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Simulation de la variabilité du mouvement induite par la fatigue lors d’une tâche répétitive de pointage

Publication scientifique

Contexte : La variabilité du mouvement est une caractéristique essentielle du mouvement humain, lui assurant l’adaptabilité et la flexibilité nécessaires pour de nombreuses activités, notamment professionnelles. Pourtant elle est quasiment ignorée en conception de postes de travail, et l’activité des opérateurs est fortement standardisée. Négliger cette variabilité peut conduire à une évaluation incomplète des facteurs de risques biomécaniques [1]. L’objectif de cette étude est donc de développer et de valider, à titre de démonstration de faisabilité, des modèles et lois de commandes d’humain virtuel permettant de simuler la variabilité du mouvement induite par la fatigue musculaire. Le cas d’étude est une tâche répétitive de pointage [2].
Matériel et méthodes : Le démonstrateur associe un modèle d’humain virtuel dynamique intégré au logiciel XDE [3] et le modèle de fatigue musculaire de Xia et Frey-Law [4]. Les effets de la fatigue musculaire sont simulés pour chaque articulation à l’aide d’une loi de commande générique. L’évolution des caractéristiques du mouvement (postures, trajectoires, efforts) sont simulées suivant l’apparition de la fatigue. Une campagne expérimentale a été réalisée pour identifier les adaptations du mouvement réel, paramétrer les modèles et valider les simulations.
Résultats : Le contrôleur d’humain virtuel tient compte de la perte progressive des capacités de production de force de l’épaule et du bras pour adapter le mouvement au niveau de fatigue. En outre, il transfère les efforts vers les articulations voisines.
Discussion - conclusion : Le contrôleur d’humain virtuel développé restitue certains comportements d’adaptation de la tâche de pointage à la fatigue décrite dans la littérature (adaptation de la posture, des efforts et des mouvements). Ces résultats encourageants sont en cours de validation à partir de données expérimentales.
Ce démonstrateur pourra évoluer pour être intégré dans de nouveaux outils destinés aux concepteurs d’équipements de travail, leur permettant de prendre en compte la variabilité du mouvement dès les premières phases de conception pour une meilleure ergonomie des postes de travail.
Bibliographie
[1] Gaudez C., Gilles M.A., Savin J.(2016) “Intrinsic movement variability at work. How long is the path from motor control to design engineering?” Applied Ergonomics. 53, Part A, 71–78.
[2] Fuller J.R., Lomond K.V., Fung J., Côté J.N. (2009) “Posture-movement changes following repetitive motion-induced shoulder muscle fatigue”. Journal of Electromyography and Kinesiology. 19, 1043–1052.
[3] Merlhiot X., Le Garrec J., Saupin G., Andriot C. (2012) “The XDE mechanical kernel: Efficient and robust simulation of multibody dynamics with intermittent nonsmooth contacts”, in: The 2nd Joint International Conference on Multibody System Dynamics.
[4] Xia T., Frey-Law L.A. (2008) “A theoretical approach for modeling peripheral muscle fatigue and recovery”. Journal of Biomechanics. 41, 3046–3052.

  • Fiche technique

    Fiche technique

    • Année de publication

      2018
    • Langue

      Anglais
    • Discipline(s)

      Biomécanique - Physiologie du travail - Ingénierie de conception
    • Auteur(s)

      SAVIN J., GAUDEZ C., GILLES M., PADOIS V., BIDAUD P.
    • Référence

      Proceedings of the XXth Symposium of IEA (International Ergonomics Association), IEA 2018, Florence, Italy, August 26-30, 2018, pp. 96-105.
Disciplines de recherche
Biomécanique
Etudes Publications Communications
Physiologie du travail
Etudes Publications Communications
Ingénierie de conception
Etudes Publications Communications