Robotique, Biomécanique, Sport, Santé – ROBIOS

Chercheurs et enseignants-chercheurs

Jean-Pierre GAZEAU

Responsable d'équipe

Tél: +33 5 49 49 65 05

Patrick LACOUTURE

Responsable d'équipe

Tél: +33 5 49 49 67 56

Chercheur associé :

Post-doctorants :

Doctorants :

(2015->)

(2016->)

(2017->)

(2018->)

 

Participation à des projets contractuels :

Activités de recherche

Les recherches menées par l’équipe RoBioSS portent sur la coordination des systèmes multicorps en fusionnant les concepts propres à la robotique et à la biomécanique du mouvement humain. Elles se déclinent à travers 4 thèmes :

T1 - Préhension, manipulation dextre & robotique collaborative

T2 - Conception optimale de systèmes poly-articulés complexes

T3 - Humanoïde et humain : synthèse de mouvements dynamiques

T4 - Identification et expertise du mouvement humain

L’interaction forte entre la biomécanique et la robotique offre à l’équipe un positionnement unique au niveau national et une capacité à valoriser ses approches théoriques sur des systèmes mécatroniques en s’appuyant sur ses deux plateformes technologiques : la plateforme DextRobUP, dédiée à la robotique collaborative et à la manipulation dextre, et la plateforme HuManS, dédiée à l’analyse du mouvement.

L’équipe s’inscrit dans la dynamique des 15 laboratoires CNRS partenaires du projet ROBOTEX. L’équipe, à travers les deux conventions respectives établies avec les CRITT Sport et Loisirs et CRITT Informatique, s’inscrit également dans la stabilisation d’un certain nombre d’actions de transfert que ce soit en biomécanique ou en robotique/mécatronique.

RoBioSS coordonne actuellement 2 projets ANR : « Safety Intelligent Sensor for Cobots » (SISCOB, 2014-18) et SEAHAND (2015-2019).

De même, de Robioss développe de nombreux partenariats scientifiques et industriels.

Permanents :

Doctorant :

Contexte et objectifs :

 

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Contexte et objectifs :

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Contexte et objectifs :

Notre expertise du mouvement humain s'appuie sur la combinaison d'une approche par modélisation des différentes structures du système musculosquelettique et d'une approche expérimentale alimentant ces modèles. L’enjeu est d'appréhender les mécanismes sous-jacents à la coordination du mouvement réalisés sous différentes conditions de stress ou de comprendre les mécanismes lésionnels ou dégénératifs résultants de pathologies. L’accent est mis sur la précision des mesures, la bio fidélité des méthodes numériques et la personnalisation des modèles.

 

L’expertise du mouvement humain s’appuie sur les compétences et l’équipement de la plateforme technologique HuManS pour l’analyse en milieu « contrôlé ».Historiquement, l’équipe, s’appuie sur des montages expérimentaux originaux afin de valider des différentes approches développées.

La mesure écologiques’agit d’un enjeu majeur pour le développement de nouvelles applications (par ex. le suivi de groupes de sujets in situ) ou de nouveaux types de matériel (prothèses bioniques, …). Les travaux à ce sujet portent sur les capteurs inertiels et la fusion de données. Actuellement, est développée une station de mesure embarquée d’expertise du coureur cycliste (programme FEDER).

 

Dans le cadre de l’amélioration des modèles biomécaniques notre travail se focalise sur la modélisation cinématique en prenant en compte la physiologie du mouvement, la personnalisation des degrés de liberté, des inerties et des lois de comportement neuromusculaire à partir de mesures expérimentales (électromyographie, échographie et dynamométrie isocinétique).

 

Ce thème se décline à travers de nombreux projets de recherche tels que le programme OPTIMAC (OPTImisation des positions d’Accouchement, collaboration avec le CHU de Poitiers) et Optimisation du départ en BMX (Programme de Recherche Réseau Grand INSEP, Fédération Française de Cyclisme).

Exemple de développement d'un ergomètre de kayak

Les équipements acquis dans le cadre du programme EQUIPEX ROBOTEX « investissements d’avenir » ont permis de compléter les plateformes technologiques existantes référencées auprès du CNRS et de les mettre en œuvre au niveau du réseau Robotex, du CNRS et de l’Université de Poitiers. Ces deux plateformes sont une plateforme dédiée à la robotique collaborative et à la manipulation dextre : DextRobUP et une plateforme dédiée à l’analyse du mouvement humain : HuMAnS - Human Movement Analysis and Simulation.


 

Liste des publications dans les revues à comités de lecture et brevets déposés depuis la création de l’équipe en 2010. Liste complète des publications et communications de l’équipe.

 

2017

Desseauve, D., Fradet, L., Lacouture, P., Pierre, F., 2017. Position for labor and birth: State of knowledge and biomechanical perspectives. European Journal of Obstetrics & Gynecology and Reproductive Biology 208, 46–54.

2016

Blaise, C., Blache, Y., Thouze, A., Monnet, T., Begon, M., 2016. Effect of wobbling mass modeling on joint dynamics during human movements with impacts. Multibody System Dynamics 1–22.

Domalain, M., Bertin, A., Daver, G., 2016. Was Australopithecus afarensis able to make the Lomekwian stone tools? Towards a realistic biomechanical simulation of hand force capability in fossil hominins and new insights on the role of the fifth digit. Comptes Rendus Palevol.

Fradet, L., Marin, F., 2016. Classification of physical activities based on body-segments coordination. Computers in Biology and Medicine.

Menard, M., DOMALAIN, M., Decatoire, A., Lacouture, P., 2016. Influence of saddle setback on pedalling technique effectiveness in cycling. Sports Biomechanics.

Nez, A., Fradet, L., Laguillaumie, P., Monnet, T., Lacouture, P., 2016. Comparison of calibration methods for accelerometers used in human motion analysis. Medical Engineering & Physics.

2015

Begon, M., Dal Maso, F., Arndt, A., Monnet, T., 2015. Can optimal marker weightings improve thoracohumeral kinematics accuracy? Journal of biomechanics 48, 2019–2025.

Fohanno, V., Nordez, A., Smith, R., Colloud, F., 2015. Asymmetry in elite rowers: effect of ergometer design and stroke rate. Sports Biomech 14, 310–322.

Samson, M., Monnet, T., Bernard, A., Lacouture, P., David, L., 2015a. The role of the entry-and-stretch phase at the different paces of race in front crawl swimming. Journal of Sports Sciences 0, 1–9.

Samson, M., Monnet, T., Bernard, A., Lacouture, P., David, L., 2015b. Kinematic hand parameters in front crawl at different paces of swimming. Journal of Biomechanics.

Thouze, A., Monnet, T., Blaise, C., Lacouture, P., Begon, M., 2015. A chain kinematic model to assess the movement of lower-limb including wobbling masses. Computer methods in biomechanics and biomedical engineering 1–10.

2014

Fohanno, V., Begon, M., Lacouture, P., Colloud, F., 2014. Estimating joint kinematics of a whole body chain model with closed-loop constraints. Multibody System Dynamics 31, 433–449.

Monnet, T., Decatoire, A., Lacouture, P., 2014a. Comparison of algorithms to determine jump height and flight time from body mounted accelerometers. Sports Engineering 17, 249–259.

Monnet, T., Samson, M., Bernard, A., David, L., Lacouture, P., 2014b. Measurement of three-dimensional hand kinematics during swimming with a motion capture system: a feasibility study. Sports Engineering 17, 171–181.

2013

Bleser, G., Steffen, D., Weber, M., Hendeby, G., Stricker, D., Fradet, L., Marin, F., Ville, N., Carré, F., 2013. A personalized exercise trainer for the elderly. Journal of Ambient Intelligence and Smart Environments 5, 547–562.

Fohanno, V., Lacouture, P., Colloud, F., 2013. Improvement of upper extremity kinematics estimation using a subject-specific forearm model implemented in a kinematic chain. J Biomech 46, 1053–1059.

Fohanno, V., Sinclair, P.J., Smith, R., Colloud, F., 2013. How to reconstruct athlete movement during outdoor rowing? A pilot study. Comput Methods Biomech Biomed Engin 16 Suppl 1, 95–96.

Greene, A.J., Sinclair, P.J., Dickson, M.H., Colloud, F., Smith, R.M., 2013. The effect of ergometer design on rowing stroke mechanics. Scand J Med Sci Sports 23, 468–477.

Hayot, C., Domalain, M., Bernard, J., Decatoire, A., Lacouture, P., 2013. Muscle force strategies in relation to saddle setback management in cycling. Comput Methods Biomech Biomed Engin 16, 106–108.

Pasluosta, C.F., Domalain, M.M., Fang, Y., Yue, G.H., Li, Z.-M., 2013. Influence of nerve supply on hand electromyography coherence during a three-digit task. Journal of Electromyography and Kinesiology 23, 594–599.

Roosen, A., Pain, M.T.G., Thouze, A., Monnet, T., Begon, M., 2013. Segment-embedded frame definition affects the hip joint centre precision during walking. Medical Engineering & Physics 35, 1228–1234.

Thouze, A., Monnet, T., Lacouture, P., Begon, M., 2013. A numerical approach to assess the soft tissue artefact during human movement analysis. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering 16, 59–60.

2012

Gabra, J.N., Domalain, M., Li, Z.-M., 2012. Movement of the distal carpal row during narrowing and widening of the carpal arch width. J Biomech Eng 134, 101004.

Leboeuf, F., Colloud, F., 2012. Improvement of musculoskeletal model inputs: adjustment of acceleration by dynamic optimisation. Comput Methods Biomech Biomed Engin 15 Suppl 1, 186–188.

Monnet, T., Thouze, A., Pain, M.T.G., Begon, M., 2012. Assessment of reproducibility of thigh marker ranking during walking and landing tasks. Medical Engineering & Physics 34, 1200–1208.

Rouzel, E., Daoudi, L., Paucton, M., Farges, G., Fradet, L., Vignais, N., Rezgui, T., Marin, F., 2012. Démarche qualité en laboratoire de recherche biomédicale : application pour l’analyse quantifiée de la marche (AQM). IRBM News 33, 86–89.

Shen, Z.L., Mondello, T.A., Nataraj, R., Domalain, M.F., Li, Z.-M., 2012. A digit alignment device for kinematic analysis of the thumb and index finger. Gait Posture 36, 643–645.

2011

Domalain, M., Vigouroux, L., Berton, E., 2011. Effect of object width on muscle and joint forces during thumb-index finger grasping. J Appl Biomech 27, 173–180.

Domalain, M.F., Seitz, W.H., Evans, P.J., Li, Z.-M., 2011. Biomechanical effect of increasing or decreasing degrees of freedom for surgery of trapeziometacarpal joint arthritis: A simulation study. Journal of Orthopaedic Research 29, 1675–1681.

Fradet, L., Tiernan, J., McGrath, M., Murray, E., Braatz, F., Wolf, S.I., 2011. The use of pressure mapping for seating posture characterisation in children with cerebral palsy. Disabil Rehabil Assist Technol 6, 47–56.

Quaine, F., Vigouroux, L., Paclet, F., Colloud, F., 2011. The thumb during the crimp grip. Int J Sports Med 32, 49–53.

Rezgui, T., Megrot, F., Fradet, L., Marin, F., 2011. INFLUENCE DES MARCHES SIMULÉES SUR LES ACTIVATIONS MUSCULAIRES ET ARTICULAIRES. Kinésithérapie scientifique 34–41.

Vigouroux, L., Domalain, M., Berton, E., 2011. Effect of object width on muscle and joint forces during thumb-index finger grasping. Journal of Applied Biomechanics 27, 176–180.

2010

Domalain, M., Evans, P.J., Seitz Jr, W.H., Li, Z.-M., 2011. Influence of Index Finger Proximal Interphalangeal Joint Arthrodesis on Precision Pinch Kinematics. The Journal of Hand Surgery 36, 1944–1949.

Domalain, M., Vigouroux, L., Berton, E., 2010. Determination of Passive Moment-Angle Relationships at the Trapeziometacarpal Joint. Journal of Biomechanical Engineering 132, 71009–7.

Fradet, L., Alimusaj, M., Braatz, F., Wolf, S.I., 2010. Biomechanical analysis of ramp ambulation of transtibial amputees with an adaptive ankle foot system. Gait Posture 32, 191–198.

Thèses de doctorat en cours et soutenues depuis 2010

Doctorats en cours

2016-

M. RETAILLAU. Analyse et simulation du mouvement sportif cyclique. Sous la direction de P. Lacouture et F. Colloud

C. MIZERA. Développement d'un préhenseur multi-digital marinisé dans un contexte de télémanipulation à retour d'efforts. Sous la direction de J-P Gazeau, S. Zeghloul et M. A. Laribi

C. PREAULT. Contribution à la conception et à la mise en œuvre d'un robot d'assistance aux gestes chirurgicaux. Sous la direction de M. Arsicault, S. Zeghloul et M. A. Laribi

2015-

M. COUVERTIER. Contribution à l'identification des paramètres inertiels segmentaires humains. Sous la direction de T. Monet et P. Lacouture

H. FISCHER. Une approche uniformisée de la commande de robots dans un contexte de collaboration homme-machine intégrée dans un environnement de programmation visuel et par démonstration. Sous la direction de J-P Gazeau et S. Zeghloul

M. VULLIEZ. Développement d'un dispositif haptique compact à six degrés de liberté actifs. Sous la direction de O. Khatib et S. Zeghloul

Y. AYOUBI. Contribution au développement d'un dispositif de sécurité intelligente pour la cobotique. Sous la direction de S. Zeghloul, M. A. Laribi et F. Courrèges

2014-

A. NEZ.Analyse du mouvement humain par capteurs inertiels, mise au point des méthodologies. Sous la direction de L. FradetT. Monet et P. Lacouture

J. GASTEBOIS. Contribution à la commande temps réel des robots marcheurs. Application aux stratégies d'évitement des chutes. Sous la direction de A. Eon et S. Zeghloul

2013-

D. DESSAUVE. Optimisation des mécanismes de l'accouchement. Utilisation des méthodes d'optimisation biomécanique de mouvement humain pour l'amélioration des issues obstétricales. Sous la direction de L. Fradet, F. Pierre et P. Lacouture

P. VULLIEZ. Contribution au développement et à la mise en oeuvre de mains robotiques en vue de la réalisation de tâches de préhension et de manipulation dextre. Sous la direction de J-P Gazeau et P. Seguin

Thèses soutenue en:

2016

M. MENARD. Effets de la posture sur la performance et la prévention des blessures en cyclisme - Apport de la modélisation musculo-squelettique. Sous la direction de M. Domalain et P. Lacouture

M. SAMSON. Étude expérimentale et numérique, en écoulement instationnaire, du trajet des bras en crawl à différentes allures de nage. Sous la direction de L. David, P. LacoutureT. Monet et de A. Bernard

H. MNYUSIWALLA. Qualité de prise dans le contexte de la planification de mouvements de préhension et de manipulation dextre en robotique. Sous la direction de J-P Gazeau et S. Zeghloul

2015

H. SAAFI. Contribution à la conception, l'optimisation et à la mise en oeuvre d'interfaces haptiques à structures parallèles sphériques : application à la télémanipulation de robots médicaux. Sous la direction de S. Zeghloul et M. A. Laribi

2014

T. ESSOMBA. Contribution à la conception d'un système robotisé pour la télé-échographie.Sous la direction de G. Poisson et S. Zeghloul

J. FATOUX. Mise en oeuvre d'un robot humanoïde et contribution à la génération de marches dynamiques optimales. Sous la direction de S. Zeghloul et P. Seguin

2013

F. MULLER MUNOZ NATES. Contribution à l'analyse biomécanique de l'activité en kayak. Mise en place et validation d'une chaîne de mesure dynamométrique tridimensionnelle. Sous la direction de P. Lacouture et F. Colloud

J.A ROJAS QUINTERO. Contribution à la manipulation dextre dynamique pour les aspects conceptuels et de commande en ligne optimale. Sous la direction de M. Arsicault, J-P Gazeau et P. Seguin

2012

A.THOUZE. Méthode numérique d'estimation du mouvement des masses molles. Sous la direction de M. Begon, P. Lacouture, et T. Monet

F. TOUVET. Approche bioinspirée pour le contrôle des mains mécaniques. Sous la direction de S. Zeghloul et M. Maier

A. CHAKER. Contribution à la conception et l'optimisation des systèmes haptiques. Sous la direction de S. Zeghloul et L. Romdhane

2011

V. FOHANNO.Contribution à l'estimation de la cinématique articulaire par des méthodes numériques d'optimisation.Sous la direction de P. Lacouture et F. Colloud

N. DAOUD. Contribution à la manipulation dextre et à la synthèse de prise en vue de la commande de mains mécaniques. Sous la direction de M. Arsicault et J-P Gazeau

2010

C. HAYOT. Analyse biomécanique 3D de la marche humaine : comparaison des modèles mécaniques. Sous la direction de S. Sakka et P. Lacouture