Projet Final - Rééducation Ludique

FlexMouv - Dispositif Robotisé de Rééducation des Membres Supérieurs

Équipe projet

•  ATASHIAN Irine

•  BAIG Seema

•  Wang Elisa 
  

FlexMouv est un dispositif robotisé conçu dans le cadre de l'UE MU5MN045. 

Il vise à accompagner la rééducation des membres supérieurs, poignet, avant‑bras, coude et bras, grâce à un système interactif où le patient pilote un petit véhicule via une télécommande.
Le mouvement du véhicule dans un parcours dédié sollicite différents axes de mobilité, permettant une rééducation progressive, ludique, sécurisée et accessible.

1 - Contexte (à compléter)

La rééducation des membres supérieurs est essentielle pour les patients souffrant de :

• Arthrose (dégradation articulaire limitant les amplitudes)

• Polyarthrite rhumatoïde (inflammation chronique des articulations)

• Tendinites chroniques (épicondylite, tendinite du poignet)

• Séquelles d’AVC (perte de mobilité fine)

• Traumatismes (fractures, entorses, immobilisation prolongée)

• Maladies neuromusculaires (Parkinson, myopathies)

Les dispositifs actuels sont souvent :

• coûteux,

• peu ludiques,

• non modulables,

• ou nécessitent une supervision constante.

FlexMouv répond à ces limites en proposant un système robotisé simple, motivant et adaptable.

MANQUE ICI : Réflexion sur la problématique & veille sur l’existant

➡️ À ajouter : analyse des dispositifs existants, leurs limites, et pourquoi FlexMouv apporte une solution différente. ➡️ Exemples à intégrer : exosquelettes, tables de rééducation, jeux thérapeutiques, etc.

2 - Concept du dispositif 

Le dispositif repose sur un principe simple : le patient tient une télécommande et dirige un petit véhicule dans un parcours, ce qui l’amène à mobiliser différentes articulations selon les mouvements nécessaires. 

PHOTO TYPE à AJOUTER

Objectifs principaux :

• améliorer la mobilité du poignet (flexion, extension, pronation, supination)

• renforcer les muscles de l’avant‑bras

• encourager la coordination bras‑main

• proposer une rééducation progressive et sécurisée

• offrir un appareil peu coûteux, robuste et accessible

Inspirations

Le concept s’inspire de dispositifs ludiques de rééducation, notamment le modèle présenté dans la vidéo suivante : https://www.youtube.com/watch?v=Pz2hE__z57c Nous reprenons l’idée du parcours et du contrôle manuel, mais en l’intégrant dans un système robotisé plus complet.

MANQUE ICI : Définition complète du projet (attendu obligatoire)

➡️ À ajouter :

• Besoins utilisateurs (patients, kinés, centres)

• Fonctionnalité principale (pilotage du véhicule)

• Fonctionnalités secondaires (parcours modulable, difficulté réglable, sans fil, etc.)

3 - Description 

• Base stable accueillant le parcours

• Véhicule robotisé compact

• Télécommande ergonomique
  

Le dispositif permet de travailler :

Choix techniques :

Contraintes Techniques

• sécurité du patient

• ergonomie de la prise en main

• résistance mécanique

• coût réduit

• facilité de nettoyage

• modularité du parcours

MANQUE ICI : Croquis & dimensions

➡️ À ajouter :

• Croquis du véhicule

• Croquis de la télécommande

• Dimensions du parcours

• Dimensions du châssis

• Dimensions du support de bras (si présent)

MANQUE ICI : Liste du matériel sous forme de tableau

MANQUE ICI : Fichiers de conception & captures d’écran

➡️ À ajouter :

• Fichiers STL / DXF / Arduino

• Captures d’écran de la CAO

• Étapes de création (CAO → impression → assemblage)

4 - Cas d'usage

Mme L., 62 ans, est suivie en kinésithérapie pour une arthrose sévère du poignet droit, aggravée par plusieurs années de douleurs chroniques et une perte progressive de mobilité. Elle présente :

• raideur matinale importante

• douleur à la flexion et à l’extension

• faiblesse musculaire de l’avant‑bras

• difficulté à effectuer des gestes du quotidien (ouvrir un bocal, tourner une clé, porter un sac)

Son kinésithérapeute souhaite introduire un outil ludique, progressif et sécurisé pour compléter les exercices classiques.

5 - Scénario d'utilisation 

• La patiente s’installe. 

• Le kiné choisit un parcours simple, avec quelques virages et une petite rampe.
• Elle saisit la télécommande, et dirige le véhicule : 

  • tourner → pronation / supination

  • avancer → extension du bras

  • franchir un obstacle → flexion du poignet
    

• Pour une séance de 20 min, 5 min de jeu sont suffisants. 
• Le thérapeute observe la fluidité, l’amplitude et la précision des mouvements. 
• Le patient repose la télécommande à la fin de l'exercice. 

6. Analyse du modèle de référence

Le modèle de la vidéo propose un parcours simple avec un véhicule contrôlé manuellement. Nous reprenons :

• l’aspect ludique

• la stimulation motrice par le pilotage

• la modularité du parcours

Nous améliorons :

• l’ergonomie de la télécommande
  

• la variété des mouvements sollicités

• la possibilité d’adapter la difficulté

• la sécurité et la stabilité du bras

Gestion de projet

MVP (Minimum Viable Product) : Le robot avance, recule et tourne en réponse à l'inclinaison de la main, via communication sans fil, même sans boîtier final ni parcours.

Répartition des rôles :

Planning :

Liste du matériel avec coût :

Composant	Quantité	Rôle	Coût estimé
Adafruit Feather ESP32-S2	1	Microcontrôleur télécommande	~20€
Arduino Uno	1	Microcontrôleur robot	~10€
Grove ADXL345 ±16g	1	Accéléromètre (détection inclinaison)	~8€
Module nRF24L01+ GT020	2	Communication sans fil 2.4GHz	~3€ x2
DFRobot DRI0009 Shield	1	Driver moteur	~10€
Châssis DG007	1	Base mobile du robot	~10€
Moteurs DC	2	Propulsion	inclus châssis
Batterie externe USB	1	Alimentation Arduino	~10€
Batterie LiPo 3.7V	1	Alimentation Feather	~5€
Piles AA x4	4	Alimentation moteurs	~2€
MDF 3mm	~30x60cm	Parcours découpe laser	~3€
Filament PLA	~50g	Support main (3D)	~2€
Fils Dupont	~20	Connexions	~1€
TOTAL			~87€

Test, essais et erreurs

Montage

Code

Problèmes rencontrés et solutions apportées :

Problème 1 - ESP32-S2 défectueux (port I2C inutilisable)

Lors des premiers tests, le scanner I2C ne détectait pas l'accéléromètre ADXL345 malgré un câblage correct. Après de nombreux essais de pins et de configurations, nous avons remplacé la carte par un autre Feather ESP32-S2, à ce moment là, l'accéléromètre a été immédiatement détecté. La première carte avait le port I2C interne défaillant (une branche du port I2C manquait).

Problème 2 - Bluetooth inexistant sur l'ESP32-S2

Notre première approche utilisait deux Feather ESP32-S2, un pour l'émetteur et un pour le récepteur, avec une communication Bluetooth. Nous avons découvert que l'ESP32-S2 ne dispose d'aucun Bluetooth (ni Classic ni BLE). Nous avons d'abord basculé sur WiFi UDP entre les deux ESP32-S2, solution qui fonctionnait correctement. Cependant, l'ESP32-S2 prévu pour le récepteur s'est révélé incompatible avec le shield DFRobot L298P, même après de nombreuses tentatives, les moteurs ne répondaient pas. Nous avons donc remplacé l'ESP32-S2 récepteur par un Arduino Uno sur lequel le shield s'emboîte directement, et adopté 2 nRF24L01 pour la communication sans fil entre les deux cartes.

Problème 3 - nRF24L01 instable au démarrage

Le module nRF24L01 n'était pas détecté de façon fiable au reset. Cause : le 3.3V de l'Arduino Uno ne fournit pas assez de courant lors des pics de démarrage. Solution logicielle : tentatives multiples de connexion avec délai.

Problème 4 - Valeurs accéléromètre incorrectes au repos

L'accéléromètre présentait un offset (ax = -0.35 au repos au lieu de 0). Solution : calibration automatique au démarrage sur 50 échantillons, calcul d'offset soustrait en temps réel.

Problème 7 - Défauts matériels

Au cours du projet, plusieurs problèmes matériels ont été rencontrés. Un fil de moteur soudé en usine s'est décroché lors des manipulations, interrompant l'alimentation d'un moteur. En l'absence de fer à souder disponible immédiatement, nous avons opté pour une solution temporaire en maintenant le fil en contact avec le connecteur via un fil Dupont. Solution fragile et soudure propre nécessaire pour la version finale.

🔶 MANQUE ICI : Tests, essais, erreurs

• Photos/vidéos des tests

• Problèmes rencontrés

• Solutions apportées

• Analyse des performances du prototype

🔶 MANQUE ICI : Photos/vidéos du prototype

➡️ Prototype en cours ? ➡️ Photos à insérer.

🔶 MANQUE ICI : Objet final

➡️ Photos finales ➡️ Analyse du résultat ➡️ Respect du cahier des charges

🔶 MANQUE ICI : Pistes d’amélioration

➡️ Exemples :

• Ajout de capteurs

• Application mobile

• Parcours gamifiés

• Retour haptique

🔶 MANQUE ICI : Sources & ressources

➡️ Tutoriels Arduino ➡️ Documentation NRF24L01 ➡️ Ressources FabLab ➡️ Articles scientifiques

 

• Documentation Adafruit Feather ESP32-S2 : https://learn.adafruit.com/adafruit-esp32-s2-feather
• Librairie ADXL345 Seeed Studio : https://github.com/Seeed-Studio/Accelerometer_ADXL345
• Librairie RF24 : https://docs.arduino.cc/libraries/rf24/
• Documentation DFRobot L298P Shield : https://www.alldatasheet.fr/html-pdf/2214539/DFROBOT/DRI0009/342/1/DRI0009.html