Modélisation biomécanique de la nage avec palmes

par Guillaume Gouvernet

Thèse de doctorat en Biomécanique

Sous la direction de Eric Berton.

Soutenue le 08-07-2011

à Aix-Marseille 2 , dans le cadre de Ecole Doctorale Sciences du Mouvement Humain (Marseille) .

Le président du jury était Mariano Cid.

Le jury était composé de Eric Berton, Mariano Cid, Didier Chollet, Franck Barbier, Laurent Baly, Charlie Barla, Julien Morlier.

Les rapporteurs étaient Didier Chollet, Franck Barbier.


  • Résumé

    Ce travail doctoral a pour objectif de mettre en place des méthodes permettant de quantifier les efforts subits par le nageur avec palme, lors de la pratique de 3 activités (Natation, Randonnée Aquatique et Body-Board). Pour ce faire, un modèle utilisant des procédures de dynamique inverse a été mis en place. Dans la première phase de cette étude, la cinématique tridimensionnelle des 3 segments du membre inférieur gauche a été analysée. Il en résulte 3 cinématiques fondamentalement différentes. Avec un modèle type Bottum-Up, la mesure d’efforts distaux est nécessaire. Un robot palmeur a donc été développé, afin de reproduire la cinématique du pied pour chacune des ces pratiques et ainsi permettre une mesure fiable des forces et moments au centre articulaire de la cheville. Ainsi, nous avons quantifié via le modèle, les moments au genou et à la hanche. Ainsi, via le robot nous pouvons quantifier l’effet d’un design de palme sur les efforts subit par l’utilisateur à la cheville, et s’assurer par le modèle que les efforts ne sont pas répercutés sur le genou ou la hanche. En plus de cette étude biomécanique, une analyse de l’activité musculaire a été réalisée sur les principaux muscles moteurs du membre inférieur, pour différentes cinématiques et différents designs de palme. Les résultats nous ont prouvé que le design de la palme a un effet non uniforme sur l’ensemble des muscles, et que pour chacune des pratiques, les demandes musculaires ne sont pas similaires.


  • Résumé

    The present work had in objective to develop some methods to quantify the joint torque endured by a fin swimmer during is activity for 3 sports (Swimming, Snorkeling, Body-Board). In this way, a model using inverse dynamic methods has been done. During the first step of this study, the 3D kinematic of each activity was mad on the 3 segments of the lower limbs, and this allows defining 3 specifics motions. For a Bottom-Up model, a forces measurement on distal segment is needed to make the calculation. So, a swimming fin robot has been develop to reproduce the foot kinematics for each activity and measure all forces and torques on the ankle joint. By this way, with all this inputs, by the model we can quantify the demands on knee and hip. With this robot, we measure the effect of design modification on muscular request on the joint ankle, and by the model we assure torques are not postpone on knee or hip. In addition to this biomechanical study, a muscular activities study has been realise on the main muscle, and this for different kinematics and different fin blade shapes. The results acknowledge that the fin designs differentiate the effect on specific muscles, and that for each activity the muscular requests are not the same.


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