WO2017001780A1 - Dispositif pour sport de glisse et procédé d'apprentissage associé - Google Patents

Dispositif pour sport de glisse et procédé d'apprentissage associé Download PDF

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WO2017001780A1
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gliding
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force sensor
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PCT/FR2016/051623
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Kévin LESTRADE
Jean-Luc BAROU
Philippe Viot
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Université De Bordeaux
Institut Polytechnique De Bordeaux
Centre National De La Recherche Scientifique - Cnrs -
École Nationale Supérieure D'arts Et Métiers (Ensam)
Arts
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Definitions

  • the present invention relates to sliding sports such as surfing, skiing, snowboarding in particular.
  • sensors capable of providing the surfer in real time the speed of the surf relative to the wave.
  • an analysis device for sliding sports intended to be fixed on a gliding support such as a surf or a ski at the interface with a user, said device comprises :
  • a force sensor adapted to capture one or more forces generated by the user on the gliding support
  • a position and motion sensor adapted to capture the position, speed and acceleration of the glide support in the space
  • a processing unit connected to the force sensor and the position and motion sensor and adapted to synchronize and process the data from the sensors.
  • the force sensor, the position and movement sensor and processing unit are associated with a sealed device intermediate between the force sensor and the user;
  • the position and motion sensor includes a 3-axis gyroscope, a 3-axis accelerometer and a magnetometer; • it includes a storage memory synchronized data and / or processed; and or
  • It is formed by a coating provided with at least one attachment zone intended to be fixed to the gliding support.
  • a device as above is used for the learning and development of a sport of gliding.
  • a method of learning a gliding sport using a device as above comprises:
  • a particular feature or embodiment is that the reference data defines an optimal behavioral model of a user.
  • a particular feature or embodiment is that the data processing step further comprises a step in which the movements of the glide support are determined from the measured data from the sensors via a predictive model.
  • the display of the evaluation and progress parameters is done in a graphical form highlighting the difference in position of the user with respect to the position of a reference user. Another way of realization is that the display of evaluation and progress parameters is made in a graphic form highlighting the differences in position between different users.
  • a computer program product downloadable from a communication network and / or recorded on a computer readable and / or executable medium by a processor, includes program code instructions for the implementation of the learning process above.
  • a device for simulating a gliding sport comprises:
  • a gliding support such as a surf or a ski
  • a processing unit connected to the force sensor and to the actuator and adapted to modify the position of the gliding support as a function of the forces generated by the user and of modeling parameters of an environment.
  • the invention also relates to a gliding support such as a surfboard and ski equipped with an analysis device as defined above.
  • the analysis device is integrated in the gliding support.
  • FIG. 1 shows. an instrumented surfboard according to one embodiment of the invention
  • FIG. 2 represents a data acquisition and processing flowchart of the device of FIG. 1;
  • FIG. 3 represents the evolution of the vertical force during use of the device of FIG. 1;
  • FIGS. 4A to 4C show the evolution of forces, angular velocities and accelerations during the evolution of FIG. 3;
  • FIG. 5 represents a flowchart of a learning method using the device of FIG. 1;
  • FIG. 6 represents a simulator based on the device of FIG. 1.
  • An analysis device for gliding sport is intended to be fixed on a gliding support such as a surf, or surfboard, or a ski. These two sports are given as examples but the description can be applied to any sport in which a device slides on a liquid or solid medium. Thus, and as indicated previously, the embodiments described below will focus on surfing.
  • a surfboard 1 comprises an analysis device comprising a force sensor 3 in the form of a platform for capturing forces according to 6 components: the 3 forces according to Cartesian coordinates and the 3 moments around the axes of the Cartesian coordinate system.
  • This mark is defined as linked to the surfboard, where x is the longitudinal axis, y is the transverse axis and z is the vertical axis.
  • less sophisticated sensors limited to capturing one or two force components can also be used for cost reasons. The counterpart to the use of such sensors is that the information collected is less rich. This can be offset by preliminary studies using the 6-component platform to determine the main components to be analyzed.
  • the force sensor 3 is attached to the surfboard 1 at the interface with a user.
  • the sensor 3 is preferably positioned under the front foot of the surfer because it is the main foot to direct the surf.
  • the sensor 3 can also be positioned under the back foot or two sensors are installed to collect the forces of each foot.
  • the force sensor is, for example, positioned under the sole of the ski boot. The force sensor thus captures all the forces generated by the user on the gliding support. It captures both the vertical and horizontal forces, front and rear, as well as the rotational torque around the 3 axes, ie on 6 axes of freedom.
  • the force sensor 3 is integrated in the surfboard 1 so as to limit as far as possible the difference in position of the user compared to a non-instrumented surfboard.
  • the force sensor 3 must resist the environmental elements of the surfboard 1 and in particular the marine water whose corrosion power is well known. At the same time, the possible protection of the force sensor 3 must not disturb the measurement of the forces. For example, a waterproof plastic film such as the Seaguard Flex 5400, Dickson, Wasquehal, France placed on the cover of the force sensor 3 has the advantage of not disturbing the capture of forces. Another solution is to use a force sensor intrinsically resistant to marine corrosion.
  • the analysis device also comprises a position and motion sensor 5.
  • This position and movement sensor 5 is intended to identify the interactions between the surfboard 1 and the wave by analyzing the dynamic behavior of the board. surfacing 1 via, for example, angular velocities and longitudinal accelerations of the surfboard. It is therefore adapted to capture the position, speed and acceleration of the surfboard in space.
  • a 3-axis gyroscope such as the InvensSense ITG3200, San Jose, California
  • a 3-axis accelerometer such as the ADXL345 from Analog Devices, Norwood, USA
  • a magnetometer but may also consist of components that may be less performance but also less expensive such as a GPS receiver or use fewer components and, for example, be limited to a GPS receiver and a 3D accelerometer of the type used by consumer smart phones.
  • a processing unit 7 is connected to the force sensor 3 and the position and motion sensor 5.
  • This processing unit 7 synchronizes the data from the sensors.
  • it may consist of a Mega 2560 card from Engineering, Torino, Italy which also includes an analog-to-digital converter.
  • This analysis device can be divided into several locations of the glide support.
  • the position and movement sensor may be composed of several elements offset from the force sensor 3 and the data processing unit 7, and this being logically connected with them, and vice versa for the others. elements of the analysis device.
  • a network may be installed to retrieve and synchronize information from these two sensors and also to collect and synchronize information from other sensors.
  • a camera 9 attached to the surfboard 1 is connected to the processing unit 7 by this network.
  • the camera 9 is positioned to capture the image of the user, in particular his foot placed on the force sensor to advantageously allow correlations to be made between the sensed forces and the position of the user.
  • the analysis device also comprises a storage memory 1 1 synchronized data and / or a transmitter 13 for transmitting the synchronized and / or processed data in real time to an analysis and visualization computer (not shown) via a wireless link. This allows the data to be used at the end of the year and / or during the exercise.
  • step 21 of the electrical measurements from the sensors into numerical values representing the different physical values: forces (N), moments (Nm), velocities (ms "1 ) and accelerations (ms " 2 ) in the Cartesian coordinate system x , y, z;
  • step 25 Storage and / or transmission, step 25, of all the synchronized data.
  • Figure 3 thus shows the evolution of the force Fz as a function of time according to different situations.
  • zone 35 the actual surfing phase starts and begins with a peak of Fz corresponding to the support of the surfer standing up. Then there is a series of support / withdrawal corresponding to the evolutions of surfing. This typically corresponds to a bending / extension taking up phase.
  • FIG. 4B, 4C and 4D show as a function of time and synchronized respectively:
  • FIGS. 4 correspond to the same surfing phase as that of FIG. 3, it can be seen that the search for speeding results in acceleration peaks along the longitudinal axis: the desired result is therefore well achieved.
  • This device is advantageously usable for learning and improving a gliding sport by allowing a coach and the athlete to see and analyze precisely what happened during the exercise.
  • step 51 Use, step 51, of the surfboard by a user to surf and record data from the sensors 3, 5 of the surfboard 1;
  • Step 53 of data comparison can be based on data from a previous session or data from a session of a professional surfer (thus showing "the ideal") or finally, in the context of of a fun activity, the data of an "adversary".
  • the display of evaluation and progression parameters is done in a graphical form highlighting the difference in position of the user against the position of a reference user or highlighting differences in position between different users.
  • several users use the same board and all the evolutions are synthesized and put in parallel on this display.
  • several users use each parallel an instrumented surfboard and all developments is reported on a common display, which can allow fun applications or competition.
  • a computer program product downloadable from a communication network and / or recorded on a computer readable medium and / or executable by a processor, includes program code instructions for implementing the learning method.
  • the simulation device comprises a sliding support and a force sensor fixed on the sliding support at the interface with a user, as described above.
  • an actuator 61 is fixed on the gliding support and is adapted to move the gliding support in 6 degrees of freedom.
  • This actuator is for example a hexapod positioner or a motion platform.
  • the position and motion sensor is advantageously integrated with the actuator. It can even be deleted considering that the position of the surf is perfectly defined at any time by the positioner.
  • a processing unit 63 is connected to the force sensor 3 and the actuator 61. It is adapted to modify the position of the gliding support according to the forces generated by the user and parameters of modeling an environment to simulate the result of the forces applied to the glide support by the user according to an environment programmed to simulate, for example, the shape of a wave, or the slope of a track of ski.
  • the modeling is based on a predictive model making it possible to predict the behavior of the board according to the behavior of the surfer.
  • This model is built from data acquisition sessions using the surfboard 1 equipped with the analysis device described above.
  • This simulator also includes display screens 65 to allow to inform the user, in the most natural way possible, of the environment that has been programmed so that the user can react to it.
  • the data processing unit 7 further comprises a computing unit for analyzing the data coming from the sensors in order to provide the user (the surfer or a person such as the coach) a real-time analysis of quantitative evaluation and progress information.
  • the data processing step 53 consists in analyzing the data coming from the sensors of the surfboard 1 and comparing them with reference data.
  • the first category of data concerns the interactions between the surfer and the board which can be of the type forces, pressures and / or support location.
  • the second category of data concerns the interactions between the board and the wave which can be of the type positions, speeds, accelerations.
  • the computing unit comprises a predictive model which makes it possible to predict the movement of the surfboard either from the measured data relating to the interactions between the surfer and the board, or to from the measured data relating to the interactions between the board and the wave.
  • This quantitative information on the movement of the board is then compared to reference data that is grouped into a database. These reference data are obtained either from a previous session or from a session of a professional surfer. The comparison step thus makes it possible to determine the difference in position between the user with respect to the position of a reference user, thereby showing the points to be improved.
  • the image of the user, in particular his foot resting on the force sensor obtained from the camera 9 is synchronized with the data from the force sensors.
  • the sealed analysis device is formed by at least one coating provided with several attachment zones to be fixed on the gliding support 1.
  • the force sensor 3, the position and motion sensor 5 and the data processing unit 7 are associated with a surface of coatings. When the coatings are fixed on the sliding support, they form a sealed zone for the sensors 3 and 5, and the processing unit 7.
  • this coating is in the form of a foam plate with an outer surface having a relief and an inner surface associated with the surfboard. sensors 3 and 5, and the data processing unit 7.
  • the outer surface thus forms a non-slip surface for the sliding operator. It can be of different shapes and sizes depending on the style of the surfing practitioner.
  • the different coatings are arranged on the board to optimize the support of the practitioner.
  • the sensors 3 and 5 and the processing unit 7 can be associated with a coating or several coatings.
  • the invention also relates to a gliding support such as a surfboard or ski equipped with an analysis device that allows the practitioner of a gliding sport to learn and improve.

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Abstract

La présente invention se rapporte à un dispositif d'analyse pour sport de glisse destiné à être fixé sur un support de glisse (1) tel qu'un surf ou un ski à l'interface avec un utilisateur, ledit dispositif comprenant: un capteur d'effort(3)adapté pour capter une ou des forces générées par l'utilisateur sur le support de glisse; un capteur de position et de mouvement (5) adapté pour capter la position, la vitesse et l'accélération du support de glisse dans l'espace; une unité de traitement (7) connectée au capteur d'effort et au capteur de position et de mouvement et adaptée pour synchroniser et traiter les données en provenance des capteurs.

Description

DISPOSITIF POUR SPORT DE GLISSE ET PROCÉDÉ
D'APPRENTISSAGE ASSOCIÉ
DESCRIPTION
Domaine technique
[01 ] La présente invention se rapporte aux sports de glisse tels que le surf, le ski, le « snowboard » notamment.
Etat de la technique
[02] Dans le texte qui suit, le surf va être pris à titre d'exemple principal de sport de glisse. Cependant, l'enseignement de ce texte s'applique également aux autres sports de glisse dans lesquels un élément principalement rigide va glisser sur une surface liquide ou solide. Cela comprend donc le ski dans toutes ses variantes, le « snowboard » ou surf des neiges, etc.
[03] L'apprentissage et le perfectionnement d'un sport de glisse tel que le surf passent par un entraînement sous le regard d'un entraîneur. Ce dernier va regarder le surfeur évoluer et, en fonction des défauts qu'il constate, proposer des corrections au sportif qui va s'efforcer d'avoir l'attitude correcte par une succession d'essais / erreurs.
[04] Ce travail est actuellement aidé par des caméras vidéos installées directement sur le surf, ou sur la côte et qui, en enregistrant les évolutions du surfeur, vont aider l'entraineur et le sportif à visualiser et analyser a posteriori le travail réalisé.
[05] Il existe également des capteurs capables de fournir en temps réel au surfeur la vitesse du surf par rapport à la vague.
[06] Ces possibilités d'apprentissage et de perfectionnement sont donc très qualitatives et reposent beaucoup sur l'expérience de l'entraineur, ou du sportif. Par exemple, dans le sport de haut niveau, des variations infimes de prise d'appui peuvent avoir des conséquences importantes sur la qualité de la trajectoire alors qu'elles ne seront dues qu'à une position très peu différente de la position optimale, différence pas ou peu détectable par l'enregistrement vidéo.
[07] Il serait donc souhaitable d'offrir aux sportifs et à leurs entraîneurs des moyens permettant de quantifier les différents éléments d'une évolution et de les comparer ainsi, par exemple, à une évolution idéale. Description de l'invention
[08] Il existe donc un réel besoin pour un dispositif de sport de glisse qui permette d'acquérir des données quantitatives palliant ainsi les défauts, inconvénients et obstacles de l'art antérieur.
[09] Pour résoudre un ou plusieurs des inconvénients cités précédemment, un dispositif d'analyse pour sport de glisse destiné à être fixé sur un support de glisse tel qu'un surf ou un ski à l'interface avec un utilisateur, ledit dispositif comprend :
• un capteur d'effort adapté pour capter une ou des forces générées par l'utilisateur sur le support de glisse;
• un capteur de position et de mouvement adapté pour capter la position, la vitesse et l'accélération du support de glisse dans l'espace ;
• une unité de traitement connectée au capteur d'effort et au capteur de position et de mouvement et adaptée pour synchroniser et traiter les données en provenance des capteurs.
[10] Des caractéristiques ou des modes de réalisation particuliers, utilisables seuls ou en combinaison, sont :
• Il comprend en outre une caméra connectée à l'unité de traitement, ladite caméra étant positionnée pour capter l'image de l'utilisateur ;
• le capteur d'effort, le capteur de position et de mouvement et unité de traitement sont associés à un dispositif étanche venant en intermédiaire entre le capteur d'effort et l'utilisateur ;
• le capteur de position et de mouvement comprend un gyroscope 3 axes, un accéléromètre 3 axes et un magnétomètre ; • il comprend une mémoire de stockage des données synchronisées et/ou traitées ; et/ou
• il comprend un émetteur pour transmettre en temps réel les données synchronisées et/ou traitées à un calculateur d'analyse et de visualisation via une liaison sans fil ;
• il est formé par un revêtement pourvu d'au moins une zone de fixation destinée à être fixée au support de glisse.
[1 1 ] Dans un deuxième aspect de l'invention, un dispositif comme ci- dessus est utilisé pour l'apprentissage et le perfectionnement d'un sport de glisse.
[12] Dans un troisième aspect de l'invention, un procédé d'apprentissage d'un sport de glisse utilisant un dispositif comme ci-dessus, comprend :
• utilisation dudit dispositif par un utilisateur pour pratiquer ledit sport de glisse et enregistrement des données en provenance des capteurs dudit dispositif ;
• traitement desdites données et comparaison avec des données de référence ;
• traitement et fusion desdites données pour une conversion et un affichage de paramètres d'évaluation et de progression de l'utilisateur.
[13] Une caractéristique ou mode de réalisation particulier est que les données de référence définissent un modèle comportemental optimal d'un utilisateur.
Une caractéristique ou mode de réalisation particulier est que l'étape de traitement de données comprend en outre une étape dans laquelle les mouvements du support de glisse sont déterminés à partir des données mesurées provenant des capteurs par l'intermédiaire d'un modèle prédictif. Une caractéristique ou mode de réalisation particulier est que l'affichage des paramètres d'évaluation et de progression est réalisé sous une forme graphique mettant en évidence la différence de position de l'utilisateur par rapport à la position d'un utilisateur de référence. Un autre mode de réalisation est que l'affichage des paramètres d'évaluation et de progression est réalisé sous une forme graphique mettant en évidence les différences de position entre différents utilisateurs.
[14] Dans un quatrième aspect de l'invention, un produit programme d'ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un processeur, comprend des instructions de code de programme pour la mise en œuvre du procédé d'apprentissage ci-dessus.
[15] Dans un cinquième aspect de l'invention, un dispositif de simulation d'un sport de glisse comprend :
• un support de glisse tel qu'un surf ou un ski ;
• un capteur d'effort fixé sur le support de glisse à l'interface avec un utilisateur, ledit capteur d'effort étant adapté pour capter l'ensemble des forces générées par l'utilisateur sur le support de glisse ;
· un actionneur fixé sur le support de glisse et adapté pour déplacer le support de glisse selon 6 degrés de liberté;
• une unité de traitement connectée au capteur d'effort et à l'actionneur et adaptée pour modifier la position du support de glisse en fonction des forces générées par l'utilisateur et de paramètres de modélisation d'un environnement.
Dans un sixième aspect, l'invention concerne également un support de glisse tel qu'une planche de surf et de ski équipé d'un dispositif d'analyse tel que défini ci-dessus.
Selon une forme avantageuse de ce support de glisse, le dispositif d'analyse est intégré dans le support de glisse.
Brève description des figures
[16] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite uniquement à titre d'exemple, et en référence aux figures en annexe dans lesquelles :
- La figure 1 représente. une planche de surf instrumentée selon un mode de réalisation de l'invention ; - La figure 2 représente un ordinogramme d'acquisition et de traitement des données du dispositif de la figure 1 ;
- La figure 3 représente l'évolution de la force verticale lors d'une utilisation du dispositif de la figure 1 ;
- Les figures, 4A à 4C représentent l'évolution des forces, des vitesses angulaires et des accélérations lors de l'évolution de la figure 3 ;
- La figure 5 représente un ordinogramme d'un procédé d'apprentissage utilisant le dispositif de la figure 1 ; et
- La figure 6 représente un simulateur basé sur le dispositif de la figure 1 .
Modes de réalisation
[17] Un dispositif d'analyse pour sport de glisse est destiné à être fixé sur un support de glisse tel qu'un surf, ou planche de surf, ou un ski. Ces deux sports sont donnés à titre d'exemple mais la description peut s'appliquer à tout sport dans lequel un dispositif glisse sur un milieu liquide ou solide. Ainsi, et comme indiqué préalablement, les modes de réalisation décrits ci- après se centreront sur le surf.
[18] En référence à la figure 1 , une planche de surf 1 comprend un dispositif d'analyse comprenant un capteur d'effort 3 sous forme d'une plateforme de captation des forces selon 6 composantes : les 3 forces selon des coordonnées cartésiennes et les 3 moments autour des axes du repère cartésien. Ce repère est défini comme lié à la planche de surf, x étant l'axe longitudinal, y l'axe transversal et z l'axe vertical. On notera que des capteurs moins sophistiqués se limitant à capter une ou deux composantes de force peuvent également être utilisés pour des raisons de coût. La contrepartie de l'utilisation de tels capteurs est que l'information recueillie est moins riche. Cela peut être compensé par des études préliminaires utilisant la plateforme à 6 composantes pour déterminer les composantes principales à analyser.
[19] Des études préalables permettent de définir les quantités maximales que le capteur d'effort 3 doit être capable d'enregistrer. Ainsi, il est souhaitable que le capteur d'effort 3 soit capable de mesurer les forces maximales suivantes : 5000N pour Fx, 5400N pour Fy, 14500N pour Fz, 560Nm pour Mx, 650Nm pour My et 750Nm pour Mz.
[20] Le capteur d'effort 3 est fixé sur la planche de surf 1 à l'interface avec un utilisateur. Ainsi, sur une planche de surf, le capteur 3 est préférentiellement positionné sous le pied avant du surfeur car c'est le pied principal pour diriger le surf. Cependant, le capteur 3 peut également être positionné sous le pied arrière ou bien deux capteurs sont installés pour recueillir les efforts de chaque pied. Pour un ski, le capteur d'effort est, par exemple, positionné sous la semelle de la chaussure de ski. Le capteur d'effort capte ainsi l'ensemble des forces générées par l'utilisateur sur le support de glisse. Il capte aussi bien les forces verticales et horizontales, avant et arrière, que les couples de rotation autour des 3 axes, soit sur 6 axes de liberté.
[21 ] Le capteur d'effort 3 est intégré dans la planche de surf 1 de façon à limiter autant que possible la différence de position de l'utilisateur par rapport à une planche de surf non instrumentée.
[22] Le capteur d'effort 3 se doit de résister aux éléments environnementaux de la planche de surf 1 et en particulier à l'eau marine dont le pouvoir de corrosion est bien connu. En même temps, la protection éventuelle du capteur de force 3 ne doit pas perturber la mesure des forces. Par exemple, un film plastique étanche tel que le Seaguard Flex 5400, Dickson, Wasquehal, France mis en couverture du capteur de force 3 a l'avantage de peu perturber la captation des forces. Une autre solution est d'utiliser un capteur de force intrinsèquement résistant à la corrosion marine.
[23] Le dispositif d'analyse comprend également un capteur de position et de mouvement 5. Ce capteur de position et de mouvement 5 est destiné à identifier les interactions entre la planche de surf 1 et la vague en analysant le comportement dynamique de la planche de surf 1 via, par exemple les vitesses angulaires et les accélérations longitudinales de la planche de surf. Il est donc adapté pour capter la position, la vitesse et l'accélération de la planche de surf dans l'espace. Il comprend par exemple un gyroscope 3 axes tel que le ITG3200 de InvensSense, San José, Californie, un accéléromètre 3 axes tel que le ADXL345 d'Analog Devices, Norwood, USA et un magnétomètre mais peut être également constitué de composants peut-être moins performants mais également moins coûteux tels qu'un récepteur GPS ou utiliser moins de composants et, par exemple, se limiter à un récepteur GPS et un accéléromètre 3D du type de ceux utilisés par les téléphones intelligents grand public.
[24] Une unité de traitement 7 est connectée au capteur d'effort 3 et au capteur de position et de mouvement 5. Cette unité de traitement 7 synchronise les données en provenance des capteurs. Par exemple, elle peut être constituée d'une carte Mega 2560 de Arduino, Torino, Italie qui comprend également un convertisseur analogique-numérique. Ce dispositif d'analyse peut être réparti en plusieurs localisations du support de glisse. Par exemple, le capteur de position et de mouvement peut être composé de plusieurs éléments déportés par rapport au capteur d'effort 3 et à l'unité de traitement des données 7, et cela en étant logiquement connectés avec eux, et réciproquement pour les autres éléments du dispositif d'analyse.
[25] Avantageusement, un réseau peut être installé pour récupérer et synchroniser les informations en provenance de ces deux capteurs et également pour recueillir et synchroniser des informations en provenance d'autres capteurs.
[26] Par exemple, une caméra 9 fixée sur la planche de surf 1 est connectée à l'unité de traitement 7 par ce réseau. La caméra 9 est positionnée pour capter l'image de l'utilisateur, en particulier son pied posé sur le capteur d'effort afin de permettre avantageusement de faire des corrélations entre les forces captées et la position de l'utilisateur.
[27] Le dispositif d'analyse comprend également une mémoire de stockage 1 1 des données synchronisées et/ou un émetteur 13 pour transmettre en temps réel les données synchronisées et/ou traitées à un calculateur d'analyse et de visualisation (non représenté) via une liaison sans fil. Cela permet d'exploiter les données en fin d'exercice et/ou pendant l'exercice.
[28] Le traitement des données est réalisée de la façon suivante, figure 2 :
• Conversion, étape 21 , des mesures électriques en provenance des capteurs en valeurs numériques représentant les différentes valeurs physiques : forces (N), moments (Nm), vitesses (ms"1) et accélérations (ms"2) dans le repère cartésien x, y, z ;
« Synchronisation, étape 23, des différentes mesures et, si disponibles, des images prises par la caméra ;
• Stockage et/ou transmission, étape 25, de l'ensemble des données synchronisées.
[29] La figure 3 montre ainsi l'évolution de la force Fz en fonction du temps selon différentes situations.
[30] Dans la zone 31 , le surfeur est assis sur la planche en attendant la vague. Il n'est donc pas en contact avec le capteur de forces 3 et la force Fz est égale à 0.
[31 ] Dans la zone 33, le surfeur est couché sur la planche et rame avec ses mains pour attraper la vague. Seule sa poitrine est en contact avec le capteur de force 3 aussi la force Fz correspond à environ 40 à 60 % du poids du surfeur.
[32] Dans la zone 35, la phase de surf proprement dite démarre et commence par un pic de Fz correspondant à la prise d'appui du surfeur se mettant en position debout. Puis se déroule une série d'appui/retrait correspondant aux évolutions de surf. Cela correspond typiquement à une phase de prise de vitesse par flexion/extension.
[33] Finalement, en zone 37, le surfeur sort de la planche soit par chute, soit car c'est la fin de la vague et Fz retourne à 0.
[34] Bien évidemment, c'est la zone 35 correspondant à la phase de surf qui est la plus intéressante à analyser. [35] Les figures 4B, 4C et 4D montrent en fonction du temps et synchronisées respectivement :
• La force verticale ;
• Les vélocités angulaires ; et
· Les accélérations longitudinales.
[36] Le trait vertical pointillé correspond sur ces trois figures au départ de la phase de surf.
[37] Sachant que les figures 4 correspondent à la même phase de surf que celle de la figure 3, on constate que la recherche de prise de vitesse se traduit par des pics d'accélération selon l'axe longitudinal : le résultat recherché est donc bien atteint.
[38] Ce dispositif est avantageusement utilisable pour l'apprentissage et le perfectionnement d'un sport de glisse en permettant à un entraîneur et au sportif de voir et analyser de façon précise ce qui s'est passé pendant l'exercice.
[39] Ainsi, un apprentissage du surf utilisant la planche de surf comprend, figure 5 :
• Utilisation, étape 51 , de la planche de surf par un utilisateur pour pratiquer le surf et enregistrement des données en provenance des capteurs 3, 5 de la planche de surf 1 ;
• Traitement des données et comparaison avec des données de référence, étape 53 ;
• Traitement et fusion des données pour une conversion et un affichage de paramètres d'évaluation et de progression de l'utilisateur, étape 55.
[40] L'étape 53 de comparaison de données peut se baser sur des données d'une session précédente ou des données provenant d'une session d'un surfeur professionnel (montrant ainsi « l'idéal ») ou enfin, dans le cadre d'une activité ludique, les données d'un « adversaire ».
[41 ] L'affichage des paramètres d'évaluation et de progression est réalisé sous une forme graphique mettant en évidence la différence de position de l'utilisateur par rapport à la position d'un utilisateur de référence ou mettant en évidence les différences de position entre différents utilisateurs. Dans un premier exemple, plusieurs utilisateurs utilisent la même planche et l'ensemble des évolutions est synthétisé et mis en parallèle sur cet affichage. Dans un second exemple, plusieurs utilisateurs utilisent en parallèle chacun une planche de surf instrumentée et l'ensemble des évolutions est reporté sur un affichage commun, ce qui peut permettre des applications ludiques ou de compétition.
[42] Pour la mise en œuvre, on conçoit que l'unité de traitement à bord du dispositif comme ceux qui servent à l'analyse sont pilotés par des programmes d'ordinateur. Ainsi, un produit programme d'ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un processeur, comprend des instructions de code de programme pour la mise en œuvre du procédé d'apprentissage.
[43] Par ailleurs, il est particulièrement intéressant d'utiliser le dispositif instrumenté comme base pour un simulateur permettant ainsi à un utilisateur de s'entraîner en dehors du milieu naturel.
[44] En particulier, figure 6, le dispositif de simulation comprend un support de glisse et un capteur d'effort fixé sur le support de glisse à l'interface avec un utilisateur, tel que décrit ci-dessus. De plus, un actionneur 61 est fixé sur le support de glisse et est adapté pour déplacer le support de glisse selon 6 degrés de liberté. Cet actionneur est par exemple un positionneur hexapode ou une plateforme de mouvement.
[45] On notera que dans cette configuration, le capteur de position et de mouvement est avantageusement intégré à l'actionneur. Il peut même être supprimé en considérant que la position du surf est parfaitement définie à tout instant par le positionneur.
[46] Une unité de traitement 63 est connectée au capteur d'effort 3 et à l'actionneur 61 . Elle est adaptée pour modifier la position du support de glisse en fonction des forces générées par l'utilisateur et de paramètres de modélisation d'un environnement afin de simuler le résultat des forces appliquées sur le support de glisse par l'utilisateur en fonction d'un environnement programmé pour simuler, par exemple, la forme d'une vague, ou la pente d'une piste de ski.
[47] Pour cela, la modélisation se base sur un modèle prédictif permettant de prédire le comportement de la planche en fonction du comportement du surfeur. Ce modèle est construit à partir de sessions d'acquisition de données utilisant la planche de surf 1 équipée du dispositif d'analyse décrit ci-dessus.
[48] Ce simulateur comprend également des écrans de visualisation 65 pour permettre d'informer l'utilisateur, de façon la plus naturelle possible, de l'environnement qui a été programmé afin que l'utilisateur puisse réagir à celui-ci.
[49] L'invention a été illustrée et décrite en détail dans les dessins et la description précédente. Celle-ci doit être considérée comme illustrative et donnée à titre d'exemple et non comme limitant l'invention à cette seule description. De nombreuses variantes de réalisation sont possibles.
[50] Par exemple, dans le cadre de la pratique du ski, il est intéressant d'instrumenter les deux skis en installant sur chacun un capteur d'effort et un capteur de position et de mouvement et de synchroniser l'ensemble afin d'obtenir un ensemble complet d'information. En surf, il est également possible d'instrumenter le surf avec un second capteur de forces pour enregistrer les forces provenant du pied arrière du surfeur.
[51 ] Il est également possible de prévoir un dispositif manuel de marche/arrêt permettant à l'utilisateur de ne démarrer l'acquisition que pendant une phase intéressante d'évolution.
[52] Dans les revendications, le mot « comprenant » n'exclut pas d'autres éléments et l'article indéfini « un/une » n'exclut pas une pluralité.
[53] Selon l'invention, l'unité de taitement de données 7 comporte en outre une unité de calcul permettant d'analyser les données provenant des capteurs afin de fournir à l'utilisateur (le surfeur ou une personne extérieure telle que l'entraîneur) une analyse en temps réel des informations quantitatives d'évaluation et de progresssion.
[54] A cet effet, l'étape de traitement de données 53 consiste à analyser les données en provenance des capteurs de la planche de surf 1 et à les comparer à des données de référence. On distingue deux catégories de données provenant des capteurs. La première catégorie de données concernent les interactions entre le surfeur et la planche qui peuvent être du type forces, pressions et/ou localisation d'appui. La deuxième catégorie de données concernent les interactions entre la planche et la vague qui peuvent être du type positions, vitesses, accélérations.
[55] Selon une forme particulièrement avantageuse de l'invention, l'unité de calcul comprend un modèle prédictif qui permet de prédir le mouvement de la planche de surf soit à partir des données mesurées relatives aux interactions entre le surfeur et la planche soit à partir des données mesurées relatives aux interactions entre la planche et la vague.
[56] Ces informations quantitatives sur le mouvement de la planche sont ensuite comparées à des données de référence qui sont regroupées dans une base de données. Ces données de référence sont obtenues soit à partir d'une session précédente soit à partir d'une session d'un surfeur professionnel. L'étape de comparaison permet ainsi de déterminer la différence de position entre l'utilisateur par rapport à la position d'un utilisateur de référence, montrant ainsi les points à améliorer.
[57] Selon une forme avantageuse de l'invention, l'image de l'utilisateur, en particulier son pied posé sur le capteur d'effort obtenue à partir de la caméra 9 est synchronisée avec les données issuées des capteurs d'efforts. Ainsi il est possible de corréler les forces d'appui à l'orientation du pied du pratiquant. Cette corrélation permet de fournir une analyse plus précise sur le positionnement du pied au pratiquant.
[58] Selon une forme avantageuse de réalisation de l'invention, le dispositif d'analyse étanche est formé par au moins un revêtement muni de plusieurs zones de fixation pour venir se fixer sur le support de glisse 1 . Le capteur d'effort 3, le capteur de position et de mouvement 5 et l'unité de traitement de données 7 sont associés à une surface de revêtements. Lorsque les revêtements sont fixés sur le support de glisse, ils forment une zone étanche pour les capteurs 3 et 5, et l'unité de traitement 7.
[59] De préférence et dans le cadre d'une utilisation du dispositif d'analyse pour une planche de surf, ce revêtement se présente sous la forme d'une plaque de mousse avec une surfacce extérieure munie de relief et une surface intérieure associée aux capteurs 3 et 5, et à l'unité de traitement de données 7. La surface extérieure forme ainsi une surface antidérapante pour le pratiquant de glisse. Il peut être de différentes formes et tailles en fonction du style du pratiquant de surf. Les différents revêtements sont agencés sur la planche pour optimiser les appuis du pratiquant. Les capteurs 3 et 5 et l'unité de traitement 7 peuvent être associés à un revêtement ou plusieurs revêtements.
[60] L'invention concerne également un support de glisse tel qu'une planche de surf ou de ski équipé d'un dispositif d'analyse qui permet au pratiquant d'un sport de glisse d'apprendre et de se perfectionner.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif d'analyse pour sport de glisse destiné à être fixé sur un support de glisse (1 ) tel qu'un surf ou un ski à l'interface avec un 5 utilisateur, ledit dispositif comprenant :
• un capteur d'effort (3) adapté pour capter une ou des forces générées par l'utilisateur sur le support de glisse (1 ) ;
• un capteur de position et de mouvement (5) adapté pour capter la position, la vitesse et l'accélération du support de glisse (1 ) dans0 l'espace ;
• une unité de traitement (7) connectée au capteur d'effort (3) et au capteur de position et de mouvement (5) et adaptée pour synchroniser et traiter les données en provenance des capteurs. 5
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend en outre une caméra (9) connectée à l'unité de traitement (7), ladite caméra étant positionnée pour capter l'image de l'utilisateur.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le o capteur d'effort (3), le capteur de position et de mouvement (5) et l'unité de traitement (7) sont associés à un dispositif étanche venant en intermédiaire entre le capteur d'effort et l'utilisateur.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 précédentes, caractérisé en ce que le capteur de position et de mouvement (5) comprend un gyroscope 3 axes, un accéléromètre 3 axes et un magnétomètre.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 0 précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une mémoire de stockage
(1 1 ) des données synchronisées et/ou traitées.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un émetteur (13) pour transmettre en temps réel les données synchronisées et/ou traitées à un calculateur d'analyse et de visualisation via une liaison sans fil .
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif est formé par un revêtement pourvu d'au moins une zone de fixation destinée à être fixée au support de glisse.
8. Utilisation d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes pour l'apprentissage et le perfectionnement d'un sport de glisse.
9. Procédé d'apprentissage d'un sport de glisse utilisant un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend :
• utilisation (51 ) dudit dispositif par un utilisateur pour pratiquer ledit sport de glisse et enregistrement des données en provenance des capteurs dudit dispositif ;
• traitement (53) desdites données et comparaison avec des données de référence ;
• traitement et fusion (55) desdites données pour une conversion et un affichage de paramètres d'évaluation et de progression de l'utilisateur.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'étape de traitement de données comprend en outre une étape dans laquelle les mouvements du support de glisse sont déterminés à partir des données mesurées provenant des capteurs par l'intermédiaire d'un modèle prédictif.
1 1 . Procédé selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que l'affichage des paramètres d'évaluation et de progression est réalisée sous une forme graphique mettant en évidence la différence de position de l'utilisateur par rapport à la position d'un utilisateur de référence.
12. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'affichage des paramètres d'évaluation et de progression est réalisé sous une forme graphique mettant en évidence les différences de position entre différents utilisateurs.
13. Produit programme d'ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un processeur, caractérisé en ce qu'il comprend des instructions de code de programme pour la mise en œuvre du procédé d'apprentissage selon l'une au moins des revendications 9, 10, 1 1 ou 12.
14. Dispositif de simulation d'un sport de glisse comprenant :
• un support de glisse (1 ) tel qu'un surf ou un ski ;
• un capteur d'effort (3) fixé sur le support de glisse à l'interface avec un utilisateur, ledit capteur d'effort étant adapté pour capter des forces générées par l'utilisateur sur le support de glisse ;
· au moins un actionneur (61 ) fixé sur le support de glisse et adapté pour déplacer le support de glisse selon 6 degrés de liberté;
• une unité de traitement (63) connectée au capteur d'effort (3) et à l'actionneur et adaptée pour modifier la position du support de glisse en fonction des forces générées par l'utilisateur et de paramètres de modélisation d'un environnement.
15. Support de glisse (1 ) tel qu'une planche de surf ou de ski, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispsoitif selon l'une des revendications 1 à 7.
16. Support de glisse (1 ) selon la revendication 15, caractérisé en ce que le dispositif est intégré dans le support de glisse.
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