Brevet FR2974288A1 — publié le 20121026

La présente invention entre dans le domaine de la pratique sportive et de l'ergonomie et le réglage des équipements sportifs en rapport avec la morphologie du participant. L'invention trouvera une application préférentielle, mais aucunement limitative, dans le cyclisme en vue d'améliorer l'ergonomie et la configuration du vélo en fonction de la morphologie de son utilisateur, à savoir un cycliste. L'invention se veut à même d'améliorer les performances sportives du cycliste, mais aussi son confort de la pratique de son sport, tout en préservant sa santé. Pour ce faire, l'invention se base sur les recherches scientifiques réalisées sur la cinématique et la cinétique du cycliste, en interaction permanente avec sa machine, qu'elle combine avec la biomécanique et la physiologie de l'exercice dans le but de définir un couple homme-machine dans son ensemble. En somme, l'invention vise à déterminer avec précision la position optimale d'un sportif, en particulier un cycliste, en fonction de sa morphologie dans le but d'optimiser le tandem homme-machine. En particulier, l'invention permet, à partir des données de positionnement acquises, de déterminer avec précision la géométrie optimale du cadre du vélo en fonction de son utilisateur, tout en respectant les contraintes mécaniques dudit cadre, tel que la chasse au sol, la longueur des bases ou l'entraxe avant. De plus, l'invention prend en compte le niveau de pratique du cycliste, d'un cycliste amateur pour une pratique en loisir jusqu'à un cycliste d'un niveau confirmé pratiquant ce sport en compétition. Pour ce faire, l'invention concerne un système de mesure de caractéristiques anthropométriques d'un utilisateur puis d'analyse automatique des mesures obtenues afin de déterminer une posture dédiée audit utilisateur, lesdites mesures étant utilisées pour configurer la géométrie et régler le vélo. Ainsi, le système selon l'invention comprend un procédé de mesure et d'analyse de caractéristiques anthropométriques d'un utilisateur, ledit procédé consistant à positionner un individu au niveau de moyens de référencement et déterminer des points remarquables de l'anatomie dudit individu, lesdits points remarquables étant reportés sur lesdits moyens de référencement, caractérisé en ce qu'il consiste à : - positionner des points remarquables déterminant au moins les caractéristiques anatomiques de l'entrejambe, des métatarses gauche et droit, de la largeur d'épaule, des hauteurs d'épaules gauche et droite, de la stature, des longueurs des bras droit et gauche, - puis mesurer les valeurs de ces différentes caractéristiques ; puis - analyser lesdites valeurs et déterminer des paramètres de réglage des éléments constituant un vélo. La présente invention comprend aussi un dispositif de 15 mesure anthropométrique, pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. Un tel dispositif comprend, d'une part, des moyens de référencement et, d'autre part, des moyens de mesure desdits moyens de référencement, ces derniers étant pourvus d'un 20 montant, d'une part, servant de moyens de réception et de guide en déplacement de toises supérieure et inférieure et de traverses et, d'autre part, recevant des capteurs visualisés par lesdits moyens de mesure de manière à déterminer les distances desdites caractéristiques anatomiques. 25 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre des modes de réalisation non limitatifs de l'invention, en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 représente une vue en perspective d'un mode 30 préférentiel de réalisation du dispositif de mesure selon l'invention ; - la figure 2 représente une vue similaire à la figure 1 dudit dispositif, lors de l'étape de mesure des caractéristiques morphologiques d'un utilisateur, modélisé 35 schématiquement ; - la figure 3 représente une vue schématisée d'un utilisateur et des différentes mesures effectuées, qui seront ensuite analysées selon ledit procédé ; et - la figure 4 représente une vue schématisée d'un vélo, mettant en évidence certaines dimensions réglables. La présente invention concerne un système de mesure de caractéristiques anthropométriques d'un utilisateur puis d'analyse automatique des mesures obtenues afin de déterminer une posture dédiée audit utilisateur, lesdites mesures analysées étant utilisées pour configurer la géométrie et régler un vélo. Un tel système comprend un procédé de mesure et d'analyse de caractéristiques anthropométriques dudit utilisateur, un dispositif de mesure pour la mise en oeuvre dudit procédé. Tout d'abord, ledit procédé consiste à mesurer des caractéristiques anthropométriques d'un utilisateur, à savoir effectuer des relevés de cotes sur le corps d'un cycliste. Ainsi, le procédé de mesure selon l'invention consiste à positionner un individu au niveau de moyens de référencement et déterminer des points remarquables de l'anatomie dudit individu, lesdits points remarquables étant reportés sur lesdits moyens de référencement. En particulier, ledit procédé consiste à mesurer successivement au moins l'une des caractéristiques suivantes : entrejambe, métatarses gauche et droit, largeur d'épaule, hauteurs d'épaules gauche et droite, stature, longueur des bras droit et gauche. Un exemple de mesures est représenté sur la figure 3, dans laquelle le corps d'un utilisateur est représenté sur un marbre anthropométrique. Dans cette réalisation, les mesures sont réalisées au niveau de points anatomiques remarquables, au nombre de neuf, à savoir : 1 - entrejambe : hauteur du sol jusqu'à l'entrejambe, en particulier jusqu'à l'articulation du col du fémur ; 2 - métatarse gauche : distance séparant la face 35 postérieure de l'os calcanéum jusqu'à la tête du premier métatarse pour le pied gauche ; 3 - métatarse droit : même distance pour le pied droit ; 4 - largeur d'épaule : largeur biomécanique des épaules équivalente à la distance inter-acromiale ; - hauteur d'épaule gauche : hauteur du sol jusqu'au 5 dessus la clavicule, pour le bras gauche, cette mesure étant effectuée le bras le long du corps ; 6 - hauteur d'épaule droite : même hauteur, pour le bras droit ; 7 - stature : hauteur du sol jusqu'au sommet du crâne ; 8 - longueur bras droit : longueur depuis l'épaule gauche jusqu'à l'extrémité des doigts, pour le bras droit, cette mesure étant effectuée le bras levé à l'équerre horizontalement ; 9 - longueur bras gauche : même longueur depuis l'épaule 15 droite, pour le bras gauche. On notera que lesdites mesures sont effectuées dans l'ordre susmentionné, les mesures précédemment réalisées permettant le calcul de certaines des mesures suivantes, ainsi que de mesures supplémentaires. Ainsi, à partir des valeurs de 20 l'entrejambe 1 et de la hauteur d'épaule 5 et 6, il est possible d'obtenir la hauteur du buste. Il en va de même à partir de la stature 7, de la hauteur d'épaule 5,6 et de la largeur d'épaule 4, qui permettent d'obtenir les valeurs pour la tête et le cou. Enfin, la largeur d'épaule 4 avec la 25 longueur des bras 8 et 9 permet d'obtenir la longueur exacte des bras. Par ailleurs, des comparaisons de certaines mesures permettent de déceler des anomalies anatomiques ou bien liées à la stature, par exemple des métatarses ou des longueurs de bras 30 droits et gauches différents. En outre, on notera que les mesures sont prises en des points remarquables spécifiques qui seront repris par le dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Selon une caractéristique additionnelle, des données 35 personnelles audit utilisateur peuvent être récoltées, afin d'améliorer l'analyse ultérieure desdites mesures. En particulier, de manière aucunement limitative, lesdites données personnelles peuvent inclure : l'âge, le poids, le type de pratique ainsi que le niveau, le kilométrage sur une période donnée (notamment annuelle), ainsi que les modèles de selle, de pédales et de chaussures. Des données médicales peuvent aussi être ajoutées, telles que certaines pathologies physiques ou physiologiques (hernie discale, scoliose, lombalgie). Enfin, des données supplémentaires peuvent être ajoutées et peuvent comprendre des caractéristiques techniques liées à au moins un des éléments du vélo, notamment la potence (reliant l'avant du cadre au tube du guidon). En effet, en fonction de l'angle et de la hauteur de ladite potence, la longueur de la douille de direction en résultant varie énormément, changeant l'influence directe de l'utilisateur sur son vélo ainsi que son positionnement sur ce dernier. Ces deux valeurs relatives à la potence permettent de calculer avec précision la longueur adaptée en fonction de la morphologie de l'utilisateur. Ensuite, le procédé selon l'invention prévoit d'analyser toutes ces informations (les mesures, les données personnelles et/ou les données supplémentaires) pour déterminer des données de configuration et de réglage d'un vélo. Cette analyse peut être effectuée manuellement par un opérateur ou automatiquement par un logiciel dédié. En outre, l'analyse peut comporter une phase de vérification desdites données, afin de mettre en évidence des erreurs ou des incohérences concernant les mesures ou la saisie des données personnelles et supplémentaires. De plus, ladite analyse met en corrélation lesdites 30 mesures et les données personnelles et supplémentaires avec la géométrie et les réglages du vélo. Par ailleurs, la mesure de l'entrejambe 1 permet de définir le positionnement de l'articulation du col du fémur par rapport à l'axe du boîtier de pédalier, déterminant le rapport 35 de transfert de la puissance du cycliste vers les pédales. La largeur d'épaule 4 est corrélée à la largeur du cintre qui, choisie de manière optimale, limite les tensions au niveau des cervicales et des trapèzes, les bras restant dans l'axe de l'articulation scapulo-humérale. La hauteur des épaules 6 et 7 permet de déterminer la 5 longueur entre la selle et le cintre, celle de la potence et celle du cadre. La longueur des bras 8 et 9 permet de déterminer la longueur entre la selle et le cintre, ainsi que la différence de hauteur entre ces deux éléments. 10 On notera que ladite différence de hauteur selle-cintre déterminée est une valeur maximale à ne pas dépasser. Un dépassement induirait une inclinaison trop importante du tronc du cycliste, perturbant le transfert d'oxygène pulmonaire et sanguin, tout en augmentant les tensions du système musculo- 15 squelettique, ce qui pourrait entrainer des risques pour la santé, notamment une accentuation des contractures cervicales, dorsales et lombaires, une aggravation des phénomènes arthrosiques préexistants, un risque de développement d'une endofibrose iliaque par compression cyclique de l'artère 20 iliaque, une compression du diaphragme. Avantageusement, ladite analyse permet d'obtenir les cotes et les réglages suivants sur le vélo (référencés sur la figure 4) . 10 - hauteur de selle : la distance mesurée, selon une 25 direction s'étendant selon l'axe du tube de selle, depuis l'axe du boîtier de pédalier jusqu'à un point de la surface supérieure de la selle, ledit point étant spécifique à chaque selle ; 11 - recul de selle : la distance projetée à l'horizontale 30 entre l'axe du boîtier de pédalier et le point d'extrémité arrière de la selle ; 12 - longueur selle-cintre : la distance projetée à l'horizontale entre le point d'extrémité arrière de la selle et l'axe du cintre ; 35 13 - différence de hauteur selle-cintre : la distance qui séparer un point d'appui de référence du cycliste sur ladite selle et le dessus du cintre ; 14 - longueur de manivelle : la distance de chaque manivelle entre l'axe du boîtier de pédalier et l'axe de rotation de la pédale ; 15 - longueur de potence : comme précédemment défini. Les cotes et réglages précédents peuvent alors être reportés sur le vélo en vue de l'adapter, voire de le concevoir « sur mesure ». Dans le cas d'une adaptation, il s'agit d'une ergonomie de correction d'un vélo déjà existant, afin d'améliorer essentiellement le confort et de préserver la santé de l'utilisateur, la performance n'étant pas significativement accrue. Dans l'autre cas, il s'agit d'ergonomie de conception qui prévoit de concevoir et fabriquer l'intégralité du vélo en fonction de son utilisateur. Il est alors possible d'envisager la fabrication d'un cadre adapté à la morphologie du cycliste. Outre l'obtention d'un confort inégalé et l'assurance de la préservation de la santé, une telle ergonomie permet d'accroître considérablement la performance en optimisant le couple cycliste-vélo. Comme évoqué précédemment, sur la base des résultats de l'analyse, il est possible de choisir la longueur des manivelles 14, reliant les plateaux d'entrainement de la chaine aux pédales. Ce choix est lié au réglage de la hauteur de la selle, des manivelles plus longues nécessitant un abaissement de la selle d'une hauteur équivalente, et inversement. Une configuration résultant de la précédente analyse réside aussi dans le choix du cintre (le guidon) et le réglage des leviers (notamment pour le freinage). Les mesures permettent de déterminer un point d'appui unique sur le cintre, qu'il convient de rapprocher au maximum pour, en fonction du maintien dudit cintre par le cycliste, diminuer les écarts des différentes positions possibles des mains et faire converger vers l'unique point d'appui, les points résultant des différents points d'appui réels. Un autre réglage peut consister à orienter l'angle des cales droite et gauche au niveau de chaque pédale, ainsi que leur emplacement par rapport à la chaussure, longitudinalement ou latéralement. A cet effet, peuvent être utilisées les mesures relatives à chacun des métatarses droit 3 et gauche 4 dont l'extrémité de la tête correspond au point d'appui optimal du pied sur la pédale. Un positionnement trop en avant de la cale augmente le bras de levier naturel, risquant de générer une tendinite d'Achille par sollicitation de ce tendon. Un positionnement trop en arrière limiterait le bras de levier, et le transfert de puissance vers le pédalier, tout en générant un phénomène de compression au niveau de l'insertion antérieure de l'aponévrose plantaire. Une fois ces valeurs connues, il convient de les reporter sur le vélo de manière à le configurer et le régler. Pour ce faire, l'invention peut intégrer une structure porteuse servant de support audit vélo qui y est inséré et maintenu, en particulier ledit cadre. De plus, ladite structure comprend des moyens de réglage, équipés de règles, afin d'effectuer la configuration du vélo et ses réglages au millimètre près, en respectant précisément les résultats d'analyse 10 à 15 susmentionnés. Avantageusement, le système de mesure selon l'invention comporte aussi un dispositif 16 spécifique de mesure anthropométrique, pour la mise en oeuvre du procédé précédent. Comme visible sur les figures 1 et 2, un tel dispositif 16 comprend, d'une part, des moyens de référencement 17 et, d'autre part, des moyens de mesure 18 desdits moyens de référencement 17. Tout d'abord, les moyens de référencement 17 comprennent un support 19 de réception dudit utilisateur, ledit support comprenant une embase 20 surmontée d'au moins un montant 21. Ce dernier sert de moyens de réception et de guide en déplacement, d'une part, d'une toise 22 supérieure et d'une toise inférieure 23 et, d'autre part, de traverses 24. De plus, ladite embase 20 peut comprendre une cale (non représentée) articulée en translation, de manière à permettre son coulissement le long d'une règle, de manière à mesurer avec précision les longueurs des métatarses 2 et 3. Selon un mode particulier de réalisation, la mesure des métatarses et le réglage de la cale peuvent s'effectuer au cours d'une même opération au travers d'un système connexe indépendant. Les données sont aussi introduites dans le logiciel de traitement, afin de compléter l'analyse réalisée. Ladite toise 22 supérieure est montée en translation verticale, notamment le long d'un rail ou d'une fente 25 ménagé au sein dudit montant 21. Ainsi guidée, ladite toise supérieure 22 peut être coulissée de haut en bas, ou inversement. En particulier, la toise supérieure 22 est destinée à reposer sur le haut du crâne dudit utilisateur lorsqu'il se trouve sur ledit dispositif 16, permettant de définir un capteur 26 pour la mesure de la stature 7. Par ailleurs, la toise inférieure 23 est elle aussi montée en translation verticale par rapport audit montant 21, le long d'un rail ou d'une fente 27, du haut vers le bas, ou inversement. Cette fente 27 peut être la même que la fente 25 susmentionnée. De plus, elle comprend un capteur 28 permettant de mesurer l'entrejambe 1. On notera que la toise inférieure 23 peut comprendre des moyens de rappel élastique, de manière à remonter au niveau de l'entrejambe de l'utilisateur en place sur le dispositif 16, venant contre l'articulation du col du fémur. Une fois en place, les toises 22 et 23 peuvent être bloquées, de manière à conserver leur position sur ledit montant 21. D'autre part, les traverses 24 se présentent sous la forme de bras s'étendant latéralement, sensiblement orthogonalement à l'horizontale, de part et d'autre dudit montant 21. Ces traverses servent au positionnement des bras de l'utilisateur et à la mesure de son envergure, à savoir la longueur de chaque bras 8 et 9. Pour ce faire, lesdites traverses 24 sont prévues réglables, d'une part, en hauteur en coulissant verticalement par rapport audit montant 21 et, d'autre part, en longueur au travers d'une portion télescopique 29. Dès lors, par coulissement de cette portion 29, il est possible d'agrandir ou de raccourcir chaque traverse 24. De plus, l'extrémité de chaque traverse 24 est équipée d'un capteur 30. D'autre part encore, le montant 21 peut comprendre deux capteurs 31 montés en coulissement, d'une part, vertical par rapport et de part et d'autre dudit montant 21 et, d'autre part, latéralement à l'horizontale. De tels capteurs sont destinés à venir reposer sur chaque épaule de l'utilisateur, permet de mesure les hauteurs correspondantes 5 et 6, ainsi que la largeur d'épaule 4. Selon une autre caractéristique, ledit dispositif 16 15 comprend des moyens de mesure 18 desdits moyens de référencement 17. Ces moyens de mesure 18 permettent d'identifier et de mesurer les distances entre les différents capteurs susmentionnés. 20 Pour ce faire, selon le mode préférentiel de réalisation, les moyens de mesure 18 intègrent des moyens 34 de capture d'images, tel une caméra ou un appareil photographique, au format numérique. Une fois enregistrées, les images sont traitées pour déterminer lesdites distances, notamment les neuf 25 mesures caractéristiques 1 à 9. Cette détermination est rendue possible au travers d'une distance définie entre les moyens de référencement 17 et les moyens de mesure 18. A cet effet, comme dans le mode de réalisation visible sur la figure 1, lesdits moyens de 30 mesure 18 sont reliés auxdits moyens de référencement 17 au travers d'au moins un rail 32, permettant de régler avec exactitude la distance séparant les deux moyens, l'un ou l'autre étant monté en coulissement sur ledit rail 32. Avec cette distance connue, en fonction des moyens de capture 34 35 utilisés, il est possible de déterminer avec précision les distances sur les images réalisées. A ce titre, lesdits moyens de mesure 18 peuvent intégrer un support 33 pour la fixation et le réglage de l'alignement, notamment en hauteur, desdits moyens de capture 34. Un tel support peut s'apparenter à un trépied pourvu d'un logement pour recevoir ladite caméra ou ledit appareil photographique. D'autres capteurs peuvent être positionnés, de manière fixe ou articulée par rapport auxdits moyens de référencement 17, de manière à constituer des points de référence ou un référentiel en vue de faciliter les mesures. Selon un autre caractéristique de l'invention, de manière préférentielle, le procédé fait aussi intervenir un protocole de mesure comportant plusieurs étapes successives en vue de déterminer les points anatomiques remarquables précédemment évoqués et de régler ledit dispositif de mesure 16, notamment ses capteurs. En référence à la figure 4, tout d'abord, un individu 100 est positionné au niveau de moyens de référencement 17, ses pieds 101 venant reposer à plat sur l'embase 20, les talons et le dos accolé audit montant 21. En premier, un opérateur vient positionner la toise inférieure 23 au niveau de l'entrejambe 1, puis la toise supérieure 22 sur le haut du crâne 102 dudit individu 100, en les faisant coulisser le long du montant 21. Puis, l'individu 100 étant les bras 103 à l'horizontale, main 104 tendue, prenant une position en croix pour que l'opérateur place les capteurs 30 d'extrémité des traverses 24. Ensuite, l'individu 100 baisse les bras 103 pour les ramener verticalement le long de son corps, à savoir son buste 104. L'opérateur place alors les capteurs 31 au niveau des épaules 105, pour marquer les hauteurs 5,6 et la largeur 4 d'épaule. Dès lors, avec les capteurs positionnés correctement et avec précision, il est possible de prendre une image, voire plusieurs, sur laquelle apparaissent lesdits capteurs. A ce titre, les extrémités desdits capteurs peuvent comprendre des zones spécifiques particulièrement visibles sur l'image prise, en particulier invisible à l'oeil nu, mais visualisable au travers d'un filtre appliqué à ladite image. A tout moment, l'opérateur peut aussi effectuer les mesures des longueurs des métatarses 2 et 3 à l'aide de la cale. On notera qu'à l'exception de cette mesure, il n'est pas nécessaire audit individu 100 de rester en place une fois les capteurs positionnés. Ainsi, le système de mesure 17 et d'analyse, puis de configuration et de réglage d'un vélo, en rapport direct avec la morphologie de l'utilisateur, permet lors du sport, d'assurer son confort, tout en respectant sa santé et en développant ses performances. En particulier, l'invention améliore le positionnement du haut du corps en minimisant les contraintes musculaires, tout en favorisant une position optimale pour le transfert d'oxygène des alvéoles pulmonaires jusqu'aux capillaires sanguins, et inversement. Concernant les membres inférieurs, la position précise de l'articulation du col du fémur optimise la cadence de pédalage, notamment en facilitant le passage de la zone de transition entre l'extension et la flexion. De plus, le positionnement ainsi obtenu prend en compte l'aérodynamisme du couple cycliste-vélo, en déterminant la plus petite surface frontale de prise au vent ne générant pas de contraintes physiologiques et biomécaniques. REVENDICATIONS1. Procédé de mesure et d'analyse des caractéristiques anthropométriques d'un utilisateur, ledit procédé consistant à positionner un individu (100) au niveau de moyens de référencement (17) et déterminer des points remarquables de l'anatomie dudit individu (100), lesdits points remarquables étant reportés sur lesdits moyens de référencement (17), caractérisé en ce qu'il consiste à : - positionner des points remarquables déterminant au moins les caractéristiques anatomiques de l'entrejambe (1), des métatarses gauche (2) et droit (3), de la largeur d'épaule (4), des hauteurs d'épaules gauche (5) et droite (6), de la stature (7), des longueurs des bras droit (8) et gauche (9), - puis mesurer les valeurs de ces différentes caractéristiques ; puis - analyser lesdites valeurs et déterminer des paramètres de réglage des éléments constituant un vélo. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce 20 qu'il consiste à introduire dans ladite analyse des données personnelles audit utilisateur. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits paramètres de réglage comprennent au moins la hauteur de selle (10), le recul de selle (11), la 25 longueur selle-cintre (12), la différence de hauteur selle-cintre (13), la longueur de manivelle (14), la longueur de potence (15). 4. Dispositif (16) de mesure anthropométrique pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend, d'une part, des moyens de référencement (17) et, d'autre part, des moyens de mesure (18) desdits moyens de référencement (17), ces derniers étant pourvus d'un montant (21), d'une part, servant de moyens de réception et de guide en déplacement de 35 toises supérieure (22) et inférieure (23) et de traverses (24) et, d'autre part, recevant des capteurs visualisés par lesdits 13moyens de mesure (18) de manière à déterminer les distances desdites caractéristiques anatomiques. 5. Dispositif de mesure selon la revendication 4, caractérisé par le fait que lesdits moyens de mesure (18) comprennent une caméra ou un appareil photographique (34) conçus aptes à prendre au moins une image desdits capteurs.