Les mesures de terrain en ski alpin. François Antichan Département Sportif et Scientifique Fédération Française de Ski

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1 Les mesures de terrain en ski alpin François Antichan Département Sportif et Scientifique Fédération Française de Ski Chamonix- 21 Juin 2012

2 Logique interne du ski alpin Skier dans un tracé et un environnement variable dans le temps le plus court possible «Le déplacement performant des skis dépend du pilotage du système skieur-ski par l individu et des réactions de l environnement sur celuici» Skieur Gautier, 1993 Environnement Ski

3 Matériel Athlètes Physiologie Métrologie- Développement Biomécanique Aérodynamique Environnemen t Caractérisationproduction et préparation de la neige Fauve 2009

4 Enjeux de la mesure en ski alpin : Dispersion de la performance chez les meilleurs skieurs mondiaux < 1% Nécessité d analyse fine des données objectives caractéristiques de la performance Objectifs: Fournir aux entraineurs des données concrètes pour optimiser l orientation des contenus d entrainement et la correction des athlètes. Formation des cadres, orientations des directives nationales

5 Techniques majeures d analyse du mouvement en ski alpin: Analyse cinématique ( imagerie, reconstruction 3D, capteur de vitesse, GPS, centrales inertielles ) Analyse dynamique ( plateforme de force, jauges de contrainte, semelles de pression ) Analyse musculaire (EMG )

6 Force position Accélération Vitesse Vitesse Position Accélération Force

7 CLIQBMP : modélisation filaire

8 ANIMAN3D : modélisation volumique

9 ANIMAN3D : modélisation volumique

10 La technologie de navigation optique Vlink en ski

11 Principe de fonctionnement Développé par Hewlett Packard Caractéristiques principales Vitesse maximale: 44 m/s (160Km/h) Précision: ± 0,5 mm Fréquence : jusqu à 6000 Hz Principe de mesure de mouvement par suivi de points.

12 3 : Installation en périphérie des fixations (3 à 6 cm en arrière de la butée arrière) Avantages: - non invasif pour le ski (plaquette collée avec double face). -Permet la prise de carre sans perturbation de la gestuelle. - peut être installé sur tout type de ski - intérêt de mesurer une vitesse tangentielle identique à celle de la chaussure de ski - installation et désinstallation rapide. Inconvénients: Perte possible de la navette (rare).

13 Collecte des données Un système de mesure se compose de deux capteurs optiques placés en périphérie des fixations et près des carres internes de chaque ski Chaque enregistrement permet d obtenir 7 paramètres de mesure : 6 paramètres mesurés : déplacement latéral ski gauche (X1) déplacement latéral ski droit (X2) déplacement latéral total (Xt Slip) vitesse tangentielle ski gauche (Y1 CT) vitesse tangentielle ski droit (Y2 CT) vitesse tangentielle totale (CR speed) Un paramètre calculé : Angle de prise de carre (indice)

14 Validation sur plateforme tribomètre ( en collaboration Institut de recherche en neige et avalanche Davos) Méthode: Appareil de tribologie 5 paliers de vitesse (10,6 m/s; 21,2 m/s ; 31,8 m/s ; 42 m/s ; 53 m/s) Les 2 navettes sont appliquées mais sur un rayon différent. La vitesse totale est prise en compte.

15 Mean_Speed _Vlink Speed tribo 1,68 10,6 2 10,6 3,65 21,2 5,45 31,8 6,6 42,4 7, Résultats Comparaison Speed VLINK-Speed Tribometer Speed tribo y = 7,2089x - 3,7888 R² = 0,

16 Validation sur tapis roulant Méthode: 7 paliers de vitesse (10 ; 15 ; 20.1 ; 25.2 ; 30 ; 34 ; 40 km / h) La même vitesse est appliquée aux 2 navettes.

17 Résultats (fréquence produite par chaque navette) 640 La même vitesse est mesurée par les deux navettes r = 0,975 P < 0, fréquence navette2 fréquence navette

18 GPS anten na ME MS- IMU

19 Centrales Inertielles: Accéléromètre tri-axes Gyromètre tri-axes Magnétomètre

20 Les trajectoires: Trajectoire collectée par le GPS Portes Afin de calculer des trajectoires complètes, il est nécessaire, selon les cas de figures, de synchroniser les données de navigation GPS et les données provenant des centrales inertielles. Trajectoire reconstruite avec le GPS + Centrales inertielles Trajectoire vraie

21 Gps centimétrique différentiel: Antenne GPS mobile(casque) Antenne GPS de référence fixe FFS0 9 6 Centrales Inertielles: Le casque lié à l antenne mobile GPS (1 capteur) Hanches (2 capteurs) Chaussures (2 capteurs) Le ski droit prêt de la fixation (1 capteur) FFS0 5 FFS0 6 FFS1 0 FFS0 7 FFS0 8

22 Résultats

23 Le capteur de pression plantaire: Système Pedar Système permet: d enregistrer les variations de pression et de force (force de réaction normale) d associer celles-ci à des mouvements en les couplant aux images vidéo Semelles de pression comportent chacune 99 capteurs de force( jauges capacitives) Découpage des zones du pied: Avant latéral Milieu latéral Talon latéral Avant médial Milieu médial Talon médial Les semelles sont directement placés dans la chaussure

24 Acquisition des résultats: Logiciel Pedar-x-Measurement visualise, quantifie et enregistre la répartition des force Traitement des résultats: Synchronisation vidéo identification des différentes phases d appui. Obtention de l empreinte orthopédique 3D Développement de l orthèse: Podologue

25 Synchronisation Logiciel Vidéo Mesure

26 Matériel Athlètes Physiologie Métrologie- Développement Biomécanique Aérodynamique Environnement Caractérisationproduction et préparation de la neige Fauve 2009

27 Mesures en soufflerie Soufflerie de Genève: Soufflerie subsonique à veine fermée Vitesse de 0 à 80 m/s (290 km/h) Etude du comportement aérodynamique: Force de Trainée Force de Portance 5.Amélioration du comportement aéro

28 Mesure sur skieur avec position contrôlée par feedback visuel 2 plans. Mesure sur mannequin anthropométrique.

29 Evolution de la trainée pour différentes recherches de position de vitesse Position spontanée F Trainée = 89 N Position plus basse en flexion F Trainée= 86 N Position Coude intérieur F Trainée = 83 N Optimisation du comportement aérodynamique de l athlète

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31 Trainée en kg Comparaison du comportement aérodynamique de différentes combinaisons L 26 * L 26 t * Trainée L4 * L4t * L 4 L Swiss LOlympic L27traitée L 4 ref L27 ref XL55 L 4 L27 L27traitée * = essais avec mannequin en position mi relevée

32 Analyse Musculaire par EMG Principe: Enregistrement activité musculaire produite par les fibres musculaire lors d une contraction Obtention d un tracé => quantité d unités motrices recrutées par le muscle lors d une contraction

33 Intérêts de l analyse musculaire Caractériser la contraction musculaire (intensité) : Caractériser le mouvement: Coordination intermusculaire lors du geste sportif (compréhension des chaines d appui et d impulsion en ski) comparaison de différentes stratégies gestuelles.

34 Synchronisation EMG-Vidéo

35 Conclusion Mesures de terrain en ski alpin Améliorer la connaissance des phénomènes mécaniques Déterminer les facteurs discriminant de la performance

36 Merci de votre attention

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