Brevet FR3030761A1 — publié le 20160624

Dispositif de mesure des mouvements d'un équipement sportif Domaine de l'invention L'invention est relative à un dispositif de mesure des mouvements d'un équipement sportif. Etat de la technique Lorsqu'un joueur cherche à progresser dans un sport, il doit assimiler un certain nombre d'automatismes, c'est-à-dire un certain nombre de gestes qui vont lui permettre de réaliser les actions désirées. 15 Par exemple, pour un joueur de tennis, il est particulièrement intéressant de placer la balle au centre de la raquette afin de fournir le maximum de puissance lorsque la balle est frappée par la raquette. Il est également important de bien placer son corps et d'imprimer un 20 mouvement de raquette adéquate afin d'envoyer la balle à l'endroit choisie. Dans le tennis comme dans beaucoup d'autres sports, il y a une infinité de situations possibles et les automatismes acquis lors des phases d'entrainement sont réutilisés par exemple lors des compétitions. 25 Cependant, pour acquérir les bons mouvements, il est primordial de pouvoir enregistrer et retranscrire les mouvements réalisés par le joueur en phase d'apprentissage afin de réussir à corréler le mouvement réel de la raquette, la trajectoire de la balle et le ressenti du joueur. 10 Pour aider le joueur, il existe différents capteurs de mouvement et de position qui permettent au joueur de tennis de récupérer les informations relatives aux différents coups qui ont été joués. Il est également possible de récupérer la puissance délivrée à la balle lors de l'impact. Le document WO 2002035184 décrit un dispositif qui comporte des accéléromètres et des gyroscopes coopérant avec un circuit intégré. Au moyen des informations accumulées, il est possible de déduire les mouvements d'un club de golf selon trois directions orthogonales. Des enseignements sensiblement équivalents sont décrits dans les documents WO 2010007160 et EP 2704098 au moyen d'un accéléromètre et d'un magnétomètre ou au moyen d'un accéléromètre tri-axe, d'un gyroscope tri-axe et d'un magnétomètre tri-axe. Les documents FFI2829700 et EP2592612 décrivent des capteurs configurés pour détecter les mouvements d'une raquette de tennis lors des phases de jeu. US-A-2006/0025229 divulgue un système de mesure du mouvement d'une 20 raquette de tennis, comprenant un capteur d'accélération linéaire deux axes et un capteur de vitesse angulaire triaxial. Ce système ne permet pas de réaliser des mesures satisfaisantes du mouvement de la raquette de tennis. 25 Objet de l'Invention L'invention a pour objet un dispositif de mesure qui soit plus efficace que les dispositifs de l'art antérieur. 30 On tend à atteindre ce résultat au moyen d'un dispositif de mesure des mouvements d'un objet comportant : 10 15 - un capteur configuré pour mesurer au moins une accélération linéaire et une accélération angulaire, - une source d'alimentation configurée pour alimenter le capteur, - un encapsulant réalisé en matériau élastomère et configuré pour encapsuler le capteur, - des moyens d'accrochage de l'encapsulant sur l'objet de manière à fixer le capteur sur l'objet Dans un mode de réalisation, il est avantageux de prévoir que la source d'alimentation comporte un dispositif d'alimentation formé en matériau piézo- électrique encapsulé dans l'encapsulant. Il est également intéressant de prévoir que la source d'alimentation comporte un dispositif d'alimentation comportant une cellule photovoltaïque et/ou un dispositif de récupération de l'énergie cinétique de l'objet. En variante, il est encore possible de prévoir un circuit de mesure de premières vibrations configuré pour déterminer la position du point d'impact entre l'objet et une balle. Dans un mode de réalisation préférentiel, les moyens d'accrochages sont configurés pour s'accrocher à un cordage d'une raquette. Il est également possible de prévoir que l'encapsulant comporte deux rainures configurées pour s'accrocher à deux fils adjacents du cordage de ladite raquette. Dans une variante de réalisation, le capteur comporte une boussole. Le circuit de mesure de premières vibrations peut être connecté à un circuit de génération de deuxième vibrations configuré pour générer des deuxièmes vibrations déphasées par rapport aux premières vibrations de manière à amortir les première vibrations dans le cordage de la raquette. Il est encore possible d'intégrer un circuit d'activation configuré pour activer le capteur à partir de la détection d'un impact sur la raquette Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente, de manière schématique, un circuit de mesure disposé sur une raquette de tennis, - la figure 2 représente, de manière schématique, un premier mode de réalisation d'un circuit de mesure, - la figure 3 représente, de manière schématique, un deuxième mode de réalisation d'un circuit de mesure. 20 Description détaillée La figure 1 illustre un mode de réalisation d'un dispositif de mesure 1 des 25 mouvements d'un objet 2. Le dispositif de mesure 1 comporte un capteur 3 qui est configuré pour détecter les différents mouvements de l'objet 2. L'objet 2 est un équipement sportif utilisé par un joueur. L'objet 2 est par exemple une raquette, un club de golf, une batte de baseball ou tout autre objet adapté. 30 Comme illustré à la figure 2, le capteur 3 est configuré pour détecter des accélérations linéaires ou angulaires selon trois directions orthogonales X, Y et Z. Les directions sont orthogonales deux à deux. De manière avantageuse, le capteur 3 est configuré pour détecter des déplacements dans les trois directions orthogonales ainsi que des vitesses angulaires et linéaires. De cette manière, le capteur 3 est en mesure de détecter tous les mouvements possibles qui seront réalisés. Il sera ensuite possible de reproduire tous les déplacements de l'objet 2 avec ses éventuels changements d'orientation. Ces enregistrements permettront de suivre les différents mouvements réalisés par le joueur sur l'objet au cours de la phase de jeu analysée. Le capteur 3 est encapsulé dans un encapsulant 4 réalisé en matériau polymère. Le matériau polymère est configuré pour absorber au moins en partie les vibrations émises par la balle sur l'objet 2 lors des multiples frappes de balle, c'est-à-dire lors des multiples impacts de la balle sur l'objet 2. L'encapsulant 4 est avantageusement réalisé dans un élastomère. Les propriétés visco-élastiques de l'encapsulant vont absorber en partie l'énergie de l'impact entre la balle et l'objet étudié. Il a été observé que l'invention est particulièrement intéressante pour étudier les trajectoires d'une raquette de tennis car la raquette de tennis génère une quantité importante de vibrations. Il y a beaucoup plus de vibrations que pour les clubs de golf ou pour les battes de baseball. La durée de vie est ainsi améliorée. Le dispositif de mesure 1 comporte également un organe de fixation 5 de l'encapsulant 4 sur l'objet 2 dont on souhaite mesurer les mouvements. L'organe de fixation 5 est configuré pour fixer le capteur 3 à l'objet 2 de manière à ce que les mouvements mesurés par le capteur 3 soient représentatifs des mouvements de l'objet 2. De manière avantageuse, l'organe de fixation 5 et/ou l'encapsulant 5 sont configurés de manière à ce qu'un seul positionnement soit possible sur l'objet 2 afin que les composantes des mouvements analysés soient représentatives de grandeurs caractéristiques de l'objet 2 étudié. De cette manière, dès que le dispositif 1 est fixé sur l'objet 2 à étudier, il n'est pas nécessaire de réaliser une phase de calibration afin de déterminer les axes pertinents d'études de l'objet 2 analysé. Par exemple, pour une raquette, il est important de mesurer les mouvements dans le plan du cordage également présenté comme le plan du tamis ainsi que les mouvements perpendiculaires à ce plan. Il est également avantageux de prévoir que les deux autres axes du capteur sont représentés par les deux directions orthogonales du cordage. Dans l'exemple illustré à la figure 1, le plan d'étude contient les axes X et Y. De manière à minimiser autant que possible l'impact du dispositif de mesure 1, sur les mouvements du joueur, il est avantageux de pouvoir placer le dispositif 1 au plus près du centre de gravité de l'objet 2. Selon les configurations, le centre de gravité de la raquette se situe entre le centre du tamis et la tête du manche. Afin de se fixer au plus près du centre de gravité, il apparaît particulièrement avantageux de prévoir un système de fixation 5 qui permet de se fixer au cordage et de préférence entre deux cordes 8 adjacentes de manière à placer si possible le capteur dans le plan du cordage. Dans un mode de réalisation avantageux illustré à la figure 3, le dispositif 1 est configuré de manière à ce que l'encapsulant 4 comporte au moins deux rainures 5 distinctes configurées pour encastrer deux fils 8 adjacents du cordage d'une raquette. De cette manière le dispositif peut être monté et démonté rapidement de la raquette et les deux rainures permettent de placer le capteur dans le plan médian de la raquette. En variante illustrée à la figure 2, le dispositif 1 peut comprendre deux zones en saillies qui seront liées au cordage de manière à fixer le dispositif de mesure. Le dispositif comporte également des moyens d'anti-rotation qui sont configurés pour éviter que le dispositif ne tourne sur lui même lors de la phase de jeu ce qui induirait une difficulté dans l'analyse des données. De manière avantageuse, le dispositif de mesure n'est pas cylindrique afin de bloquer les rotations parasites en cours d'utilisation ou les détecter plus facilement. Il est également avantageux de prévoir que les dimensions de l'encapsulant sont compatibles avec un encastrement entre deux fils 8 adjacents du cordage. Le dispositif a avantageusement une section carré ou rectangulaire. De manière avantageuse, le capteur 3 comporte au moins un accéléromètre, un gyroscope, une boussole et/ou un magnétomètre de manière à détecter les différents déplacements précités. De manière avantageuse, le capteur comporte un accéléromètre tri-axial ainsi qu'un gyroscope tri-axial. Dans un mode de réalisation, le capteur comporte une centrale inertielle. Dans un mode de réalisation préférentiel, le capteur est réalisé par des systèmes microélectromécaniques (également appelés MEMS pour Micro ElectroMechanical Systems) ce qui permet un très fort gain en compacité. Dans un mode de réalisation avantageux, le capteur a un poids inférieur à 10 grammes ce qui permet son intégration dans un très grand nombre d'objets sans que cela ne modifie le centre de gravité de l'objet étudié et donc la manière de jouer du joueur. Par exemple, le poids d'une raquette sans cordage est généralement compris entre 220g et 350g et le poids d'un cordage est généralement compris entre 15 et 20g. Il apparaît donc particulièrement important de limiter le poids du dispositif de mesure pour ne pas déstabiliser le joueur en le faisant jouer avec une raquette beaucoup plus lourde. Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif comporte un circuit de 30 détection 6 des vibrations également configuré pour mesurer des premières vibrations dans l'objet 2 lors des impacts avec une balle de manière à déterminer la position de l'impact et ainsi définir si la zone d'impact est centrée dans une zone prédéfinie ou hors de la zone prédéfinie. La zone prédéfinie d'impact représente avantageusement la zone qui permet de mieux contrôler la direction de la balle lors de son impact ainsi que de délivrer un maximum de puissance. Cette zone d'impact va générer les premières vibrations dans l'objet 2. De manière avantageuse, pour déterminer la position de l'impact entre l'objet et la balle, il est avantageux d'utiliser un dispositif de mesure des vibrations de type piézo-électrique. Le dispositif de mesure 6 comporte une ou plusieurs lames en matériau pézio-électrique et les informations électriques recueillies sont analysées pour le calcul de la position de l'impact sur l'objet. Dans un exemple de réalisation, le dispositif de mesure 6 est inclus dans la source d'alimentation 7 car l'énergie piézo-électrique récupérée est utilisée pour alimenter le capteur 3. Dans un mode de réalisation particulier, le capteur 3 est associé à un circuit actif de diminution des vibrations dans l'objet. Une fois les vibrations détectées par le capteur, ce dernier transmet l'information au circuit actif de diminution des vibrations dans l'objet 2 afin qu'il génère de nouvelles vibrations qui sont déphasées par rapport aux vibrations initiales. Ces nouvelles vibrations sont configurées pour amortir, au moins partiellement, les vibrations initiales dans la zone de préhension de l'objet par l'utilisateur afin que ce dernier soit moins sujet aux troubles musculo-squelettiques. Dans le cas particulier d'une raquette de tennis, les nouvelles vibrations peuvent être configurées pour amortir les vibrations du cordage après l'impact. De manière avantageuse, le circuit de détection des premières vibrations peut être utilisé comme circuit pour générer des deuxièmes vibrations qui sont déphasées par rapport aux premières vibrations de manière à amortir ces premières vibrations. Le capteur 3 est alimenté par une source d'alimentation 7. La source d'alimentation 7 est avantageusement une batterie solidaire du capteur 3 de manière à gagner en compacité. En variante, il est possible de prévoir que la source d'alimentation 7 est dissociable du capteur 3 pour gagner en facilité de remplacement si la batterie est défaillante ou déchargée. De manière à faciliter l'utilisation du dispositif de mesure 1, il est particulièrement avantageux de prévoir un dispositif de mesure autonome en énergie. La source d'alimentation 7 est préférentiellement configurée pour générer de l'énergie électrique à partir des déplacements subits par le dispositif de mesure. En d'autres termes, les mouvements du dispositif de mesure sont transformés en une énergie électrique qui vient alimenter le capteur 3. La source d'alimentation peut comporter un dispositif de récupération de l'énergie cinétique de l'objet sur lequel est fixé le dispositif de mesure. Avantageusement, la source d'alimentation 7 comporte un système de génération d'électricité de type piézo-électrique. Le système de génération peut comporter une ou plusieurs lames dont la déformation provoque la génération d'énergie électrique récupérée pour alimenter le capteur 3. De manière avantageuse, les mêmes lames sont utilisées pour alimenter le capteur en électricité et pour déterminer les zones d'impact sur l'objet. La source d'alimentation peut également comporter un système de génération d'électricité autre que de type piézo-électrique. Dans un mode de réalisation avantageux, la source d'alimentation comporte un système de génération d'électricité au moyen de l'énergie lumineuse, par exemple au moyen d'une cellule photovoltaïque. De manière préférentielle, la mise en fonctionnement du capteur 3 est réalisée lorsque le module de génération piézo-électrique détecte un ou plusieurs impacts synonymes d'une utilisation volontaire de l'équipement de sport. La mise en fonctionnement peut également s'effectuer de manière autonome lorsque l'énergie accumulée atteint une valeur seuil. A titre d'exemple pour un joueur de tennis, les premiers échanges réalisés lors de la phase d'échauffement vont permettre d'accumuler de l'énergie électrique dans la batterie au-delà d'une valeur seuil ce qui va initier la mise en fonctionnement automatique du capteur. La mise en fonctionnement peut également être conditionnée à la détection d'un nombre d'impacts prédéfini sur une période de temps donnée. Le capteur 3 est configuré pour mesurer les déplacements de l'objet 2 de manière à discriminer une ou plusieurs situations différentes en fonction du sport pratiqué. Par exemple, pour le tennis, le capteur est configuré pour différencier au moins un coup droit, un revers, un smatch, un service, une volée coup droit et une volée revers. De cette manière, après une partie, le joueur est en mesure de connaitre rapidement le type et le nombre de coups joués. Dans un mode de réalisation particulier, la différenciation des différents coups réalisés par le joueur est effectuée de manière déportée au moyen d'un système d'analyse externe. Il est également avantageux de différencier les effets et impulsions donnés à la balle lors des différents impacts, par exemple en différenciant une frappe liftée, une frappe coupée ou une frappe à plat. Comme indiqué plus haut, il est également intéressant de pouvoir compter le nombre de coups centrés et de coups hors de la zone de prédilection. Il est encore avantageux, de prévoir que le capteur 3 mesure des données permettant de connaître la puissance transmise à la balle et/ou la vitesse de la balle juste après l'impact. Dans un mode de réalisation particulier, le capteur 3 comporte une boussole ce qui permet après étalonnage de connaître l'orientation de la zone de jeu, par exemple un court de tennis et ensuite de déduire l'orientation de la frappe effectuée par rapport à l'orientation du court. Il est alors possible de discriminer une frappe croisée, une frappe droite, une frappe dans l'axe ou alors une frappe décroisée. Par exemple, lors d'un coup droit, une frappe croisée va faire jouer le joueur adverse sur son coup droit en cherchant à l'excentrer vers sa droite. En revanche, un coup droit décroisé va faire jouer le joueur adverse sur son revers. Les données enregistrées vont permettre de savoir si un coup droit a été effectué et en plus quel type de coup a été réalisé croisé, décroisé ou autre. Dans un mode de réalisation particulier, l'orientation du court est déterminée automatiquement en mesurant l'orientation des premiers coups joués au-delà d'une puissance seuil et qui sont représentatifs de coups joués vers le fond de la zone de jeu, c'est-à-dire avec une puissance supérieure à une puissance seuil. Dans un mode de réalisation avantageux, le capteur 3 comporte une boussole ainsi qu'un gyroscope et la boussole est utilisée régulièrement de manière à calibrer le gyroscope. De manière avantageuse, les différentes composantes de la vitesse de déplacement du capteur 3 et donc de l'objet sur lequel le capteur 3 est fixé sont mesurées au moment de la frappe de la balle. Les composantes de vitesse sur les différents axes du référentiel proviennent de l'intégration des accélérations sur les mêmes axes. Les accélérations sont avantageusement fournies par des accéléromètres. De manière préférentielle, dans le cas où le dispositif de mesure est installé sur une raquette de tennis, il est avantageux de mesurer les vitesses de déplacement de la raquette entre chaque inversion de l'accélération mesurée dans une direction perpendiculaire au plan passant par le cadre et le cordage de manière à conserver la forme générale de la raquette de tennis. Dans un mode de réalisation particulier, la position du capteur 3 et éventuellement la position de l'objet 2 sont mesurées au moyen d'une intégration de la vitesse de déplacement selon les différentes composantes. Au moyen de cette information, il est possible de reconstruire les différentes positions du capteur 3 et donc de l'objet 2 durant les multiples phases de jeu. De manière avantageuse, la détermination des vitesses ayant une composante verticale lors de la frappe de la balle sera utilisée pour déterminer si un effet est imprimé à la balle. Il est également très intéressant de récupérer les 20 composantes de la vitesse selon les axes X et Y. Il peut être intéressant de mesurer les accélérations angulaires autour de l'axe longitudinal de la zone de préhension, par exemple l'axe longitudinal d'une raquette de tennis, ici l'axe du manche, pour déterminer si l'impact entre la balle 25 et l'objet a lieu dans la zone de centrage prédéfinie ou hors de la zone de centrage. Dans l'exemple illustré, il s'agit de mesure l'accélération angulaire autour de l'axe X. Par exemple avec une raquette de tennis, si la balle est frappée au centre du 30 tamis, la balle est frappée dans l'axe longitudinal du manche de la raquette. Il n'y a pas ou pratiquement pas d'accélération angulaire autour de l'axe du manche. En revanche, si la frappe a lieu en bordure du tamis, la raquette aura tendance à tourner dans la main du joueur. Bien que le joueur tienne fermement sa raquette au moment de la frappe, une composante angulaire peut être mesurée ce qui est un indicateur du mauvais centrage lors de la frappe de balle. Selon les modes de réalisation, il peut être avantageux de transmettre les données mesurées de manière instantanée ou alors de manière contrôlée par exemple lorsque le joueur connecte le capteur à une station de réception des 10 données. Le transfert des données peut se faire au moyen d'une connexion filaire et/ou d'une connexion sans fil. Le capteur peut être configuré pour transférer de manière instantanée, les données relatives à la puissance transmises à la balle, 15 à la vitesse de la balle après impact, la durée entre deux frappes de balle, le centrage lors de la frappe d'une balle. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, pour limiter la consommation électrique du capteur, il est avantageux de prévoir que le 20 capteur ne mémorise que les mouvements utiles, c'est-à-dire les mouvements associés à la frappe d'une balle. Par exemple, pour les mouvements utiles, il est également particulièrement avantageux de limiter les caractéristiques mémorisées au type de coup joué (coup droit, revers...) avec avantageusement les coordonnées relatives au début du geste, les caractéristiques de la frappe 25 de la balle, les vitesses et/ou accélération lors de toute les phases du geste (avant et après la frappe de la balle). Le transfert d'information est avantageusement réalisé au moyen d'un dispositif de type RFID ou de type NFC qui peut être conforme à la norme ISO/CEI 14443 30 et/ou la norme ISO/CEI 18092 car la consommation électrique du dispositif de mesure est limitée. Cependant, en variante, il est également possible de prévoir un module de communication selon les normes WIFI ou Bluetooth. Il est également possible d'utiliser le capteur afin de mesurer des données liées 5 au joueur et qui ne sont pas spécifiques aux mouvement de l'objet, par exemple la distance parcourue durant la période d'analyse et/ou la vitesse moyenne sur une ou plusieurs périodes d'analyse. Bien que l'exemple d'une raquette de tennis a été utilisé, il est possible 10 d'intégrer le dispositif de mesure sur d'autres raquettes, par exemple pour le squash ou le badminton en adaptant le dispositif d'accrochage. Bien que l'invention soit présentée pour une raquette de tennis, il est également avantageux d'utiliser le dispositif de mesure pour des crosses de hockey, pour 15 des clubs de golf, pour des battes de baseball ou pour d'autres sports où le joueur frappe une balle ou un palet. Il est possible de prévoir que le capteur déborde hors de l'encapsulant, mais le capteur est séparé de l'objet sur lequel il est accroché au moyen de 20 l'encapsulant qui va absorber au moins une partie des vibrations. REVENDICATIONS1. Dispositif de mesure (1) des mouvements d'un objet (2) comportant: - un capteur (3) configuré pour mesurer au moins une accélération linéaire et une accélération angulaire, - une source d'alimentation (7) configurée pour alimenter le capteur (3), - un encapsulant (4) réalisé en matériau élastomère et configuré pour encapsuler le capteur (3), - des moyens d'accrochage (5) de l'encapsulant sur l'objet de manière à fixer le capteur (3) sur l'objet (2). 2. Dispositif de mesure selon la revendication 1 caractérisé en ce que la source d'alimentation (7) comporte un dispositif d'alimentation formé en matériau piézo-électrique encapsulé dans l'encapsulant (4). 3. Dispositif de mesure selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la source d'alimentation (7) comporte un dispositif d'alimentation comportant une cellule photovoltaïque. 4. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la source d'alimentation (7) comporte un dispositif de récupération de l'énergie cinétique de l'objet (2). 5. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de mesure (6) de premières vibrations configuré pour déterminer la position du point d'impact entre l'objet (2) et une balle. 6. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les moyens d'accrochages (5) sont configurés pour s'accrocher à un cordage d'une raquette. 7. Dispositif de mesure selon la revendication 6 caractérisé en ce que l'encapsulant (4) comporte deux rainures configurées pour s'accrocher à deux fils adjacents du cordage de ladite raquette. 8. Dispositif de mesure selon l'une des revendications 6 et 7 caractérisé en ce que le capteur (3) comporte une boussole. 9. Dispositif de mesure selon les revendications 5 et 6 caractérisé en ce que le circuit de mesure (6) de premières vibrations est connecté à un circuit de génération de deuxième vibrations configuré pour générer des deuxièmes vibrations déphasées par rapport aux premières vibrations de manière à amortir les première vibrations dans le cordage de la raquette. 10. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 6 à 8 caractérisé en ce qu'il comporte un circuit d'activation configuré pour activer le capteur (3) à partir de la détection d'un impact sur la raquette.