Avec BOWI, le corps devient communicant

BOWI est un projet de recherche exploratoire de réseau de capteurs miniaturisés sans fil porté à même le corps. Ceci pour recueillir avec précision les gestes et postures de la personne. Une technologie qui ouvre sur de multiples applications dans un monde devenu “intelligent”. L’équipe focalise aujourd’hui ses travaux sur l’analyse des postures de travail dans une optique de transfert technologique.

Il existe différentes solutions de capture de mouvement. Le plus souvent basées sur des techniques optiques et d’analyse d’images captées par caméra. Alors que le parti pris original du projet de recherche BOWI est de proposer une solution autonome. Un système porté capable d’interagir avec le monde qui l’entoure “sans modifier l’environnement” précise Jean-Philippe Diguet, directeur de recherche au Lab-STICC. BOWI, acronyme de Body World Interaction, est un projet de recherche CominLabs. Ce laboratoire d’excellence (Labex) mobilise des équipes de recherche pluridisciplinaires autour du numérique en Bretagne et Pays de la Loire. Dans la deuxième phase du projet, il mobilise des compétences de deux laboratoires : Lab-STICC et IRISA.

Sur le corps, un réseau de capteurs

Du point de vue matériel, BOWI est un réseau de capteurs sans fil miniaturisés, positionnés sur le corps de la personne : la tête, l’abdomen, les bras, les poignets, les cuisses… “Tous les segments du corps, de façon à capturer les gestes de façon optimale.” Chaque capteur est un nœud du réseau local corporel (BAN, body area network) ainsi constitué. Par ailleurs, chacun des nœuds dispose d’une “capacité de calcul suffisante” pour garantir le fonctionnement en autonomie.

Le cumul de contraintes souvent contradictoires – miniaturisation, capacité de calcul, communication sans fil, autonomie – représente un ensemble de défis scientifiques. En particulier sur le plan de la gestion de l’énergie, qui était l’un des principaux axes de travail dans la première phase du projet. “Nous avons réussi à réduire sensiblement la consommation d’énergie des capteurs en travaillant dans deux directions. D’abord sur l’aspect radio, grâce à une stratégie globale qui limite les communications au strict nécessaire. Ensuite sur l’aspect calcul, en mettant au point un processeur dédié à ultra faible consommation.”

L’application à la prévention des TMS

Quelles peuvent être les applications d’un tel réseau de capteurs porté ? “Nous avons exploré de nombreuses idées. On peut imaginer que les gestes servent à commander l’environnement. Par exemple piloter un drone avec les bras. Ou bien étudier les postures du sportif, pour améliorer ses performances.” La rééducation fonctionnelle est une autre piste qui, selon Jean-Philippe Diguet, “suscite beaucoup d’intérêt chez les professionnels”.

Pour la deuxième phase du projet, destinée à valoriser la recherche, l’équipe a choisi d’appliquer le système BOWI à la prévention des TMS, les troubles musculo-squelettiques. “Dans la pratique, les ergonomes travaillent essentiellement par observation et notation à la main. Le système que nous mettons au point leur simplifiera la vie par une analyse automatique : quel geste, selon quel angle, pendant quelle durée… Il ne s’agit pas de remplacer l’humain mais d’apporter de l’aide à la décision.”

L’intelligence artificielle pour augmenter la précision

Il reste de nombreuses pistes à explorer pour améliorer le système. En particulier pour gagner en précision. “La calibration des mesures est un vrai problème. Il faut pouvoir adapter le dispositif à la personne et à l’environnement, surtout dans un milieu industriel. Nous travaillons actuellement à distribuer du Machine Learning dans l’ensemble du système pour améliorer la robustesse des mesures par apprentissage automatique.”

Parmi les multiples dimensions du projet BOWI, se posent les questions d’acceptabilité, d’éthique et de sécurité car : “Disposer des capteurs sur le corps d’une personne, ça n’a rien d’anodin.” La sécurisation des données fait appel à des techniques de chiffrement mais pas seulement : “Le fait d’effectuer le maximum de calcul localement permet de limiter le volume des informations transmises. Et donc réduire les sources potentielles de fuites de données.”

 

Plus

Sur le site CominLabs : BOWI

Photo @BOWI : Le capteur Ziggy V2