Une tache motrice implique l'application de forces fonctionnelles sur l'environnement. Du point de vue biomecanique, l'aptitude d'un individu a les generer efficacement aussi bien en amplitude qu'en direction est liee a la posture ou au mouvement adopte et aux caracteristiques musculo-squelettiques. Pour une posture donnee, l'evaluation des capacites de generation de forces dans toutes les directions de l'espace cartesien presente un grand interet. En effet, elle peut permettre une meilleure comprehension de la motricite humaine et contribuer a la quantification des aptitudes physiques ou " techniques " dans le cadre de l'ergonomie et de la readaptation. Les indices biomecaniques de production de force ou de couples articulaires sont limites a une direction particuliere ou a un axe articulaire. Ainsi, ils ne permettent pas de caracteriser globalement les capacites de generation de force d'un individu. Dans cette optique, a partir d'une modelisation biomecanique du membre superieur, l'objectif des travaux va consister a contribuer au developpement d'indices globaux de capacite de generation de forces bases sur les formalismes de l'ellipsoide et du polytope de force issus du domaine de la robotique. Ces derniers semblent particulierement interessants car, pour une posture donnee, ils permettent les capacites de generation de force dans toutes les directions de l'espace cartesien a partir d'hypotheses ou de donnees sur les couples articulaires. Ces indices devront etre adaptes afin de prendre en compte les specificites du systeme musculo-squelettique humain notamment les differences de couples articulaires isometriques maximaux entre les axes articulaires et selon la direction du mouvement, la presence de muscles bi-articulaires et le fonctionnement synergiques des muscles.
Les couples maximum isometriques constituent une donnee d'entree du modele ils doivent donc etre evalues. Du fait de la presence de muscles bi-articulaires, les couples maximum isometriques pour une articulation dependent de la posture des autres articulations. Ainsi, l'objectif d'une partie du travail consistera a developper une methodologie permettant de definir les couples isometriques maximum en fonction de la posture complete du membre superieur sur l'ensemble de son espace de travail du bras.
Cette methode basee sur des donnees s'appuiera dans un premier temps sur la mesure de couples isometriques maximum des articulations du membre superieur sur dynamometre (Biodex 3) associee a la mesure de mouvement a l'aide d'un systeme optoelectronique (Qualisys). Ce type d'instrumentation est approprie pour fournir des mesures precises dans un environnement medicalise. Mais nous desirons aussi pouvoir obtenir ce type de mesure dans des environnements moins contraints (cabinet, domicile) qui imposeront l'utilisation de capteurs moins couteux et plus simple a mettre en oeuvre (accelerometre, capteur de pression).
La partie suivante consistera a developper et a valider les indices globaux de production de force bases sur les formalismes de l'ellipsoide et polytope de forces issus de la robotique. A partir d'une modelisation polyarticulee du membre superieur et en exploitant les mesures de postures et de couples isometriques maximaux sur machine Biodex obtenus, les indices globaux de production de force seront evalues et valides au travers de la comparaison des forces maximales predites par le modele et la mesures directe par capteur de la force produite dans differentes directions.
Il s'agira ensuite de determiner si un materiel plus leger, donc moins performant du point de vue de la qualite des mesures, pourrait toutefois permettre de detecter des tendances de variation sur les indices, ceci dans un but de medecine preventive.
Les indices developpes pourront trouver des applications interessantes dans le cadre de l'evaluation de la motricite humaine pour des applications en ergonomie et dans le cadre du handicap mais aussi pourront contribuer a l'optimisation des outils et des postures en relation avec une tache particuliere.
Mis a jour le 28 janvier 2013