pour les individus.Virtual reality therapy is one of the methods used for rehabilitation. The main goal of using virtual reality in therapy is to increase the level of patient engagement in rehabilitation processes as well as motivate patients to do more and increase the time spent in rehabilitation. Virtual reality in therapies is classified as repetitive and objective therapy. Virtual reality scenes have been used in therapy mainly as stimulating and motivated environments for therapy; they are oriented to facilitate the training of repetitive movements for individuals.

Le Demandeur soumet cependant que les scènes de réalité virtuelles sont présentement restreintes à des retours visuels et audio. Cette restriction limite notamment l’immersion des utilisateurs, c’est-à-dire l’intérêt et l’attention portée au cours de la thérapie, ainsi que plus généralement l’efficacité de la thérapie par réalité virtuelle. En particulier, un retour visuel et/ou audio ne peut guider l’utilisateur que de manière limitée, notamment par comparaison avec l’action du thérapeute, lequel peut plus facilement réorienter l’utilisateur et corriger les erreurs, par exemple le développement de mouvements de compensation, remplaçant la sollicitation recherchée des muscles.The Applicant submits, however, that virtual reality scenes are currently restricted to visual and audio feedback. This restriction limits in particular the immersion of users, i.e. the interest and attention paid during the therapy, as well as more generally the effectiveness of virtual reality therapy. In particular, visual and/or audio feedback can only guide the user to a limited extent, in particular in comparison with the action of the therapist, who can more easily reorient the user and correct errors, for example the development of compensatory movements, replacing the desired solicitation of the muscles.

Le Demandeur soumet par conséquent qu’il n’existe à ce jour aucune solution alternative satisfaisante permettant d’assister autant que possible la rééducation d’un utilisateur, de manière à effectuer correctement les exercices de physiothérapie et d’en tirer tous les bénéfices.The Applicant therefore submits that there is currently no satisfactory alternative solution to assist as much as possible in the rehabilitation of a user, so as to correctly carry out physiotherapy exercises and derive all the benefits from them.

Résumé de l’invention,Summary of the invention,

La présente invention vise à améliorer la situation actuelle décrite ci-dessus.The present invention aims to improve the current situation described above.

La présente invention vise plus particulièrement à remédier aux limitations ci-dessus en proposant un système d’assistance à la rééducation capable de stimuler un plus grand nombre de capacités de perception sensorielle.The present invention aims more particularly to remedy the above limitations by proposing a rehabilitation assistance system capable of stimulating a greater number of sensory perception capacities.

A cet effet, l’objet de la présente invention concerne dans un premier aspect un système d’assistance à la rééducation d’au moins une partie de corps d’un utilisateur, le système comprenant :
- au moins un dispositif haptique apte à être associé au corps de l’utilisateur ;
- au moins un dispositif de capture de mouvements destiné à être associé à l’utilisateur ;
- une électronique de contrôle ; et
- une application logicielle,
l’électronique de contrôle étant configurée pour contrôler l’au moins un dispositif haptique, l’application étant configurée pour communiquer par voie filaire ou non filaire avec l’électronique de contrôle et le dispositif de capture de manière à :
- obtenir une première donnée représentative d’une trajectoire idéale de l’utilisateur ;
- recevoir une deuxième donnée représentative d’un mouvement de l’utilisateur depuis l’au moins un dispositif de capture ;
- comparer le mouvement avec la trajectoire idéale ;
- déterminer des instructions d’application d’un retour de force du dispositif haptique, en fonction d’un résultat de la comparaison ;
- transmettre les instructions à l’électronique de contrôle.
For this purpose, the subject of the present invention relates in a first aspect to a system for assisting in the rehabilitation of at least one part of a user's body, the system comprising:
- at least one haptic device capable of being associated with the user's body;
- at least one motion capture device intended to be associated with the user;
- control electronics; and
- a software application,
the control electronics being configured to control the at least one haptic device, the application being configured to communicate by wired or wireless means with the control electronics and the capture device so as to:
- obtain initial data representative of an ideal user trajectory;
- receive a second data representative of a movement of the user from the at least one capture device;
- compare the movement with the ideal trajectory;
- determining instructions for applying force feedback from the haptic device, based on a result of the comparison;
- transmit instructions to the control electronics.

En d’autres termes, l’application du système reçoit d’une part, une trajectoire à effectuer par l’utilisateur en lien avec la rééducation, d’autre part un mouvement effectué par l’utilisateur lors de sa rééducation. La première donnée et la deuxième donnée sont par exemple reçues dans le cadre de la réalisation d’un exercice de rééducation spécifique. Selon un exemple particulier, la première donnée correspond à une sélection d’un exercice de rééducation parmi une pluralité d’exercices, chaque exercice de rééducation étant associé à une trajectoire idéale. La trajectoire idéale correspond par exemple à un mouvement donné d’une articulation spécifique, ou d’un membre supérieur ou inférieur de l’utilisateur.In other words, the application of the system receives, on the one hand, a trajectory to be performed by the user in connection with the rehabilitation, and on the other hand a movement performed by the user during his rehabilitation. The first data and the second data are, for example, received in the context of performing a specific rehabilitation exercise. According to a particular example, the first data corresponds to a selection of a rehabilitation exercise from a plurality of exercises, each rehabilitation exercise being associated with an ideal trajectory. The ideal trajectory corresponds, for example, to a given movement of a specific joint, or of an upper or lower limb of the user.

L’application effectue une comparaison entre le mouvement de l’utilisateur et la trajectoire idéale, c’est-à-dire une mise en correspondance des données, ou une détection de mouvements divergents, par exemple la détection de mouvements spécifiques correspondant à des mouvements de compensation à éviter lors de la rééducation. Le retour de force est ainsi déterminé par l’application, pour sa mise en œuvre par le dispositif haptique via l’électronique de contrôle, de manière à assister l’utilisateur et le guider durant sa rééducation, en particulier lorsque l’utilisateur dévie, par exemple d’un seuil donné, par rapport à la trajectoire idéale.The application performs a comparison between the user's movement and the ideal trajectory, i.e. a data matching, or a detection of divergent movements, for example the detection of specific movements corresponding to compensatory movements to be avoided during rehabilitation. The force feedback is thus determined by the application, for its implementation by the haptic device via the control electronics, so as to assist the user and guide him during his rehabilitation, in particular when the user deviates, for example from a given threshold, compared to the ideal trajectory.

Selon un exemple particulier, la trajectoire idéale correspond à un intervalle de positions, la comparaison du mouvement avec la trajectoire idéale correspondant à déterminer si le mouvement de l’utilisateur s’inscrit dans la trajectoire idéale. Lorsque l’utilisateur essaye d’effectuer un mouvement interdit, c’est-à-dire lorsque le mouvement de l’utilisateur sort de la trajectoire idéale, l’application détermine le retour de force à appliquer, via le dispositif haptique, pour forcer l’utilisateur à revenir dans la trajectoire idéale.In a particular example, the ideal trajectory corresponds to an interval of positions, the comparison of the movement with the ideal trajectory corresponding to determining whether the user's movement falls within the ideal trajectory. When the user attempts to perform a prohibited movement, i.e. when the user's movement departs from the ideal trajectory, the application determines the force feedback to be applied, via the haptic device, to force the user back into the ideal trajectory.

On comprend ici que le dispositif de capture correspond à un ou plusieurs dispositifs, par exemple un ensemble de capteurs, configurés pour renvoyer la deuxième donnée par communication avec l’application du système. La deuxième donnée correspond par exemple à l’évolution, au cours du temps, de la position de l’utilisateur ou de points représentatifs de l’utilisateur, par exemple de ses articulations. Le dispositif de capture correspond par exemple à toute forme de capteur connu de l’homme du métier et sélectionné selon une variété de critères, par exemple la simplicité d’utilisation, la précision de capture des mouvements de l’utilisateur ou encore l’interopérabilité avec les autres éléments du système d’aide à la rééducation.It is understood here that the capture device corresponds to one or more devices, for example a set of sensors, configured to return the second data by communication with the application of the system. The second data corresponds for example to the evolution, over time, of the position of the user or of points representative of the user, for example of his joints. The capture device corresponds for example to any form of sensor known to those skilled in the art and selected according to a variety of criteria, for example the simplicity of use, the precision of capturing the movements of the user or even the interoperability with the other elements of the rehabilitation assistance system.

L’électronique de contrôle correspond par exemple à une carte électronique associée au dispositif haptique et en communication avec l’application logicielle. Selon un exemple particulier, l’application est mise en œuvre au moins partiellement par un microprocesseur intégré à l’électronique de contrôle, les instructions étant transmises par voie filaire. Selon un autre exemple, l’application est mise en œuvre à distance sur un dispositif électronique déporté, par exemple un dispositif électronique central du système de rééducation, les instructions étant transmises par voie non filaire.The control electronics correspond for example to an electronic card associated with the haptic device and in communication with the software application. According to a particular example, the application is implemented at least partially by a microprocessor integrated into the control electronics, the instructions being transmitted by wire. According to another example, the application is implemented remotely on a remote electronic device, for example a central electronic device of the rehabilitation system, the instructions being transmitted by wireless means.

On comprend additionnellement que l’électronique de contrôle peut être configurée pour contrôler une pluralité de dispositifs haptiques, par exemple disposés en différents points du corps de l’utilisateur, afin de générer une variété de retours de force en fonction de la différence entre la trajectoire idéale et le mouvement de l’utilisateur.It is further understood that the control electronics may be configured to control a plurality of haptic devices, for example arranged at different points on the user's body, to generate a variety of force feedbacks based on the difference between the ideal trajectory and the user's movement.

Le Demandeur soumet que le cerveau humain a la capacité d'interpréter les informations sensorielles données par l'haptique, même si elles ne sont pas réelles ou présentées en mode naturel. Notamment, les personnes aveugles peuvent décrire correctement les textures et les formes présentées dans la réalité virtuelle en recevant une stimulation haptique sur leur peau. Ce concept est connu en tant que substitution sensorielle, ou encore comme système de substitution de la vision tactile, dit SSVT, et tire avantage de la plasticité cérébrale de l’utilisateur. En particulier, la substitution sensorielle permet d’apporter des informations à l’utilisateur qui n’auraient pas pu être transmises par juste la vision ou l’audition ; mais les flux visuels, sonores et tactiles doivent être assurés, par exemple de manière à simuler un obstacle virtuel.The Applicant submits that the human brain has the ability to interpret sensory information provided by haptics, even if it is not real or presented in a natural mode. In particular, blind people can correctly describe textures and shapes presented in virtual reality by receiving haptic stimulation on their skin. This concept is known as sensory substitution, or as a tactile vision substitution system, known as SSVT, and takes advantage of the user's brain plasticity. In particular, sensory substitution makes it possible to provide information to the user that could not have been transmitted by vision or hearing alone; but the visual, sound and tactile flows must be ensured, for example in order to simulate a virtual obstacle.

Le Demandeur soumet additionnellement que l’emploi d’un dispositif haptique portable par l’utilisateur, par comparaison aux systèmes robotiques connus de l’homme du métier, permet une reproduction fiable de sensations tactiles au contact direct de l’utilisateur, dans un dispositif simple d’utilisation à encombrement réduit.The Applicant additionally submits that the use of a haptic device portable by the user, in comparison with robotic systems known to those skilled in the art, allows reliable reproduction of tactile sensations in direct contact with the user, in a simple-to-use device with reduced bulk.

Grâce à la présente invention, le système d’assistance à la rééducation fournit une source additionnelle de données sensorielles envers l’utilisateur. Cette source de données sensorielle peut être intégrée dans une stratégie de contrôle du système de rééducation, c’est-à-dire une stratégie comprenant une trajectoire idéale associée à un mouvement spécifique du corps de l’utilisateur. Cette stratégie de contrôle invoque le côté sain du cerveau des utilisateurs pour créer de nouveaux modèles de mouvements afin de contrôler les portions affectées du corps, durant les exercices de rééducation puis dans les activités de la vie quotidienne.By the present invention, the rehabilitation assistance system provides an additional source of sensory data to the user. This sensory data source can be integrated into a control strategy of the rehabilitation system, i.e. a strategy comprising an ideal trajectory associated with a specific movement of the user's body. This control strategy invokes the healthy side of the users' brain to create new movement patterns to control the affected portions of the body, during rehabilitation exercises and then in activities of daily living.

Dans un mode de réalisation avantageux de l’invention, l’application est en outre configurée pour obtenir une information représentative d’un scénario de rééducation, et l’obtention de la première donnée correspond à une détermination de la trajectoire idéale en fonction du scénario de rééducation.In an advantageous embodiment of the invention, the application is further configured to obtain information representative of a rehabilitation scenario, and obtaining the first data corresponds to a determination of the ideal trajectory based on the rehabilitation scenario.

On comprend ici que chaque scénario de rééducation est associé à un exercice de rééducation spécifique, à un type de mouvement et/ou à un degré de liberté d’un membre supérieur ou inférieur de l’utilisateur. Chaque scénario de rééducation est par exemple déterminé en amont par un spécialiste, par exemple un ergothérapeute. L’obtention de l’information représentative d’un scénario de rééducation correspond par exemple à une réception, par l’application, d’une information représentative de sélection d’un scénario parmi une pluralité de scénarios enregistrés dans une mémoire du système d’assistance à la rééducation, la mémoire étant en communication avec l’application. Selon un autre exemple l’obtention de l’information représentative du scénario de rééducation correspond à une réception de données, par exemple par entrée manuelle via une interface homme-machine, comprenant des caractéristiques spécifiques du scénario de rééducation.It is understood here that each rehabilitation scenario is associated with a specific rehabilitation exercise, a type of movement and/or a degree of freedom of an upper or lower limb of the user. Each rehabilitation scenario is for example determined in advance by a specialist, for example an occupational therapist. Obtaining the information representative of a rehabilitation scenario corresponds for example to a reception, by the application, of information representative of the selection of a scenario from a plurality of scenarios recorded in a memory of the rehabilitation assistance system, the memory being in communication with the application. According to another example, obtaining the information representative of the rehabilitation scenario corresponds to a reception of data, for example by manual entry via a human-machine interface, comprising specific characteristics of the rehabilitation scenario.

L’homme du métier comprend donc que chaque scénario de rééducation est associé à une trajectoire idéale, c’est-à-dire un mouvement souhaité encouragé par le scénario de rééducation. A titre d’exemple, si le scénario de rééducation est développé pour cibler le mouvement de flexion-extension de l’épaule, l’exercice de rééducation est construit de manière à garantir que l’utilisateur effectue le mouvement souhaité pour passer d’une position initiale à une position finale. Le scénario de rééducation comprend par exemple une pluralité d’objets virtuels à collecter ou avec lesquels interagir, disposés dans l’espace selon la trajectoire idéale. Tous les autres mouvements, c’est-à-dire les mouvements de compensation, correspondent à une déviation de la trajectoire idéale. Le système génère alors un retour en fonction d’une telle déviation.The person skilled in the art therefore understands that each rehabilitation scenario is associated with an ideal trajectory, i.e. a desired movement encouraged by the rehabilitation scenario. For example, if the rehabilitation scenario is developed to target the flexion-extension movement of the shoulder, the rehabilitation exercise is constructed so as to ensure that the user performs the desired movement to move from an initial position to a final position. The rehabilitation scenario comprises, for example, a plurality of virtual objects to be collected or interacted with, arranged in space according to the ideal trajectory. All other movements, i.e. compensatory movements, correspond to a deviation from the ideal trajectory. The system then generates feedback based on such a deviation.

A partir de l’information représentative du scénario de rééducation, l’application détermine alors la trajectoire idéale, c’est-à-dire la trajectoire qui assure que les patients effectuent le mouvement souhaité associé au scénario de rééducation. La trajectoire idéale correspond alors à une trajectoire permettant une sollicitation correcte des muscles ou à l’absence de mouvements de compensation.From the information representative of the rehabilitation scenario, the application then determines the ideal trajectory, i.e. the trajectory that ensures that patients perform the desired movement associated with the rehabilitation scenario. The ideal trajectory then corresponds to a trajectory allowing correct solicitation of the muscles or the absence of compensatory movements.

Selon une autre variante, une pluralité de trajectoires idéales sont enregistrées dans une mémoire du système d’assistance à la rééducation, l’obtention de la première donnée correspondant à une sélection de la trajectoire idéale en fonction du scénario de rééducation.According to another variant, a plurality of ideal trajectories are recorded in a memory of the rehabilitation assistance system, obtaining the first data corresponding to a selection of the ideal trajectory according to the rehabilitation scenario.

Dans un mode de réalisation particulier, le système d’assistance à la rééducation comprend en outre un dispositif d’affichage, l’application étant configurée pour communiquer par voie filaire ou non filaire avec le dispositif d’affichage, de sorte que le dispositif d’affichage affiche un contenu graphique représentatif de la première donnée et/ou de la deuxième donnée.In a particular embodiment, the rehabilitation assistance system further comprises a display device, the application being configured to communicate by wired or wireless means with the display device, such that the display device displays graphic content representative of the first data and/or the second data.

On comprend ici que l’intégration du dispositif d’affichage correspond à l’ajout d’un retour visuel au système d’assistance à la rééducation, lequel est combiné au retour haptique. Un tel retour visuel est connu de l’homme du métier, notamment dans le cadre de la thérapie par réalité virtuelle. Le dispositif d’affichage correspond par exemple à un écran disposé en face de l’utilisateur ou à un casque de réalité virtuelle. Le Demandeur soumet en outre que l’emploi d’un écran ou autre dispositif déporté par rapport à l’utilisateur est préférable à un casque porté directement par l’utilisateur, afin que l’utilisateur puisse voir ses membres supérieurs et inférieurs lors de la rééducation, et les contrôle avec plus de précision.It is understood here that the integration of the display device corresponds to the addition of visual feedback to the rehabilitation assistance system, which is combined with haptic feedback. Such visual feedback is known to those skilled in the art, in particular in the context of virtual reality therapy. The display device corresponds, for example, to a screen placed in front of the user or to a virtual reality headset. The Applicant further submits that the use of a screen or other device remote from the user is preferable to a headset worn directly by the user, so that the user can see his upper and lower limbs during rehabilitation, and control them more precisely.

Le contenu graphique est par exemple représentatif de la trajectoire idéale et/ou du mouvement de l’utilisateur et/ou d’un scénario de rééducation tel que défini ci-avant. Selon encore un exemple, l’application est configurée pour générer des instructions d’affichage d’une alerte visuelle en fonction d’un résultat de la comparaison, et transmettre ces instructions à destination du dispositif d’affichage. Ainsi, le retour de force est complémenté d’une alerte visuelle afin de mieux guider l’utilisateur lors de sa rééducation.The graphic content is for example representative of the ideal trajectory and/or the movement of the user and/or a rehabilitation scenario as defined above. According to another example, the application is configured to generate instructions for displaying a visual alert based on a result of the comparison, and transmit these instructions to the display device. Thus, the force feedback is supplemented by a visual alert in order to better guide the user during their rehabilitation.

Le Demandeur soumet en outre que l’intégration, dans le même système, du dispositif haptique et d’un dispositif d’affichage, notamment d’un système de réalité virtuelle connu de l’homme du métier, permet une détermination centralisée du retour de force et du retour visuel, assurant une cohérence entre les stimulus tactiles et visuels, par exemple de manière à synchroniser les stimuli ou plus généralement de représenter un obstacle via plusieurs stimuli simultanés et complémentaires. Cette cohérence facilite grandement la recréation, par l’utilisateur, de nouveaux modèles de mouvements, et donc augmente l’efficacité de la rééducation. L’homme du métier comprend également que de tels avantages sont également présentés par une intégration avec un dispositif sonore tel que décrit ci-après.The Applicant further submits that the integration, in the same system, of the haptic device and a display device, in particular a virtual reality system known to those skilled in the art, allows for centralized determination of the force feedback and the visual feedback, ensuring consistency between the tactile and visual stimuli, for example so as to synchronize the stimuli or more generally to represent an obstacle via several simultaneous and complementary stimuli. This consistency greatly facilitates the recreation, by the user, of new movement models, and therefore increases the effectiveness of the rehabilitation. The skilled person also understands that such advantages are also presented by an integration with a sound device as described below.

De préférence, l’application est configurée en outre pour :
- générer une scène virtuelle à partir de la première donnée ;
- déterminer une position d’un avatar représentatif de l’utilisateur, dans la scène virtuelle, à partir de la deuxième donnée,
et dans lequel le contenu graphique est représentatif de la scène virtuelle et de la position dudit avatar.
Preferably, the application is further configured to:
- generate a virtual scene from the first data;
- determine a position of an avatar representative of the user, in the virtual scene, from the second data,
and in which the graphic content is representative of the virtual scene and the position of said avatar.

On comprend ici que la scène virtuelle correspond à une représentation visuelle associée à un exercice de rééducation donné, ou au scénario de rééducation décrit ci-avant, la scène virtuelle comprenant de manière implicite ou explicite la trajectoire idéale à respecter par l’utilisateur. La scène virtuelle et l’avatar permettent ainsi à l’utilisateur de mieux percevoir son mouvement durant la rééducation, vis-à-vis des objectifs qui lui sont fixés. L’objectif associé à la scène virtuelle correspond par exemple à la manipulation d’un objet virtuel donné ou encore à l’atteinte d’une pluralité d’objets virtuels à collecter.It is understood here that the virtual scene corresponds to a visual representation associated with a given rehabilitation exercise, or to the rehabilitation scenario described above, the virtual scene implicitly or explicitly including the ideal trajectory to be respected by the user. The virtual scene and the avatar thus allow the user to better perceive his movement during rehabilitation, with respect to the objectives set for him. The objective associated with the virtual scene corresponds for example to the manipulation of a given virtual object or to reaching a plurality of virtual objects to be collected.

De préférence, la comparaison du mouvement avec la trajectoire est effectuée à partir de la position dans la scène virtuelle.Preferably, the comparison of the motion with the trajectory is performed from the position in the virtual scene.

En d’autres termes, la détermination de déviations entre le mouvement de l’utilisateur et la trajectoire idéale est effectuée de manière déportée, en comparant le mouvement de l’avatar de l’utilisateur avec la trajectoire idéale de la scène virtuelle. Le retour de force appliqué par le dispositif haptique, ou tout autre retour supplémentaire, est ainsi déterminé de manière à renforcer la cohérence avec le contenu graphique généré par le dispositif d’affichage. Dans une conception particulière, le retour de force du dispositif haptique, déterminé via l’application, vient s’ajouter à une détermination de retours visuels, ou encore sonores tels que décrits ci-après, effectuée selon les méthodes connues de l’homme du métier. L’application extrait dans cet exemple des informations en temps réel sur la position de l’utilisateur, représenté par un avatar, dans la scène virtuelle, pour déterminer le retour de force.In other words, the determination of deviations between the user's movement and the ideal trajectory is carried out remotely, by comparing the movement of the user's avatar with the ideal trajectory of the virtual scene. The force feedback applied by the haptic device, or any other additional feedback, is thus determined so as to reinforce the consistency with the graphic content generated by the display device. In a particular design, the force feedback of the haptic device, determined via the application, is added to a determination of visual feedback, or even sound feedback as described below, carried out according to methods known to those skilled in the art. In this example, the application extracts real-time information on the position of the user, represented by an avatar, in the virtual scene, to determine the force feedback.

Dans un mode de réalisation additionnel, le système d’assistance à la rééducation comprend en outre un dispositif sonore, l’application étant configurée pour communiquer par voie filaire ou non filaire avec le dispositif sonore, de sorte que le dispositif sonore génère un retour audio représentatif de la première donnée et/ou de la deuxième donnée.In an additional embodiment, the rehabilitation assistance system further comprises a sound device, the application being configured to communicate wired or wirelessly with the sound device, such that the sound device generates audio feedback representative of the first data and/or the second data.

On comprend ici que, de même que le dispositif d’affichage, l’emploi de dispositifs sonore au sein d’un système d’assistance à la rééducation, notamment lors de thérapie par réalité virtuelle, est connu de l’homme du métier. Le système d’assistance à la rééducation comprend par exemple à la fois un dispositif d’affichage et un dispositif sonore, ou un dispositif unique configuré pour générer un contenu graphique et un retour audio. Le retour audio est par exemple également représentatif de la scène virtuelle décrite ci-avant, de manière à fournir un ensemble complet d’informations sensorielles intégrant un retour tactile aux retours visuel et audio déjà existants. Une conception combinée de l’ensemble des retours permet ainsi de maximiser le potentiel de production et de reproduction de mouvements précis.It is understood here that, like the display device, the use of sound devices within a rehabilitation assistance system, in particular during virtual reality therapy, is known to those skilled in the art. The rehabilitation assistance system comprises, for example, both a display device and a sound device, or a single device configured to generate graphic content and audio feedback. The audio feedback is, for example, also representative of the virtual scene described above, so as to provide a complete set of sensory information integrating tactile feedback with the already existing visual and audio feedback. A combined design of all the feedback thus makes it possible to maximize the potential for producing and reproducing precise movements.

On comprend en outre qu’il est possible d’intégrer ou non l’emploi de retours visuels et/ou audio en fonction des besoins et/ou de la pathologie de l’utilisateur, selon les connaissances de l’homme du métier.It is further understood that it is possible to integrate or not the use of visual and/or audio feedback depending on the needs and/or pathology of the user, according to the knowledge of the person skilled in the art.

Dans un mode de réalisation spécifique, l’au moins un dispositif haptique comprend au moins un moteur de vibrations.In a specific embodiment, the at least one haptic device comprises at least one vibration motor.

On comprend ici que les moteurs de vibrations sont configurés pour générer le retour de force créant une information sensorielle, sous la commande de l’électronique de contrôle. Bien évidemment, l’au moins un dispositif haptique peut comprendre tout composant électronique connu de l’homme du métier et permettant de générer des pulsations ou vibrations sur commande.It is understood here that the vibration motors are configured to generate the force feedback creating sensory information, under the control of the control electronics. Obviously, the at least one haptic device can comprise any electronic component known to those skilled in the art and making it possible to generate pulsations or vibrations on command.

De préférence, l’au moins un dispositif haptique comprend quatre moteurs de vibrations associés au corps, chaque moteur de vibration étant associé à une direction.Preferably, the at least one haptic device comprises four vibration motors associated with the body, each vibration motor being associated with a direction.

On comprend ici que, pour le corps de l’utilisateur ou une partie du corps spécifique, par exemple la partie du corps à rééduquer, on associe quatre moteurs de vibration, chaque moteur de vibration étant associé à une direction vers laquelle l’utilisateur peut se déplacer dans l’espace. On prévoit par exemple des dispositifs haptiques associés à une pluralité de parties de corps de l’utilisateur, chaque partie de corps recevant alors quatre moteurs de vibrations.It is understood here that, for the user's body or a specific body part, for example the body part to be rehabilitated, four vibration motors are associated, each vibration motor being associated with a direction in which the user can move in space. For example, haptic devices are provided associated with a plurality of body parts of the user, each body part then receiving four vibration motors.

Les instructions déterminées par l’application sont dans ce même exemple adaptées en fonction des directions disponibles. Le système d’assistance à la rééducation génère par exemple, lorsque le mouvement de l’utilisateur dévie de la trajectoire idéale selon une direction donnée, des vibrations dans cette même direction, de manière à produire un retour de force incitant ou forçant l’utilisateur à se repositionner dans la direction opposée, c’est-à-dire sur la trajectoire idéale.The instructions determined by the application are in this same example adapted according to the available directions. The rehabilitation assistance system generates for example, when the user's movement deviates from the ideal trajectory in a given direction, vibrations in this same direction, so as to produce force feedback encouraging or forcing the user to reposition himself in the opposite direction, that is to say on the ideal trajectory.

On comprend également qu’il est possible de concevoir d’autres conceptions dans lesquelles le dispositif haptique comprend un nombre supérieur ou inférieur de moteurs de vibrations associés à la même partir du corps, le contrôle des moteurs de vibrations étant différencié en fonction de leur position respective et de la direction à laquelle chaque moteur de vibration est associé.It is also understood that other designs can be designed in which the haptic device includes a greater or lesser number of vibration motors associated with the same part of the body, the control of the vibration motors being differentiated according to their respective position and the direction with which each vibration motor is associated.

Dans encore un mode de réalisation, le système d’assistance à la rééducation comprend une pluralité de dispositifs haptiques correspondant à 14 degrés de liberté des membres supérieurs et inférieurs de l’utilisateur.In yet another embodiment, the rehabilitation assistance system includes a plurality of haptic devices corresponding to 14 degrees of freedom of the user's upper and lower limbs.

L’homme du métier comprend ici que les 14 degrés de liberté correspondent aux 7 degrés de liberté des membres supérieurs et aux 7 degrés de liberté des membres inférieurs. En d’autres termes, les dispositifs haptiques sont associés au corps de l’utilisateur de sorte que chaque dispositif haptique soit associé à un degré de liberté donné, l’ensemble des degrés de liberté étant alors couvert par les dispositifs haptiques. On prévoit par exemple un moteur de vibration associé à chaque direction possible de mouvement de chaque articulation des membres supérieurs et inférieurs.The person skilled in the art understands here that the 14 degrees of freedom correspond to the 7 degrees of freedom of the upper limbs and the 7 degrees of freedom of the lower limbs. In other words, the haptic devices are associated with the user's body such that each haptic device is associated with a given degree of freedom, all of the degrees of freedom then being covered by the haptic devices. For example, a vibration motor is provided associated with each possible direction of movement of each joint of the upper and lower limbs.

Dans un autre mode de réalisation pouvant être combiné avec le mode précédent, le système d’assistance à la rééducation comprend une pluralité de dispositifs haptiques configurés pour être respectivement associés aux mains, aux poignets, aux bras, aux jambes, aux pieds, aux chevilles, au cou et aux hanches de l’utilisateur.In another embodiment that can be combined with the previous embodiment, the rehabilitation assistance system comprises a plurality of haptic devices configured to be respectively associated with the hands, wrists, arms, legs, feet, ankles, neck and hips of the user.

On comprend ici que cette conception permet d’associer les dispositifs haptiques à l’ensemble des articulations principales de l’utilisateur, de manière à pouvoir guider et corriger l’ensemble de ses mouvements.We understand here that this design makes it possible to associate haptic devices with all of the user's main joints, so as to be able to guide and correct all of their movements.

Dans un mode de réalisation additionnel, le dispositif haptique est apte à être associé à la partie de corps.In an additional embodiment, the haptic device is capable of being associated with the body part.

En d’autres termes, le dispositif haptique est spécialement conçu pour être associé à la partie de corps de l’utilisateur pour laquelle le système effectue une rééducation. On prévoit par exemple que le dispositif haptique soit associé de manière précise et unique à la partie du corps rééduquée, ou encore d’associer, par rapport à une configuration standard, des dispositifs haptiques supplémentaires en fonction de la partie de corps rééduquée.In other words, the haptic device is specifically designed to be associated with the user's body part for which the system performs rehabilitation. For example, it is expected that the haptic device will be precisely and uniquely associated with the body part being rehabilitated, or that additional haptic devices will be associated, compared to a standard configuration, depending on the body part being rehabilitated.

On comprend également que les conceptions ci-avant peuvent être simplifiée dans un système plus léger, en fonction des besoins et/ou de la pathologie, par exemple en associant des dispositifs haptiques uniquement vis-à-vis d’une articulation, d’un degré de liberté ou d’un membre supérieur ou inférieur donné.It is also understood that the above designs can be simplified into a lighter system, depending on the needs and/or pathology, for example by associating haptic devices only with respect to a given joint, degree of freedom or upper or lower limb.

Dans un mode de réalisation additionnel, le retour de force correspond, en fonction du résultat de la comparaison, alternativement à un blocage ou à une libération du mouvement de l’utilisateur.In an additional embodiment, the force feedback corresponds, depending on the result of the comparison, alternately to a blocking or a release of the user's movement.

En d’autres termes, le système d’assistance à la rééducation est configuré pour reproduire une raideur de contact représentant un obstacle envers l’utilisateur, c’est-à-dire un mur virtuel empêchant l’utilisateur de dévier de la trajectoire idéale. La trajectoire idéale correspond ainsi à une trajectoire libre, les autres directions de mouvement générant un retour de force.In other words, the rehabilitation assistance system is configured to reproduce a contact stiffness representing an obstacle towards the user, i.e. a virtual wall preventing the user from deviating from the ideal trajectory. The ideal trajectory thus corresponds to a free trajectory, the other directions of movement generating force feedback.

Selon d’autres variantes, le retour de force est plus faible et correspond par exemple à une simple vibration lorsque le mouvement de l’utilisateur est incorrect. Il est ainsi possible de concevoir une variété d’intensité de retours appropriés pour inciter l’utilisateur à revenir dans la trajectoire idéale, par exemple une simple vibration lorsque le mouvement de l’utilisateur dévie de la trajectoire idéale, ou encore une gradation de l’intensité des vibrations en fonction du parcours de rééducation de l’utilisateur.In other variants, the force feedback is weaker and corresponds, for example, to a simple vibration when the user's movement is incorrect. It is thus possible to design a variety of appropriate feedback intensities to encourage the user to return to the ideal trajectory, for example a simple vibration when the user's movement deviates from the ideal trajectory, or a gradation of the vibration intensity depending on the user's rehabilitation path.

Dans un autre mode de réalisation, le retour de force correspond, en fonction du résultat de la comparaison, alternativement à un blocage ou à une résistance envers le mouvement de l’utilisateur.In another embodiment, the force feedback corresponds, depending on the result of the comparison, alternately to a blocking or to a resistance towards the movement of the user.

En d’autres termes, lorsque le mouvement de l’utilisateur correspond à la trajectoire idéale, le système d’assistance à la rééducation continue d’appliquer un retour de force contre le mouvement de l’utilisateur, par exemple un retour de force plus faible que lorsque l’utilisateur dévie de la trajectoire idéale. Ainsi, l’utilisateur doit solliciter ses muscles de manière plus importante pour suivre la trajectoire idéale, tout en étant guidé dans cette trajectoire idéale. Cette conception permet de participer à la rééducation musculaire de l’utilisateur, notamment dans une deuxième phase de la rééducation une fois que l’utilisateur a créé de nouveaux modèles de mouvements. Le système entraîne alors les muscles de l’utilisateur à reproduire les instructions données par le cerveau.In other words, when the user's movement matches the ideal trajectory, the rehabilitation assistance system continues to apply force feedback against the user's movement, for example, a weaker force feedback than when the user deviates from the ideal trajectory. Thus, the user must use his muscles more to follow the ideal trajectory, while being guided in this ideal trajectory. This design makes it possible to participate in the user's muscular rehabilitation, in particular in a second phase of rehabilitation once the user has created new movement models. The system then trains the user's muscles to reproduce the instructions given by the brain.

Il est encore possible d’imaginer d’autres variantes, par exemple un retour de force configuré pour accompagner le mouvement de l’utilisateur dans la trajectoire idéale, en assistant les mouvements corrects en plus de bloquer les déviations. L’homme du métier comprend ici que le niveau d’assistance ou de résistance dépend principalement du profil et du parcours de rééducation de l’utilisateur.It is still possible to imagine other variants, for example a force feedback configured to accompany the user's movement in the ideal trajectory, by assisting the correct movements in addition to blocking deviations. The person skilled in the art understands here that the level of assistance or resistance depends mainly on the user's profile and rehabilitation path.

Dans un mode de réalisation supplémentaire, l’application est configurée en outre pour recevoir une troisième donnée représentative d’un niveau de rééducation de l’utilisateur, et les instructions d’application du retour de force sont déterminées en outre en fonction de la troisième donnée.In an additional embodiment, the application is further configured to receive a third piece of data representative of a level of rehabilitation of the user, and the instructions for applying the force feedback are further determined based on the third piece of data.

En d’autres termes, cette conception permet d’adapter, comme suggéré dans les variantes décrites ci-avant, le retour de force en fonction d’informations spécifiques à l’utilisateur, en particulier de ses besoins et de ses capacités physiques. La troisième donnée est par exemple confondue avec la première donnée, ou encore comprise dans une information représentative d’un scénario de rééducation tel que décrit ci-avant. L’application reçoit par exemple des informations permettant de caractériser à la fois le type de mouvement à effectuer par l’utilisateur, donc la trajectoire idéale, et le niveau de force à appliquer lorsque l’utilisateur effectue ce mouvement, que ce soit afin d’accompagner, de résister à, ou de bloquer le mouvement de l’utilisateur.In other words, this design makes it possible to adapt, as suggested in the variants described above, the force feedback according to information specific to the user, in particular their needs and physical abilities. The third data is for example merged with the first data, or included in information representative of a rehabilitation scenario as described above. The application receives for example information making it possible to characterize both the type of movement to be performed by the user, therefore the ideal trajectory, and the level of force to be applied when the user performs this movement, whether in order to accompany, resist, or block the user's movement.

Dans un mode de réalisation spécifique, la deuxième donnée comprend un ensemble d’informations représentatives de distance entre le dispositif de capture et l’utilisateur, l’application étant configurée pour déterminer le mouvement de l’utilisateur à partir de l’ensemble d’informations représentatives de distance.In a specific embodiment, the second data comprises a set of information representative of distance between the capture device and the user, the application being configured to determine the movement of the user from the set of information representative of distance.

En d’autres termes, le mouvement de l’utilisateur découle de l’évolution de la distance entre l’utilisateur et le dispositif de capture, en particulier des points spécifiques de l’utilisateur. Le dispositif de capture est par exemple configuré pour mesurer la distance entre le dispositif de capture et les articulations de l’utilisateur, l’évolution des distances associées à chaque articulation étant retranscrite en un mouvement de l’utilisateur.In other words, the user's movement results from the evolution of the distance between the user and the capture device, in particular specific points of the user. The capture device is for example configured to measure the distance between the capture device and the user's joints, the evolution of the distances associated with each joint being transcribed into a movement of the user.

On comprend également que les informations comprises dans la deuxième donnée varient en fonction du dispositif de capture sélectionné, et qu’il est possible de concevoir de multiples variantes du système d’assistance à la rééducation, employant une pluralité de dispositifs de captures connus de l’homme du métier et traitant de manière appropriée les données issues des dispositifs de capture.It is also understood that the information included in the second data varies depending on the selected capture device, and that it is possible to design multiple variants of the rehabilitation assistance system, using a plurality of capture devices known to those skilled in the art and appropriately processing the data from the capture devices.

Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne un programme d’ordinateur comportant des instructions pour la mise en œuvre des étapes suivantes :
- obtention d’une première donnée représentative d’une trajectoire idéale d’un utilisateur ;
- réception d’une deuxième donnée représentative d’un mouvement de l’utilisateur depuis au moins un dispositif de capture ;
- comparaison du mouvement avec la trajectoire idéale ;
- détermination d’instructions d’application d’un retour de force d’un dispositif haptique, en fonction d’un résultat de la comparaison ;
- transmission des instructions à une électronique de contrôle du dispositif haptique.
According to a second aspect, the present invention relates to a computer program comprising instructions for implementing the following steps:
- obtaining initial data representative of an ideal trajectory of a user;
- receiving a second data representative of a user movement from at least one capture device;
- comparison of the movement with the ideal trajectory;
- determination of instructions for applying force feedback from a haptic device, based on a result of the comparison;
- transmission of instructions to a control electronics of the haptic device.

On comprend ici que le programme d’ordinateur comporte des instructions adaptées pour l’exécution des étapes mises en œuvre par l’application logicielle selon le premier aspect de la présente invention.It is understood here that the computer program comprises instructions adapted for the execution of the steps implemented by the software application according to the first aspect of the present invention.

Selon une variante, le programme d’ordinateur comporte également des instructions adaptées pour l’exécution des variantes décrites ci-avant en lien avec le premier aspect de la présente invention.According to a variant, the computer program also comprises instructions adapted for the execution of the variants described above in connection with the first aspect of the present invention.

Selon un troisième aspect, la présente invention concerne un support d’enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur selon le deuxième aspect de l’invention.According to a third aspect, the present invention relates to a computer-readable recording medium on which a computer program according to the second aspect of the invention is recorded.

D’une part, le support d’enregistrement peut être n'importe quel entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une mémoire ROM, un CD-ROM ou une mémoire ROM de type circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique ou un disque dur.On the one hand, the recording medium may be any entity or device capable of storing the program. For example, the medium may include a storage medium, such as a ROM memory, a CD-ROM or a microelectronic circuit type ROM memory, or a magnetic recording medium or a hard disk.

D'autre part, ce support d’enregistrement peut également être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, un tel signal pouvant être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio classique ou hertzienne ou par faisceau laser autodirigé ou par d'autres moyens. Le programme d’ordinateur selon la présente invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet.On the other hand, this recording medium may also be a transmissible medium such as an electrical or optical signal, such a signal being able to be conveyed via an electrical or optical cable, by conventional or hertzian radio or by self-directed laser beam or by other means. The computer program according to the present invention may in particular be downloaded from a network such as the Internet.

Alternativement, le support d'enregistrement peut être un circuit intégré dans lequel le programme d’ordinateur est incorporé, le circuit intégré étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé en question.Alternatively, the recording medium may be an integrated circuit in which the computer program is incorporated, the integrated circuit being adapted to perform or to be used in performing the method in question.

Ainsi, par les différentes caractéristiques techniques fonctionnelles et structurelles ci-dessus, le Demandeur propose un système et un programme d’assistance à la rééducation permettant un retour sensoriel haptique, offrant un plus grand nombre d’informations à l’utilisateur et pouvant être combiné avec les retours visuels et sonores connus dans la thérapie par réalité virtuelle.Thus, through the various functional and structural technical characteristics above, the Applicant proposes a rehabilitation assistance system and program allowing haptic sensory feedback, offering a greater amount of information to the user and which can be combined with the visual and sound feedback known in virtual reality therapy.

Brève description des figuresBrief description of the figures

D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description des exemples de réalisation particuliers et non limitatifs de la présente invention ci-après, en référence aux figures 1 et 2 annexées et sur lesquelles :Other characteristics and advantages of the present invention will emerge from the description of the particular and non-limiting exemplary embodiments of the present invention below, with reference to the appended figures 1 and 2 and in which:

La illustre schématiquement un système d’assistance à la rééducation d’au moins une partie de corps d’un utilisateur, selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention ;There schematically illustrates a system for assisting in the rehabilitation of at least one part of a user's body, according to a particular and non-limiting exemplary embodiment of the present invention;

La illustre un organigramme des différentes étapes d’un procédé d’assistance à la rééducation mis en œuvre par un système conforme à la .There illustrates a flowchart of the different stages of a rehabilitation assistance process implemented by a system conforming to the .

Description détailléeDetailed description

Un système d’assistance à la rééducation d’au moins une partie de corps d’un utilisateur va maintenant être décrit dans ce qui va suivre en référence conjointement aux figures 1 et 2 annexées à la description. Des mêmes éléments sont identifiés avec des mêmes signes de référence tout au long de la description qui va suivre.A system for assisting in the rehabilitation of at least one part of a user's body will now be described in the following with joint reference to figures 1 and 2 annexed to the description. The same elements are identified with the same reference signs throughout the description which follows.

Comme indiqué dans le préambule de la description, les solutions actuelles de thérapie par réalité virtuelle se limitent à des retours visuels et/ou audios, lesquels ne présentent qu’un engagement limité envers l’utilisateur et ne permettent pas un guidage précis de ses mouvements lors des exercices de rééducation.As stated in the preamble to the description, current virtual reality therapy solutions are limited to visual and/or audio feedback, which provide limited engagement with the user and do not allow for precise guidance of their movements during rehabilitation exercises.

Un des objectifs de la présente invention consiste à permettre l’emploi, par une personne en rééducation, par exemple en situation de handicap, d’un système maximisant la récupération des compétences physiques et la stimulation sensorielle.One of the objectives of the present invention is to enable the use, by a person in rehabilitation, for example in a situation of handicap, of a system maximizing the recovery of physical skills and sensory stimulation.

Ceci est rendu possible dans l’exemple décrit ci-après.This is made possible in the example described below.

Selon l’exemple de la , un système 100 d’assistance à la rééducation est employé par un utilisateur 3, par exemple une personne victime d’un AVC ou souffrant d’une infirmité quelconque, pour laquelle une rééducation est susceptible d’accroître les capacités motrices.According to the example of the , a rehabilitation assistance system 100 is used by a user 3, for example a person who has suffered a stroke or is suffering from any disability, for whom rehabilitation is likely to increase motor skills.

Dans ce même exemple, le système 100 comprend au moins un dispositif haptique 110 apte à être associé au corps de l’utilisateur 3, c’est-à-dire porté, par exemple en contact direct avec le corps, lors de son utilisation.In this same example, the system 100 comprises at least one haptic device 110 capable of being associated with the body of the user 3, that is to say worn, for example in direct contact with the body, during its use.

Un tel dispositif haptique 110 comprend par exemple au moins un moteur de vibrations, c’est-à-dire un dispositif configuré pour générer des vibrations d’intensité fixe ou variable en fonction d’une commande. Plus généralement, le dispositif haptique 110 comprend une ou plusieurs composantes électroniques connues de l’homme du métier et configurées pour générer des vibrations ou des pulsations de manière contrôlée. On comprend ici que, selon les variantes envisagées, les besoins et objectifs de l’homme du métier, une pluralité de dispositifs haptiques 110 peuvent être employés, par exemple en fonction du ressenti tactile ou du retour de force recherché. Le dispositif haptique 110 peut en particulier être sélectionné, en accord avec la description ci-après, en fonction de sa capacité à imiter un mur ou une barrière virtuelle, c’est-à-dire à bloquer le mouvement de l’utilisateur 3 lors de l’activation du dispositif haptique 110.Such a haptic device 110 comprises for example at least one vibration motor, that is to say a device configured to generate vibrations of fixed or variable intensity according to a command. More generally, the haptic device 110 comprises one or more electronic components known to those skilled in the art and configured to generate vibrations or pulsations in a controlled manner. It is understood here that, depending on the variants envisaged, the needs and objectives of those skilled in the art, a plurality of haptic devices 110 can be used, for example according to the tactile sensation or the desired force feedback. The haptic device 110 can in particular be selected, in accordance with the description below, according to its ability to imitate a wall or a virtual barrier, that is to say to block the movement of the user 3 when activating the haptic device 110.

Selon une variante particulière, le système 100 comprend une pluralité de dispositifs haptiques 110 associés au même utilisateur 3, par exemple portés selon différentes parties du corps de l’utilisateur 3. La pluralité de dispositifs haptiques 110 est par exemple associée aux 14 degrés de liberté des membres supérieurs et inférieurs de l’utilisateur 3 ou encore à l’ensemble des articulations principales de l’utilisateur 3, c’est-à-dire les mains, les poignets, les bras, les jambes, les pieds, les chevilles, le cou et les hanches. Bien évidemment, il est également possible de prévoir des dispositifs haptiques 110 associés uniquement à un sous-ensemble des 14 degrés de liberté ou des articulations principales énoncés ci-avant. Selon encore une conception, les dispositifs haptiques 110 sont associés spécifiquement, ou en combinaison des variantes décrites ci-avant, à la partie de corps de l’utilisateur pour laquelle le système 100 effectue une rééducation.According to a particular variant, the system 100 comprises a plurality of haptic devices 110 associated with the same user 3, for example worn on different parts of the body of the user 3. The plurality of haptic devices 110 is for example associated with the 14 degrees of freedom of the upper and lower limbs of the user 3 or with all of the main joints of the user 3, i.e. the hands, wrists, arms, legs, feet, ankles, neck and hips. Of course, it is also possible to provide haptic devices 110 associated only with a subset of the 14 degrees of freedom or the main joints stated above. According to yet another design, the haptic devices 110 are associated specifically, or in combination with the variants described above, with the part of the user's body for which the system 100 performs rehabilitation.

Le système 100 comprend également au moins un dispositif de capture de mouvements 120, lequel est également destiné à être associé à l’utilisateur 3. On comprend ici que le dispositif de capture de mouvements 120 est configuré pour suivre le mouvement de l’utilisateur 3 au cours du temps, et peut être mis en œuvre d’une variété de moyens connus de l’homme du métier. Dans un mode de réalisation préférentiel, le dispositif de capture 120 comprend au moins un capteur Azure Kinect®, c’est-à-dire un appareil comprenant un capteur de profondeur, un réseau de microphones spatiaux avec une caméra vidéo et un capteur d’orientation, et permettant un suivi précis des mouvements de l’utilisateur 3. Dans un autre mode de réalisation, le système 100 comprend ou est couplé à un système de thérapie par réalité virtuelle 150, tel que décrit ci-après, comprenant un casque de réalité virtuelle. Le dispositif de capture 120 comprend, dans cet exemple, une pluralité de capteurs liés au casque de réalité virtuelle. De tels capteurs sont connus par l’homme du métier, pour le contrôle d’un avatar de l’utilisateur 3 dans une scène virtuelle, par exemple la scène virtuelle générée par l’application telle que décrite ci-après ou plus généralement toute scène virtuelle réalisée dans le domaine de la réalité virtuelle. Bien évidemment, le dispositif de capture 120 peut avantageusement comprendre une combinaison des capteurs ci-avant.The system 100 also comprises at least one motion capture device 120, which is also intended to be associated with the user 3. It is understood here that the motion capture device 120 is configured to track the movement of the user 3 over time, and can be implemented by a variety of means known to those skilled in the art. In a preferred embodiment, the capture device 120 comprises at least one Azure Kinect® sensor, i.e. an apparatus comprising a depth sensor, a spatial microphone array with a video camera and an orientation sensor, and allowing precise tracking of the movements of the user 3. In another embodiment, the system 100 comprises or is coupled to a virtual reality therapy system 150, as described below, comprising a virtual reality headset. The capture device 120 comprises, in this example, a plurality of sensors linked to the virtual reality headset. Such sensors are known to those skilled in the art, for controlling an avatar of the user 3 in a virtual scene, for example the virtual scene generated by the application as described below or more generally any virtual scene produced in the field of virtual reality. Of course, the capture device 120 can advantageously comprise a combination of the above sensors.

En combinaison du dispositif haptique 110 et du dispositif de capture 120, le système 100 comporte une électronique de contrôle 130 en communication avec le dispositif haptique 110, de manière à le contrôler. L’électronique de contrôle 130 est par exemple intégrée au dispositif haptique 110 ou encore configurée pour être reliée à une pluralité de dispositifs haptiques 110 portés par l’utilisateur 3. De manière à permettre le contrôle des éléments électroniques du système 100, en particulier des dispositifs haptiques 110, l’électronique de contrôle 130 comprend par exemple une alimentation en énergie et au moins un processeur. Dans un mode de réalisation préférentiel, l’électronique de contrôle 130 comprend une carte électronique, par exemple de type Arduino®, programmée pour le pilotage du dispositif haptique 110.In combination with the haptic device 110 and the capture device 120, the system 100 comprises control electronics 130 in communication with the haptic device 110, so as to control it. The control electronics 130 are for example integrated into the haptic device 110 or configured to be connected to a plurality of haptic devices 110 worn by the user 3. In order to allow the control of the electronic elements of the system 100, in particular the haptic devices 110, the control electronics 130 comprise for example a power supply and at least one processor. In a preferred embodiment, the control electronics 130 comprise an electronic card, for example of the Arduino® type, programmed for controlling the haptic device 110.

Enfin, le système 100 comprend également une application logicielle configurée pour communiquer avec le dispositif de capture 120 et l’électronique de contrôle 130 par voie filaire ou non filaire. Selon une première conception, l’application logicielle est directement mise en œuvre par le processeur de l’électronique de contrôle 130, celui-ci communiquant avec les autres éléments de l’électronique de contrôle 130 par voie filaire. Selon une deuxième conception, l’application logicielle est mise en œuvre par un dispositif déporté 140 en communication avec l’électronique de contrôle 130, en particulier avec le processeur de l’électronique de contrôle 130. Cette conception permet en particulier de limiter les capacités de traitement requises par l’électronique de contrôle 130 au profit de moyens de communication avec le dispositif déporté 140. Le dispositif déporté 140 correspond par exemple à un dispositif électronique associé à un thérapeute, par exemple muni d’une interface homme-machine 160 avec laquelle le thérapeute peut interagir pour guider la rééducation de l’utilisateur 3. Selon encore une variante, le dispositif déporté 140 est intégré à un système de thérapie par réalité virtuelle 150, tel que décrit ci-après et connu de l’homme du métier. L’application logicielle et l’électronique de contrôle 130 permettent ainsi de recevoir des données du dispositif de capture 120 et de commander le dispositif haptique 110.Finally, the system 100 also comprises a software application configured to communicate with the capture device 120 and the control electronics 130 by wired or wireless means. According to a first design, the software application is directly implemented by the processor of the control electronics 130, the latter communicating with the other elements of the control electronics 130 by wired means. According to a second design, the software application is implemented by a remote device 140 in communication with the control electronics 130, in particular with the processor of the control electronics 130. This design makes it possible in particular to limit the processing capacities required by the control electronics 130 in favor of means of communication with the remote device 140. The remote device 140 corresponds for example to an electronic device associated with a therapist, for example equipped with a human-machine interface 160 with which the therapist can interact to guide the rehabilitation of the user 3. According to yet another variant, the remote device 140 is integrated into a virtual reality therapy system 150, as described below and known to those skilled in the art. The software application and the control electronics 130 thus make it possible to receive data from the capture device 120 and to control the haptic device 110.

Optionnellement, le système 100 comprend également un dispositif d’affichage 151 et/ou un dispositif sonore 152, l’application logicielle étant configurée pour communiquer également avec le dispositif d’affichage 151 et/ou le dispositif sonore 152 pour le rendu d’un retour visuel et/ou audio. Le dispositif d’affichage 151 et le dispositif sonore 152 sont par exemple regroupés dans un système de thérapie par réalité virtuelle 150 connu de l’art antérieur et permettant les retours visuels et audios. Selon une première conception, l’application logicielle est en communication avec le système de thérapie par réalité virtuelle 150, l’ensemble formé par le dispositif haptique 110, le dispositif de capture 120 et l’électronique de contrôle 130 étant séparé du système de thérapie virtuelle 150. Selon une autre conception en accord avec la , le système de thérapie par réalité virtuelle 150 et les autres éléments décrits ci-avant sont regroupés au sein du système 100 et commandés de manière conjointe, l’application logicielle étant mise en œuvre par le système de thérapie par réalité virtuelle 150 ou par le dispositif déporté 140. En particulier, une commande combinée du dispositif haptique 110 et du système de thérapie par réalité virtuelle 150 permet d’assurer une cohérence entre le retour de force et les retours visuels et/ou audio, en intégrant le dispositif haptique 110 et le système de thérapie par réalité virtuelle 150 dans le même système 100.Optionally, the system 100 also comprises a display device 151 and/or a sound device 152, the software application being configured to also communicate with the display device 151 and/or the sound device 152 for rendering visual and/or audio feedback. The display device 151 and the sound device 152 are for example grouped in a virtual reality therapy system 150 known from the prior art and allowing visual and audio feedback. According to a first design, the software application is in communication with the virtual reality therapy system 150, the assembly formed by the haptic device 110, the capture device 120 and the control electronics 130 being separate from the virtual therapy system 150. According to another design in accordance with the , the virtual reality therapy system 150 and the other elements described above are grouped within the system 100 and controlled jointly, the software application being implemented by the virtual reality therapy system 150 or by the remote device 140. In particular, a combined control of the haptic device 110 and the virtual reality therapy system 150 makes it possible to ensure consistency between the force feedback and the visual and/or audio feedback, by integrating the haptic device 110 and the virtual reality therapy system 150 into the same system 100.

On comprend ici que le retour visuel du dispositif d’affichage 151 correspond à un contenu graphique, par exemple un contenu graphique représentatif des données traitées ci-après au cours du procédé de la . Le retour visuel, le retour audio et le retour de force du dispositif haptique 110 correspondent avantageusement à des rendus complémentaires des mêmes données permettant de stimuler l’ensemble des sens de l’utilisateur 3 au cours de sa rééducation. La complémentarité entre les différents rendus, ou plus généralement la commande conjointe des retours au sein du système 100, permet également au cerveau de l’utilisateur 3 d’interpréter plus précisément les informations sensorielles transmises et de développer de nouveaux modèles de mouvements durant sa rééducation avec une plus grande facilité.It is understood here that the visual feedback from the display device 151 corresponds to a graphic content, for example a graphic content representative of the data processed below during the method of the . The visual feedback, audio feedback and force feedback of the haptic device 110 advantageously correspond to complementary renderings of the same data making it possible to stimulate all of the senses of the user 3 during his rehabilitation. The complementarity between the different renderings, or more generally the joint control of the feedback within the system 100, also allows the brain of the user 3 to interpret more precisely the sensory information transmitted and to develop new movement models during his rehabilitation with greater ease.

Le système 100 décrit ci-avant est ainsi configuré pour mettre en œuvre les étapes d’un procédé d’assistance à la rééducation selon la . Un tel procédé est par exemple consigné selon des instructions dans un programme d’ordinateur, par exemple enregistré dans un support d’enregistrement dédié, par exemple dans une mémoire de l’électronique de contrôle 130, du dispositif déporté 140 ou du système de thérapie par réalité virtuelle 150.The system 100 described above is thus configured to implement the steps of a rehabilitation assistance method according to the . Such a method is for example recorded according to instructions in a computer program, for example recorded in a dedicated recording medium, for example in a memory of the control electronics 130, of the remote device 140 or of the virtual reality therapy system 150.

Dans une première étape 21, l’application obtient une première donnée représentative d’une trajectoire idéale de l’utilisateur 3. En d’autres termes, la première donnée dépend de la rééducation que l’on cherche à effectuer et représente un objectif de mouvement pour l’utilisateur 3. La première donnée est ainsi par exemple reçue par communication avec le système de thérapie par réalité virtuelle 150, c’est-à-dire que l’application reçoit des informations sur l’exercice de rééducation effectué via le système de thérapie par réalité virtuelle, afin d’y intégrer le contrôle du dispositif haptique 110. Selon un autre exemple, la première donnée est reçue par communication avec l’interface homme-machine 160 et correspond à une instruction donnée par le thérapeute.In a first step 21, the application obtains a first piece of data representative of an ideal trajectory of the user 3. In other words, the first piece of data depends on the rehabilitation that one seeks to carry out and represents a movement objective for the user 3. The first piece of data is thus, for example, received by communication with the virtual reality therapy system 150, that is to say that the application receives information on the rehabilitation exercise carried out via the virtual reality therapy system, in order to integrate the control of the haptic device 110 therein. According to another example, the first piece of data is received by communication with the human-machine interface 160 and corresponds to an instruction given by the therapist.

Selon une variante, l’application est configurée pour obtenir une information représentative d’un scénario de rééducation. L’obtention de la première donnée correspond alors à une détermination de la trajectoire idéale en fonction du scénario de rééducation. On comprend ici qu’un scénario de rééducation correspond à un exercice de rééducation donné, correspondant à un type de mouvement précis, à une articulation ou encore à un degré de liberté donné de l’utilisateur 3. En d’autres termes, l’application logicielle détermine, en fonction de l’exercice de rééducation à effectuer ou de paramètres associés à un tel exercice, la trajectoire idéale que l’utilisateur 3 doit maintenir. La trajectoire idéale correspond donc à la trajectoire qui assure que l’utilisateur 3 effectue absolument le mouvement souhaité, pour un scénario de rééducation donné.According to a variant, the application is configured to obtain information representative of a rehabilitation scenario. Obtaining the first data then corresponds to a determination of the ideal trajectory according to the rehabilitation scenario. It is understood here that a rehabilitation scenario corresponds to a given rehabilitation exercise, corresponding to a specific type of movement, to a joint or even to a given degree of freedom of the user 3. In other words, the software application determines, according to the rehabilitation exercise to be performed or parameters associated with such an exercise, the ideal trajectory that the user 3 must maintain. The ideal trajectory therefore corresponds to the trajectory which ensures that the user 3 absolutely performs the desired movement, for a given rehabilitation scenario.

La détermination de la trajectoire idéale correspond par exemple à une sélection de la trajectoire idéale parmi un ensemble de trajectoires prédéfinies, par exemple en fonction d’une information de sélection manuelle de la part du thérapeute, ou encore en fonction d’un scénario de rééducation sélectionné, la correspondance entre la trajectoire idéale et le scénario de rééducation étant enregistrée dans une mémoire en communication avec l’application logicielle.The determination of the ideal trajectory corresponds, for example, to a selection of the ideal trajectory from a set of predefined trajectories, for example based on manual selection information from the therapist, or based on a selected rehabilitation scenario, the correspondence between the ideal trajectory and the rehabilitation scenario being recorded in a memory in communication with the software application.

Dans une deuxième étape 22, l’application reçoit du dispositif de capture 120 une deuxième donnée représentative d’un mouvement de l’utilisateur 3. En accord avec la description ci-avant, la deuxième donnée est ainsi transmise par le dispositif de capture 120 à destination de l’électronique de contrôle 130, du dispositif déporté 140 ou encore du système de thérapie par réalité virtuelle 150, en fonction du composant mettant en œuvre l’application logicielle.In a second step 22, the application receives from the capture device 120 a second piece of data representative of a movement of the user 3. In accordance with the description above, the second piece of data is thus transmitted by the capture device 120 to the control electronics 130, the remote device 140 or even the virtual reality therapy system 150, depending on the component implementing the software application.

Dans un mode de réalisation préférentiel, la deuxième donnée comprend un ensemble d’informations représentatives de distance entre le dispositif de capture 120 et l’utilisateur 3. L’ensemble d’informations correspond par exemple aux distances entre le dispositif de capture 120 et les articulations de l’utilisateur 3, telle que perçues par le dispositif de capture 120. L’application détermine alors le mouvement de l’utilisateur 3 à partir de l’ensemble d’informations représentatives de distance, par exemple en fonction de leur évolution au cours du temps ou en positionnant l’utilisateur 3 vis-à-vis de la position de référence du dispositif de capture 120. Bien évidemment, les informations comprises dans la deuxième donnée, et leur traitement éventuel pour obtenir le mouvement de l’utilisateur 3, dépendent du type de dispositif de capture 120 employé dans le système 100.In a preferred embodiment, the second data item comprises a set of information representative of the distance between the capture device 120 and the user 3. The set of information corresponds for example to the distances between the capture device 120 and the joints of the user 3, as perceived by the capture device 120. The application then determines the movement of the user 3 from the set of information representative of the distance, for example according to their evolution over time or by positioning the user 3 with respect to the reference position of the capture device 120. Obviously, the information included in the second data item, and their possible processing to obtain the movement of the user 3, depend on the type of capture device 120 used in the system 100.

Dans une troisième étape 23, le mouvement de l’utilisateur 3 est comparé avec la trajectoire idéale, c’est-à-dire que l’application met en correspondance le mouvement avec la trajectoire idéale ou encore identifie et caractérise toute déviation éventuelle du mouvement par rapport à la trajectoire idéale.In a third step 23, the movement of the user 3 is compared with the ideal trajectory, that is to say that the application matches the movement with the ideal trajectory or identifies and characterizes any possible deviation of the movement from the ideal trajectory.

Selon une variante de réalisation particulière, dans laquelle le système 100 d’assistance à la rééducation comprend le dispositif d’affichage 151, l’application est configurée pour générer une scène virtuelle à partir de la première donnée. L’application détermine alors une position d’un avatar représentatif de l’utilisateur 3 dans la scène virtuelle à partir de la deuxième donnée. Le contenu graphique rendu par le dispositif d’affichage 151 est alors représentatif de la scène virtuelle et de la position de l’avatar. Optionnellement, le système 100 comprend également le dispositif sonore 152, le retour audio étant également représentatif de la scène virtuelle.According to a particular embodiment variant, in which the rehabilitation assistance system 100 comprises the display device 151, the application is configured to generate a virtual scene from the first data. The application then determines a position of an avatar representative of the user 3 in the virtual scene from the second data. The graphic content rendered by the display device 151 is then representative of the virtual scene and the position of the avatar. Optionally, the system 100 also comprises the sound device 152, the audio feedback also being representative of the virtual scene.

Dans cette même variante, la comparaison entre le mouvement et la trajectoire idéale est effectuée à partir de la position de l’avatar de l’utilisateur 3 dans la scène virtuelle. En d’autres termes, la position de l’avatar dans la scène virtuelle permet de déterminer si le mouvement de l’utilisateur 3, par exemple la position d’un membre donné, se situe ou non dans la trajectoire idéale.In this same variant, the comparison between the movement and the ideal trajectory is carried out from the position of the avatar of user 3 in the virtual scene. In other words, the position of the avatar in the virtual scene makes it possible to determine whether or not the movement of user 3, for example the position of a given limb, is located in the ideal trajectory.

Dans une quatrième étape 24, l’application détermine des instructions d’application d’un retour de force des dispositifs haptiques 110 en fonction d’un résultat de la comparaison. Les instructions sont alors transmises dans une cinquième étape 25 à l’électronique de contrôle 130, laquelle les met en œuvre en contrôlant les dispositifs haptiques 110. Le contrôle des dispositifs haptiques 110 correspond par exemple à un démarrage ou un arrêt des moteurs de vibrations.In a fourth step 24, the application determines instructions for applying force feedback from the haptic devices 110 based on a result of the comparison. The instructions are then transmitted in a fifth step 25 to the control electronics 130, which implements them by controlling the haptic devices 110. Controlling the haptic devices 110 corresponds, for example, to starting or stopping the vibration motors.

Ainsi, lorsque le mouvement de l’utilisateur 3 correspond à la trajectoire idéale, on comprend que les dispositifs haptiques 110 n’effectuent aucun retour de force. De même, les éventuels retours visuels et audio sont adaptés pour ne pas alerter l’utilisateur 3, on prévoit par exemple un simple retour audio représentant l’évolution du mouvement de l’utilisateur 3.Thus, when the movement of the user 3 corresponds to the ideal trajectory, it is understood that the haptic devices 110 do not provide any force feedback. Similarly, any visual and audio feedback is adapted so as not to alert the user 3; for example, a simple audio feedback representing the evolution of the movement of the user 3 is provided.

Au contraire, lorsque le mouvement de l’utilisateur 3 dévie de la trajectoire idéale, le contrôle des dispositifs haptiques 110 est adapté pour indiquer cette déviation à l’utilisateur 3 et le forcer à revenir dans la trajectoire idéale. Les retours visuels et audio comprennent par exemple également une alerte ou une indication de la correction à effectuer pour revenir dans la trajectoire idéale.On the contrary, when the movement of the user 3 deviates from the ideal trajectory, the control of the haptic devices 110 is adapted to indicate this deviation to the user 3 and force him to return to the ideal trajectory. The visual and audio feedback also includes for example an alert or an indication of the correction to be made to return to the ideal trajectory.

On comprend ici que les instructions, ou leur mise en œuvre via l’électronique de contrôle 130, sont adaptées en fonction du nombre et/ou de la position des dispositifs haptiques 110. L’électronique de contrôle 130 déclenche par exemple la vibration de dispositifs haptiques 110 précis afin d’indiquer plus précisément à l’utilisateur 3 quelle articulation repositionner ou dans quelle direction corriger le mouvement.It is understood here that the instructions, or their implementation via the control electronics 130, are adapted according to the number and/or the position of the haptic devices 110. The control electronics 130 triggers for example the vibration of precise haptic devices 110 in order to indicate more precisely to the user 3 which joint to reposition or in which direction to correct the movement.

Par exemple, dans une variante spécifique, le dispositif haptique 110 comprend quatre moteurs de vibrations associés au corps de l’utilisateur 3, les moteurs de vibrations étant disposés de sorte que chaque moteur de vibration soit associé à une direction respective. En d’autres termes, chaque moteur de vibration vient générer, lors de son activation, un retour de force dans la direction à laquelle il est associé. Cette conception permet ainsi de guider l’utilisateur 3 de manière à le forcer à se déplacer dans la direction opposée. Les instructions et/ou leur mise en œuvre par l’électronique de contrôle 130 sont alors adaptées pour activer précisément un ou plusieurs moteurs de vibrations compris dans un dispositif haptique 110 donné, permettant de rediriger l’articulation de l’utilisateur 3 dans une direction spécifique, plutôt que d’indiquer simplement une erreur dans le mouvement. On comprend que cette conception peut être adaptée selon le nombre et l’agencement des moteurs de vibrations.For example, in a specific variant, the haptic device 110 comprises four vibration motors associated with the body of the user 3, the vibration motors being arranged such that each vibration motor is associated with a respective direction. In other words, each vibration motor generates, upon activation, force feedback in the direction with which it is associated. This design thus makes it possible to guide the user 3 so as to force him to move in the opposite direction. The instructions and/or their implementation by the control electronics 130 are then adapted to precisely activate one or more vibration motors included in a given haptic device 110, making it possible to redirect the articulation of the user 3 in a specific direction, rather than simply indicating an error in the movement. It is understood that this design can be adapted according to the number and arrangement of the vibration motors.

En parallèle, les instructions ou leur mise en œuvre peuvent également être adaptées en intensité, selon le type ou l’intervalle de fonctionnement des dispositifs haptiques 110, de manière à fournir un retour de force adaptatif en fonction de l’utilisateur 3 ou de l’amplitude de la différence entre le mouvement et la trajectoire idéale. Selon une conception spécifique, le retour de force correspond à un blocage ou à une libération du mouvement de l’utilisateur 3. Les dispositifs haptiques 110 sont ainsi contrôlés pour empêcher l’utilisateur 3 de dévier plus loin de la trajectoire idéale, ou plus généralement pour fournir une résistance importante, en fonction de la capacité des dispositifs haptiques 100 à imiter un mur virtuel. Bien évidemment, un tel blocage du mouvement est associé à une direction spécifique, le retour de l’utilisateur 3 dans la trajectoire idéale restant libéré.In parallel, the instructions or their implementation can also be adapted in intensity, according to the type or the operating interval of the haptic devices 110, so as to provide adaptive force feedback depending on the user 3 or on the amplitude of the difference between the movement and the ideal trajectory. According to a specific design, the force feedback corresponds to a blocking or a release of the movement of the user 3. The haptic devices 110 are thus controlled to prevent the user 3 from deviating further from the ideal trajectory, or more generally to provide significant resistance, depending on the capacity of the haptic devices 100 to imitate a virtual wall. Of course, such blocking of the movement is associated with a specific direction, the return of the user 3 in the ideal trajectory remaining released.

Selon une autre variante, le retour de force correspond alternativement à un blocage ou à une résistance envers le mouvement de l’utilisateur 3. En d’autres termes, lorsque l’utilisateur 3 suit la trajectoire idéale, le dispositif haptique 110 continue d’appliquer un retour de force, par exemple un retour de force plus faible que lorsque l’utilisateur 3 dévie de la trajectoire idéale. L’utilisateur 3 doit donc fournir un effort supplémentaire pour effectuer le mouvement recherché, ce qui participe à une rééducation musculaire.According to another variant, the force feedback corresponds alternately to a blockage or resistance to the movement of the user 3. In other words, when the user 3 follows the ideal trajectory, the haptic device 110 continues to apply force feedback, for example a weaker force feedback than when the user 3 deviates from the ideal trajectory. The user 3 must therefore provide additional effort to perform the desired movement, which contributes to muscle rehabilitation.

On comprend donc que le retour de force peut être adapté selon une variété de manières, en particulier selon le parcours de rééducation de l’utilisateur. Dans encore une conception, l’application reçoit également une troisième donnée représentative d’un niveau de rééducation de l’utilisateur 3, ou plus généralement représentative d’un profil de l’utilisateur 3. La détermination des instructions selon la quatrième étape 24 est alors effectuée en outre en fonction de la troisième donnée, c’est-à-dire afin d’adapter le retour de force selon l’utilisateur 3. L’application obtient par exemple conjointement la première donnée et la troisième donnée dans un scénario de rééducation déterminé pour un mouvement et un parcours de rééducation spécifique, c’est-à-dire un scénario pour lequel la trajectoire idéale et le retour de force sont prédéterminés.It is therefore understood that the force feedback can be adapted in a variety of ways, in particular according to the user's rehabilitation path. In yet another design, the application also receives a third piece of data representative of a level of rehabilitation of the user 3, or more generally representative of a profile of the user 3. The determination of the instructions according to the fourth step 24 is then further carried out according to the third piece of data, i.e. in order to adapt the force feedback according to the user 3. The application obtains for example jointly the first piece of data and the third piece of data in a rehabilitation scenario determined for a movement and a specific rehabilitation path, i.e. a scenario for which the ideal trajectory and the force feedback are predetermined.

Selon un exemple spécifique, cette troisième donnée comprend une information représentative d’une force de rééducation musculaire, le retour de force étant déterminé en fonction de cette force de rééducation musculaire. Cette adaptation du retour de force s’applique par exemple lorsque l’utilisateur 3 suit la trajectoire idéale, afin d’appliquer une résistance telle que décrite ci-avant ou à l’inverse afin de guider l’utilisateur 3 en accompagnant son mouvement d’une force dans la même direction. L’adaptation du retour de force peut également s’appliquer lorsque l’utilisateur 3 dévie de la trajectoire idéale, afin d’être plus ou moins permissif envers les écarts et les mouvements de compensation, et d’équilibrer l’engagement de l’utilisateur 3 avec la correction de ses erreurs.According to a specific example, this third data item comprises information representative of a muscle rehabilitation force, the force feedback being determined according to this muscle rehabilitation force. This adaptation of the force feedback applies for example when the user 3 follows the ideal trajectory, in order to apply a resistance as described above or conversely in order to guide the user 3 by accompanying his movement with a force in the same direction. The adaptation of the force feedback can also apply when the user 3 deviates from the ideal trajectory, in order to be more or less permissive towards deviations and compensation movements, and to balance the engagement of the user 3 with the correction of his errors.

Ainsi, on comprendra que la présente invention prévoit un système d’assistance à la rééducation permettant, de manière simple, d’améliorer la précision des mouvements des utilisateurs lors de la rééducation en fournissant un retour haptique simulant une sensation tactile, le retour haptique guidant l’utilisateur et corrigeant ses mouvements. Un tel système peut avantageusement être combiné aux systèmes déjà connus de thérapie par réalité virtuelle afin de réaliser une variété de scénarios d’apprentissage créés par des thérapeutes et d’assurer une cohérence entre l’ensemble des retours de sorte que le retour haptique facilite l’apprentissage des mouvements par l’utilisateur.Thus, it will be understood that the present invention provides a rehabilitation assistance system allowing, in a simple manner, to improve the precision of the users' movements during rehabilitation by providing haptic feedback simulating a tactile sensation, the haptic feedback guiding the user and correcting his movements. Such a system can advantageously be combined with already known virtual reality therapy systems in order to realize a variety of learning scenarios created by therapists and to ensure consistency between all the feedback so that the haptic feedback facilitates the user's learning of the movements.

Il devra être observé que cette description détaillée porte sur un exemple de réalisation particulier de la présente invention, mais qu’en aucun cas cette description ne revêt un quelconque caractère limitatif à l’objet de l’invention ; bien au contraire, elle a pour objectif d’ôter toute éventuelle imprécision ou toute mauvaise interprétation des revendications qui suivent.It should be noted that this detailed description relates to a particular embodiment of the present invention, but that in no case does this description have any limiting character with respect to the subject matter of the invention; on the contrary, its objective is to remove any possible imprecision or misinterpretation of the claims which follow.

Il devra également être observé que les signes de références mis entre parenthèses dans les revendications qui suivent ne présentent en aucun cas un caractère limitatif ; ces signes ont pour seul but d’améliorer l’intelligibilité et la compréhension des revendications qui suivent ainsi que la portée de la protection recherchée.It should also be noted that the reference signs placed in parentheses in the following claims are in no way limiting; these signs have the sole purpose of improving the intelligibility and understanding of the following claims as well as the scope of the protection sought.

Claims (15)

Système (100) d’assistance à la rééducation d’au moins une partie de corps d’un utilisateur (3), ledit système comprenant :
- au moins un dispositif haptique (110) apte à être associé au corps dudit utilisateur (3) ;
- au moins un dispositif de capture de mouvements (120) destiné à être associé audit utilisateur (3) ;
- une électronique de contrôle (130) ; et
- une application logicielle,
ladite électronique de contrôle (130) étant configurée pour contrôler ledit au moins un dispositif haptique (110), ladite application étant configurée pour communiquer par voie filaire ou non filaire avec ladite électronique de contrôle (130) et ledit dispositif de capture (120) de manière à :
- obtenir (21) une première donnée représentative d’une trajectoire idéale dudit utilisateur (3) ;
- recevoir (22) une deuxième donnée représentative d’un mouvement dudit utilisateur (3) depuis ledit au moins un dispositif de capture (120) ;
- comparer (23) ledit mouvement avec ladite trajectoire idéale ;
- déterminer (24) des instructions d’application d’un retour de force dudit dispositif haptique (110), en fonction d’un résultat de ladite comparaison ;
- transmettre (25) lesdites instructions à ladite électronique de contrôle (130).
System (100) for assisting in the rehabilitation of at least one part of the body of a user (3), said system comprising:
- at least one haptic device (110) capable of being associated with the body of said user (3);
- at least one motion capture device (120) intended to be associated with said user (3);
- control electronics (130); and
- a software application,
said control electronics (130) being configured to control said at least one haptic device (110), said application being configured to communicate by wired or wireless means with said control electronics (130) and said capture device (120) so as to:
- obtain (21) a first data representative of an ideal trajectory of said user (3);
- receiving (22) a second data representative of a movement of said user (3) from said at least one capture device (120);
- compare (23) said movement with said ideal trajectory;
- determining (24) instructions for applying force feedback to said haptic device (110), based on a result of said comparison;
- transmit (25) said instructions to said control electronics (130).
Système (100) d’assistance à la rééducation selon la revendication 1, dans lequel ladite application est en outre configurée pour obtenir une information représentative d’un scénario de rééducation, et dans lequel ladite obtention (21) de ladite première donnée correspond à une détermination de ladite trajectoire idéale en fonction dudit scénario de rééducation.Rehabilitation assistance system (100) according to claim 1, in which said application is further configured to obtain information representative of a rehabilitation scenario, and in which said obtaining (21) of said first data corresponds to a determination of said ideal trajectory as a function of said rehabilitation scenario. Système (100) d’assistance à la rééducation selon la revendication 1 ou 2, lequel comprend en outre un dispositif d’affichage (151), ladite application étant configurée pour communiquer par voie filaire ou non filaire avec ledit dispositif d’affichage (151), de sorte que ledit dispositif d’affichage (151) affiche un contenu graphique représentatif de ladite première donnée et/ou de ladite deuxième donnée.A rehabilitation assistance system (100) according to claim 1 or 2, which further comprises a display device (151), said application being configured to communicate by wired or wireless means with said display device (151), such that said display device (151) displays graphical content representative of said first data and/or said second data. Système (100) d’assistance à la rééducation selon la revendication 3, dans lequel ladite application est configurée en outre pour :
- générer une scène virtuelle à partir de ladite première donnée ;
- déterminer une position d’un avatar représentatif dudit utilisateur (3), dans ladite scène virtuelle, à partir de ladite deuxième donnée,
et dans lequel ledit contenu graphique est représentatif de ladite scène virtuelle et de ladite position dudit avatar.
The rehabilitation assistance system (100) of claim 3, wherein said application is further configured to:
- generate a virtual scene from said first data;
- determining a position of an avatar representative of said user (3), in said virtual scene, from said second data,
and wherein said graphic content is representative of said virtual scene and said position of said avatar.
Système (100) d’assistance à la rééducation selon la revendication 4, dans lequel ladite comparaison (23) dudit mouvement avec ladite trajectoire est effectuée à partir de ladite position dans ladite scène virtuelle.A rehabilitation assistance system (100) according to claim 4, wherein said comparison (23) of said movement with said trajectory is performed from said position in said virtual scene. Système (100) d’assistance à la rééducation selon l’une des revendications 1 à 5, lequel comprend en outre un dispositif sonore (152), ladite application étant configurée pour communiquer par voie filaire ou non filaire avec ledit dispositif sonore (152), de sorte que ledit dispositif sonore (152) génère un retour audio représentatif de ladite première donnée et/ou de ladite deuxième donnée.Rehabilitation assistance system (100) according to one of claims 1 to 5, which further comprises a sound device (152), said application being configured to communicate by wired or wireless means with said sound device (152), such that said sound device (152) generates audio feedback representative of said first data and/or said second data. Système (100) d’assistance à la rééducation selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel ledit au moins un dispositif haptique (110) comprend au moins un moteur de vibrations.Rehabilitation assistance system (100) according to one of claims 1 to 6, wherein said at least one haptic device (110) comprises at least one vibration motor. Système (100) d’assistance à la rééducation selon la revendication 7, dans lequel ledit au moins un dispositif haptique (110) comprend quatre moteurs de vibrations associés audit corps, chaque moteur de vibration étant associé à une direction.The rehabilitation assistance system (100) of claim 7, wherein said at least one haptic device (110) comprises four vibration motors associated with said body, each vibration motor being associated with a direction. Système (100) d’assistance à la rééducation selon l’une des revendications 1 à 8, lequel comprend une pluralité de dispositifs haptiques (110) correspondant à 14 degrés de liberté des membres supérieurs et inférieurs dudit utilisateur (3).Rehabilitation assistance system (100) according to one of claims 1 to 8, which comprises a plurality of haptic devices (110) corresponding to 14 degrees of freedom of the upper and lower limbs of said user (3). Système (100) d’assistance à la rééducation selon l’une des revendications 1 à 9, lequel comprend une pluralité de dispositifs haptiques (110) configurés pour être respectivement associés aux mains, aux poignets, aux bras, aux jambes, aux pieds, aux chevilles, au cou et aux hanches dudit utilisateur (3).Rehabilitation assistance system (100) according to one of claims 1 to 9, which comprises a plurality of haptic devices (110) configured to be respectively associated with the hands, wrists, arms, legs, feet, ankles, neck and hips of said user (3). Système (100) d’assistance à la rééducation selon l’une des revendications 1 à 10, dans lequel ledit dispositif haptique (110) est apte à être associé à ladite partie de corps.Rehabilitation assistance system (100) according to one of claims 1 to 10, wherein said haptic device (110) is capable of being associated with said body part. Système (100) d’assistance à la rééducation selon l’une des revendications 1 à 11, dans lequel ledit retour de force correspond, en fonction dudit résultat de ladite comparaison, alternativement à un blocage ou à une libération dudit mouvement dudit utilisateur (3).Rehabilitation assistance system (100) according to one of claims 1 to 11, in which said force feedback corresponds, depending on said result of said comparison, alternately to a blocking or a release of said movement of said user (3). Système (100) d’assistance à la rééducation selon l’une des revendications 1 à 12, dans lequel ladite deuxième donnée comprend un ensemble d’informations représentatives de distance entre ledit dispositif de capture (120) et ledit utilisateur (3), ladite application étant configurée pour déterminer ledit mouvement dudit utilisateur (3) à partir dudit ensemble d’informations représentatives de distance.Rehabilitation assistance system (100) according to one of claims 1 to 12, in which said second data comprises a set of information representative of distance between said capture device (120) and said user (3), said application being configured to determine said movement of said user (3) from said set of information representative of distance. Produit programme d’ordinateur comportant des instructions pour la mise en œuvre des étapes suivantes :
- obtention (21) d’une première donnée représentative d’une trajectoire idéale d’un utilisateur (3) ;
- réception (22) d’une deuxième donnée représentative d’un mouvement dudit utilisateur (3) depuis au moins un dispositif de capture (120) ;
- comparaison (23) dudit mouvement avec ladite trajectoire idéale ;
- détermination (24) d’instructions d’application d’un retour de force d’un dispositif haptique (110), en fonction d’un résultat de ladite comparaison ;
- transmission (25) desdites instructions à une électronique de contrôle (130) dudit dispositif haptique (110),
lorsque ces instructions sont exécutées par un processeur.
Computer program product comprising instructions for implementing the following steps:
- obtaining (21) a first data representative of an ideal trajectory of a user (3);
- reception (22) of a second data representative of a movement of said user (3) from at least one capture device (120);
- comparison (23) of said movement with said ideal trajectory;
- determining (24) instructions for applying force feedback from a haptic device (110), based on a result of said comparison;
- transmission (25) of said instructions to control electronics (130) of said haptic device (110),
when these instructions are executed by a processor.
Support d’enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur selon la revendication 14.Computer-readable recording medium on which a computer program according to claim 14 is recorded.
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