Contribution à la modélisation cinématique et dynamique d'un geste sportif : le pas de patineur

Contribution to yhe kinematic and dynamic modeling of a sporting gesture : the skating in cross-country skiing

• Auteur / Autrice : Françoise Rey
• Direction : Jean Guillot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ski de fond

Cinématique

Dynamique

Mots clés libres

Skating

Modélisation

Pas de patineur

Résumé

Le mouvement du pas de patineur est utilisé en skating, pratique moderne du ski de fond. Il résulte de l'association d'un geste technique et d'une évolution technologique. Le geste étudié : le décalé, est une des techniques qui correspond à une poussée latérale alternative des jambes associée à une poussée décalée des bras. Pour rendre compte de sa complexité gestuelle et pouvoir l'analyser au niveau mécanique, notre but est de construire un modèle dynamique en trois dimensions. Ce modèle est réalisé grâce au logiciel de biomécanique LifeModeler, module intégré du logiciel ADAMS. Outil de modélisation et de simulation cinématique et dynamique, il permet de modéliser le corps humain comme un robot anthropomorphe. La première étape consiste à construire un modèle humain, reproduisant la technique du décalé sur un sol dur. Pour valider ce modèle, nous analysons finement la cinématique en la comparant aux données recueillies dans la littérature. Dans un second temps, le modèle est équipé. Les paramètres de contact sont élaborés de manière à rendre l’effet d’un sol enneigé. Nous procédons à une simulation dynamique inverse puis directe. La simulation inverse rend assez bien compte de la réalité d’un point de vue cinématique, l’ordre de grandeur des forces de contact est bon. Pour la simulation dynamique directe nous utilisons l’ensemble des muscles disponibles dans le logiciel. Le modèle est stable, mais tous les problèmes n’ont pu être réglés notamment au niveau de la préhension des bâtons. Ce travail permet de montrer la méthodologie de modélisation d’un skieur équipé de bâtons et de skis souples. Le modèle permet d’accéder aux efforts musculaires lors d'un cycle de décalé

The skating movement is used in the modern practical of cross-country skiing. It results from the association of a technical motion and a technological development. The technical motion studied is the offset. It is one of the techniques, it corresponds to an alternative lateral thrust of the legs associated with a push shifted with the arms. To give an account of its gestural complexity and to be able to analyze it at the mechanical level, our goal is to build a threedimensional dynamic model. This model is carried out thanks to the biomechanics software LifeModeler, plug in of ADAMS software. Dynamic simulation and numerical model tool, LifeModeler makes it possible to model the human body like an anthropomorphic robot. The first stage consists in building a human model, reproducing the movements of the offset on a hard ground. To validate this model, we finely analyze kinematics by comparing it with the data collected in a thesis. In the second time, the model is equipped. We elaborate the contact parameters so as to simulate the effect of a snow-covered ground. We carry out an inverse dynamic simulation then a forward dynamic simulation. The inverse simulation gives rather well an account of the reality from a kinematic point of view, the order of magnitude contact forces is good. For forward dynamic simulation we use the whole of the muscles available in the software. The stability of the model is correct, but not all the problems could be regulated particularly the gripping of the poles. This work makes possible to show the modelling method of a cross-country skier equipped with poles and flexible skis. The model gives access to the skier muscular efforts