Conclusions

7.1

Conclusions

Notre travail porte sur l’étude de la fatigue musculaire et son application dans le monde industriel. Les principales contributions sont :

1. Proposition d’un modèle de fatigue musculaire prenant en considération l’aspect dynamique d’une opération. Cet aspect tient compte de la variation de la position, vitesse et accélération des articulations et des inerties en mouvement.

2. Mise en place de la procédure et du dispositif d’expérimentation permettant de valider le modèle proposé et d’identif er le paramètre de fatigue k au niveau des articulations du coude et de l’épaule. Nous montrons qu’il est possible de s’affranchir partiellement du système de capture

de mouvementspour simuler le mouvement de l’homme. L’analyse comparative des différents

générateurs de mouvements par rapport aux mouvements capturés de l’homme nous a permis

de constater que ces derniers sont proches d’un modèle polynomial du 3ème_{ordre. Cela concerne}

notamment la position, la vitesse et l’accélération angulaire de chaque articulation.

3. Proposition d’un modèle pour évaluer la durée maximale de temps de travail dans des situations dynamiques (DMET) af n d’éviter l’apparition de troubles musculo-squelettique. Ce modèle a été qualif é par comparaison aux modèles existants de durée maximale de travail dans des situations statiques.

4. Application du modèle proposé pour l’évaluation de la fatigue musculaire à une tâche indus- trielle courante de type “pousser/tirer”.

Dans le chapitre 2, nous avons réalisé un état de l’art sur les contributions scientif ques dans le domaine de l’ergonomie et ses applications dans l’industrie. Nous avons focalisé notre étude sur les problèmes liés à la fatigue musculaire. Nous avons notamment constaté que la majorité des modèles sont limités à des postures statiques ou nécessitent des dispositifs expérimentaux complexes et/ou invasifs. Ces modèles permettent principalement de caractériser les propriétés d’un individu et ne permettent pas de prendre en compte le caractère générique d’une population. À notre connaissance, l’aspect dynamique n’a jamais été pris en compte dans la littérature dans les modèles de fatigue. Pour résoudre ce problème et rechercher un modèle efficace, nous avons fait une synthèse des outils utilisés en robotique pour la simulation dynamique de structures poly-articulées.

Dans le chapitre 3, nous avons proposé un nouveau modèle de fatigue musculaire. Contrairement aux modèles existants, ce modèle prend en compte l’aspect dynamique d’une opération et possède la qualité de minimiser le nombre de paramètres. De plus, il est facilement applicable dans le monde industriel car l’identif cation de ses paramètres ne nécessite pas de moyens expérimentaux importants. Il se base sur la notion de contraction maximale volontaire (MVC) et sur le paramètre de fatigue

k. Ces paramètres dépendent de l’individu et du muscle considéré. Le modèle prend en compte la

nature du mouvement et l’évolution du couple exercé au niveau des articulations. Pour évaluer les couples articulaires, nous utilisons les méthodes issues de la robotique (modélisation des articulations, génération de trajectoires, calcul des couples articulaires).

Dans le chapitre chapitre 4, nous avons déf ni une méthode expérimentale permettant de valider le modèle de fatigue musculaire dynamique proposé. Dans ce cadre, nous avons utilisé un système de capture de mouvements pour identif er la trajectoire réalisée par le bras. À partir de cette acquisition, nous avons estimé l’évolution de la position par une approximation de type polynomial. Cela nous a permis de déduire la vitesse et l’accélération angulaire de l’articulation sollicitée (coude ou épaule). L’analyse comparative des différents générateurs de mouvements par rapport aux mouvements captu- rés de l’homme nous a permis de constater que ces dernières sont proches d’un modèle polynomial du

3ème_{ordre. Nous appliquons ensuite la méthode de Lagrange/ de Newton-Euler pour évaluer le couple}

exercé sur chaque articulation à chaque instant. Af n d’identif er le paramètre de fatigue k intervenant dans le modèle pour les articulations du coude et de l’épaule, nous avons utilisé un dynamomètre pour obtenir la force maximale (MVC) en traction et en compression d’une articulation.

Dans le chapitre 5, nous avons présenté un modèle de calcul de la durée maximale d’endurance (MET) dans le contexte de tâches dynamiques (DMET). Ce modèle permet de déf nir la limite de temps de travail avant l’apparition des troubles musculo-squelettiques. Nous avons qualif é ce modèle

en le comparant à d’autres modèles de MET déf nis pour des opérations statiques. À partir de cette comparaison, nous avons déf ni les points communs existants entre notre DMET et les autres MET. Ce modèle peut être utilisé pour des mouvements périodiques quelconques, incluant des tâches de type “pousser/tirer”. Le modèle de DMET proposé augmente le champ d’application du temps maximum d’endurance et ouvre un large éventail de perspectives d’utilisation.

Dans le chapitre chapitre 6, nous avons proposé d’appliquer le modèle de fatigue musculaire pour une opération de type “pousser/tirer”. Cette opération est assez courante dans le monde industriel. Une étude de cas sur ce mouvement particulier de la main (pouvant représenter une opération de perçage) est présentée. À partir de la simulation de la fatigue lors de cette opération, nous avons pu constater que la fatigue du coude est plus importante que celle de l’épaule. Ceci montre que, dans cette opération particulière, les problèmes liés à l’articulation du coude sont plus importants avec des risques d’apparition de TMS plus rapides. Ces résultats permettent également de montrer que lorsqu’une personne réalise ce genre de travail, il est préférable d’avoir assez régulièrement une phase de repos ou un changement de posture de travail pour éviter la fatigue.

En conclusion, les différentes contributions apportées par cette thèse permettent de prédire l’effet de la fatigue dynamique pour des tâches de type industriel et ainsi concevoir et organiser le poste de travail en incluant des contraintes ergonomiques.