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Imitation virtuelle des mouvements humains

Durant les mouvements, les systèmes musculo-squelettiques de grande échelle peuvent être contrôlés, même s'il s'est avéré jusqu'à présent difficile de simuler les façons d'y parvenir. Afin de relever ce défi, un institut de recherche bulgare propose une approche intégrée de conception du contrôle moteur au travers d'une simulation par ordinateur des mouvements à la fois contraints et non contraints. Cette approche peut s'avérer d'une aide précieuse dans de nombreux domaines comme l'ingénierie biomécanique, l'animation humaine, la réalité virtuelle et la robotique.
Imitation virtuelle des mouvements humains
Les mouvements humains, en tant que résultat final d'une activité synergiste entre les muscles et les articulations, sont largement tributaires de dynamiques multicorps extrêmement complexes. Marcher, courir, sauter, saisir ou jeter sont des mouvements simples interconnectés par une suite continue de changements complexes de positions et de postures corporelles. Dans tous les cas, les systèmes musculo-squelettiques sont entièrement contrôlés par des mécanismes non explicités qui doivent être approfondis afin de pouvoir simuler de façon réaliste les mouvements humains.

Intéressé par ce sujet, un groupe de recherche bulgare a développé une stratégie complète de conception du contrôle moteur pour simuler par ordinateur les mouvements humains volontaires et involontaires. En ce qui concerne les mouvements involontaires et non contraints du point de vue des rapports espace-temps ou force-temps, l'approche implique une méthode d'apprentissage du contrôle moteur qui s'appuie sur la simulation répétée des dynamiques et l'évaluation des mouvements. Quant aux mouvements limités, comme par exemple ceux étudiés dans le cadre du suivi des postures, des contrôleurs parfaitement résistants permettent d'obtenir un retour d'informations optimal pour simuler les mouvements humains.

Les méthodes extrêmement efficaces de simulation des systèmes biomécaniques multicorps ont été vérifiées au travers de deux études de cas différentes qui impliquent toutes deux des modèles de mouvements à la fois contraints et non contraints. La structure et les paramètres variables du système de contrôle utilisé ont permis d'optimiser les performances du mouvement simulé, comme le temps d'exécution et l'énergie de contrôle. En outre, l'algorithme développé d'apprentissage du contrôle a été testé et évalué au travers de la simulation par ordinateur d'un modèle entièrement dynamique.

L'emploi de modèles dynamiques réalistes pour simuler le mouvement des structures articulées peut faciliter le développement de nouvelles techniques de contrôle ou l'amélioration de techniques déjà existantes utilisées dans les dispositifs prothétiques. L'adoption de l'approche présentée peut contribuer de façon significative au développement de stratégies décrivant les mouvements et les interactions mis en oeuvre au niveau des tendons, des muscles et des articulations chez les personnes accomplissant des tâches manuelles spécifiques. D'autres applications utiles peuvent être identifiées dans le domaine de l'optimisation ergonomique des outils, des lieux de travail et des interfaces homme/machine.

Informations connexes

Numéro d'enregistrement: 80842 / Dernière mise à jour le: 2005-09-18
Domaine: TI, Télécommunications