Le transport de charge collectif est une tâche courante que nous réalisons dans notre vie quotidienne et professionnelle. Elle implique la collaboration de deux personnes ou plus pour soulever et déplacer un objet. Jusqu’à aujourd’hui les mécanismes qui sous-tendent ce mouvement et cette collaboration restent peu abordés dans la littérature. Ce travail de thèse fait partie du projet ANR CoBot (Projet-ANR-18-CE10-0003) qui a pour but de rendre un robot humanoïde collaboratif lors d’un transport de charge. Les travaux de cette thèse visent en particulier à étudier l’interaction humain-humain durant un transport de charge, plus particulièrement lors d’un transport de table ou de brancard et d’en extraire des paramètres biomécaniques rendant compte du contrôle de cette tâche. Trois grandes questions motivent ce projet : (1) L’efficacité individuelle et collective des participants se dégrade-t-elle avec la complexité de la tâche ? (2) L’implication et les stratégies locomotrices sont-elles affectées par la marche arrière et la marche liée ? et (3) Le transfert d’énergie au niveau des membres supérieurs est-il efficace lors d’un transport de charge ?
Pour répondre à ces questions, l’analyse réalisée s’est basée sur les techniques et méthodes déjà décrites dans la littérature et se concentre plus particulièrement sur : (i) une analyse du patron locomoteur, (ii) une analyse des efforts articulaires et (iii) une analyse du transfert d’énergie au niveau des membres supérieurs. Nos résultats montrent une altération du comportement pendulaire du centre de masse des participants lors de l’addition d’une tâche de précision au transport de charge. Nous avons également identifié la marche arrière comme étant le facteur impactant le plus les patrons locomoteurs et l’efficacité d’un transport de brancard. Les résultats mettent en évidence une implication et un rôle distinct pour chaque participant. En fonction de leur placement et des informations de l’environnement perçues, un participant guidera le mouvement, alors que l’autre soulèvera la charge et suivra le déplacement. Ces résultats sont étayés par la troisième étude qui montre que le participant qui guide le mouvement génère et dissipe l’énergie nécessaire à la manutention alors que le « suiveur » est neutre. Ces résultats permettent d’avancer sur la compréhension des interactions nécessaires lors d’un transport de charge et offre un large panel d’applications potentielles. En effet, les résultats pourront être utilisés pour l’amélioration de la commande en cobotique, sécurisant les interactions homme-machine, tant lors d’interactions avec des cobots que lors de tâches assistées par des exosquelettes. Enfin, nos résultats doivent permettre de préciser certaines recommandations ergonomiques |
Collective load transport is a common task that we perform in our daily and professional lives. It involves the collaboration of two or more people to lift and move an object. Until now, the mechanisms underlying this movement and the collaboration have not been widely discussed in the literature. This thesis is part of the ANR CoBot project (Projet-ANR-18-CE10-0003) which aims to make a humanoid robot collaborative during load carrying. The objective of this work is to study the human-human interaction during a load transport, more particularly during a table or stretcher transport, and to extract biomechanical parameters that account for the control of this task. Three main questions motivate this project: (1) Does the participants’ individual and collective efficiency is altered with the task complexity? (2) Are locomotor involvement and strategies affected by backward and forward walking? and (3) Is the energy transfer occurring in the upper limbs efficient during load transport?
To answer these questions, the analysis carried out was based on techniques and methods already described in the literature and focused more specifically on: (i) an analysis of the locomotor pattern, (ii) an analysis of joint efforts and (iii) an analysis of energy transfer in the upper limbs. Our results show an alteration in the pendulum-like-behaviour of the participants' centre of mass when adding a precision task to load transport. We also identified backward walking as the major factor impacting the locomotor patterns and efficiency in stretcher transport. The results show a distinct involvement and role for each participant. Depending on their placement and perceived environmental feedback, one participant will guide the movement, while the other will lift the load and follow the movement. These results are supported by the third study which shows that the participant who guides the movement generates and dissipates the energy required for handling the load, while the 'follower' is neutral. These results provide further insight into the interactions required during load transport and offer a wide range of potential applications. Indeed, the results can be used to improve control in cobotics, securing human-machine interactions, both during interactions with cobots and during tasks assisted by exoskeletons. Finally, our results should help to specify new ergonomic recommendations. |