Fiche de révision

Analyse instrumentée du mouvement

Capture optoélectronique, plateformes de force, électromyographie et centrales inertielles

Mis à jour le

  • L3

Ce que tu vas réviser

  • Mesurer un mouvement, pas seulement le regarder
  • Les caméras et les marqueurs
  • Le sol qui mesure

L'essentiel du chapitre

Mesurer un mouvement, pas seulement le regarder

Un entraîneur qui observe une foulée voit beaucoup de choses. Il ne peut pas dire de combien de degrés le genou fléchit, ni combien de newtons le pied envoie dans le sol. L'analyse instrumentée du mouvement sert exactement à cela : transformer un geste en chiffres, avec des appareils dont on connaît les limites.

Ce chapitre entre dans les instruments eux-mêmes. Les chapitres de L1 et de L2 t'ont appris à calculer une vitesse, un moment de force ou une puissance. Ici, la question change : d'où viennent les nombres que tu manipules, comment ont-ils été acquis, et jusqu'où peut-on leur faire confiance ?

Les caméras et les marqueurs

Le système le plus répandu en laboratoire est le système optoélectronique. Des caméras infrarouges entourent la zone de mesure. Sur la peau du sportif, on colle de petites billes recouvertes d'un film qui renvoie la lumière infrarouge : chacune est un marqueur réfléchissant. Chaque caméra voit le marqueur en deux dimensions seulement.

Quand au moins deux caméras voient le même marqueur au même instant, un calcul de stéréophotogrammétrie retrouve sa position en trois dimensions. En reliant ensuite les marqueurs entre eux, on obtient les angles des articulations, image par image, pendant toute la durée du geste.

Le sol qui mesure

La plateforme de force est une dalle instrumentée, encastrée dans le sol du laboratoire. Elle mesure la force que le corps applique au sol et, par réaction, celle que le sol applique au corps. Un saut vertical y devient une courbe : on lit le moment où l'athlète commence à pousser, la force maximale atteinte, l'instant du décollage.

Elle fournit aussi le centre de pression, c'est-à-dire le point d'application de la résultante de la force de réaction du sol. Ce point se déplace en permanence sous les pieds, même quand la personne croit ne pas bouger.

Sur la même courbe se lit aussi le poids du sujet : avant qu'il ne bouge, la plateforme affiche une force verticale égale à ce poids. Cette valeur de départ sert de repère à toute l'analyse qui suit. Si elle est fausse, parce que la plateforme n'a pas été remise à zéro ou parce que le sujet s'appuie sur une rampe, toutes les forces enregistrées ensuite le sont aussi.

Dans un laboratoire d'analyse du mouvement, la personne qui passe le plus de temps sur l'athlète n'est pas celle qui regarde l'écran : c'est celle qui colle les marqueurs. Un marqueur posé deux centimètres trop haut ne provoque aucune alarme, aucun message d'erreur. Il produit simplement des angles faux, pendant toute la séance.

Notions clés dans le cours

Ces termes sont replacés dans la phrase où ils apparaissent dans le chapitre.

  • marqueur réfléchissant

    Sur la peau du sportif, on colle de petites billes recouvertes d'un film qui renvoie la lumière infrarouge : chacune est un marqueur réfléchissant.

  • stéréophotogrammétrie

    Quand au moins deux caméras voient le même marqueur au même instant, un calcul de stéréophotogrammétrie retrouve sa position en trois dimensions.

  • réaction du sol

    Elle fournit aussi le centre de pression, c'est-à-dire le point d'application de la résultante de la force de réaction du sol.

3 questions pour te tester

  1. 1.Que mesure directement un système optoélectronique de capture du mouvement ?
    • La position dans l'espace de marqueurs collés sur la peau
    • La force que les segments exercent les uns sur les autres
    • L'activité électrique des muscles mobilisés
    • La position des os sous la peau

    Bonne réponse : La position dans l'espace de marqueurs collés sur la peau

    Le système ne voit que les marqueurs, jamais les os ni les muscles. Il reconstruit leur position en trois dimensions par triangulation entre plusieurs caméras. Tout ce qui concerne le squelette est ensuite déduit par un modèle, ce qui introduit une seconde source d'erreur.

  2. 2.Une seule caméra suffit à reconstruire la position d'un marqueur en trois dimensions.
    • Vrai
    • Faux

    Bonne réponse : Faux

    Une caméra ne fournit qu'une image en deux dimensions : elle donne une direction, pas une distance. Il faut au moins deux caméras voyant le marqueur au même instant pour croiser les directions et retrouver un point unique dans l'espace. C'est le principe de la stéréophotogrammétrie.

  3. 3.Quelle information l'électromyographie de surface ne fournit PAS directement ?
    • La force développée par le muscle en newtons
    • L'instant où le muscle commence à s'activer
    • La durée de l'activation musculaire
    • L'intensité relative de l'activation par rapport à une référence

    Bonne réponse : La force développée par le muscle en newtons

    Le signal électromyographique renseigne sur l'activation, c'est-à-dire sur la commande envoyée au muscle. La force produite dépend en plus de la longueur du muscle, de sa vitesse de raccourcissement et du comportement du tendon. Passer de l'un à l'autre suppose un modèle, jamais une simple lecture.

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