Robotique, Biomécanique, Sport Santé

Dynamique du mouvement

L’objectif de ce premier axe de recherche est de comprendre et de mieux décrire la performance motrice afin de l’améliorer et/ou de favoriser l’apprentissage gestuel. Nous analysons la locomotion de sujets humains sains, pathologiques ou sportifs, ainsi que de robots humanoïdes. Nous cherchons notamment à identifier les facteurs clés de la performance motrice à partir de mesures expérimentales (analyse in situ des paramètres cinématiques, dynamiques et musculaires), afin de construire un modèle biomécanique précis des systèmes polyarticulés étudiés. Cette modélisation approfondie du sujet (robot ou humain) permet d’optimiser ses gestes selon plusieurs critères, en développant des algorithmes de synthèse de mouvement paramétrique.

Interactions physiques et systémiques

Ce sujet se situe à l’intersection du contrôle moteur humain et de la perception multisensorielle, ainsi que de la détection et du contrôle robotiques. Il vise à comprendre les mécanismes de perception et de coordination utilisés par le système nerveux central pour gérer les interactions corps-environnement. Ces mécanismes sont modélisés par des lois mathématiques fiables. Une telle modélisation permet, d’une part, d’affiner les protocoles d’assistance, d’entraînement ou de rééducation. D’autre part, elle guidera le développement de stratégies de contrôle robotique pour améliorer les compétences des robots lors de tâches complexes et pour améliorer les interactions homme-robot, qu’il s’agisse d’un système robotique collaboratif ou d’une interface haptique.

Mécatronique d'assistance et cobotique

Ce dernier thème de recherche porte sur la conception de dispositifs mécatroniques pour améliorer les performances de manipulation et de mobilité, ainsi que les capacités d’assistance des robots collaboratifs. Nous cherchons à développer et optimiser de nouveaux systèmes robotiques par des approches orientées tâches, en explorant de nouvelles architectures cinématiques et de nouveaux systèmes d’actionnement. L’équipe RoBioSS possède une expertise spécifique dans le développement de pinces robotiques agiles et adaptatives, de dispositifs haptiques haute-fidélité pour la téléopération et l’apprentissage gestuel, de stations de mesure in situ pour les performances sportives et de robots humanoïdes locomoteurs mécaniquement transparents.

Publications

Brevets et licences

• Brevet en instance « Dispositif haptique compact, parallèle et haute fidélité à 7 degrés de liberté », brevet provisoire américain n° 63/075,252, Université de Stanford, Vulliez M. et Khatib O. 2020

• Brevet en instance « Contrôleur d’expansion dynamique de l’espace de travail en interaction haptique », brevet provisoire américain n° 63/076,258, Université de Stanford, Vulliez M. et Khatib O. 2020

• Brevet en instance « Interaction robotique haptique basée sur l’autonomie locale avec modèle à double proxy », brevet provisoire américain n° 63/116,418, Université de Stanford, Jorda M., Vulliez M. et Khatib O. 2020

• Brevet déposé « Dispositif mécatronique d’aide à la rééducation et à l’apprentissage de mouvements humains », N/Ref : 12380-01, CNRS, Université de Poitiers, A. Decatoire, A. Eon, P. Laguillaumie, 2020

• Brevet déposé « Préhenseur marin sensible en efforts », n°1914606, CNRS, Gazeau JP, Vulliez P., Laguillaumie P., Mizera C. 2019

• Brevet déposé « Main robotique », n°1909724, CNRS, Gazeau JP, Vulliez P., Laguillaumie P., Mizera C. 2019

• Licence logiciel : « RTRobMultiAxisControl », IDDN. FR.001.300012.000.SP2018.000.31235 à l’Agence de Protection des Programmes. 2018

• Demande de brevet « IMU4Rowing », N° A.FR3042979, GB2559294, WO2017072453, Nordez A., Colloud F., Fradet L., Fohanno V., Lardy J., Guevel, 2017

• Brevet en instance : « PLAViMoP », IDDN.FR.001.200011.000.SP2017.000.31235 à l’Agence de Protection des Programmes. 2016

Licence du logiciel : « Effective Force GUI », IDDN.FR.001.160048.000.SP2016.000.31235 à l’Agence de Protection des Programmes. 2016

• Brevet « Système de détermination d’une puissance produite par un rameur », N° WO 2017072453 (dépôt PCT/FR2016/052795), Fohanno V., Lardy J., Nordez A., Colloud F., Fradet L., Guével A. 2016.

• Brevet « Doigt robotique modulaire pour la préhension et la manipulation droite », N° WO 2016059121 A1 (dépôt PCT/EP2015/073800), Rivière T., Arsicault M., Gazeau JP, Vulliez P., Zeghloul S. 2016

Revues et conférences internationales

2022

• MNYUSSIWALLA Hussein, SEGUIN, Pascal, VULLIEZ, Philippe et GAZEAU, Jean-Pierre. Évaluation et sélection de critères de qualité de préhension pour la manipulation adroite, Journal of Intelligent & Robotic Systems , 2022, Vol. 104, No. 20 .

2021

• VAUR, Jennifer, ROBERT, Thomas et TISSERAND, Romain. Actions mécaniques intermittentes complétant des actions de type pendule inversé pour l’équilibre debout chez l’homme. Dans 46ème Congrès de la Société de Biomécanique, 2021, Vol. 24, pp. pp-S77, accès .
  RICCOBONI, Jean-Baptiste, MONNET, Tony, EON, Antoine, et al. Comparaison biomécanique entre la manipulation manuelle et sans moteur du patient assistée par un appareil : assis vers et depuis la position debout. Ergonomie appliquée , 2021, vol. 90, p. 103284.

2020

• DELRIEU, Thibauld, WEISTROFFER, Vincent, et GAZEAU, Jean Pierre. Préhension et manipulation précises et réalistes en réalité virtuelle sans retour d’effort. Dans : Conférence IEEE 2020 sur la réalité virtuelle et les interfaces utilisateur 3D (RV) . IEEE, 2020. p. 266-274.

• KUCH, A., DEBRIL, J.-F., DOMALAIN, M., et al. Effet de la technique de tirage de l’arc sur la stabilité posturale d’un archer expérimenté : une étude de cas. Méthodes informatiques en biomécanique et génie biomédical , 2020, vol. 23, no sup1, p. S159-S161.

• MÉNARD, Mathieu, LACOUTURE, Patrick, et DOMALAIN, Mathieu. SYNDROME DE LA BANDE ILIOTIBIAL EN CYCLISME : UNE APPROCHE COMBINÉE EXPÉRIMENTALE-SIMULATION POUR ÉVALUER L’EFFET DU RECUL DE LA SELLE. Revue internationale de physiothérapie du sport , 2020, vol. 15, n° 6, p. 958.

• MIZERA, C., DELRIEU, T., WEISTROFFER, V., et al. Évaluation des systèmes de suivi des mains en téléopération et manipulation adroite virtuelle. IEEE Sensors Journal , 2019, vol. 20, n° 3, p. 1642-1655.

• PRINCELLE, D., DOMALAIN, M., DEBRIL, JF, et al. Dynamique de l’articulation de la hanche lors du départ en BMX : une étude de cas. Méthodes informatiques en biomécanique et génie biomédical , 2020, vol. 23, no sup1, p. S238-S240.

• RETAILLEAU, Maëva et COLLOUD, Floren. Nouveaux éclairages sur les tests de flexion lombaire basés sur la modélisation musculosquelettique cinématique inverse et directe. Journal of Biomechanics , 2020, vol. 105, p. 109782.

2019

• CHERNI, Yosra, DESSEAUVE, David, DECATOIRE, Arnaud, et al. Évaluation de la laxité ligamentaire au cours de la grossesse. Revue de gynécologie, d’obstétrique et de reproduction humaine , 2019, vol. 48, n° 5, p. 351-357.

• BERNARDINA, Gustavo RD, MONNET, Tony, CERVERI, Pietro, et al. Système mobile avec caméras de sport d’action : cinématique 3D de la marche et de la course dans un grand volume. PloS one , 2019, vol. 14, n° 11, p. e0224182.

• DECATOIRE, Arnaud, BEAUPREZ, Sophie-Anne, PYLOUSTER, Jean, et al. PLAViMoP : comment standardiser et simplifier l’utilisation des affichages ponctuels. Méthodes de recherche comportementale , 2019, vol. 51, n° 6, p. 2573-2596.

• DESSEAUVE, David, FRADET, Laetitia, LACOUTURE, Patrick, et al. La position des pieds a-t-elle un impact sur la position accroupie à l’accouchement ? Une étude pilote biomécanique innovante. BMC grossesse et accouchement , 2019, vol. 19, n° 1, p. 1-7.

• DESSEAUVE, David, PIERRE, Fabrice, FERNANDEZ, Anna, et al. Évaluation de la biomécanique pelvienne-lombo-cuisse pour optimiser la position d’accouchement : une étude biomécanique innovante « in vivo ». Rapports scientifiques , 2019, vol. 9, n° 1, p. 1-7.

• EON, A., GASTEBOIS, J., LAGUILLAUMIE, P., et al. ORHRO : Robotique humanoïde OPEN Robotics – d’une modernisation mécanique à un nouveau robot marcheur basé sur un contrôleur industriel en temps réel. Méthodes informatiques en biomécanique et génie biomédical , 2019, vol. 22, no sup1, p. S502-S504.

• FISCHER, Harrisson, VULLIEZ, Margot, LAGUILLAUMIE, P., et al. RTRobMultiAxisControl : un cadre pour le contrôle multiaxes et multirobots en temps réel. IEEE Transactions on Automation Science and Engineering , 2019, vol. 16, n° 3, p. 1205-1217, accès .

• GACHON, Bertrand, NORDEZ, Antoine, PIERRE, Fabrice, et al. Évaluation in vivo des muscles releveurs de l’anus par élastographie par ondes de cisaillement : étude de faisabilité chez la femme. Revue internationale d’urogynécologie , 2019, vol. 30, n° 7, p. 1179-1186.

• LE MOUEL, Charlotte, TISSERAND, Romain, ROBERT, Thomas, et al. Des ajustements posturaux en anticipation de perturbations prévisibles permettent aux personnes âgées chuteuses d’atteindre une performance de récupération de l’équilibre équivalente à celle des personnes âgées non chuteuses. Gait & posture , 2019, vol. 71, p. 131-137.

• PACHER, L., FRADET, L., TARENT, Y., et al. Méthodes d’étalonnage du bassin et de la hanche pour l’analyse du mouvement avec des capteurs inertiels. Méthodes informatiques en biomécanique et génie biomédical , 2019, vol. 22, no sup1, p. S166-S168.

• PRINCELLE, D., MONNET, T., BRUNET, E., et al. Analyse dynamique du départ en BMX : interactions entre les coureurs et leur vélo. Méthodes informatiques en biomécanique et génie biomédical , 2019, vol. 22, no sup1, p. S311-S313.

• RETAILLEAU, M., FISETTE, P., et COLLOUD, F. Un modèle multicorps en boucle fermée pour évaluer la cinématique des membres inférieurs en aviron. Méthodes informatiques en biomécanique et génie biomédical , 2019, vol. 22, no sup1, p. S345-S347.

2018

• BUNLON, Frédérique, GAZEAU, Jean-Pierre, COLLOUD, Floren, et al. Action conjointe avec un agent virtuel robotique contre humain. Recherche sur les systèmes cognitifs , 2018, vol. 52, p. 816-827.

• DALLA BERNARDINA, Gustavo Ramos, MONNET, Tony, PINTO, Heber Teixeira, et al. Les caméras de sports d’action sont-elles suffisamment précises pour l’analyse de mouvement 3D ? Comparaison avec un système commercial de capture de mouvement. Journal of applied biomechanics , 2019, vol. 35, n° 1, p. 80-86.

• GACHON, Bertrand, DESGRANGES, Marion, FRADET, Laetitia, et al. Une augmentation de la laxité ligamentaire périphérique chez les femmes enceintes à terme est-elle associée à une lésion obstétricale du sphincter anal ?. Revue internationale d’urogynécologie , 2018, vol. 29, n° 11, p. 1589-1595.

• MENARD, Mathieu, DOMALAIN, Mathieu, DECATOIRE, Arnaud, et al. Influence du recul de la selle sur les forces articulaires du genou en cyclisme. Biomécanique du sport , 2018.

• NEZ, Alexis, FRADET, Laetitia, LAGUILLAUMIE, Pierre, et al. Calibration thermique simple et efficace pour gyroscopes MEMS. Génie médical et physique , 2018, vol. 55, p. 60-67.

• NEZ, Alexis, FRADET, Laetitia, MARIN, Frédéric, et al. Identification de matrices de covariance du bruit pour améliorer l’estimation de l’orientation par filtre de Kalman. Capteurs , 2018, vol. 18, no 10, p. 3490, accès .

• RASMAN, Brandon G., FORBES, Patrick A., TISSERAND, Romain, et al. Manipulations sensorimotrices de la boucle de contrôle de l’équilibre – au-delà des perturbations externes imposées. Frontiers in neurology , 2018, vol. 9, p. 899.

• ROBERT, Thomas, VALLÉE, P., TISSERAND, R., et al. Frontière de perturbations contrôlées par des forces externes de durées variables : comparaison des données expérimentales et des simulations. Journal of biomechanics , 2018, vol. 75, p. 89-95.

• SAMSON, M., MONNET, T., BERNARD, A., et al. Analyse de la main et de l’avant-bras d’un nageur en départ impulsif au repos par dynamique des fluides numérique en conditions d’écoulement instable. Journal of biomechanics , 2018, vol. 67, p. 157-165.

• SAMSON, Mathias, MONNET, Tony, BERNARD, Anthony, et al. Étude comparative entre la nage libre et la nage en captivité à différentes allures de crawl. Biomécanique du sport , 2018.

• TISSERAND, R., ARMAND, Stéphane, ALLALI, Gilles, et al. L’interférence cognitivo-motrice de la double tâche module la stabilité dynamique médiolatérale pendant la marche chez les individus post-AVC. Human movement science , 2018, vol. 58, p. 175-184.

• TISSERAND, Romain, DAKIN, Christopher J., VAN DER LOOS, Machiel HF, et al. Régulation négative des mécanismes de stabilisation de l’équilibre vestibulaire pour permettre la transition entre les états moteurs. Elife , 2018, vol. 7, p. e36123.

• VULLIEZ, Margot, ZEGHLOUL, Said, et KHATIB, Oussama. Stratégie de conception et enjeux du Delthaptic, un nouveau dispositif haptique parallèle à 6 degrés de liberté. Mécanisme et théorie des machines , 2018, vol. 128, p. 395-411, accès .

• VULLIEZ, Philippe, GAZEAU, Jean-Pierre, LAGUILLAUMIE, P., et al. Focus sur la conception mécatronique d’une nouvelle main robotique agile pour la manipulation interne de la main. Robotica , 2018, vol. 36, no 8, p. 1206-1224.

2017

• DOMALAIN, Mathieu, BERTIN, Anne, et DAVER, Guillaume. L’Australopithecus afarensis était-il capable de fabriquer les outils lomekwiens en pierre ? Vers une simulation biomécanique réaliste de la force manuelle chez les hominidés fossiles et nouvelles perspectives sur le rôle du cinquième doigt. Comptes Rendus Palevol , 2017, vol. 16, n° 5-6, p. 572-584.

• SAMSON, Mathias, BERNARD, Anthony, MONNET, Tony, et al. Dynamique des fluides numérique instationnaire en nage libre. Méthodes informatiques en biomécanique et génie biomédical , 2017, vol. 20, n° 7, p. 783-793.

2016

• BÉLAISE, Colombe, BLACHE, Yoann, THOUZÉ, Arsène, et al. Effet de la modélisation des masses oscillantes sur la dynamique articulaire lors de mouvements humains avec impacts. Dynamique des systèmes multicorps , 2016, vol. 38, no 4, p. 345-366.

• FRADET, Laetitia et MARIN, Frédéric. Classification des activités physiques basée sur la coordination des segments corporels. Informatique en biologie et médecine , 2016, vol. 76, p. 134-142.

MENARD, Mathieu, DOMALAIN, Mathieu, DECATOIRE, Arnaud, et al. Influence du recul de la selle sur l’efficacité de la technique de pédalage en cyclisme. Sports biomechanics , 2016, vol. 15, no 4, p. 462-472.

• NEZ, Alexis, FRADET, Laetitia, LAGUILLAUMIE, Pierre, et al. Comparaison des méthodes d’étalonnage des accéléromètres utilisés en analyse du mouvement humain. Medical engineering & physics , 2016, vol. 38, no 11, p. 1289-1299.

• THOUZÉ, A., MONNET, T., BÉLAISE, C., et al. Un modèle cinématique en chaîne pour évaluer le mouvement des membres inférieurs incluant des masses oscillantes. Méthodes informatiques en biomécanique et génie biomédical , 2016, vol. 19, no 7, p. 707-716.

• TISSERAND, Romain, ROBERT, Thomas, DUMAS, Raphaël, et al. Un jeu de marqueurs simplifié pour définir le centre de masse pour l’analyse de la stabilité en situation dynamique. Gait & posture , 2016, vol. 48, p. 64-67.

2015

• FRADET, Laetitia, LIEFHOLD, Beate, RETTIG, Oliver, et al. Proposition d’un protocole d’évaluation des déficits fonctionnels et des mécanismes de compensation des membres supérieurs : application à la contracture du coude. Journal of Orthopaedic Science , 2015, vol. 20, n° 2, p. 321-330.

• MNYUSIWALLA, Hussein, VULLIEZ, Philippe, GAZEAU, Jean-Pierre, et al. Une nouvelle main adroite basée sur un design de doigt bio-inspiré pour la manipulation de la main intérieure. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems , 2015, vol. 46, n° 6, p. 809-817.

• SAMSON, Mathias, MONNET, Tony, BERNARD, Anthony, et al. Le rôle de la phase d’entrée et d’étirement aux différentes allures de course en crawl. Revue des sciences du sport , 2015, vol. 33, n° 15, p. 1535-1543.

• SAMSON, Mathias, MONNET, Tony, BERNARD, Anthony, et al. Paramètres cinématiques de la main en crawl à différentes allures de nage. Journal of biomechanics , 2015, vol. 48, n° 14, p. 3743-3750.

• VALLÉE, Pascal, TISSERAND, Romain, et ROBERT, Thomas. Récupération possible ou chute inévitable ? Un modèle pour prédire le seuil de récupération de l’équilibre en un pas et ses caractéristiques. Journal of biomechanics , 2015, vol. 48, n° 14, p. 3905-3911.