Caractérisation des spécificités motrices d'utilisateurs en situation de handicap : application à la conception de systèmes personnalisables pour la pratique musicale instrumentale

The users and uses inclusion in product design remains a difficult aspect to be addressed, especially when their characterization is very specific (in the case of disabled people or situations of uses in stressful environments). In this context, the purpose of this work is to contribute to a better consideration of the users and uses by the implementation of tools and methods to characterize them. This characterization integrated into the design process, helped to meet the needs of AE2M Association (Ergonomic Adaptation of Musical Equipments). It aims to provide assistive technologies for people with physical impairments. These systems allow them to play musical instruments with the same level of independence that able-bodied people. In the context of this thesis, we firstly proposed a common conceptualization of "disability situation" in our context and have highlighted the constraints to the success of this thesis. Secondly, we did a bibliography study about design approaches in the disabled context, Human-Machine Interface in the musical context, and means and methods for the analysis of the users' motors specificities. This step allowed us to propose a generic design process approach adapted to the context of the design of assistive technology for people with physical impairments. This CARACTH method is inspired from the User Centered Design methodology to which we propose to insert: (1) a specific users' motor characterization step and (2) a modular architecture product definition step. These proposals permitted (3) to simplifying the iteration phases within the design process to allow a quick and effective personalization of the product (control and operative parts). Next, a set of experiments was conducted in the laboratory and in situ. They allowed offering and validating the modular product architecture pertinence for facilitating the assistive devices design for music practice, but also for proposing a system named KinecLAB to measure and interpret user's gestural capabilities. This KinectLAB system was tested and validated with professional physiotherapists in the Michallon Grenoble Hospital. Finally, our CARACTH process was applied to design a customizable system adapted to the physical capabilities of a disabled user. We confirmed its successful integration into a use situation during musical concert. We also studied the relevance of customization on user performances and workload.La prise en compte des usagers et des usages dans la conception des produits reste un aspect difficile à traiter, en particulier lorsque leur caractérisation est très spécifique (c'est le cas des personnes handicapées ou des situations d'usages dans des environnements contraignants). Dans ce contexte, l'objet de ces travaux est de contribuer à une meilleure prise en compte des usagers et usages par la mise en place d'outils et de méthodes permettant de les caractériser. Cette caractérisation, intégrée dans un processus de conception de produits, a contribué à répondre aux besoins de l'Association AE2M (Adaptation Ergonomique du Matériel Musical). Celle-ci a pour objectif de mettre à disposition de personnes en situation de handicap moteur des aides techniques leur permettant de jouer un ou plusieurs instruments de musique avec le même niveau d'autonomie que les personnes valides. Dans le cadre de ce travail de thèse, nous avons tout d'abord proposé une conceptualisation commune de ce qu'est une situation de handicap et avons mis en avant les conditions de bon déroulement des travaux de recherche. Dans un second temps, nous avons effectué une étude bibliographique centrée sur les approches de conception liée au handicap, les interactions Homme Machine dans le contexte musicale et les moyens et méthodes d'analyse des spécificités motrices des sujets. Cette étape nous a permis de proposé une méthode générique de processus de conception adapté au contexte de la conception d'aides techniques pour personnes en situation de handicap. Cette méthode nommée CARACTH est inspirée de la méthodologie de la Conception Centrée Utilisateur à laquelle nous proposons d'insérer : (1) une étape de caractérisation des spécificités motrices des utilisateurs et (2) une étape pour la définition d'une architecture produit modulaire. Ces évolution permettent notamment (3) de simplifier les phases d'itérations à l'intérieur du processus de conception pour permettre une personnalisation efficace et rapide du produit (partie commande et partie opérative). Nous présentons ensuite un ensemble d'expérimentations menées au laboratoire et sur le terrain. Elles ont permis de proposer et de valider la pertinence de l'architecture produit modulaire pour faciliter la conception d'aides techniques pour la pratique musicale, mais aussi de concevoir un système nommé KinecLAB pour la mesure et l'interprétation des possibilités gestuelles des usagers. Ce système KinectLAB a été testé et validé auprès de professionnel kinésithérapeute du CHU Michallon de Grenoble. Enfin, notre processus CARACTH a été appliqué pour la conception d'un système personnalisable aux capacités motrices d'un utilisateur en situation de handicap. Nous avons pu vérifier sa bonne intégration dans une situation d'usage en concert et aussi d'étudier la pertinence de la personnalisation sur les performances et la charge de travail de l'utilisateur