Développement et évaluation de méthodes d'estimation des masses segmentaires basées sur des données géométriques et sur les forces externes : comparaison de modèles anthropométriques et géométriques

par Julien Leboucher

Thèse de doctorat en Informatique. Automatique et informatique des systèmes industriels et humains

Sous la direction de François-Xavier Lepoutre.

Soutenue en 2007

à Valenciennes .


  • Résumé

    L’utilisation de paramètres inertiels segmentaires proches de la réalité est primordiale à l’obtention de données cinétiques fiables lors de l’analyse du mouvement humain. Le corps humain est modélisé en un nombre variable de solides, considérés indéformables, dans la grande majorité des études du mouvement. Ce travail de recherche a pour but de mettre en œuvre et de tester deux méthodes d’estimation des masses de ces solides appelés segments. Ces deux méthodes sont basées sur le principe d’équilibre statique d’un ensemble de solides rigides. La première a pour objectif la prédiction des masses des membres en se servant des distances parcourues par le centre de masse du membre et le centre de pression, projection horizontale du centre de gravité du sujet, entre deux positions considérées statiques. Le rapport de ces distances étant le même que celui des masses du membre considéré et du corps entier, la connaissance de cette dernière nous permet d’estimer la masse du membre. La seconde méthode a pour but d’estimer simultanément les masses relatives de tous les segments du modèle par résolution de l’équation d’équilibre statique en faisant l’hypothèse que le centre de pression est le barycentre de l’ensemble et d’après l’estimation des positions des centres de masse segmentaires. La démarche expérimentale innovante présentée dans cette thèse consiste en le transfert des centres de masse segmentaires issus d’une méthode anthropométrique géométrique et en leur utilisation en conjonction avec des méthodes usuelles en analyse du mouvement humain afin d’obtenir les masses segmentaires du sujet. La méthode d’estimation des masses des membres donne de bons résultats en comparaison de ceux obtenus grâce aux modèles issus de la littérature en ce qui concerne la prédiction de la position du centre de pression a posteriori. Une partie des causes de l’échec de la seconde sont évaluées à travers l’étude de l’effet de l’incertitude sur la position du centre de pression

  • Titre traduit

    Development and evaluation of methods based on geomatrical data and external forces for estimating segment masses : comparison to anthropometric and geometric models


  • Résumé

    Use of body segment parameters close to reality is of the utmost importance in order to obtain reliable kinetics during human motion analysis. Human body is modeled as a various number of solids in the majority of human movement studies. This research aims at developing and testing two methods for the estimation of these solid masses, also known as segment masses. Both methods are based on the static equilibrium principle for several solids. The first method’s goal is to provide with limb masses using total limb centre of mass and centre of pressure, projection on the horizontal plane of the total subject’s body centre of gravity, displacements. Ratio between these displacement being the same as the ratio of limb and total body masses, the knowledge of the latter allows for the calculation of the former. The second method aims at estimation all segment masses simultaneously by resolving series of static equilibrium equations, making the same assumption that centre of pressure is total body centre of mass projection and using segment centre of mass estimations. Interest of the new methods used in this research is due to the use of individual segment centre of mass estimations using a geometrical model together with material routinely utilized in human motion analysis in order to obtain estimates of body segment masses. Limb mass estimations method performs better predicting a posteriori center of mass displacement when compared to other methods. Some of the potential causes of the second method’s failure have been investigated through the study of centre of pressure location uncertainty

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Informations

  • Détails : 1 vol. (160 f.)
  • Annexes : Bibliogr. f. 124-131

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  • Bibliothèque : Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis. Service commun de la documentation. Site du Mont Houy.
  • Disponible sous forme de reproduction pour le PEB
  • Cote : 900399 TH
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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 900400 TH
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