FR3080214A1 - Procede et dispositif d'aide a l'amelioration de techniques de pedalage - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un dispositif et un procédé de sonification de données issues de capteurs de puissance pour leur utilisation en temps réel pendant la pratique sportive, par des sujets experts ou non. En particulier, un procédé permettant d'améliorer une technique de pédalage, comprend par cycle de pédalage, des étapes consistant à: - déterminer à chaque instant, une valeur de couple instantané pour les forces appliquées sur au moins une pédale ; - comparer ladite valeur de couple instantané calculée à chaque instant à un seuil ; - générer un son synthétisé quand ladite valeur de couple instantané devient inférieure au seuil ; - diffuser le son synthétisé sur un canal de diffusion assigné à ladite au moins une pédale ; et - maintenir la diffusion du son synthétisé tant qu'une valeur de couple instantané calculée reste inférieure au seuil ou stopper la diffusion du son synthétisé dès qu'une valeur de couple instantané calculée redevient supérieure ou égale au seuil.
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF D’AIDE A L’AMELIORATION DE TECHNIQUES DE PEDALAGE
Domaine de l’invention
L’invention concerne le domaine des cycles, et concerne plus particulièrement des procédés et dispositifs aptes à améliorer les techniques de pédalage des cyclistes.
Etat de la Technique
La technique de pédalage est une clé de la performance en cyclisme, car elle permet de transformer le maximum d’énergie musculaire en énergie propulsive. Pour cela, un pédalage performant résulte d’une extrême coordination motrice afin d’alterner les phases de tirage/poussage de la pédale par les membres inférieurs. Ainsi, les jambes ne réalisent pas les mêmes actions simultanément. En termes de contrôle moteur, on décrit cette coordination particulière comme une coordination en antiphase. La figure 1 illustre les quatre phases de pédalage successives existant sur un cycle de pédalage, un cycle de pédalage correspondant à un tour complet de pédalier, qui sont communément dénommées : phase d’appui, phase de transition basse, phase de traction et phase de transition haute.
Lors d’un pédalage idéal, les forces appliquées sur la pédale ne devraient jamais s’opposer à sa rotation autour de l’axe du pédalier. Une partie de la performance d’un cycliste dépend alors de sa capacité à produire une activité de pédalage la plus efficiente possible, c'est-à-dire sans perte de puissance tout au long d’un cycle de pédalage. La difficulté à produire un niveau élevé et régulier de puissance lors de la totalité du cycle de pédalage induit une baisse de performance très importante chez un cycliste débutant, mais également significative chez des cyclistes experts. Il est ainsi généralement observé au cours d'un cycle de pédalage, une perte de puissance suivie par deux périodes de baisse importante de cette même puissance. Cette baisse de performance n'étant pas souhaitable, des solutions sont recherchées pour la supprimer et permettre aux cyclistes une efficience accrue.
Il est connu par exemple, des solutions à base de capteurs de puissance qui permettent aux cyclistes d'analyser a posteriori leurs performances par la visualisation de courbes de puissance fournies par le capteur lui-même. Après une sortie, les cyclistes peuvent visualiser l'évolution de la puissance de leur pédalage sur l'ensemble des cycles produits. Toutefois, cette analyse en temps différé n'apporte pas de réelle amélioration pour l'efficience du pédalage des cyclistes experts car le feedback ou retour d’information est trop différé de l'activité sportive elle-même. Ce type de solution permet essentiellement d'objectiver a posteriori l'évolution des performances suite à des séances de travail, et d’orienter les entraînements physiologiques proposés aux cyclistes, sans influence sur la technique de pédalage en tant que telle.
Pour autant, les données de puissance de pédalage qui peuvent être obtenues en temps réel peuvent être visualisées sur un petit écran disposé par exemple sur le guidon du vélo. Toutefois, les mouvements du sportif sur son vélo, et notamment les mouvements de tête, mais également la charge attentionnelle qu'une lecture de ces données implique, la petite taille des caractères, et surtout l'absence de visualisation de l'évolution de la puissance au cours du temps, font renoncer à l'utilisation de ces données en temps réel. Il ressort que les données de puissance sont considérées comme relativement peu utiles à l'amélioration de la performance, même chez le cycliste expert.
De plus, le cyclisme étant une activité de régulation de trajectoires basée sur la vision, l'utilisation de ce type de données par le canal visuel reste une solution à ne pas recommander. Aussi, des solutions existent qui visent à apporter un feedback direct au cycliste via le canal sonore.
Dans la demande de brevet WO2013/017465 de Rotor Componentes Tecnologicos, un pédalier instrumenté permet qu’un son unique de type ‘bip’ soit émis lorsqu’un couple négatif est détecté sur une pédale pendant la phase de traction, de manière à alerter le cycliste. La durée du son est indépendante, dans ce cas, de la durée du couple négatif, et apporte ainsi une information très partielle.
Deux articles de Schaffer et al. « The Sound of the Pedal Stroke Cycle: Sonification of the Wattbike Cycling Ergometer >> et “Towards an application of interactive sonification for the forces applied on the pedals during cycling on the Wattbike ergometer”, proposent de sonifier les données issues de capteurs de puissance, en un son tonal (ou son continu) dont la hauteur est directement liée à la puissance totale ‘P’ mesurée pour les deux pieds. Les valeurs de puissance comprises entre 0 et 300Watts sont converties linéairement en un indice de note au format MIDI entre 45 et 93, par une relation : MIDI(P) = 0.16P + 45.
Même si ces approches permettent de fournir un retour d’information immédiat à un cycliste, le feedback sonore étant soit ponctuel pour la solution d’alerte, soit global pour la sonification continue, elles ne permettent pas de fournir une information pertinente et précise sur la qualité de la performance et ne peuvent donc pas être considérés comme des indicateurs performants d’aide à l’amélioration dynamique de la fluidité et de l’efficacité de pédalage. La présente invention propose une solution qui répond à ce besoin.
Résumé de l’invention
Un objet de la présente invention est de proposer un dispositif permettant par une sonification de données relatives au pédalage du cycliste, de générer en tempsréel un son représentatif d’une baisse de puissance au cours du cycle de pédalage du cycliste.
Le dispositif est principalement composé de capteurs permettant de relever des données de puissance de pédalage pendant le cycle de pédalage, et d’un moteur d’analyse et de synthèse sonore permettant, d’analyser les données issues du capteur et de les sonifier chaque fois que la puissance fournie est négative. La sonification permet de générer un son désagréable et dérangeant, audible par le cycliste, de durée égale à la durée de la phase négative, qui le fait réagir afin de corriger son pédalage. Dans un mode de réalisation préférentiel, le son produit est un couinement. Les données de pédalage étant relevées et analysées en temps-réel, le feedback immédiat permet au cycliste un ajustement de son pédalage. Tout ajustement qui permet de fournir une puissance positive sur une zone précédemment identifiée comme produisant une puissance négative, permet de ne plus sonifier les données sur cette zone et donc de supprimer le son désagréable. Le pédalage complètement efficient (i.e. sans phase négative) devient silencieux.
Avantageusement, la fluidité de pédalage se trouve améliorée, le cycliste a une technique de pédalage plus efficace, et il produit de meilleures performances.
Pour atteindre ces objectifs, il est proposé un procédé permettant d’améliorer une technique de pédalage, qui comprend par cycle de pédalage, des étapes consistant à:
- déterminer à chaque instant, une valeur de couple instantané pour les forces appliquées sur au moins une pédale ;
- comparer ladite valeur de couple instantané calculée à chaque instant à un seuil ;
- générer un son synthétisé quand ladite valeur de couple instantané devient inférieure au seuil ;
- diffuser le son synthétisé sur un canal de diffusion assigné à ladite au moins une pédale ; et
- maintenir la diffusion du son synthétisé tant qu’une valeur de couple instantané calculée reste inférieure au seuil ou stopper la diffusion du son synthétisé dès qu’une valeur de couple instantané calculée redevient supérieure ou égale au seuil.
Selon des modes de réalisation alternatifs ou combinés :
- l’étape de comparaison consiste à comparer ladite valeur de couple instantanée à une valeur de seuil paramétrable ;
- l’étape de comparaison consiste à comparer ladite valeur de couple instantanée à une valeur de seuil égale à zéro ;
- le procédé comprend de plus une étape consistant à déterminer si le cycle de pédalage est terminé ;
- le procédé comprend une étape consistant à reboucler sur l’étape de détermination de la valeur de couple instantané si le cycle de pédalage n’est pas terminé ou sinon à démarrer un nouveau cycle de pédalage ;
- le procédé comprend de plus une étape consistant à déterminer si la valeur du seuil doit être modifiée, et si oui à mettre à jour la valeur du seuil avant de démarrer un nouveau cycle de pédalage ;
- le procédé comprend de plus une étape consistant à analyser les données sur plusieurs cycles de pédalage afin d’adapter le son synthétisé selon l’évolution des données ;
- le procédé comprend après l’étape de comparaison, si la valeur de couple instantané est supérieure à la valeur seuil, une étape consistant à déterminer s’il y a une diffusion de son en cours, et à la stopper si c’est le cas ;
- l’étape de diffusion du son synthétisé consiste à superposer le son synthétisé à une musique diffusée sur ledit canal de diffusion ;
- le son synthétisé est un son dit de couinement.
L’invention couvre aussi un dispositif pour améliorer une technique de pédalage. Le dispositif comprend des moyens pour mettre en oeuvre les étapes du procédé revendiqué. En particulier, le dispositif comprend des moyens permettant par cycle de pédalage de :
- déterminer à chaque instant, une valeur de couple instantané pour les forces appliquées sur au moins une pédale ;
- comparer ladite valeur de couple instantané calculée à chaque instant à un seuil ;
- générer un son synthétisé quand ladite valeur de couple instantané devient inférieure au seuil ;
- diffuser le son synthétisé sur un canal de diffusion assigné à ladite au moins une pédale ; et
- maintenir la diffusion du son synthétisé tant qu’une valeur de couple instantané calculée reste inférieure au seuil ou stopper la diffusion du son synthétisé dès qu’une valeur de couple instantané calculée redevient supérieure ou égale au seuil.
Avantageusement, le dispositif revendiqué offre une solution adaptable qui permet de sonifier un seul pied ou les deux pieds au choix de l’utilisateur. La solution est à la fois évolutive et multi-utilisateurs, permettant facilement la diffusion du son synthétisé en monocanal (un pied) ou en multicanal (deux pieds) et en prenant en compte le niveau de performance de l’utilisateur ainsi que l’évolution dans sa pratique. La présente solution s'adresse à tout cycliste et peut être adaptée au degré d'expertise de l'utilisateur. Ainsi le dispositif est tout autant pertinent pour des cyclistes débutants voulant rapidement accroître leurs performances que pour des cyclistes experts désireux d’ajuster la fluidité de pédalage. En effet, il est possible d'adapter le critère d'optimalité du geste en fonction des performances du cycliste. Ainsi, le critère produisant le son peut être individualisé pour s'adapter au niveau technique de l’utilisateur. Pour le cas de sujets novices par exemple, le son produit ne se déclenche pas nécessairement lorsque la puissance est négative, mais lorsqu'elle est inférieure à un certain seuil. Ce seuil peut être fixé par le sujet lui même ou être adaptatif et évoluer en fonction de la réussite sur des cycles précédents. Cette évolutivité du seuil permet de mieux accompagner le cycliste dans son apprentissage pour l'amener aux meilleures performances. Pour des séances d'entrainement par exemple, la pratique la plus simple consisterait à ne sonifier qu'un seul pied à la fois et à procéder à une reproduction sonore monophonique.
La solution est applicable à toute population de cyclistes experts et nonexperts. Les applications de la présente invention sont multiples, et peuvent s’étendre plus généralement à des procédés permettant d’identifier des erreurs de pédalage. De tels procédés peuvent comprendre par cycle de pédalage, des étapes consistant à:
- déterminer à chaque instant (soit par mesure directe, soit par relevé de valeurs brutes), une valeur pour au moins un paramètre parmi un ensemble de paramètres prédéfinis, chaque paramètre étant représentatif d’une condition de pédalage ;
- comparer la valeur dudit au moins un paramètre à une valeur seuil, la valeur seuil étant assignée audit au moins un paramètre et correspondant à une condition de pédalage optimale ;
- déterminer selon le résultat de la comparaison si la condition de pédalage est ou non optimale ;
- générer un son synthétisé si la condition de pédalage n’est pas optimale ;
- diffuser le son synthétisé ; et
- maintenir la diffusion d’un son synthétisé tant qu’au moins une condition de pédalage n’est pas optimale ou stopper la diffusion d’un son synthétisé dès que toutes les conditions de pédalage sont optimales.
L’invention couvre aussi un produit programme d’ordinateur qui comprend des instructions de code permettant d’effectuer les étapes des procédés lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
Description des figures
Différents aspects et avantages de l’invention vont apparaître en appui de la description d’un mode préféré d’implémentation de l’invention mais non limitatif, avec référence aux figures ci-dessous :
La figure 1 illustre les quatre phases de pédalage successives existant sur un cycle de pédalage ;
La figure 2 illustre sur le plan sagittal l’ensemble des forces appliquées sur une pédale ;
La figure 3 illustre la répartition de la puissance appliquée par un pied sur une pédale pendant un cycle de pédalage ;
La figure 4 montre schématiquement une implémentation du dispositif de l’invention ;
La figure 5 montre un enchaînement des étapes du procédé de l’invention dans un mode de réalisation ;
La figure 6 illustre l’évolution de la fluidité de pédalage pour différentes solutions de sonification ;
La figure 7 illustre l’évolution de l’efficacité du couple pour différentes solutions de sonification.
Description détaillée de l’invention
Avant de détailler le dispositif de l’invention, il est fait quelques rappels utiles sur les interactions des forces appliquées sur une pédale afin d’améliorer le transfert de la puissance produite par le corps en énergie propulsive par le biais du vélo.
La figure 2 illustre sur le plan sagittal l’ensemble des forces appliquées sur une pédale, dont la force totale ‘Ftot’ ainsi que ces composantes radiales ‘Frd’ et tangentielles ‘Ftg’ à la trajectoire de la pédale, reportées sur deux repères différents (X-Z et Rd-Tg). Seule la composante tangentielle participe à la rotation de la pédale et toute la force radiale est inutilement gâchée. Il en découle une notion d’efficacité mécanique du pédalage, pour laquelle un indice d’efficacité mécanique de pédalage (IE), donné par l’équation suivante, permet de l’étudier à chaque instant lors d’un cycle de pédalage :
IE_L£ ioo
Ftot
Cet indice d’efficacité s’exprime en pourcentage, et exprime le ratio de la force efficace par rapport à la force totale appliquée sur la pédale. Cependant, il est purement mécanique, car il ne concerne que l’orientation de la force totale sur la pédale et ne prend pas en compte le rendement énergétique et métabolique.
D’autres paramètres connus dans le domaine du cyclisme se basent sur révolution de la puissance au cours d’une révolution du pédalier, et donnent des indications sur l’efficacité de pédalage. Par exemple, l’indice d’efficacité du couple de pédalage, aussi connu par l’anglicisme « Torque Effectiveness » (TE) ou l’indice de fluidité du pédalage, aussi connu par l’anglicisme « Pedal Smoothness » (PS).
L’indice d’efficacité du couple de pédalage (TE) mesure de combien la puissance produite par un cycliste contribue à la rotation du pédalier. Il est représenté sous forme de pourcentage et est le rapport entre la contribution positive et la contribution totale (contribution positive + contribution négative) pour un cycle de pédalage, calculé selon l’équation suivante :
Cet indice ne peut se calculer qu’une fois par cycle contrairement à l’indice d’efficacité (IE) qui peut se calculer à chaque instant pendant le cycle. Une efficacité du couple égale à 100% correspond à une absence de puissance négative au cours du cycle.
L’indice de fluidité du pédalage (PS) représente la manière dont est distribuée la force lors du cycle de pédalage. Il s’exprime en pourcentage et est le rapport du couple maximal et du couple moyen pour un cycle de pédalage, calculé selon l’équation suivante :
Pimix
Une valeur de 100 % de fluidité de pédalage signifie que la puissance est distribuée de manière constante pendant tout le cycle. Cet indice donne une indication sur la différence de production de puissance en phase ascendante par rapport à la phase descendante.
La figure 3 illustre l’évolution et la répartition de la puissance appliquée par un pied sur une pédale pendant un cycle de pédalage, ainsi que les puissances moyenne ‘PaVg’ et maximale ‘Pmax’. Le graphique montre une puissance positive ‘P+’ qui contribue à la rotation de la pédale, et dans la deuxième partie du cycle de pédalage, une puissance négative ‘P-‘ correspondant à la phase ascendante de la pédale ou phase de traction pendant laquelle le pied applique une force résistante à la rotation de la pédale. La puissance négative lors de la phase de traction de la pédale représente de l’énergie perdue car elle ne contribue pas à la rotation des bras de pédalier.
Les inventeurs dans une optique d’améliorer les performances de pédalage, ont développé une solution qui vise à supprimer la perte d’énergie lors de la phase de traction de la pédale. Partant du constat que les deux paramètres TE et PS sont directement liés à la quantité de puissance négative lors d’un cycle de pédalage, s’il n’existe pas de puissance strictement négative lors d’un cycle de pédalage, l’efficacité du couple (TE) est de 100 % pour ce même cycle.
La quantité de puissance négative est directement liée au potentiel couple négatif lors du cycle, par l’équation suivante :
P = vitesse de pédalage * couple.
La solution proposée consiste à analyser l’évolution du moment de force moyen sur un tour de 360° et à sonifier les données quand un couple négatif apparaît au cours d’un cycle de pédalage.
La figure 4 montre schématiquement une implémentation du dispositif de l’invention. L’exemple est décrit pour un vélo d’intérieur (400) de type « home training » mais il peut être adapté pour tout vélo d’extérieur que ce soit un vélo d’amateur ou de professionnel.
Le pédalier est équipé de capteurs (402) permettant soit par mesure directe, soit par relevé de données brutes ensuite converties, de déterminer le couple appliqué sur chaque pédale. Les données brutes peuvent être des données relatives aux conditions de pédalage, telles que la cadence de pédalage, la puissance de pédalage, le moment de force, l’indice de fluidité, l’indice d’efficacité.
Le dispositif de base est décrit pour un pied, mais il peut être implémenté pour chaque pied. Il est aussi possible de sonifier les deux pieds en même temps en procédant à une diffusion sonore multicanale, la charge cognitive étant cependant plus élevée pour le cycliste.
Les données du capteur sont transmises vers un moteur de sonification (404). Le terme « sonification >> désigne le fait de générer artificiellement un son à partir d'une action. L’invention propose ainsi un dispositif de réalité augmentée basé sur le système auditif et sa capacité à véhiculer de l'information sans surcharge du canal visuel, lequel est fortement sollicité pour la régulation et le contrôle des trajectoires.
Les capteurs de puissance (402) sont associés à un moteur de synthèse sonore (404) permettant de « jouer >> des sons parfaitement maîtrisés, et étant les plus propices à guider les cyclistes en les informant de façon naturelle de la baisse de puissance au cours des cycles de pédalage. La stratégie de sonification pour guider le cycliste consiste à générer un son lorsque le geste réalisé n'est pas optimal. Il est admis que lorsque la puissance fournie au cours du cycle de pédalage devient négative, le geste est considéré comme non-optimal. Sur la base de cette définition du geste non optimal et de sa mesure sur les couples instantanés par les capteurs de puissance, un son de couinement est généré en chaque instant où la puissance fournie est négative. Le son, synthétisé en temps réel et en fonction de la puissance développée, a pour objectif d'informer immédiatement et sans surcoût attentionnel le cycliste d'une baisse de performance car une baisse de puissance au cours du cycle de pédalage est détectée. De cette manière, le cycliste peut adapter son geste en temps réel avec l'objectif de supprimer le son de couinement (naturellement considéré comme problématique) et donc de modifier son activité de pédalage pour supprimer les zones de puissance négatives.
Dans un mode de réalisation, les données sont transmises selon le protocole de communication ANT ou ANT+ qui est un protocole de communication sans fils opérant sur la bande de fréquence de 2.4GHz. D’autres technologies de communication comme la technologie Bluetooth peuvent être implémentées.
Le signal reçu par le moteur de sonification (404) est analysé en temps réel. L’information est convertie dans un format qui peut être lu par le moteur de sonification. Les données converties peuvent ensuite être sonifiées selon la stratégie de sonification. Dans un mode de réalisation, le moteur de sonification implémente une stratégie basée sur un modèle de friction de Coulomb. L’homme du métier peut se référer aux articles suivants de E. Thoret et al concernant le modèle de friction de Coulomb :
E. Thoret, M. Aramaki, C. Gondre, R. Kronland-Martinet, and S. Ystad : “Controlling a non linear friction model for evocative Sound synthesis applications” In International Conférence on Digital Audio Effects (DAFx), Maynooth, Ireland, Sept. 2013; et
E. Thoret, M. Aramaki, C. Gondre, S. Ystad, and R. Kronland-Martinet: “Eluding the physical constraints in a nonlinear interaction sound synthesis model for gesture guidance”, Applied Sciences, 6(7):192, 2016.
Dans un mode de réalisation, le moteur de sonification peut être implémenté sur un processeur déporté pour une application de vélo d’intérieur telle qu’illustrée. Dans un mode de réalisation pour vélo de route, le moteur de sonification peut être implémenté comme un processeur structurellement attaché au vélo. Il peut être optimisé afin d'être compatible avec les ressources informatiques des objets connectés courants, en particulier avec les smartphones.
Quand l’analyse des données détermine qu’il doit y avoir sonification, le son synthétisé est diffusé vers le cycliste. La diffusion du son est faite par un dispositif de reproduction sonore compatible avec la pratique du vélo d’intérieur (enceinte Bluetooth par exemple) ou du vélo d’extérieur (oreillette Bluetooth par exemple).
Dans un mode de réalisation, la stratégie de sonification peut consister à modifier une musique déjà diffusée dans l’oreillette du cycliste, soit en distordant la musique, soit en superposant sur le même canal de diffusion le son synthétisé à la musique écoutée par le cycliste.
La figure 5 montre un enchaînement des étapes du procédé de l’invention dans un mode de réalisation. Le procédé opère sur un cycle de pédalage (500) et dans une première étape (502) permet de déterminer à chaque instant, une valeur de couple instantané pour les forces appliquées sur une pédale.
Pour des raisons de clarté, le procédé est décrit pour une pédale mais peut être opéré pour chacune des deux pédales, chaque pédale étant équipée d’un ou plusieurs capteurs aptes à fournir, soit directement, soit par calcul à partir d’une mesure brute, une valeur de couple instantané pour les forces appliquées sur cette pédale.
Dans une étape suivante (504), le procédé permet de comparer la valeur de couple instantané à un seuil. Dans un mode de réalisation, la valeur du seuil est une valeur paramétrable qui peut être égale à zéro, de manière à déterminer un couple négatif. Alternativement, le seuil peut être à une valeur différente selon le profil du cycliste prenant en compte qu’il soit débutant ou expert.
Si la valeur de couple instantané est inférieure à la valeur seuil, signifiant que le pédalage amène de la puissance négative, le procédé permet qu’une sonification soit activée (510) et que le son synthétisé produit soit diffusé (512). Dans un mode de réalisation, le son synthétisé est diffusé sur un canal de diffusion assigné à la pédale sur laquelle le procédé est opéré.
Dans un mode de réalisation préférentiel, le son produit par la sonification est un son dit de couinement, désagréable et dérangeant, audible par le cycliste, qui le fait réagir afin de corriger son pédalage. Les données de pédalage étant relevées et analysées en temps-réel, tout ajustement du pédalage qui va fournir une puissance positive sur une zone précédemment identifiée comme produisant une puissance négative, permet de ne plus sonifier les données sur cette zone et donc de supprimer le son désagréable.
Dans une étape suivante (514), le procédé permet de déterminer si le cycle est terminé. Si le cycle de pédalage n’est pas fini, le procédé reboucle sur l’étape de détermination de la valeur de couple instantané (502).
Si le cycle de pédalage est fini, le procédé démarre sur un nouveau cycle de pédalage.
Dans un mode de réalisation optionnel, le procédé permet de déterminer si la valeur seuil doit être modifiée (516) et si oui, mettre à jour la valeur seuil (518) avant de démarrer un nouveau cycle de pédalage. Dans un mode de réalisation particulier, la sonification est adaptative et permet de déclencher un son en prenant en compte l’analyse des données sur plusieurs cycles. Le procédé permet d’analyser les données sur plusieurs cycles de pédalage afin d’adapter le son synthétisé selon révolution des données. Un seuil de sonification peut être adapté selon que la sonification a été ou non active sur plusieurs cycles consécutifs. Par exemple, pour un cycliste débutant, si un son a été généré sur 3 cycles consécutifs, un seuil de sonification peut être redéfini (soit automatiquement, soit par le cycliste) pour ne déclencher l’émission d’un son que lorsque la puissance de pédalage est inférieure à un certain seuil.
Revenant à l’étape de comparaison (504), si la valeur de couple instantané est supérieure à la valeur seuil, signifiant que le pédalage ne produit pas de puissance négative, le procédé permet de déterminer (506) s’il y a une diffusion de son en cours, et de la stopper si c’est le cas (508). Ainsi, La diffusion du son synthétisé est maintenue tant qu’une valeur de couple instantané reste inférieure au seuil, et est stoppée dès qu’une valeur de couple instantané redevient supérieure ou égale au seuil.
S’il n’y a pas de son diffusé, le procédé permet de reboucler sur l’étape de détermination de fin de cycle (514).
La figure 6 illustre l’évolution de la fluidité de pédalage (PS) et la figure 7 illustre l’évolution de l’efficacité du couple (TE) sur chaque pied pour différentes sonifications. Les inventeurs ont comparé l’évolution des deux indicateurs (PS, TE) calculés pour 120 cycles (abscisse) pour trois types de sonification et moyennés pour 11 cyclistes.
Les sonifications étudiées ont été :
- sonification de l’invention dite « Couine >> : elle consiste à générer un son de couinement lorsqu’un couple appliqué sur la pédale est négatif. La sonification était stéréo, c’est-à-dire que l’action du pied gauche était sonifié via le canal gauche du casque d’écoute, et le pied droit était sonifié via le canal droit. Le son de couinement était synthétisé en temps-réel à partir d’un modèle de friction de Coulomb.
- sonification de la demande de brevet WO2013/017465, dite « Bip >>.
- sonification des articles de Schaffert et al., dite « Continue >>.
L’étude a aussi considéré les résultats sans sonification représentés par la courbe « Silence >>.
Les courbes indiquent que le deux indicateurs varient de manière similaire, et d’une manière générale, les performances sont les plus élevées avec la sonification « Couine >>. Les performances du pied gauche sont légèrement plus élevées que celles du pied droit.
Les résultats sont appuyés par des tests statistiques de variance de type ANOVA où des mesures répétées sont menées en considérant les facteurs « Condition >> et « Pied >>. Les résultats sont présentés ci-dessous, dans la Table 1 pour la fluidité et dans la Table 2 pour l’efficacité.
Pour la fluidité de pédalage, seul le facteur « Condition >> a un effet significatif (F(3,30)=15.94), alors que pour l’efficacité du couple, les facteurs «Condition» (F(3,30)=12.06), « Pied » (F(1,10)=10.55) et leur interaction (F(3,30)=3.26) ont des effets significatifs.
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En conclusion, la fluidité de pédalage pour la sonification « Couine >> est significativement supérieure à celles des conditions « Silence >> et « Continue >>. II n’y a pas une différence significative entre les conditions « Couine « et « Bip », mais la fluidité de pédalage moyenne est supérieure de 3 points pour la condition « Couine >>. Par ailleurs, il n’y a pas de différence significative entre les conditions « Silence >> et « Continue >>, traduisant le fait que la sonification « Continue >> n’améliorerait pas significativement les performances des cyclistes.
Ainsi la présente invention, qui permet une sonification dès qu’un couple négatif est détecté et une diffusion d’un son pendant toute la durée durant laquelle le couple est négatif, offre une solution d’aide à l’amélioration dynamique de la fluidité et de l’efficacité de pédalage.
Un autre résultat issu des tests est que la solution permettrait d’aider à équilibrer la technique du cycliste entre ses deux pieds.
Par ailleurs, les principes de la présente invention peuvent être étendus à un procédé permettant d’identifier des erreurs de pédalage. Un tel procédé peut comprendre par cycle de pédalage, des étapes consistant à:
- déterminer à chaque instant, soit par mesure directe, soit par relevé de valeurs brutes, une valeur pour au moins un paramètre parmi un ensemble de paramètres prédéfinis, chaque paramètre étant représentatif d’une condition de pédalage ;
- comparer la valeur dudit au moins un paramètre à une valeur seuil, la valeur seuil étant assignée audit au moins un paramètre et correspondant à une condition de pédalage optimale ;
- déterminer selon le résultat de la comparaison si la condition de pédalage est ou non optimale ;
- générer un son synthétisé si la condition de pédalage n’est pas optimale ;
- diffuser le son synthétisé ; et
- maintenir la diffusion d’un son synthétisé tant qu’au moins une condition de pédalage n’est pas optimale ou stopper la diffusion d’un son synthétisé dès que toutes les conditions de pédalage sont optimales.
Claims (14)
1. Procédé permettant d’améliorer une technique de pédalage, le procédé comprenant par cycle de pédalage, des étapes consistant à:
- déterminer à chaque instant, une valeur de couple instantané pour les forces appliquées sur au moins une pédale ;
- comparer ladite valeur de couple instantané calculée à chaque instant à un seuil ;
- générer un son synthétisé quand ladite valeur de couple instantané devient inférieure au seuil ;
- diffuser le son synthétisé sur un canal de diffusion assigné à ladite au moins une pédale ; et
- maintenir la diffusion du son synthétisé tant qu’une valeur de couple instantané calculée reste inférieure au seuil ou stopper la diffusion du son synthétisé dès qu’une valeur de couple instantané calculée redevient supérieure ou égale au seuil.
2. Le procédé selon la revendication 1 dans lequel l’étape de comparaison consiste à comparer ladite valeur de couple instantanée à une valeur de seuil paramétrable.
3. Le procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel l’étape de comparaison consiste à comparer ladite valeur de couple instantanée à une valeur de seuil égale à zéro.
4. Le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 comprenant de plus une étape consistant à déterminer si le cycle de pédalage est terminé.
5. Le procédé selon la revendication 4 comprenant une étape consistant à reboucler sur l’étape de détermination de la valeur de couple instantané si le cycle de pédalage n’est pas terminé ou sinon à démarrer un nouveau cycle de pédalage.
6. Le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 comprenant de plus une étape consistant à déterminer si la valeur du seuil doit être modifiée, et si oui à mettre à jour la valeur du seuil avant de démarrer un nouveau cycle de pédalage.
7. Le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 comprenant de plus une étape consistant à analyser les données sur plusieurs cycles de pédalage afin d’adapter le son synthétisé selon l’évolution des données.
8. Le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 comprenant après l’étape de comparaison, si la valeur de couple instantané est supérieure à la valeur seuil, une étape consistant à déterminer s’il y a une diffusion de son en cours, et à la stopper si c’est le cas.
9. Le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel l’étape de diffusion du son synthétisé consiste à superposer le son synthétisé à une musique diffusée sur ledit canal de diffusion.
10. Le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 dans lequel le son synthétisé est un son dit de couinement.
11. Un produit programme d’ordinateur, ledit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code permettant d’effectuer les étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
12. Un dispositif pour améliorer une technique de pédalage, le dispositif comprenant des moyens permettant par cycle de pédalage de :
- déterminer à chaque instant, une valeur de couple instantané pour les forces appliquées sur au moins une pédale ;
- comparer ladite valeur de couple instantané calculée à chaque instant à un seuil ;
5 - générer un son synthétisé quand ladite valeur de couple instantané devient inférieure au seuil ;
- diffuser le son synthétisé sur un canal de diffusion assigné à ladite au moins une pédale ; et
- maintenir la diffusion du son synthétisé tant qu’une valeur de couple
10 instantané calculée reste inférieure au seuil ou stopper la diffusion du son synthétisé dès qu’une valeur de couple instantané calculée redevient supérieure ou égale au seuil.
13. Le dispositif selon la revendication 12 comprenant des moyens pour mettre
15 en oeuvre les étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications 2 à 10.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR1853256A FR3080214A1 (fr) | 2018-04-13 | 2018-04-13 | Procede et dispositif d'aide a l'amelioration de techniques de pedalage |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1853256 | 2018-04-13 | ||
| FR1853256A FR3080214A1 (fr) | 2018-04-13 | 2018-04-13 | Procede et dispositif d'aide a l'amelioration de techniques de pedalage |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3080214A1 true FR3080214A1 (fr) | 2019-10-18 |
Family
ID=63963079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1853256A Withdrawn FR3080214A1 (fr) | 2018-04-13 | 2018-04-13 | Procede et dispositif d'aide a l'amelioration de techniques de pedalage |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3080214A1 (fr) |
Citations (3)
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-
2018
- 2018-04-13 FR FR1853256A patent/FR3080214A1/fr not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
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| SCHAFFERT NINA ET AL: "Towards an application of interactive sonification for the forces applied on the pedals during cycling on the Wattbike ergometer", DISPLAYS DEVICES, vol. 50, 18 September 2017 (2017-09-18), pages 41 - 48, XP085257200, ISSN: 0141-9382, DOI: 10.1016/J.DISPLA.2017.09.004 * |
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