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III. Méthode

3. Traitement des données

Le traitement appliqué aux données ainsi que la manière dont elles sont réduites sont présentés dans cette section. Les signaux de force sont traités afin d’obtenir les instants de début et les instants de fin des mouvements de lever de charge. Les signaux bruts en sortie du capteur d’effort sont exprimés en volt. Ils sont représentés par la matrice , de dimension (nx6), avec n qui correspond au nombre d’échantillons collectés dans l’essai. La matrice d’étalonnage , de dimension (6x6), donnée par le fournisseur permet de convertir le signal en volts à un signal exprimé en newtons en réalisant la multiplication matricielle suivante :

(17)

Les signaux de forces étalonnés sont filtrés avec un filtre passe-bas de type Butterworth (sans déphasage) d’ordre 4, et une fréquence de coupure de 20 Hz. Dans ce travail de doctorat, les signaux de forces étalonnés sont uniquement utilisés pour déterminer les instants de début et de fin du mouvement de lever. Ainsi, le début d’un essai de lever correspond à l’instant où une force commence à être appliquée sur le capteur d’effort. Et la fin d’un essai de lever correspond à l’instant où il n’y a plus de force appliquée sur le capteur d’effort. Les angles articulaires reconstruits sont calculés à partir des données de positions des marqueurs filtrés avec un Butterworth (sans déphasage) d’ordre 4 avec une fréquence de coupure à 6 Hz (Winter, 1990). Les angles articulaires sont corrigés des sauts de π et 2 π avant d’être exprimés en degrés. À partir de là, la réduction des données cinématiques est différente pour les deux études.

Dans la première étude, à chaque essai de lever (entre l’instant de début et de fin), trois événements sont sélectionnés pour chacun des douze angles articulaires étudiés de la même manière que dans l’étude de Begon et al., (2015). En tout, 36 pics d’angles articulaires sont identifiés à partir des profils cinématiques (Figure 14 et Tableau 6). Le tableau 6 nomme les 36 événements cinématiques sélectionnés pour cette analyse tandis que la figure 14 les situe plutôt au cours d’un cycle normalisé de lever d’une charge de 6 kg pour les trois tâches étudiées. La figure 14 permet également d’observer que selon les angles articulaires, les événements cinématiques sont choisis selon les inflexions de courbe lors des mouvements de lever de la charge. Ainsi, des pics d’angles articulaires maximums et minimums sont

sélectionnés. Des points moyens ont été retenus lorsque l’angle articulaire oscillait peu. Plus bas nous délimitons temporellement chacune des phases du mouvement de lever de charge en hauteur de la même manière que lors de précédents travaux menés au laboratoire S2M (Blache, et al., 2015; Blache et al., 2015; Desmoulins et al., 2014). Il faut savoir que la valeur de chaque évènement cinématique tient compte du découpage temporel du mouvement en trois phases. Il faut également noter que nous analyserons dans ce manuscrit les valeurs absolues de l’élévation thoraco-humérale et de la rotation latérale scapulaire (Figure 14 et Tableau 6). Ce qui est le sens inverse des conventions de rotations décrites plus haut pour ces deux degrés de liberté.

Les trois phases du mouvement étudiées dans l’ordre d’apparition du cycle de lever de charge sont respectivement :

(1) La phase d’arraché ou de saisie de la charge. Elle se rapporte à l’intervalle de 0 - 30 % du cycle complet. Le début de la phase de saisie correspond à l’instant où une force commence à être appliquée sur le capteur d’effort. Le sujet démarre son mouvement avec une position de départ et diminue l’élévation de son bras jusqu’à un pic minimum d’élévation durant lequel la charge est proche de son tronc. Durant cette phase initiale du mouvement, le sujet soulève la caisse de la tablette et produit l’impulsion qui permet d’accélérer la caisse en début de mouvement. Cette phase permet en ramenant la charge vers soi, de sortir la caisse de l’étagère inférieure. La fin de la phase de saisie est fixée arbitrairement à 30 % du cycle normalisé de lever de charge.

(2) La phase de transfert correspond à l’intervalle de 30 à 80 % du cycle complet et fait suite à la phase d’arraché. Le sujet part d’une élévation du bras proche du minimum et termine cette phase avec une élévation du bras proche du maximum. Cette phase intermédiaire aérienne permet le transfert de la charge entre l’étagère de départ et celle d’arrivée. La caisse n’est plus en contact avec aucun support hormis les mains du sujet. Le but de cette phase est de monter la caisse à hauteur de l’étagère de destination. La fin de la phase de transfert est fixée à 80 % du cycle.

(3) La phase de dépôt correspond à l’intervalle de 80 à 100 % du cycle complet. Le participant décélère la charge et la dépose sur la tablette d’arrivée. Lors de cette phase, le sujet va rentrer la caisse au-dessus de l’étagère avant de la déposer à plat à destination sur celle-ci.

La fin de la phase de dépôt correspond à l’instant où il n’y a plus de force appliquée sur le capteur d’effort.

Figure 14: Évolution des angles moyens en degrés des articulations thoraco-pelvienne (TP), sterno- claviculaire (SC), scapulo-thoracique (ST), thoraco-humérale (TH) et du coude (C) au cours d’un cycle

normalisé exprimé en pourcentages du lever d’une charge de 6 kg durant trois tâches, Hanche - Épaule (bleu), Hanche – Yeux (rouge) et Épaule - Yeux (vert). Les valeurs minimales, maximales et moyennes

Tableau 6: Articulation, angle articulaire, critère, phase et abréviation qui se rapportent à chacun des événements sélectionnés pour la première étude des levers de charge.

Articulation Angle articulaire Critère Phase Abréviation Flexion Maximale Arraché TPF1

Flexion laterale Moyenne Arraché TPFl1

Rotation Moyenne Arraché TPR1

Extension Maximale Transfert TPEx2

Flexion laterale Moyenne Transfert TPFl2

Rotation Moyenne Transfert TPR2

Extension Moyenne Dépôt TPEx3

Flexion laterale Moyenne Dépôt TPFl3

Rotation Moyenne Dépôt TPR3

Élevation Minimale Arraché SCEl1

Protraction Maximale Arraché SCRe1

Élevation Maximale Transfert SCEl2

Rétraction Minimale Transfert SCRe2

Élevation Moyenne Dépôt SCEl3

Rétraction Moyenne Dépôt SCRe3

Bascule anterieur Minimale Arraché STBa1

Rotation laterale Minimale Arraché STRl1

Protraction Minimale Arraché STPr1

Bascule anterieur Maximale Transfert STBa2

Rotation laterale Maximale Transfert STRl2

Protraction Maximale Transfert STPr2

Bascule anterieur Moyenne Dépôt STBa3

Rotation laterale Moyenne Dépôt STRl3

Protraction Moyenne Dépôt STPr3

Plan élevation Maximal Arraché THPe1

Élevation Minimale Arraché THEl1

Rotation interne Maximale Arraché THRi1

Plan élevation Minimale Transfert THPe2

Élevation Maximale Transfert THEl2

Rotation interne Minimale Transfert THRi2

Plan élevation Maximal Dépôt THPe3

Élevation Moyenne Dépôt THEl3

Rotation interne Maximale Dépôt THRi3

Extension Maximale Arraché CEx1

Flexion Maximale Transfert CF2

Extension Maximale Dépôt CEx3 C ou de T ho ra co -h um ér al e T ho ra co -p el vi en ne S te rn o- cl av ic ul ai re S ca pu lo -t ho ra ci qu e

Dans la seconde étude, la réduction des données s’effectue tout d’abord en moyennant les positions de quatre marqueurs fixés à la charge. Cette position moyenne au cours du temps est ensuite dérivée deux fois par différence finie pour obtenir l’accélération linéaire de la charge. La composante verticale de l’accélération de la charge est obtenue pour chaque essai de lever. Ainsi, trois variables liées au pic d’accélération verticale maximale de la charge sont retenues. La première variable correspond à l’intensité du pic d’accélération verticale de la charge exprimé en m.s-2. La seconde variable correspond au temps en seconde entre le début

de l’essai et l’occurrence du pic d’accélération. La troisième variable correspond à l’instant du pic d’accélération. Cette dernière variable est retenue afin de pouvoir récupérer une valeur de chaque angle articulaire à cet instant. Ainsi douze valeurs d’angles articulaires sont extraites à l’instant du pic d’accélération de la charge.