Développement des modèles biomécaniques de l’humain pour l’évaluation ergonomique de commandes automobiles : application à la pédale d’embrayage

par Romain Pannetier

Thèse de doctorat en Biomecanique

Sous la direction de Xuguang Wang.

Le jury était composé de Laurence Chèze, Christian Thiebaut.

Les rapporteurs étaient Damien Chablat, Philippe Pudlo.


  • Résumé

    Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre du développement des mannequins numériques pourl’évaluation ergonomique de la conception de véhicule, plus particulièrement des commandesautomobiles. Il vise à développer des modèles biomécaniques permettant la prise en comptede la dynamique du mouvement et de la force exercée lors d’une tâche pour prédire lemouvement et l’inconfort associé. Ce travail s’est focalisé sur la pédale d’embrayage.Concernant le développement des critères d’inconfort, le concept du mouvement neutre estexploré. Une méthode, basée sur la comparaison entre des mouvements avec desconfigurations imposées et ceux moins contraintes, est proposée. Elle a permis l’identificationde paramètres biomécaniques pertinents et de proposer des indicateurs d’inconfort pour laconception de la pédale d’embrayage.Les relations entre la posture et la force d’appui ont été étudiées expérimentalement en faisantvarier le niveau d’effort exercé sur une pédale statique. Nos résultats montrent que la directiond’effort et l’ajustement postural suivent le principe de minimisation des couples articulaires.Par ailleurs l’utilisation d’un critère de minimisation de l’activité musculaire a montré uneamélioration de la prédiction de la direction d’effort pour les efforts peu élevés.Les indicateurs d’inconfort proposés dans cette étude fournissent des informations objectivespermettant aux ingénieurs de conception de comparer des solutions alternatives de design. Letravail sur les mécanismes de contrôle de l’effort et de la posture constitue, quant à lui, unepremière étape dans l’optique de prendre en compte la force exercée dans la simulation deposture.

  • Titre traduit

    Developing biomechanical human models for ergonomic assessment of automotive controls : application to clutch pedal


  • Résumé

    This thesis takes place in the context of the development of digital human models forergonomic assessment of vehicle design, particularly automotive controls. It aims to developbiomechanical models that can take into account the dynamics of movement and the forceexerted during a task to predict the movement and the associated discomfort. This workfocused on the clutch pedal.For the development of the discomfort criteria, the concept of neutral movement is explored.An approach, based on comparing imposed pedal configurations and less constrained pedalconfigurations movements, has been proposed. It allowed the identification of relevantbiomechanical parameters and to propose indicators of discomfort for the design of the clutchpedal.The relationships between posture and force exertion were studied experimentally by varyingthe level of force exerted on a static pedal. Our results show that the direction of forceexertion and the postural adjustment follow the principle of minimization of joint torques.Furthermore, the use of a criterion for minimizing muscle activity showed an improvement inpredicting the direction of effort for the low and intermediate force levels.Discomfort indicators proposed in this study provide objective information that allows designengineers to compare design alternatives. Work on the control mechanisms of force exertionand posture is, in turn, a first step towards the simulation of posture/movement by taking intoaccount force exertion.


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