Soutenance mémoire
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Les mouvements des doigts
Les articulations métacarpo-phalangiennes (MCP) (Figure 2.3.) entre les métacarpiens des phalanges proximales sont de type condylien, elles possèdent donc deux degrés de liberté : la flexion / extension (F/E) et l’inclinaison latérale, souvent appelée abduction/adduction (ABD/ADD). La stabilisation de la métacarpo-phalangienne est assurée dans la flexion par les ligaments latéraux et dans l’extension par les muscles interosseux.
Les articulations inter-phalangiennes proximales (IPP) et distales (IPD) (Figure 2.3.) entre les phalanges (proximales et médianes d’une part, et médianes et distales d’autre part) sont des articulations de type trochléen, qui possèdent un seul degré de liberté : la flexion/extension (F/E). Il n’existe pas à leur niveau de mouvements de latéralité actifs. S’il existe quelques mouvements passifs de latéralité pour l’inter-phalangienne distale, l’inter-phalangienne proximale est par contre remarquablement stable latéralement [Kapandji, 1980].
Un point important est le plan dans lequel s’effectue la flexion pour chacun des quatre derniers doigts :
Ü l’index fléchit directement dans le plan sagittal, vers la base de l’éminence thénar ;
Ü lors des flexions des autres doigts, leurs axes convergent en un point situé à la partie basse de la gouttière du pouls. Il faut donc, pour que ceci se réalise, que les trois derniers doigts se fléchissent, non pas dans un plan sagittal comme l’index, mais dans une direction d’autant plus oblique qu’il s’agit d’un doigt plus externe. L’intérêt de ce mode de flexion « oblique » est qu’il permet aux doigts les plus externes
(l’annulaire et l’auriculaire) de s’opposer au pouce aussi bien que l’index.
Un élément très important dans l’analyse des mouvements des doigts est l’amplitude articulaire. Le tableau suivant (Tableau 2.1) présente les amplitudes articulaires des doigts longs fournis par Marieb [Marieb, 1993] et Kapandji [Kapandji, 1980].
Les mouvements du pouce
La grande mobilité fonctionnelle du pouce est due à l’agencement particulier de sa colonne ostéo-articulaire, qui comprend : le scaphoïde, le trapèze, le premier métacarpien, la première phalange et la deuxième phalange.
Le pouce occupe une position et une fonction à part dans la main car il est indispensable à la formation de pinces pollici-digitales avec chacun des autres doigts, en particulier l’index, et aussi à la constitution d’une prise de force avec les autres doigts. Il peut également prendre part à des actions associées à des prises concernant la même main. Ce rôle éminent, le pouce le doit d’une part à sa situation en avant de la paume et des autres doigts lui permettant de se porter, dans le mouvement d’opposition, à la rencontre des autres doigts isolément ou globalement ou de s’en écarter par le mouvement de contre-opposition pour relâcher la prise. Il le doit d’autre part à sa grande souplesse fonctionnelle, due à l’organisation très particulière de sa colonne ostéo-articulaire et de ses moteurs musculaires.
Les mouvements « purs » du premier métacarpien dans l’articulation carpo-métacarpienne (CMC) appelée aussi l’articulation trapézo-métacarpienne (TMC) (Figure 2.3.) sont exprimés dans le système de référence trapézien (Figure 2.7.) :
Ü un mouvement d’antéposition (A) / rétroposition (R), parfois appelé abduction / adduction ;
Ü un mouvement de flexion (F) / extension (E), approximativement perpendiculaire au précédent.
Classifications des postures de préhension
La classification des postures de la main a fait l’objet de nombreux travaux, et les principales approches vont être présentées dans ce qui suit.
MacKenzie et Iberall [MacKenzie et al. 1994] ont fait une synthèse de plusieurs classifications des postures de mains. Dans cet ouvrage il est précisé qu’en 1919, G. Schlesinger a proposé une classification des postures de préhension qui a servi par la suite aux chercheurs dans différentes perspectives dans le domaine médical, clinique, ergonomique ou pour les applications industrielles. Une classification succincte des postures de préhension, proposée par Schlesinger, est présentée dans la figure suivante (Figure 2.8.). Il a cherché à caractériser la fonctionnalité du mouvement de préhension dans le but de définir des catégories de postures pour les prothèses de main. Cette classification comporte 6 classes de postures de préhension :
Ü cylindrique pour la préhension des objets de forme cylindrique ou des outils ;
Ü « tip » pour la préhension d’objets petits ou aigus (une aiguille, un stylo, la page d’un livre) ;
Ü « hook or snap » pour la préhension avec la fonction de porter (une valise) ;
Ü palmaire représentative de la préhension des objets plats (une clé) ;
Ü sphérique pour la prise d’objets de forme sphérique (une balle) ;
Ü latérale réalisée pour la prise d’objets fins, plats (une feuille de papier).
Cette classification prend en compte trois paramètres très importants :
Ü la forme de l’objet : cylindrique, sphérique, parallélépipédique ;
Ü les surfaces de la main qui participent à la préhension : les phalanges distales ou même les point terminaux des doigts (tip), la paume ou seulement les doigts ;
Ü la forme de la main : main ouverte ou main fermée.
Une alternative à la classification de Schlesinger est celle proposée par Slocum et
Pratt (1946) qui réduisent les six catégories définies par Schlesinger en seulement trois :
Ü « grasp » qui est définie par l’action combinée des doigts qui sont en opposition avec le pouce et de la paume,
Ü « pinch » pour laquelle la pulpe de la phalange distale du pouce est en opposition avec la pulpe des phalanges distales des autres doigts,
Ü « hook » où les doigts sont fléchis, le pouce est en opposition mais sans que les doigts ne soient en contact avec la paume.
Toutefois, ces classifications n’ont pas pris en compte la tâche à réaliser alors que le mouvement de préhension n’a pas de signification intrinsèque en dehors la tâche pour laquelle il est réalisé. En 1956, J. Napier [Napier, 1956] a considéré qu’une classification des postures de la main doit tenir compte de deux facteurs essentiels : la description anatomique de la main et sa fonctionnalité (autrement dit, la tâche). Il considère que les sources de décision de la réalisation d’une posture de préhension sont : la forme de l’objet, sa taille, son poids, ses surfaces caractéristiques et la motivation de chaque sujet, mais la plus importante de toutes est la fonctionnalité de la prise ou son but. Ainsi il considère que les postures de la main peuvent se classer en postures de force et postures de précision (Figure 2.9.) qui correspondent aux capacités de la main à réaliser des activités requérant de la force ou de la précision.
Les postures de force peuvent être différenciées (Figure 2.9. A. et C) en fonction de la position du pouce par rapport aux autres doigts. L’élément de précision dans ce type de posture est représenté par la position du pouce par rapport aux autres doigts. Dans le cas de la prise de force de la figure 2.9.A, le pouce se situe dans le plan de la paume et, dans ce cas, il est possible de recevoir des informations sensorielles de l’objet et donc d’obtenir une certaine précision de la prise. Par contre, la prise de force de la figure 2.9.C cherche à développer une force maximale, le pouce étant en abduction.
Les postures de précision sont réalisées avec le pouce en opposition par rapport aux autres doigts. La posture la plus précise est réalisée entre le pouce et l’index pour la prise des petits objets.
Dans la littérature du domaine de la robotique, l’équipe de Cutkosky a développé la classification des postures de la main proposée par Napier. Ils considèrent deux classes (postures de force et de précision) et sept sous-classes (Figure 2.10.).
Moyens de mesure du mouvement
CyberGlove
Les études du mouvement de la main utilisent différents systèmes de mesure. Un des systèmes les plus récents est un système de mesure en temps réel, le CyberGlove®, très connu dans le monde de la réalité virtuelle. A l’aide d’un tel gant instrumenté, Gorce et Rezzoug ont détaillé l’évolution de chaque articulation lors de saisies d’objets en milieu encombré et ont défini des stratégies de prise [Rezzoug et al., 1999], [Gorce et al., 2000]. L’équipe de Kamper [Kamper et al., 2003] a étudié les mouvements des doigts lors de la préhension en utilisant ce type de système. Ils ont conclu que les points terminaux des doigts, pendant le mouvement de préhension des différents objets, suivent une trajectoire spécifique qui n’est pas influencée par la posture initiale des doigts. Une autre équipe de chercheurs [Maciel et al., 2004] a étudié, en utilisant un système de mesure similaire, l’habilité des personnes à distinguer des objets virtuels ayant différentes propriétés élastiques. Dans un autre domaine, l’équipe de Jack [Jack et al., 2001] s’est intéressée à la réhabilitation fonctionnelle en utilisant un système de réalité virtuelle incluant un gant sensitif. D’autres études faites en réalité virtuelle [Huagen et al., 2004], [Borst et Indugula, 2005] ont utilisé comme moyen de mesure un gant sensitif.
Au vu de toutes les possibilités d’utilisation d’un tel système de mesure dans différents domaines, nous avons commencé notre analyse du mouvement de préhension en cherchant à utiliser un gant sensitif (CyberGlove, Virtual Hand®).
Le CyberGlove est un gant sensitif qui utilise les propriétés d’une technologie à base de bandes sensorielles pour transformer le mouvement des doigts et de la main en angles articulaires en temps réel. Cet outil permet de quantifier les mouvements de flexion/extension et d’abduction/adduction des doigts grâce à des capteurs implantés dans le gant. La figure suivante (Figure 2.23.) présente un exemple de gant sensitif CyberGlove.
Les capteurs du gant se présentent sous forme de bandes qui sont intégrées dans le gant comme suit (Figure 2.24. où les symboles graphiques désignent les emplacements des capteurs) :
Ü capteurs pour chaque doigt long qui définissent les flexions/extensions au niveau des articulations métacarpo-phalangiennes, inter-phalangiennes proximales et distales (cercles);
Ü capteurs qui définissent les flexions/extensions au niveau de des articulations métacarpo-phalangienne et inter-phalangienne du pouce (cercles);
Ü capteurs qui définissent les mouvements d’abduction/adduction au niveau des quatre commissures (triangles) ;
Ü 1 capteur qui définit la rotation du pouce lui permettant de s’opposer aux autres doigts (ellipse);
Ü 1 capteur qui définit la déformation de l’arche de la paume (hexagone);
Ü capteurs qui définissent la flexion/extension et l’abduction/adduction du poignet (carrés)
Système de mesure opto-éléctronique
Etant donné l’existence de ces problèmes pour lesquels aucune solution satisfaisante n’a été publiée à ce jour, nous nous sommes tournés vers un autre système de mesure : un système de mesure opto-électronique (Vicon®, Motion Analysis System®). Ce système comporte plusieurs caméras, qui filment simultanément des marqueurs réfléchissants, habituellement sphériques, placés sur la peau du sujet. La lumière émise par les diodes entourant l’objectif des caméras (infrarouge) est reflétée par les marqueurs. L’image filmée est ensuite traitée pour distinguer seulement les marqueurs, par un seuillage. A partir d’au moins deux images planes d’un même marqueur, sa position dans l’espace à trois dimensions peut être calculée, à condition là encore qu’un calibrage préalable du système ait été effectué. Néanmoins, la procédure de calibrage de ces systèmes est assez simple à mettre en œuvre et fournit les positions 3D des points avec une précision correcte. La calibration d’un tel système de mesure se réalise en deux étapes :
Ü La calibration statique qui implique l’existence d’un objet de calibration, pourvu de marqueurs réfléchissants dont la position est connue. Cet objet est utilisé d’une part pour définir un système orthonormé dans lequel seront calculées les coordonnées 3D des marqueurs, et d’autre part, pour obtenir une première estimation des paramètres caractéristiques de chaque caméra (emplacement, orientation, …).
Ü La calibration dynamique se réalise ensuite, à l’aide d’un second objet de calibration spécifique. Le système enregistre les trajectoires des marqueurs de l’objet de calibration, qui est déplacé par un opérateur dans tout le champ utile, i.e. le volume où va se dérouler le mouvement à analyser pendant l’expérimentation. Les informations recueillies vont permettre au logiciel d’affiner son estimation initiale (lors de la phase de calibrage statique) des caractéristiques des caméras, et assurer ainsi une précision correcte dans tout l’espace de travail. Dans les conditions d’utilisation standard de ce type de système, la précision obtenue sur la reconstruction des coordonnées d’un point dans l’espace est de l’ordre du millimètre.
La figure suivante (Figure 2.27.) présente les objets de calibration utilisés pour la calibration du système d’analyse du mouvement pour un volume de travail assez restreint, exigé par le contexte de l’analyse du mouvement de la main.
Construction du modèle cinématique de la main
Nous allons maintenant aborder le premier objectif de ce travail : la définition d’un modèle cinématique de la main réalisant un compromis entre la capacité à reproduire les postures complexes que l’on vient de décrire, et un nombre de degrés de liberté raisonnable pour pouvoir simuler de manière réaliste des postures, et en particulier des postures de préhension.
Comme nous l’avons précisé en introduction, le mannequin numérique MAN3D est un logiciel permettant de créer des représentations géométriques de sujets humains, homme ou femme, de dimensions variées. Ces sujets peuvent être mis en place dans un environnement, avec une posture (debout, assis) qui peut être modifiée par l’utilisateur pour s’adapter aux conditions créées par l’environnement. Il est aussi capable de reproduire des postures de main, mais le réalisme de celles-ci est parfois limité. Par exemple, la figure suivante (Figure 3.8.) présente une posture de la main pour laquelle tous les doigts sont joints, c’est-à-dire pour laquelle les pulpes des phalanges terminales des doigts devraient être en contact.
Cette différence entre la posture réelle et la posture réalisée avec MAN3D est due à l’architecture du modèle cinématique de la main, qui considère à l’heure actuelle 22 ddls :
Ü 4 ddls pour chaque doigt qui matérialisent les mouvements de F/E dans les articulations métacarpo-phalangiennes et inter-phalangiennes proximales et distales ; des mouvements d’ABD/ADD des doigts dans les articulations métacarpo-phalangiennes. Le pouce aussi est modélisé en considérant 4 ddls : 2 ddls pour l’articulation trapézo-métacarpienne (F/E et ABD/ADD), 1ddl pour l’articulation métacarpo-phalangienne et 1 ddl pour l’articulation inter-phalangienne. Deux autres ddls viennent compléter le modèle cinématique de la main. Ces ddls sont des mouvements de F/E et d’ABD/ADD du poignet.
Ü L’angle entre l’axe de F/E et d’ABD/ADD du pouce dans l’articulation trapézo-métacarpienne est de 80°.
Ü La paume est un solide rigide.
Ü Les axes de F/E sont parallèles entre eux et la flexion se réalise dans le plan de la paume.
La figure suivante représente schématiquement le modèle cinématique du MAN3D.
Pour pouvoir réaliser des postures plus réalistes, nous avons souhaité faire évoluer ce modèle. Dans un premier temps, nous avons cherché à développer le modèle du pouce. Ensuite, comme l’hypothèse d’une paume rigide semblait contraignante pour la réalisation de certaines postures, nous nous sommes interrogés sur la possibilité de prendre en compte une certaine déformation de la paume de la main, sans toutefois introduire trop de degrés de liberté supplémentaires qui pourraient, par la suite, poser des problèmes pour la simulation des postures de préhension.
Etude expérimentale de l’articulation trapézo-métacarpienne du pouce
Objectif
Comme nous l’avons précisé auparavant, plusieurs études ont été réalisées sur le pouce [Kapandji, 1980] ], [Cooney et al, 1981], [Chao et al., 1989], [Buchholz, 1989], [Valero-Cuevas et al., 2003], [Hollister et al., 1992], [Yoshida et al., 2003], [Rongieres, 2004], [Rash et al., 1999], [Kuo et al., 2002], [Kuo et al., 2003], [Chèze et al., 2001], [Su et al., 2003], [Zhang et al., 2004]. La plupart de ces études aboutissent à des conclusions différentes. Le tableau suivant rappelle seulement les résultats de quelques-unes de ces études en ce qui concerne l’articulation trapézo-métacarpienne.
Méthode : Convention Denavit – Hartenberg
Dans le cadre de ce travail, la modélisation cinématique de la main doit être intégrée dans le mannequin numérique du corps complet MAN3D, dont l’architecture est basée sur la convention robotique de Denavit-Hartenberg. Nous allons donc conserver ce formalisme, en tâchant de réaliser un bon compromis entre une représentation la plus fidèle possible de la complexité anatomique de la main, et surtout de sa formidable fonctionnalité, tout en limitant le nombre de degrés de liberté du modèle qui doit pouvoir ultérieurement être commandé pour simuler des postures voire des mouvements réalistes.
Un certain nombre d’hypothèses simplificatrices ont été retenues pour la modélisation de la main. Ainsi la main est modélisée comme une chaîne cinématique constituée de chaînons corporels rigides, reliés par des articulations parfaites, possédant chacune entre un et trois degrés de liberté en rotation.
La convention de Denavit-Hartenberg suppose en outre que chacun des segments rigides peut être entièrement décrit à l’aide de quatre paramètres. Deux paramètres (Figure 3.14.) sont utilisés pour définir la forme du segment (a et α) et deux autres paramètres décrivent sa position ou son orientation par rapport au précédent dans la chaîne (d et Ө). Habituellement, pour une articulation rotoïde, Ө est le paramètre variable et les autres paramètres sont constants.
Modèle cinématique du majeur et de l’index
Le modèle cinématique du majeur n’est pas modifié, il est donc défini comme celui du modèle cinématique du mannequin numérique MAN3D [MAN3D-Manuel de référence, 2002]. Pour chaque degré de liberté, donc pour chaque segment, un référentiel orthonormé, basé sur la convention de Denavit-Hartenberg a été défini.
La figure suivante (Figure 3.15.) présente le modèle cinématique du majeur. La figure 3.14. présente une schématisation des référentiels matérialisant chaque segment. On visualise sur cette figure les origines de ces repères (Om,…, O5 ), les axes articulaires Z ( Zf_p,…, Z4 ), les axes X ( Xm,…, X5 ) et les distances entre les origines des repères ( a1,…, a5 ). Les axes Z sont les supports respectifs, de Zf_p à Z4, de la flexion/extension (F/E) du poignet, de l’abduction/adduction (ABD/ADD) du poignet, de la F/E du majeur dans l’articulation métacarpo-phalangienne, de l’ABD/ADD du majeur dans l’articulation inter-phalangienne proximale, de la F/E du majeur dans l’articulation inter-phalangienne médiale, de la F/E du majeur dans l’articulation inter-phalangienne distale. Les axes X matérialisent les axes longitudinaux des os, sauf l’axe X2 qui correspond à un repère supplémentaire introduit pour respecter la convention.
Pour simplifier, seuls les axes du mouvement ont été représentés sur la figure 3.16. Dans ce modèle, l’articulation métacarpo-phalangienne a deux degrés de liberté et les articulations inter-phalangiennes sont des articulations simples ayant un seul degré de liberté.
Modèle cinématique de l’annulaire et de l’auriculaire
La figure 3.16. présente, en mode simplifié, le modèle cinématique de l’auriculaire. Ce modèle comprend un degré de liberté de plus par rapport au majeur (suivant l’axe Z1) mais aussi par rapport au modèle cinématique de l’auriculaire du mannequin numérique MAN3D. Contrairement au modèle cinématique de la main de ce mannequin numérique, où la paume est considérée rigide, ce degré de liberté de plus permet à la paume de la main de se déformer. Cette mobilité est représentée par une rotation autour de l’axe de la main (voir le chapitre descriptions anatomiques). Par suite, l’articulation métacarpo-phalangienne est modélisée avec deux degrés de liberté (ABD/ADD et F/E) et les articulations inter-phalangiennes avec un degré de liberté (F/E). Comme pour l’index, l’axe de F/E dans l’articulation MCP est légèrement incliné. L’orientation du segment qui unit le centre articulaire du poignet et le centre de l’articulation MCP est définie par un angle α constant.
Le modèle cinématique de l’annulaire est semblable au modèle cinématique de l’auriculaire, la seule différence est la valeur de l’angle α. Les rotations autour de l’axe de la main, de l’annulaire et de l’auriculaire permettent au nouveau modèle de déformer la paume et de réaliser, de façon simple, l’arche transversale métacarpienne.
Modèle cinématique du pouce
Le modèle cinématique du pouce, et plus spécialement de l’articulation carpo-métacarpienne – CMC – (ou trapézo-métacarpienne TMC), est plus difficile à développer comme on l’a déjà dit. Cette difficulté est liée à la complexité anatomique de ce doigt, qui a conduit à la multitude de solutions proposées dans la littérature de spécialité.
Pour tenter de définir le modèle de l’articulation sans poser d’hypothèses a priori, nous avons mis en place une étude expérimentale (présentée dans section 2.1. du chapitre 3 : Etude expérimentale de l’articulation trapézo-métacarpienne du pouce). Hélas, cette étude n’a pas permis de répondre complètement à nos attentes. Aussi, afin que le modèle cinématique soit capable de reproduire des postures réalistes de la main, l’articulation trapézo-métacarpienne du pouce est modélisée en considérant trois degrés de liberté : ABD/ADD, F/E et rotation axiale autour de l’axe longitudinal de premier métacarpe. L’orientation de l’axe d’ABD/ADD par rapport à l’axe d’ABD/ADD du poignet est la valeur moyenne de celui fourni par notre étude expérimentale : 131°. L’angle entre l’axe d’ABD/ADD et l’axe de F/E est celui proposé par Hollister : 72° [Hollister et al., 1992]. Le degré de liberté supplémentaire en rotation axiale a été introduit pour pouvoir réaliser l’opposition du pouce par rapport aux autres doigts, même si en réalité l’articulation anatomique correspond plutôt à un cardan généralisé, pour lequel cette rotation axiale est obtenue par couplage avec les deux autres degrés de liberté. Les autres articulations, MCP et IP, comportent chacune un seul degré de liberté : F/E.
Intégration du modèle dans MAN3D
Avant d’envisager le développement de la modélisation cinématique inverse, permettant de calculer les variables articulaires du modèle de la main dans différentes postures, nous avons intégré le modèle dans le mannequin numérique complet MAN3D pour avoir une idée, visuellement, de la pertinence de l’architecture du modèle proposé.
Intégration dans MAN3D de l’architecture du modèle de la main
Par rapport à la convention classique de Denavit-Hartenberg décrite dans le paragraphe précedent, qui correspond au modèle développé sous MATLAB, quelques modifications ont été apportées pour l’intégration du modèle de la main dans le mannequin numérique du corps humain complet MAN3D. En effet, ce contexte particulier impose un certain nombre de contraintes. Par exemple, pour certains segments, il est nécessaire d’introduire des référentiels supplémentaires. Dans ces cas, les angles θ, qui habituellement sont les variables cinématiques (les angles articulaires), sont considérés constants et sont pris en compte comme des paramètres géométriques qui nous permettent seulement d’orienter les axes des mouvements. Dans d’autres cas, pour éviter l’introduction de référentiels supplémentaires, il est possible d’ajouter à l’angle articulaire variable une partie constante.
Le détail de ces modifications, ainsi que les valeurs des paramètres de chaque doigt, sont donnés en annexe III.
Etude expérimentale pour la validation qualitative du nouveau modèle dans l’environnement MAN3D
Objectif
Cette expérimentation a pour objectif l’enregistrement de postures réelles de la main dans des conditions permettant de les reproduire à l’aide du mannequin numérique MAN3D. D’après l’étude préliminaire décrite dans la section 3 du chapitre 2 (Etude expérimentale des modes de préhension naturels), nous avons vu que certains types d’objets sont plus utilisés que d’autres mais aussi que certaines postures sont plus fréquentes que d’autres. Ces résultats ont guidé notre choix quant aux objets et postures à tester en priorité.
Objets et postures réalisées
Le tableau 3.7. présente les objets et les postures sélectionnés pour l’expérimentation. Puisque l’étude préliminaire n’a pas montré une grande différence entre les objets cylindriques et comme les manches et les poignées de la plupart des outils sont de forme approximativement cylindrique, nous avons décidé de réaliser cette expérimentation en utilisant tous les objets cylindriques disponibles. En ce qui concerne les objets sphériques, seules trois dimensions d’objets ont été retenues : la sphère ayant un diamètre de 60 mm, qui est la plus utilisée, ainsi que des dimensions extrêmes 20 mm et 100 mm de diamètre.
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Table des matières
REMERCIEMENTS
Chapitre 1 Introduction générale
1. Problématique
2. Objectifs
3. Organisation du mémoire de thèse
Chapitre 2 Caractérisation des postures de la main
1. Considérations anatomiques
1.1 Les plans du corps et de la main
1.1.1 Dénomination des plans du corps utilisés dans les descriptions anatomiques
1.1.2 Dénomination des plans de la main utilisés dans les descriptions anatomiques
1.2 Les os et les articulations de la main
1.3 Les mouvements de la main
1.3.1 Le creusement de la paume
1.3.2 Les mouvements des doigts
1.3.3 Les mouvements du pouce
2. Classifications des postures de préhension
3. Etude expérimentale des modes de préhension naturels
3.1 Objectif
3.2 Description de l’expérimentation
3.3 Résultats
4. Moyens de mesure
4.1 Moyens de mesure en statique
4.2 Moyens de mesure du mouvement
4.2.1 CyberGlove
4.2.2 Système de mesure opto-éléctronique
5. Synthèse
Chapitre 3 Développement du modèle cinématique de la main
1. Etude bibliographique
2. Construction du modèle cinématique de la main
2.1 Etude expérimentale de l’articulation trapézo-métacarpienne du pouce
2.1.1. Objectif
2.1.2. Description de l’expérimentation
2.1.3. Méthode de calcul des paramètres des axes des mouvements
2.1.4. Résultats
2.1.5. Conclusions
2.2 Définition du modèle cinématique de la main
2.2.1. Méthode : Convention Denavit – Hartenberg
2.2.2. Définition du modèle
2.2.3. Modèle cinématique du majeur et de l’index
2.2.4. Modèle cinématique de l’annulaire et de l’auriculaire
2.2.5. Modèle cinématique du pouce
2.3 Intégration du modèle dans MAN3D
2.3.1. Intégration dans MAN3D de l’architecture du modèle de la main
2.3.2. Etude expérimentale pour la validation qualitative du nouveau modèle dans l’environnement MAN3D
2.3.2.1 Objectif
2.3.2.2 Objets et postures réalisées
2.3.2.3 Sujets
2.3.2.4 Description de l’expérimentation
2.3.2.5 Méthode de positionnement et dimensionnement de MAN3D
2.3.2.6 Résultats
2.4 Modèle cinématique inverse
2.5 Etude expérimentale pour la validation quantitative du modèle
2.5.1. Objectif
2.5.2. Description de l’expérimentation
2.5.3. Résultats et validation
3. Synthèse
Chapitre 4 Exploitation du modèle cinématique de la mai
1. Reproduction postures de main
1.1 Etude expérimentale préliminaire pour le choix du moyen de mesure
1.1.1 Objectif
1.1.2 Description de l’expérimentation
1.1.3 Méthode
1.1.4 Résultats
1.2 Etude expérimentale pour déterminer une base de données des postures de la main
1.2.1 Objectif
1.2.2 Forme et dimensions d’objets
1.2.3 Position de l’objet
1.2.4 Postures de main imposées
1.2.5 Sujets
1.2.6 Dimensions anthropométriques
1.2.7 Positionnement des marqueurs
1.2.8 Moyen de mesure utilisé
1.2.9 Description de l’expérimentation
1.2.10 Résultats
1.3 Reproduction des postures de la main à l’aide du mannequin numérique MAN3D
2. Analyse des postures de main
3. Synthèse
Conclusions et perspectives
Bibliographie
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