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Exploitation of haptic renderings to communicate risk levels of falling

Chapwouo Tchakouté Landry Delphin. (2018). Exploitation of haptic renderings to communicate risk levels of falling. Thèse de doctorat, Université du Québec à Chicoutimi.

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Résumé

Falls represent a major cause of injury that could lead to death. This observation is even more accentuated in the elderly. Indeed, with aging comes some deterioration (gait disturbances, balance disorders, and sensory motor impairments) that may lead to falls. The research project presented in this thesis is focused on the problem of reducing the risk level of falling. This study proposes a solution for the communication of haptic information to reduce the risk of falling. This solution is part of the design of a haptic communication system in a controlled environment. This new system introduces the notion of haptic perception through the communication of information by touch using the foot, which the literature does not generally mention. For the design of this system, we first studied the use of tactile stimuli to evaluate the possibility of communicating a risk level through a haptic modality. Then, having hypothesized that some factors could influence the communication of stimuli representing the risk levels of falling, we conducted a second study to evaluate the effect of auditory disturbances during the communication of these stimuli. Third, to determine whether the user had the necessary time to act after the perception of the risk level, we analyzed a variation of the simple reaction time when walking on different types of soil. These results encouraged us to do a fourth assessment of reaction time using a new device coupled with a smartphone that can be positioned at different locations on the body. Several experiments have been done to validate each of the steps. With this, we can now communicate a risk level of falling to users through the haptic channel using an active device and easily differentiable stimuli. In addition, we can evaluate auditory factors during such a haptic perception. Finally, we can evaluate the physiological characteristics of the users (response time) while seated and while walking on different types of soil.

Les chutes représentent une cause majeure de blessures pouvant entraîner la mort. Cette observation est encore plus accentuée chez les personnes âgées. En effet, avec le vieillissement, certaines détériorations (troubles de la démarche, troubles de l’équilibre, troubles sensorimoteurs) peuvent entraîner des chutes. Le projet de recherche présenté dans cette thèse fait partie du problème de la réduction du risque de chute. En particulier, cette étude propose une solution au problème de la réduction du risque de chute par la perception haptiques. Cette solution intègre la conception d’un système de communication haptique dans un environnement contrôlé. Ce nouveau système introduit la notion de perception haptique à travers la communication de l’information par le toucher avec le pied, que la littérature ne mentionne généralement pas. Pour cela nous avons d’abord étudié l’utilisation de stimuli tactiles pour évaluer la possibilité de communiquer un niveau de risque par la modalité haptique. Puis, ayant émis l’hypothèse que certains facteurs pourraient influencer la communication de ces stimuli, nous avons mené une deuxième étude pour évaluer l’impact des perturbations auditives lors de la perception haptique du niveau de risque. Troisièmement, afin de savoir si l’utilisateur avait le temps nécessaire pour agir après la perception du niveau de risque, nous avons analysé la variation du temps de réaction simple en marchant sur différents types de sols. Les résultats obtenus dans cette dernière étude nous ont motivé à faire une quatrième évaluation du temps de réaction mais en utilisant un nouveau dispositif couplé à un smartphone qui peut être positionné à différents endroits du corps. Plusieurs expériences ont été réalisées pour valider chacune des étapes. Avec toutes ces études, nous pouvons maintenant communiquer aux utilisateurs un niveau de risque à travers le canal haptique en utilisant un dispositif actif et des stimuli facilement différentiables. En outre, nous pouvons évaluer les facteurs externes (auditifs) au cours d’une telle perception haptique. Enfin, nous pouvons évaluer les caractéristiques physiologiques des utilisateurs (temps de réponse) en position assise et en marchant sur différents types de sols.

Type de document:Thèse ou mémoire de l'UQAC (Thèse de doctorat)
Date:2018
Lieu de publication:Chicoutimi
Programme d'étude:Doctorat en sciences et techologies de l'information
Nombre de pages:194
ISBN:Non spécifié
Sujets:Sciences naturelles et génie > Sciences mathématiques > Informatique
Département, module, service et unité de recherche:Départements et modules > Département d'informatique et de mathématique > Programmes d'études de cycles supérieurs en informatique (doctorat)
Directeur(s), Co-directeur(s) et responsable(s):Ménélas, Bob-Antoine-Jerry
Mots-clés:communication, falling, haptics, iteraction, risk level, touch, reaction time, response time, auditory disturbance, mobile
Déposé le:25 sept. 2019 15:59
Dernière modification:26 sept. 2019 21:41
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