Brevet FR3016299A1 — publié le 20150717

PROCEDE DE COMMANDE D'UN EQUIPEMENT D'ASSISTANCE D'UN SPORTIF Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine des équipements d'assistance à l'entrainement sportif. De tels équipements fournissent à un sportif des indications pour lui permettre d'adapter son activité en fonction de paramètres physiologiques. Leur but général est de permettre à un sportif soucieux d'améliorer ses performances de mieux gérer ses séances d'entraînement et l'utilisation de ses ressources énergétiques par une assistance automatique. Etat de la technique On connaît dans l'état de la technique le brevet européen EP1836954 décrivant une méthode d'entrainement d'un athlète, comprenant une étape d'acquisition d'au moins un signal représentatif de sa condition physique pendant son activité. Ce signal est transmis à un équipement distant comprenant un serveur effectuant un traitement comparant le signal transmis avec des données personnelles enregistrées et transmettant en réponse des informations prioritaires à l'équipement mobile de l'athlète. Les brevets allemands DE10160528 ou DE10233651 et américain US 2005/171410 ou européen EP 2407218 décrivent d'autres solutions connues de management physiologiques d'un entraînement sportif. La demande de brevet internationale WO 2006042420 décrit un système informatique de calcule de l'intensité d'effort à fournir pendant un exercice, par la comparaison entre un profil préenregistré comprenant des données représentatives de la nutrition et de la santé. Les brevets EP2407218, EP2509016 et EP2025368 décrivent un procédé pour le monitorage du fitness, systèmes, produits de programme et leurs applications. La demande de brevet internationale W02010124247 décrit des solutions permettant d'accélérer un entraînement grâce à l'optimisation de l'état psychophysiologique de la personne soumise à l'entraînement. Ces techniques comprennent un système adaptatif d'entraînement et d'amélioration des performances conçus pour acquérir, analyser, afficher et traduire des données qui reflètent l'état psychophysiologique de l'utilisateur, notamment l'activité électrique du cerveau (EEG), du coeur (EKG) et des muscles (EMG), la respiration et d'autres paramètres qui caractérisent l'utilisateur en temps réel. Le système comporte une pluralité de mécanismes de retour d'informations permettant d'obtenir des informations visuelles, auditives et/ou tactiles basées sur l'état psychophysiologique de l'utilisateur au moment de l'entraînement, ces informations aidant l'utilisateur à s'orienter vers un état psychophysiologique cible pour exécuter une tâche particulière et pour optimiser la performance de cette tâche. Inconvénients de l'art antérieur Les solutions de l'art antérieur ne sont pas totalement satisfaisantes car elles prennent en compte principalement des informations instantanées, basées sur des données acquises pendant une séance d'entrainement. Ces solutions ne permettent pas de fournir un traitement des données prenant en compte les capacités physiques globales d'un individu ni de fournir en temps réel des indications sur l'adaptation d'une séance d'entraînement ou d'une course dans un contexte de compétition en fonction d'une signature de l'état physique général de l'individu.35 Solution apportée par l'invention Pour répondre à ces inconvénients, l'invention concerne selon son acception la plus générale un procédé de 5 commande d'un équipement d'assistance d'un sportif en vue de l'optimisation de ses performances, comprenant l'enregistrement sur un serveur d'au moins un profil d'effort générique et de transmission à l'équipement d'assistance, lors de l'exécution d'un exercice, de données de consigne calculées 10 en fonction de données acquises par l'équipement d'assistance et dudit profil générique caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape initiale d'enregistrement de la signature énergétique personnelle du sportif, et en ce que lesdites données de consigne sont calculées en fonction dudit profil 15 d'effort générique et de ladite signature énergétique. Avantageusement, lesdites données de consignes sont téléchargées dans la mémoire de l'équipement d'assistance d'un fichier correspondant à la séquence de données de consignes correspondant à un exercice associé à un profil d'effort 20 sélectionné, l'équipement appelant lesdites données de consignes en fonction de la progression de l'exercice. Selon une variante, lesdites données de consignes sont appelées par l'équipement d'assistance en fonction de la progression de l'exercice. 25 De préférence, le procédé selon l'invention comporte des étapes de comparaison entre les données de consigne et les données physiologiques acquises pour commander une interface d'information du sportif en fonction des actions correctives à effectuer. 30 Selon un mode de mise en oeuvre particulier, le procédé selon l'invention comprend - une étape d'enregistrement sur un serveur d'au moins un profil d'effort correspondant à une séance d'un exercice sportif, - des étapes de transmission d'informations par le serveur à l'équipement d'assistance d'informations pour fournir en temps réel au sportif des consignes, lesdites informations étant calculées en fonction de l'un desdits profils et d'informations personnelles caractérisé en ce que - lesdits profils d'effort comprennent des profils d'efforts génériques constitués par une succession de paramètres numériques individuels de référence, chacun desdits paramètres correspondant à une variable comprenant la vitesse de déplacement, la distance à parcourir, l'accélération, la durée du maintien de la vitesse, la nature de l'effort à fournir et/ou l'intensité de l'effort à fournir, la variation de l'accélération - le procédé comporte au moins une étape d'enregistrement d'une signature énergétique personnelle de performance du sportif, consistant à acquérir, à partir de l'équipement d'assistance, pendant l'exécution par le sportif d'un desdits exercices associés à un profil d'effort générique préalablement enregistré, des paramètres numériques comprenant la vitesse de déplacement, la distance parcourue, l'altimétrie, la fréquence cardiaque, la fréquence de foulée, - ladite étape de transmission des consignes comportant le calcul d'un profil d'effort personnalisé en fonction dudit profil d'effort générique correspondant à l'exercice choisi et de ladite signature énergétique personnelle du sportif. L'invention concerne aussi un programme d'ordinateur apte à être installé sur un équipement mobile comprenant des moyens pour établir une session informatique avec un serveur et un calculateur pour commander une interface utilisateur en fonction d'un traitement correspondant à la mise en oeuvre du procédé de commande susvisé. L'invention concerne encore un système comprenant un serveur pour la mise en oeuvre du procédé de commande susvisé caractérisé en ce qu'il comporte une mémoire pour l'enregistrement d'au moins un profil d'effort générique ainsi 5 que l'enregistrement pour chaque sportif abonné de sa signature énergétique personnelle, le serveur comprenant en outre des moyens de transmission à l'équipement d'assistance, lors de l'exécution d'un exercice, de données de consignes calculées en fonction de données acquises par l'équipement 10 d'assistance et dudit profil générique et de ladite signature énergétique. Description détaillée d'un mode de réalisation non limitatif 15 L'invention sera décrite dans ce qui suit en référence à un exemple non limitatif de réalisation, illustré par les dessins annexés où - la figure 1 représente un schéma de principe du système selon l'invention. 20 Le système selon l'invention comprend Un serveur (1) Un équipement de radiocommunication mobile (2) Des capteurs (3, 4) Des afficheurs (5, 6). 25 Le sportif est équipé d'un équipement de radiocommunication mobile (2), par exemple un téléphone cellulaire, incorporant des capteurs tels que des capteurs de position par un circuit GPS, et éventuellement un accéléromètre, un capteur de température ambiant ou 30 d'hygrométrie. Cet équipement comporte également un calculateur et une mémoire pour recevoir une application et l'exécuter pour commander la transmission d'informations à un serveur (1) ainsi que le traitement d'informations locales ou distantes pour commander des afficheurs visuels, sonores ou 35 vibrants tels que ceux (5) implémentés dans un téléphone -6- cellulaire (2), une montre digitale (6) ou un bracelet vibrant comportant des moyens de dialogue à courte portée avec le téléphone cellulaire (2). Les capteurs comprennent aussi un capteur de cardiofréquence (4) communiquant à courte portée avec le téléphone cellulaire (2), par exemple par une liaison Bluetooth. L'invention concerne une aide à l'entraînement et à la performance en compétition à partir d'indicateurs d'énergie global, enregistré sur le serveur (1), par exemple pendant une série d'entraînement d'apprentissage permettant le calcul sur le serveur (1) d'un indicateur à partir des données physiologiques transmise pendant des séances d'apprentissage par le téléphone cellulaire (2) ainsi que des données de géolocalisation et d'accélération. La production d'énergie chez l'homme se fait par des chaînes de réactions chimiques aérobique et anaérobique. La capacité maximale de production d'énergie par la voie aérobique est l'indicateur VO2max et à un VO2max donné, est associée une vitesse maximale aérobie (la vitesse est une mesure de l'intensité de l'effort pour la marche ou la course), qui est la plus petite vitesse qui sollicite cette capacité maximale de l'organisme dans un protocole triangulaire. Tous les besoins énergétiques issus d'une sollicitation à une vitesse supérieure à la vitesse maximale 25 aérobie sont couverts par les mécanismes anaérobiques L'invention vise à améliorer l'utilisation conjointe de ces systèmes de production énergétiques complémentaires, exploitant au mieux le rendement de chacune des deux voies et les facultés de reconstitution des 30 mécanismes anaérobies. Le système fournit aussi en temps réel la vitesse optimum de course permettant, compte tenu des modifications physiologiques enregistrées en temps réel par les capteurs connectés (4, 5) au téléphone cellulaire (2), à l'utilisateur de moduler sa vitesse pour accomplir son 35 parcours en un temps minimal. Les bénéfices pour l'utilisateur est de disposer d'un guide en temps réel de la vitesse de course optimale par une aide automatique l'invitant à rectifier un itinéraire en temps réel. L'avantage du produit est de conseiller personnellement la personne pendant l'entraînement afin de viser la meilleure performance dans les sports d'endurance comme le marathon. Le traitement des données physiologiques et physiques est basé sur une révision du modèle de Keller décrit par exemple dans l'article (modèles mathématiques et physiologiques de la performance humaine paru dans la revue Science et Sports de 1999, 14 : 278-91 publié aux éditions Elsevier). Le problème d'un coureur est celui du contrôle optimal d'un système dynamique, soumis à des contraintes physiologiques. Les paramètres sont valables pour tous les types de course la position-vitesse-énergie prévue dans le modèle Keller, mais nous rajoutons aussi les processus de fatigue et de récupération qui sont fondamentales dans la compréhension 20 des performances humaines. A partir de la définition correcte de l'espace d'état physiologique et de ses contraintes physiologiques, nous déduisons par les méthodes de contrôle optimal (Principe du Maximum de Pontryagin et programmation dynamique), on 25 déduit le profil de vitesse optimal. Ce modèle mathématique pour la course comprend la fatigue et les processus de récupération en tant que facteurs. Le rythme de course optimal est basé sur le concept de vitesse critique et les relations vitesse-consommation d'énergie (en 30 particulier la relation vitesse-consommation d'oxygène). Le modèle de Keller est fondé sur la loi de Newton, utilise deux constantes physiologiques pour caractériser le coureur, à savoir, la force propulsive maximale (par unité de masse), F (8,6 ms-2, N / kg) que le coureur peut exercer et 35 d'une constante se rapportant à des pertes internes (résistive) associées à l'action de la course. Il a développé une théorie de la course de compétition optimale prédisant que le coureur doit fonctionner à force propulsive maximale pour toutes les courses à distance inférieure à une distance critique (sprints courts jusqu'à 291 m). Pour de plus longues distances, la théorie prédit une force propulsive maximale au début de la course, puis une vitesse constante pour toute la course et enfin, un léger ralentissement dans les tous derniers mètres. Toutefois, de nouvelles technologies comme laser ou GPS ou des accéléromètres ont permis de mettre en évidence que l'optimisation de la performance est souvent associés à des variations de la vitesse non seulement à moyen et long terme de distance, mais aussi dans les sprints. Les motifs de variations sont évidemment fonction des caractéristiques des athlètes. C'est pourquoi il est souhaitable et possible grâce à notre modèle personnalisé de contrôle optimal de la course (et de la marche) de réaliser un temps minimum sur une distance donnée, et de guider la personne dans sa bonne allure pour son entraînement et ses objectifs de course (marathon de Paris 50,000 personnes chaque année) ou de randonnée (le tour du mont blanc par exemple ou l'ascension du Kilimandjaro qui sont des marches rapides très fréquentés). Pendant la phase d'apprentissage, on procède à un suivi en ligne du coureur et de ses réponses physiologiques par des capteurs de fréquences du corps (cardiaque, foulée, respiratoire,...) et de sensation qui vont transmettre au téléphone par Bluetooth (ou d'autres protocoles, tel que ANT +) puis au serveur via 3 ou 4G reçues sur un serveur et sur le téléphone du coureur. Une application informatique hébergée dans le serveur (1) calcule la vitesse optimale dans l'intervalle de 35 temps choisi par le coureur. Le serveur (1) donne au coureur une indication de vitesse, associée une information d'accélération (ou de décélération). Cette indication et modification éventuelle est sonore et/ou visuelle (voyant de couleur bleu, vert et 5 rouge pour une vitesse trop basse, optimale ou trop élevée) et/ou tactile (bracelet vibrant). Cette vitesse optimale est basée sur un algorithme protégé. La signature de vitesse conseillée est spécifique au coureur confronté à un environnement, un itinéraire dont les caractéristiques sont 10 mesurées ou téléchargé. Le fonctionnement est le suivant : 1. le coureur avec biocapteurs (3,4) envoie le 15 signal à l'équipement de radiocommunication (2) par une liaison de courte portée de type Bluetooth 2. l'équipement de radiocommunication (2) envoie les informations au serveur (1) qui exécute un algorithme qui détermine et envoie les consignes de vitesse ou de fréquence 20 cardiaque à suivre à l'équipement de radiocommunication (2) qui donne le signal sonore ou visuel d'allure à suivre en temps réel sur les afficheurs visuels ou sonores ou vibrants (5, 6) 3. l'équipement de radiocommunication (2) renvoie 25 la vitesse au serveur (1) qui recalcule la vitesse à suivre en fonction de la vitesse du coureur en temps réel associé à ses variables physiologiques en cas d'écart significatif à la signature énergétique calculée par le serveur en début de course. 30 4. Un indicateur de fatigue est calculé à partir des données physiologiques issues des biocapteurs pour évaluer la capacité du coureur à suivre les recommandations et à prévenir les risques de blessure. Optionnellement, un indicateur de pénibilité de l'exercice est calculé en parlant - 10 - pour indiquer le chiffre correspondant à la pénibilité de l'effort. REVENDICATIONS1 - Procédé de commande d'un équipement d'assistance (2) d'un sportif en vue de l'optimisation de ses 5 performances, comprenant l'enregistrement sur un serveur (1) d'au moins un profil d'effort générique et de transmission à l'équipement d'assistance, lors de l'exécution d'un exercice, de données de consigne calculées en fonction de données acquises par l'équipement d'assistance et dudit profil 10 générique caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape initiale d'enregistrement de la signature énergétique personnelle du sportif, et en ce que lesdites données de consigne sont calculées en fonction dudit profil d'effort générique et de ladite signature énergétique. 15 2 Procédé de commande d'un équipement d'assistance d'un sportif selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdites données de consignes sont téléchargées dans la mémoire de l'équipement d'assistance d'un fichier 20 correspondant à la séquence de données de consignes correspondant à un exercice associé à un profil d'effort sélectionné, l'équipement appelant lesdites données de consignes en fonction de la progression de l'exercice. 25 3 - Procédé de commande d'un équipement d'assistance d'un sportif selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdites données de consignes sont appelées par l'équipement d'assistance en fonction de la progression de l'exercice. 30 4 - Procédé de commande d'un équipement d'assistance d'un sportif selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce qu'il comporte des étapes de comparaison entre les données de consigne et les données physiologiques- 12 - acquises pour commander une interface d'information du sportif en fonction des actions correctives à effectuer. - Procédé de commande d'un équipement 5 d'assistance d'un sportif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend : - une étape d'enregistrement sur un serveur d'au moins un profil d'effort correspondant à une séance d'un exercice sportif, - des étapes de transmission d'informations par le serveur à l'équipement d'assistance d'informations pour fournir en temps réel au sportif des consignes, lesdites informations étant calculées en fonction de l'un desdits profils et d'informations personnelles, caractérisé en ce que - lesdits profils d'effort comprennent des profils d'efforts génériques constitués par une succession de paramètres numériques individuels de référence, chacun desdits paramètres correspondant à une variable comprenant la vitesse de déplacement, la distance à parcourir, l'accélération, la durée du maintien de la vitesse, la nature de l'effort à fournir et/ou l'intensité de l'effort à fournir, la variation de l'accélération - le procédé comporte au moins une étape d'enregistrement d'une signature énergétique personnelle de performance du sportif, consistant à acquérir, à partir de l'équipement d'assistance, pendant l'exécution par le sportif d'un desdits exercices associés à un profil d'effort générique préalablement enregistré, des paramètres numériques comprenant la vitesse de déplacement, la distance parcourue, l'altimétrie, la fréquence cardiaque, la fréquence de foulée, - ladite étape de transmission des consignes comportant le calcul d'un profil d'effort personnalisé en fonction-13- dudit profil d'effort générique correspondant à l'exercice choisi et de ladite signature énergétique personnelle du sportif. 6 - Programme d'ordinateur apte à être installé sur un équipement mobile comprenant des moyens pour établir une session informatique avec un serveur et un calculateur pour commander une interface utilisateur en fonction d'un traitement correspondant à la mise en oeuvre du procédé de commande conforme à l'une au moins des revendications précédentes. 7 - Système comprenant un serveur pour la mise en oeuvre du procédé de commande conforme à l'une au moins des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il comporte une mémoire pour l'enregistrement d'au moins un profil d'effort générique ainsi que l'enregistrement pour chaque sportif abonné de sa signature énergétique personnelle, le serveur comprenant en outre des moyens de transmission à l'équipement d'assistance, lors de l'exécution d'un exercice, de données de consignes calculées en fonction de données acquises par l'équipement d'assistance et dudit profil générique et de ladite signature énergétique.