Activité musculaire

Les situations No-Exo et CG servent de point de comparaison pour évaluer le contrô-leur DZ-I. Nous considérons la situation avec l’assistance CG comme le cas idéal. En effet, au cours de la manipulation avec l’assistance CG, la charge est compensée parfaitement

Étude 2 : Assistance au port de charges 3.3. Évaluation

(a) No Exo

(b) DZI

(c) CG

Figure 3.4 – Enregistrement d’une répétition de la tâche pour un participant. En rouge, l’angle du coude est affiché (axe des ordonnées à droite, en degrés), en bleu, le couple d’assistance (axe des ordonnées à gauche, N.m) et les deux courbes vertes sont les niveaux d’activation du biceps et du triceps (clair et foncé respectivement, axe des ordonnées à gauche, normalisé avec la RMC (voir section 3.3.2.2)). Les différents moments clés sont mis en évidence sur les graphiques : en bleu la charge est lâchée, en orange la charge est soulevée à la marque haute et en orange clair la charge est au niveau de la marque moyenne. Pour des raisons de lisibilité nous avons tracé seulement les signaux EMG du biceps et du Triceps.

Étude 2 : Assistance au port de charges 3.3. Évaluation

Figure 3.5 – Précision de l’assistance proposée comparée à CG

et donc son impact sur l’activité musculaire est aussi réduit que possible.

Le traitement du signal EMG brut d’évaluation (signal obtenu par les capteurs Data-Lite) est fait selon les recommandations de [Buchanan et al., 2004] et [McDonald et al.,

2013]. Nous utilisons d’abord un filtre passe-bande (un filtre butterworth d’ordre sept, bi-directionnel de bande passante [30Hz, 200Hz]). Ensuite le signal est centré, rectifié et enfin filtré par un filtre passe-bas. Le signal obtenu est alors normalisé avec la valeur maximum mesurée au cours de toutes les situations et toutes les répétitions pour un participant (RMC, Contraction Maximum Relative).

Chaque répétition est isolée et sous échantillonnée pour calculer l’activation musculaire moyenne à chaque répétition.

Sur la Fig.3.6, l’activation moyenne de chaque muscle est présentée, moyennée sur tous les participants. En comparant le contrôleur DZ-I avec la situation No-Exo, les résultats montrent une réduction statistiquement significative de l’activité moyenne du biceps, de l’érecteur du rachis et du deltoïde de 20 ± 14%, 18 ± 12% et 25 ± 16% respectivement (p < 0.001, p < 0.05, et p < 0.001 respectivement, obtenu avec un t-test). Notre résultat est en accord avec d’autres recherches qui ont montré une diminution de l’activité musculaire du biceps de 20 % en utilisant un exosquelette actif de membre supérieur [Naito et al., 2007,

Kobayashi et al., 2009, Muramatsu et al., 2011, Lee et al., 2012]. Cela met en évidence une réduction de l’effort fait par l’opérateur au cours de tâches manuelles [De Looze et al., 2016]. En ce qui concerne l’érecteur du rachis une réduction de 10 à 25 % a été

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Figure 3.6 – Comparaisons des activations musculaire entre les trois situations (∗ : p < 0.05, ∗ ∗ ∗ : p < 0.001)

montré pendant des tâches de levage asymétrique avec un exosquelette [Abdoli-E et al.,

2006,Abdoli-Eramaki et al.,2007,Abdoli-e and Stevenson,2008] , confirmant la capacité de ces systèmes à prévenir les blessures au niveau du dos. Bien que la réduction soit la plus importante pour le deltoïde, des valeurs comparables ont été obtenues dans la littératures [Muramatsu et al., 2011]. Pour les autres muscles les activités sont similaires, sans différence significative.

En comparant les situations DZ-I et CG, sur les zones avec charge saisie, nous pouvons voir que les activités musculaires sont similaires pour tous les muscles observés. Ceci indique que le correcteur DZ-I est aussi efficace que la compensation théorique parfaite de la charge (CG).

Participant 2 3 4 5 6 7 8 9 10

DZI (% de RMC) 23 49 56 31 25 18 28 59 47

CG (% de RMC) 24 85 48 36 73 69 73 53 77

Difference 01 37 -08 05 48 51 45 -07 30

Figure 3.7 – Activation maximale du triceps pendant la dernière phase de la tâche (dépôt de la charge)

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Par ailleurs, un autre avantage du correcteur DZ-I comparé à la CG est que l’assistance est basée sur l’effort fourni par l’utilisateur. Grâce à cela le couple d’assistance est réduit lorsque l’objet est relâché, ce qui n’est pas le cas avec une compensation par modèle de gravité classique pour laquelle le couple est maintenu (en l’absence de système de détection de présence charge). Pour évaluer cette différence les activations maximales du triceps en fin de répétition (dépôt de la charge) peuvent être comparées dans les deux situations avec assistance (voir Tableau 3.7). Pour la moitié des participants nous observons une réduction notable du pic d’activation du triceps. Si on exclut le premier participant, considéré comme une valeur aberrante dans la section 3.3.2.1, la différence moyenne entre CG et DZ-I est de 22 ± 24% de RMC (un test de Student unidirectionnel nous montre que c’est une différence significative, p < 0.05). En observant en détail chaque répétition, nous pouvons remarquer que, dans le cas de la situation CG, les participants ne déposent pas toujours complètement la charge (aucun pic EMG au niveau du triceps au moment où la charge est abaissée sur la table). En effet, nous avons pu observer que, dans certains cas, le participant met la charge en contact de la table mais laisse les poignées de la charge en tension pour limiter l’effort en laissant la charge compenser la CG. Les poignées de la charge étant des sangles la différence entre une charge posée et le cas où la charge touche seulement la table est très visuelle mais nous n’avons pas pu quantifier le bon respect de la consigne au cours des répétitions. Malgré cela nous pouvons quand même observer que le contrôleur DZ-I à une tendance à réduire les contraintes au niveau du triceps comparé au contrôleur CG. Pour confirmer cette tendance il faudra un protocole qui n’indiquera pas de seulement déposer la charge sur la table mais d’ouvrir les mains pour la lâcher complètement.