Estimation des activités musculaires au cours du mouvement en vue

Estimation des activit´es musculaires au cours du
mouvement en vue d’applications ergonomiques
Fran¸cois Fraysse
To cite this version:
Fran¸cois Fraysse. Estimation des activit´es musculaires au cours du mouvement en vue
d’applications ergonomiques. Sciences du Vivant [q-bio]. Universit´e Claude Bernard - Lyon
I, 2009. Fran¸cais. <tel-00563203v1>
HAL Id: tel-00563203
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Submitted on 4 Feb 2011 (v1), last revised 14 Jan 2012 (v2)
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N° d’ordre Année 2009
THÈSE
Présentée
devant l’UNIVERSITÉ CLAUDE BERNARD – LYON 1
pour l’obtention
du DIPLÔME DE DOCTORAT
(arrêté du 30 mars 1992)
Spécialité :
Mécanique
présentée et soutenue publiquement le 15 Décembre2009
par
François FRAYSSE
Estimation des activités musculaires au cours du mouvement en
vue d’applications ergonomiques
Directeur de thèse : Laurence CHÈZE
Co-directeur : Xuguang WANG
___________________________________________________________________________
JURY
Serge VAN SINT JAN Professeur, ULB, Bruxelles Rapporteur
Juan Tomas CELIGUETA professeur, CEIT, San Sebastian Rapporteur
Frédéric MARIN Professeur, UTC, Compiègne Examinateur
Laurence CHEZE professeur, UCBL, Lyon Examinateur
Xuguang WANG Directeur de recherches, INRETS, Bron Examinateur

Estimation des activités musculaires au cours du mouvement en
vue d’applications ergonomiques
Résumé
Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre de la simulation par mannequins numériques de
l’homme (en anglais Digital Human models ou DHM) en vue d’applications ergonomiques.
Plus précisément, il s’intéresse à la modélisation du système musculosquelettique et des
efforts musculaires développés au cours du mouvement.
Dans un première partie est présenté le développement numérique de modèles
musculosquelettiques du membre inférieur et supérieur. En se basant sur des connaissances
anatomiques ainsi que sur des données numériques existantes, un modèle a été développé sosu
l’environnement Matlab pour les membre supérieur et inférieur. Ces modèles ont été évalués
par examen des bras de levier musculaires et comparaison avec des données existant dans la
littérature. Puis une méthode de calcul des efforts musculaires au cours du mouvement a été
mise en place. Les résultats en termes de prédiction d’effort musculaire ont été évalués par
comparaison avec des mesures expérimentales de couples articulaires maximaux (FMV) ainsi
que par comparaison avec des modèles existants.
Dans une seconde partie, le modèle musculosquelettique du membre inférieur ainsi développé
a été utiliser pour évaluer et quantifier le rôle des muscles bi-articulaires au cours de la
marche. Pour cela deux méthodes de calcul des efforts musculaires ont été utilisées,
permettant de mettre en évidence les particularités fonctionnelles de ces muscles. Les résultats
indiquent notamment que la prise en compte des muscles bi-articulaires est nécessaire à une
estimation correcte des efforts musculaires et des efforts de contact articulaires, potentielles
sources d’inconfort.
Puis ont été étudiés les capacités d’effort maximale en flexion-extension isométrique du
coude, afin de mettre en place des méthodes de scaling permettant d’ajuster un modèle
musculosquelettique au sujet étudié. L’expérimentation a été effectuée au sein de l’INRETS
de Bron et comprenait 9 sujets volontaires masculins. Cette étude a permis d’évaluer le
modèle numérique développé en termes de prédiction de capacités d’effort, ainsi que d’ouvrir
la voie à des méthodes de scaling.