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Joint torque estimation during a squat motion

Estimation des couples durant un mouvement de squat

(1, 2, 3) , (1, 2) , (4, 1, 3) , (1, 2, 5)
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Abstract

Abstract : A repetitive movement over a long period of time, habituation to poor posture, handling heavy load can lead to musculoskeletal disorders. The most important thing is to prevent MSDs by automating repetitive tasks. But it is also necessary to help a patient with rehabilitation when an MDS has appeared. Regarding the human musculoskeletal system of movement analyses, joint torques developed by muscles are useful to prevent or treat MSDs. The knowledge of these torques is important to evaluate the possibilities of assisting a joint with an orthosis for instance. In this study, we analyze a specific half squat motion considered as a planar movement. Joint torques are estimated with two models-a 3D Opensim and a sagittal Matlab model. Torque variations from the two models are consistent even if the amplitudes differ. This result is attributable to the different anthropometric tables which the two models are based on. Another strategy developed here consists in estimating joint torques without the measured ground reaction forces. In that case, global vertical reaction force is well estimated. The use of the sagittal Matlab model is a simple and efficient way to preliminarily analyze squat trajectories.
Un mouvement répété sur une longue période, l'accoutumance à une mauvaise posture, la manipulation de charges lourdes peuvent entraîner des troubles musculosquelettiques (TMS). Il est important de pré-venir les TMS en automatisant les tâches répétitives. Mais il est également nécessaire d'aider un patient en phase de rééducation lorsqu'une TMS apparait. En ce qui concerne le système musculosquelettique humain, les couples articulaires développés par les muscles sont utiles pour prévenir ou traiter les TMS. La connaissance de ces couples est importante pour évaluer les possibilités d'assister une articulation avec une orthèse par exemple. Dans cette étude, nous analysons un mouvement de demi-squat spécifique considéré comme un mouvement planaire. Les couples articulaires sont estimés à l'aide de deux mo-dèles : un modèle 3D sur Opensim et un modèle sagittal sur Matlab. Les variations de couple issues des deux modèles sont cohérentes même si les amplitudes peuvent différer. Ce résultat s'explique par le fait que les modèles se basent sur des tables anthropométriques différentes. Une autre stratégie développée ici consiste à estimer les couples articulaires sans utiliser la mesure des forces de réaction du sol sur les pieds. Dans ce cas, la force de réaction verticale totale est bien estimée. L'utilisation du modèle sagittal Matlab est un moyen simple et efficace d'analyser préalablement les trajectoires de squat.
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Dates and versions

hal-02362513 , version 1 (13-11-2019)

Identifiers

  • HAL Id : hal-02362513 , version 1

Cite

Olivier Bordron, Clément Huneau, Éric Le Carpentier, Yannick Aoustin. Joint torque estimation during a squat motion. Congrès Français de Mécanique (Brest), Aug 2019, Brest, France. ⟨hal-02362513⟩
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