Etude biomécanique du pédalage du cycliste à l'aide d'un vélo instrumenté de laboratoire

par Jacky Deslandes

Thèse de doctorat en Génie mécanique

Sous la direction de Jean-Pierre Mariot.

Soutenue en 2000

à Le Mans .

mots clés

• Biomécanique
• Mécanismes à pédales

Résumé

Ce travail porte sur l'étude biomécanique du pédalage du cycliste en position assise et a nécessité la conception et la réalisation d'un vélo de laboratoire réglable géométriquement. Le membre inférieur du cycliste est modélisé par un système polyarticulé plan à trois liaisons pivots, hanche, genou et cheville dans le plan sagittal. L'action mécanique pied pédale réduite à une force unique dans le plan sagittal est mesurée par une pédale dynamométrique à jauge de déformations. La mesure des coordonnées articulaires a d'abord été réalisée à l'aide d'un caméscope à une fréquence de 25Hz. Par la suite, il a été développé un système mécanique de mesure utilisant un système à poulies avec un capteur potentiométrique qui fournit directement l'orientation absolue de la pédale. Cette amélioration sensible conduit à une acquisition continue et en " temps réel". Pour le traitement des nombreuses données observées, nous avons utilisé la méthode de I'analyse discriminante avec 269 variables choisies sans à priori. Les résultats essentiels obtenus sur six cyclistes différents par la morphologie de 1,70m à 1,92m et la pratique du vélo, de 500km à 6000km par an, ont permis de quantifier le rôle de l'entraînement, de la position de la selle, de la puissance et de la vitesse.

Résumé

This work dealing with the pedalling task of a cyclist in a seated position has required the design and manufacturing of an adjustable laboratory bike. The cyclist's lower limb has been modelled as a three-articulation plane system in the sagittal plane with three revolute joints at hip, knee and ankle. The foot-pedal mechanical action reduced to a unique force is measured with the aid of a dynamometric pedal equipped with deformation gauges. The acquisition of articular co-ordinates has been derived first with a handycam at a 25Hz frequency. Secondly, a pulley mechanical system with a potentiometric sensor has been designed for direct measurement of the absolute orientation of the peadal. Thus real time and continuous acquisition were available. The discriminate factorial analysis has been used for the treatment of the many experimental data starting with the 269 without a priori variables. Main results obtained on six cyclists different in size, 1,70m to 1,92m, and year training practice, 500km to 5000km, have permitted to quantify the influence of trainind, saddle height, applied power and velocity.