Simulation de trajectoires complexes à l’aide d’un hexapode de mouvement : application aux sports de glisse

Abstract

Le projet SIMUSURF consiste en l’utilisation d’un robot hexapode de mouvement pour l’analyse de la réponse biomécanique d’un sujet positionné sur un plateau mobile et soumis à des mouvements de translation et/ou de rotation. Ce robot permet l’apprentissage d’activités sportives nécessitant des conditions particulières d’équilibre. Les sports de glisse tels que le surf, le ski ou le snowboard sont des activités qui nécessitent la conduite de trajectoire du support (planche de surf, skis ou snowboard) et l’équilibre du sportif. Pour un simulateur de surf, l’hexapode équipé de plates-formes de forces permettra alors d’établir des relations entre figures et réponse biomécanique du surfeur, d’étudier la variabilité interindividuelle pour exécuter un mouvement donné et d’optimiser le geste sportif dans un but d’aide à la performance.L’étude concernant le développement de ce simulateur à partir de l’hexapode a été abordée sous deux aspects.- D’un point de vue instrumentation et acquisition, la simulation des trajectoires correspondant aux mouvements de l’ensemble {surfeur + planche} sur l’eau a nécessité la constitution d’une base de données expérimentales permettant notamment d’identifier un modèle dynamique de comportement d’interactions entre le surfeur, sa planche et la vague. Pour ces mesures in situ, l’instrumentation d’une planche a été nécessaire. La conception d’une planche instrumentée et la mise en place d’un protocole d’acquisition dans les conditions extrêmes que représente l’environnement marin ont été un des verrous technologiques associés à ce projet.- D’un point de vue mécanique et robotique, il a été indispensable d’optimiser le pilotage de cette machine (au total 6 vérins avec des vitesses potentielles de 5 m/s) pour atteindre les trajectoires désirées ou les efforts multiaxiaux à imposer dans le cas particulier d’un pilotage complexe en effort.Afin d’être réaliste, un simulateur de surf réalisé autour d’un hexapode devait être capable de reproduire les mouvements complexes et de dynamiques élevées d’une planche de surf sur une vague et soumis aux efforts du surfeur. Ces performances ont été atteintes en tenant compte des phénomènes de couplage dynamiques existants entre ses actionneurs et en mettant en œuvre une approche de commande multivariable efficace : une approche CRONE permettant de synthétiser des lois de commande à la fois performantes et robustes, c’est-à-dire résistant à une connaissance imparfaite du système commandé.