Evolution et état de l art des mannequins pour la simulation ergonomique

Transcription

1 Journée technique INRS sur mannequins virtuels Evolution et état de l art des mannequins pour la simulation ergonomique Xuguang Wang Laboratoire de Biomécanique et Mécanique des Chocs (LBMC), UMR_T Novembre 2014

2 Un aperçu historique Historique précurseurs BOEING -BOEMAN et SAMMIE réalisations expérimentales diverses logiciels commercialisés Technologique : développement foudroyant de l informatique (puissance, coût, imagerie,.) Economique : Utilisation croissante dans les industries aéronautique et automobile, quasiinexistante dans d autres secteurs Offre logicielle nord-américaine, allemande Technico - Scientifique Congrès annuel SAE DHM (Digital Human Modeling) Congrès HCI et AHFE DHM depuis 2007 (bi annuel puis annuel) Congrès IEA session spéciale DHM et IEA DHM symposium depuis 2011 Comités techniques: SAE G-13 et IEA TC HSVE Projets de recherche ambitieux HUMOSIM (U. Michigan, USA, depuis 1998) Projets européens REALMAN ( , ), DHErgo ( ) Digital Humans (Japan, depuis 2003) Virtual Soldier (U. Iowa, USA, depuis 2003) IMMA (Suède, ),

3 Un aperçu historique (1990, 39 articles) (2009, 56 articles)

4 Fonctionnalités souhaitées à l issue d une enquête SAE G13 (Chaffin, 2005) Disposer de bases de données anthropométriques. Disposer d un large choix de vêtements, de gants et de casques de protection. Prédire la capacité musculaire et l endurance d une population pour effectuer une tâche donnée. Simuler posture et mouvement d une façon réaliste en présence d un environnement contraint/non contraint avec le minimum de descripteurs. Prédire la capacité d effort de la main ainsi que le champ de vision. Effectuer des analyses temporelles sur une tâche. Effectuer des analyses sur l encombrement et l atteinte. Être compatible avec plusieurs systèmes CAO utilisés au sein d une même entreprise.

5 Exemple pour la conception de l automobile (Service d ergonomie Renault)

6 Requirement list FAT for the development of a soft-dummy (1986) Anthropometry Posture and movement prediction Strength Seating comfort (Bubb, 2012)

7 SAE DHMC1999 et thématiques

8 Anthropométrie et modélisation de la surface du corps Beaucoup de données issues de scans 3D CEASAR (2500 américains, 2500 européens, ans, ) IFTH 2006 (11562 français, 5-70 ans, 2006) SizeGermany (13362 allemands, 6-87 ans, 2007/2008) SizeKorea Description statistique de variation

9 Anthropométrie et modélisation de la surface du corps Évolution de Jack de 1998 à aujourd hui (Reed et al, DHM2014)

10 Capture et reconstruction de mouvements Wang et al., DHM2005 Monnier et al., DHM2009

11 Simulation de mouvements par la modification d une référence Monnier et al, DHM2006 Référence Modifié

12 RPx: un logiciel d analyse, de simulation de mouvement pour applications en ergonomie Reconstruction cinématique Dynamique inverse Estimation d efforts musculaires (Thèse F. Fraysse, 09) Simulation (Monnier et al, 06, 08) Volume balayé Evaluation d inconfort (Dufour et Wang, 05) Atteinte et surfaces d isoconfort (Wang et al, 08)

13 Base de données de mouvements Ingress Sedan Egress Sedan Ingress Light Truck Egress Light Truck Egress Rear Seat Load Trunk Adjust Central Rearview Mirror Reach Glove Box Grasp Gear Shift Lever Press Roof Button Press Button Turn Button Release Hand Brake Tighten Hand Brake Reach Joystick Lower Glass Window Reach Seat Controls

14 DHErgo project ( , Coordination) Data collecting Modeling Anatomic data (ULB) Case studies (Ifsttar) Functional data (TUM) Demonstrator Dynamic simulation (CEIT) & discomfort modeling (Ifsttar) RAMSIS (Human Soutions) Pam-Muscle (ESI) Pam-Comfort (ESI)

15 UM HUMOSIM framework (Reed et al. DHM2006)

16 Dynamique prédictive et SANTOS (Xiang et al, Multibody Syst Dyn, 2010)

17 IMMA (Intelligently Moving Manikins) Génération d une famille de mannequins par un modèle multivarié Génération d une trajectoire sans collision et son suivi Possibilité d utiliser une base de mouvements existants (Hanson et al, DHM2014)

18 EMA (Editor for manual Activity) Interface facile par Drag and drop Langage de planification de tâches familières Estimation de la durée basant sur MTM EAWS (Ergonomic Assessment Worksheet) (Fritzsche et al, DHM2013)

19 Dhaiba (Endo et al. DHM2014)

20 Conclusions et quelques perspectives Modèle géométrique du corps de plus en plus réaliste à la fois pour la surface mais aussi pour le squelette et les organes internes : Modèle anthropométrique, Modèle musculo-squelettique rigide et déformable et modèle physiologique De plus en plus de modèles spécifiques et un passage plus facile entre eux grâce à une standardisation Hybridation des méthodes de prédiction de mouvements ( data et knowledge based) Utilisation croissante des systèmes de mesure sans marqueurs à bas coût De plus en plus de bases de mouvements disponibles en situation d applications Prédiction des capacités physiques par des modèles biomécaniques Critères d évaluation ergonomique se basant sur des paramètres objectifs tels que les capacités physiques

21 Pour plus d information: xuguang.wang@ifsttar.fr