Plusieurs personnes vivent avec des incapacités physiques qui les limitent dans la vie de tous les jours. Diverses pathologies neurologiques (accident vasculaire cérébral, lésion médullaire, paralysie cérébrale, etc.) peuvent induire des déficiences, telles que de la faiblesse musculaire ou de la spasticité, pouvant affecter la réalisation des activités quotidiennes des personnes qui en sont atteintes. Ces personnes peuvent avoir besoin d’assistance au quotidien pour effectuer plusieurs mouvements de la vie courante. Des aides techniques peuvent les aider à accomplir ces tâches de manière autonome sans nécessiter l’assistance d’un aidant. Le présent projet se divise en quatre sections :​ une aide technique et un outil de réadaptation ont été développés pour une utilisation planaire et pour une utilisation à trois dimensions chacun.

La version planaire est orientée pour servir d’aide motorisée pour l’écriture manuscrite. En effet, l’écriture à la main apporte de nombreux avantages lors du développement des enfants et peu d’aides techniques sont développées pour aider ceux qui ont des difficultés de dextérité, de contrôle et/ou de coordination. Une aide technique active permettant plusieurs niveaux de progression lors de l’apprentissage est donc un outil supplémentaire très intéressant. Différents algorithmes de contrôle ont été développés pour permettre une progression :​ 1) le mécanisme bouge de manière automatique pour effectuer une lettre et l’utilisateur se laisse guider, 2) le mécanisme rejoue un mouvement quelconque enregistré par le professionnel de la santé et l’utilisateur se laisse guider, 3) une enveloppe composée de ressorts et d’amortisseurs aide l’utilisateur à progresser dans la bonne direction en repoussant l’effecteur lors de mouvements non désirés, 4) une enveloppe composée de murs virtuels aide l’utilisateur à progresser dans la bonne direction, mais laisse une marge de manoeuvre à celui-ci dans la liberté de son mouvement, 5) les mouvements de l’utilisateur sont libres et de l’amortissement est ajouté lorsqu’un mouvement brusque est détecté et 6) les mouvements de l’utilisateur sont libres et des perturbations sont ajoutées pour interférer son contrôle de l’effecteur. De plus, une métrique de fluidité permet de quantifier le mouvement effectué par l’utilisateur et de dire s’il est continu ou saccadé. Cette version d’aide technique peut aussi servir d’aide à la réadaptation. En effet, l’aide technique serait probablement utilisée à un même niveau d’assistance par un utilisateur tandis qu’un autre utilisateur qui l’utilise pour la réadaptation pourrait progresser dans les différents niveaux développés.

La version en trois dimensions se veut une reprise de la version planaire, mais en ajoutant une compensation de la gravité à l’effecteur. Ainsi, pour un utilisateur qui a de la difficulté à soutenir le poids de son membre supérieur contre la gravité, le mécanisme peut l’aider à gagner de l’amplitude de mouvements. Les mêmes six algorithmes de progression sont développés sur le support de bras tout comme la métrique de fluidité pour quantifier la qualité du mouvement. Le support de bras peut, tout comme l’aide à l’écriture, être utilisé comme aide technique en utilisant un seul niveau de progression ou être utilisé comme aide pour la réadaptation en effectuant une progression à travers les différents niveaux.

Dans le cas des deux mécanismes qui ont chacun deux applications possibles, l’hypothèse est que les algorithmes développés permettent d’aider les utilisateurs potentiels autant comme aide technique au quotidien et que comme outil de réadaptation. Le présent projet se concentre sur le développement mécanique et sur les algorithmes de contrôle, mais de futurs essais avec des utilisateurs potentiels pourraient déterminer si le tout est concluant. Tout au long du processus, des ergothérapeutes et des physiothérapeutes travaillant avec les clientèles cibles ont été rencontrés pour savoir quels étaient leurs perceptions des besoins dans le développement de tels mécanismes. Leurs réponses ont aidé à guider le développement global.

Several people live with physical disabilities that limit them in their everyday life. Various neurological conditions (such as stroke, spinal cord injury, cerebral palsy, etc.) can lead to impairments, such as muscle weakness or spasticity, which can affect the performance of daily activities for those affected. These individuals may require daily assistance to perform several basic life movements. Assistive technologies can help them accomplish these tasks independently, without the need for a caregiver’s assistance. The current project is divided into four sections:​ a flat-plane assistive device and a rehabilitation tool will be developed for both two-dimensional and three-dimensional use, respectively.

The flat-plane version is designed to serve as a motorized aid for handwriting. Handwriting offers numerous advantages during child development, but few assistive technologies are developed to help those who have difficulties with dexterity, control, and/or coordination. An active assistive device providing several levels of progression during learning is, therefore, a very interesting additional tool. Different control algorithms have been developed to allow progression:​ 1) the mechanism moves automatically to form a letter, and the user follows the guidance, 2) the mechanism replays any movement recorded by a healthcare professional, guiding the user, 3) an envelope consisting of springs and dampers assists the user in moving in the right direction, pushing back the effector during undesired movements, 4) an envelope with virtual walls helps the user progress in the correct direction while allowing some freedom of movement, 5) the user’s movements are free, and damping is added when a sudden movement is detected, and 6) the user’s movements are free, but disturbances are added to interfere with control of the effector. Additionally, a fluidity metric quantifies the user’s movement, determining whether it is continuous or jerky. This assistive version can also be used for rehabilitation purposes. While one user may use the assistive device at a consistent level of assistance, another user using it for rehabilitation could progress through the different developed levels.

The three-dimensional version is an extension of the flat-plane version, but with the addition of gravity compensation for the effector. This means that for a user who has difficulty supporting the weight of their arm during extension or elevation, the mechanism can help increase the range of motion. The same six progression algorithms are developed for the arm support, along with the fluidity metric to quantify movement quality. Similar to the writing aid, the arm support can be used as a standalone assistive device or as a rehabilitation tool, progressing through the various levels.

For both mechanisms, which each have two possible applications, the assumption is that the developed algorithms can assist potential users both as a daily assistive tool and as a rehabilitation aid. The current project focuses on mechanical development and control algorithms, but future trials with potential users will determine if the overall concept is successful. Throughout the process, occupational therapists and physiotherapists working with the target user groups have been approached to understand their needs in developing such mechanisms, and their feedback has guided the overall development.