17 Mai 2017  |  Recherche
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 03/2017

Des portes magnétiques pour analyser les performances des slalomeurs

Des chercheurs de l’EPFL ont réussi à fournir, pour la première fois, des temps de passage précis à chaque porte tout au long d’un slalom. Le système permet de calculer la vitesse et la trajectoire des skieurs avec davantage de précision qu’un GPS.

En slalom ou en slalom géant, les règles sont les mêmes, il faut passer les portes le plus vite possible. Mais pour analyser la performance de l’athlète, les outils à disposition ne fournissent que des informations partielles. Elles se limitent à quelques temps intermédiaires et aux images vidéo, qu’il faut ensuite analyser manuellement. Les entraîneurs s’appuient aussi sur les systèmes de positionnement par satellite, qui permettent de déterminer la trajectoire et la vitesse du skieur, mais certains de ces outils sont complexes à utiliser.
Benedikt Fasel et l’équipe du Laboratoire d’analyse et de mesure des mouvements (LMAM) de l’EPFL ont associé différentes technologies pour suivre scrupuleusement les skieurs sur chaque tronçon du parcours. «Ce qui est intéressant c’est d’avoir un ensemble de systèmes qui sont utilisés pour diverses applications, mais qui, réunis, permettent de déterminer avec précision et de manière automatisée le temps, la vitesse et la trajectoire», déclare le chercheur.
 
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Grâce au magnétomètre porté par le skieur et aux aimants installés sur les portes, les entraîneurs peuvent déterminer avec précision les temps de passage à chaque porte.
 
 
L’ajout d’un système magnétique
En plus des accé lé romètres et des gyroscopes qui prennent en compte l’accélération et la vitesse angulaire - données à partir desquelles on peut connaître l’orientation des différentes articulations comme la hanche, le genou ou le tronc –, les scientifiques ont ajouté un système magnétique pour obtenir le temps de passage de chaque porte.
Les capteurs inertiels ne donnent pas directement la vitesse ou la position du skieur. Ces informations, qu’il faut calculer à partir des accélérations mesurées, sont fortement affectées par des erreurs, comme les vibrations dues à la vitesse et aux mouvements de l’athlète. «Un GPS ordinaire ou bas de gamme, comme ceux utilisé dans les téléphones portables, peut mesurer la vitesse et la position en réduisant ces erreurs. Mais ces systèmes ne sont pas assez précis, nous aimerions une résolution de 10 à 15 cm», note Benedikt Fasel. C’est ainsi qu’est née l’idée de coupler les données des capteurs inertiels avec celles des aimants.
 
Un magnétomètre qui détecte les portes
Pour ponctuer la piste, les chercheurs ont muni chacune des portes d’un aimant. Le skieur porte un magnétomètre qui détecte les portes lorsqu’il s’en approche. Le champ magnétique est le plus fort au moment où le skieur passe vraiment la porte. Si l’on connaît l’amplitude, on peut aussi calculer la distance. Grâce à ces informations, on peut savoir où se trouve le skieur par rapport à la porte et en déduire sa vitesse. En connaissant la position exacte des portes, les erreurs de vitesse et de trajectoires calculées à partir des accélérations peuvent être corrigées à chaque passage de porte.
La méthode a été́ validée sur dix-sept courses lors d’un parcours de slalom géant. Une caméra à haute vitesse a corroboré les mesures prises par le magnétomètre et a prouvé que le skieur passait la porte au moment précis où l’amplitude du champ magnétique é tait la plus grande. Le Laboratoire de l’EPFL a déposé́ un brevet pour cette technologie.
«Le but final, c’est de permettre à l’athlète et à son entraîneur de comprendre, non pas de manière intuitive, mais grâce à des données scientifiques, quels sont les points perfectibles. Les aimants sont dotées les portes aident à connaitre la trajectoire avec une grande précision. On peut analyser le parcours du skieur, ses faiblesses et ses forces», conclut Benedikt Fasel.
 
Benedikt Fasel
Assistant-doctorant
Tél. 021 693 52 79
benedikt.fasel@epfl.ch
 
Kamiar Aminian
Directeur du Laboratoire de mesure et d’analyse des mouvements
kamiar.aminian@epfl.ch
Tél. 021 693 26 17/56 92
 
Björn Bruhin
Collaborateur scientifique swiss-ski
bjoern.bruhin@swiss-ski.ch
Tél. 077 428 77 37


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