THÈSE

200
Dans ce cycle de validation–modification, l’ergomètre initial a atteint ses limites. Les
paramètres mécaniques mesurés sur cet ergomètre ne sont plus suffisants pour poursuivre
l’analyse du mouvement. Deux évolutions possibles se sont alors dégagées : d’un côté,
la fabrication d’un ergomètre instrumenté de capteurs tri-axiaux associé à un modèle
anthropométrique complexe et, de l’autre, la simulation numérique du pagayage. Bien que
les deux approches n’aient pas été finalisées au terme de ces trois années de travail, elles
ont été initiées et développées conjointement pour leur complémentarité.
La simulation est constituée de trois étapes :
1. La génération de la cinématique à partir de tâches simples que l’on peut acquérir en
bateau ou sur ergomètre au moyen d’une instrumentation limitée. Les coordonnées
généralisées du système athlète-pagaie sont calculées par cinématique inverse.
2. L’estimation des efforts aux pales induits par la gesticulation et l’accélération résultante
du chariot puis sa vitesse et sa position.
3. Le calcul des efforts articulaires.
Un modèle géométrique de l’athlète avec sa pagaie a été développé en amont. Le système
est constitué de deux boucles fermées au niveau des membres supérieurs et des
membres inférieurs. L’espace de commande réduit (i.e. certains degrés de liberté ne sont
pas modélisés) est toutefois suffisant pour simuler un mouvement proche du geste réel. La
cinématique de gesticulation est calculée par une procédure inverse où des tâches caractérisent
la gestuelle de chaque kayakiste. Les sept tâches sont la position et l’orientation
de la pagaie (cinq degrés de liberté) et les rotations du pelvis et du thorax. Ces données
mesurées sur les kayakistes sont approchées par des séries de Fourier à un harmonique.
La cinématique de chaque kayakiste est ainsi simplifiée par 5 × 7 coefficients. Afin que
les trajectoires soient cycliques et respectent la physiologie articulaire, une pseudo-inverse
amortie avec projection d’un terme d’optimisation est introduite. La fonction d’optimisation
modifie la solution de norme minimale en éloignant les coordonnées généralisées des
butées articulaires.
Les limites des modèles du système athlète-pagaie-ergomètre proviennent des fermetures
des boucles et de la multiplicité des contacts. Elles obligent à modéliser les efforts
extérieurs. La répartition des forces à l’assise et au palonnier par une pseudo-inverse pondérée
minimise les forces extérieures. Par conséquent les efforts articulaires au niveau des
membres inférieurs ne tiennent pas compte de l’opposition des forces entre l’assise et le
palonnier mesurée sur l’ergomètre. Les forces de contact entre les deux demi-pagaies ne
sont pas modélisées, faute de mesure des efforts entre les deux mains.