La marche est l’un des mouvements le plus important et le plus automatisé chez l’homme. À l’inverse de ce que l’on pourrait croire, la marche est un mécanisme cyclique très complexe dont l’étude permet de développer de nouvelles technologies dans les domaines de la médecine ou de la robotique par exemple. Le fait de marcher en ligne droite avec un vent laminaire de face perturbe la locomotion humaine; c’est ce que nous cherchions à étudier dans ce projet à l’aide d’une soufflerie.

Vue de la plateforme ajoutée à la soufflerie et de la plateforme de force AMTI

UTILISATION D’UNE SOUFFLERIE

Nous souhaitions comprendre comment réagissaient les articulations des membres inférieurs pendant la marche lorsque l’on reçoit un vent de face plus ou moins important et quels étaient les impacts au niveau des puissances articulaires des membres inférieurs. Le but de ce projet a été de concevoir un couloir de marche adapté à une soufflerie afin de pouvoir réaliser plusieurs tests de marche avec un vent laminaire de face.

Vue de la fenêtre de sortie de la soufflerie

L’idée était de faire marcher une personne en ligne droite sur ce couloir de manière tout à fait naturelle mais en venant perturber le déplacement par un vent laminaire de face grâce à la soufflerie. Les essais ont été réalisés avec des vitesses de vent allant de 5 m/s (18 km/h) à 22 m/s (79 km/h).

Autre vue de la plateforme en relation avec le système optoélectronique de capture 3D de mouvement VICON DCIM100GOPRO

Nous avons donc conçu un couloir de marche contenant une plateforme de force AMTI, permettant de mesurer les moments et forces de réaction au sol durant la marche. En plus de la plateforme de force dynamométrique, nous avons utilisé un système optoélectronique de capture 3D de mouvement VICON afin de pouvoir mesurer la cinématique du sujet pendant la marche. Nous avons ensuite estimé les forces et les moments musculaires nécessaires développés à l’articulation de la cheville, du genou et de la hanche en utilisant la méthode de la dynamique inverse et un formalisme basé sur les quaternions.

Vue du couloir de marche, d’une des composantes du système optoélectronique de capture 3D de mouvement VICON et de la plateforme de force AMTI

LE COULOIR DE MARCHE AJOUTÉ À LA SOUFFLERIE

Le couloir de marche devait être assez long afin que le sujet soit capable de marcher faire au moins trois pas avant de poser le pied sur la plateforme de force. Nous avons également dû surélever le couloir pour que le centre de gravité du sujet soit au centre de la fenêtre de sortie de la soufflerie. Enfin, nous avons encastré la plateforme de force dynamométrique dans le couloir de marche juste avant la fenêtre de sortie de la soufflerie.

Ce projet a été réalisé grâce à la collaboration entre le LIO et le LARCASE sous la supervision des professeurs Rachid Aissaoui (du laboratoire Lio) et Ruxandra Botez (du laboratoire Larcase) de l’ÉTS.