Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre du développement des mannequins numériques pourl’évaluation ergonomique de la conception de véhicule, plus particulièrement des commandesautomobiles. Il vise à développer des modèles biomécaniques permettant la prise en comptede la dynamique du mouvement et de la force exercée lors d’une tâche pour prédire lemouvement et l’inconfort associé. Ce travail s’est focalisé sur la pédale d’embrayage.Concernant le développement des critères d’inconfort, le concept du mouvement neutre estexploré. Une méthode, basée sur la comparaison entre des mouvements avec desconfigurations imposées et ceux moins contraintes, est proposée. Elle a permis l’identificationde paramètres biomécaniques pertinents et de proposer des indicateurs d’inconfort pour laconception de la pédale d’embrayage.Les relations entre la posture et la force d’appui ont été étudiées expérimentalement en faisantvarier le niveau d’effort exercé sur une pédale statique. Nos résultats montrent que la directiond’effort et l’ajustement postural suivent le principe de minimisation des couples articulaires.Par ailleurs l’utilisation d’un critère de minimisation de l’activité musculaire a montré uneamélioration de la prédiction de la direction d’effort pour les efforts peu élevés.Les indicateurs d’inconfort proposés dans cette étude fournissent des informations objectivespermettant aux ingénieurs de conception de comparer des solutions alternatives de design. Letravail sur les mécanismes de contrôle de l’effort et de la posture constitue, quant à lui, unepremière étape dans l’optique de prendre en compte la force exercée dans la simulation deposture. / This thesis takes place in the context of the development of digital human models forergonomic assessment of vehicle design, particularly automotive controls. It aims to developbiomechanical models that can take into account the dynamics of movement and the forceexerted during a task to predict the movement and the associated discomfort. This workfocused on the clutch pedal.For the development of the discomfort criteria, the concept of neutral movement is explored.An approach, based on comparing imposed pedal configurations and less constrained pedalconfigurations movements, has been proposed. It allowed the identification of relevantbiomechanical parameters and to propose indicators of discomfort for the design of the clutchpedal.The relationships between posture and force exertion were studied experimentally by varyingthe level of force exerted on a static pedal. Our results show that the direction of forceexertion and the postural adjustment follow the principle of minimization of joint torques.Furthermore, the use of a criterion for minimizing muscle activity showed an improvement inpredicting the direction of effort for the low and intermediate force levels.Discomfort indicators proposed in this study provide objective information that allows designengineers to compare design alternatives. Work on the control mechanisms of force exertionand posture is, in turn, a first step towards the simulation of posture/movement by taking intoaccount force exertion.

Prédire précisément la posture adoptée par un conducteur est primordial dans la conception d'un véhicule, surtout quand un mannequin numérique est utilisé. De plus, le marché automobile en Chine est en pleine expansion et devient le plus gros marché automobile. L'adaptation de la conception des véhicules aux spécificités de ce marché est un enjeu majeur pour de nombreux constructeurs automobiles. Le conducteur chinois se distingue du conducteur Européen par une anthropométrie différente, non seulement en taille mais aussi en proportion du corps. L'adaptation de la conception de la voiture au marché chinois devient un enjeu majeur pour de nombreux constructeurs automobiles. Cette thèse vise à (1) étudier l'effet des paramètres anthropométriques et des paramètres véhicule sur la posture de conduite, (2) développer un modèle statistique de prédiction de posture de conduite, (3) quantifier la variabilité intra- (i.e. la variabilité pour un même conducteur) et interindividus (variabilité entre différents conducteurs) des postures de conduite confortables. Les postures de conduite de soixante et un sujets ont été recueillies à l'aide de deux maquettes de véhicule multi-réglable sous quatre conditions d'essai en ajoutant progressivement le nombre de paramètres de contrôle (contraintes), de la configuration with "contraintes minimum" aux configurations proches des véhicules existants. En plus de la hauteur du siège, les effets des positions longitudinales de la pédale d'embrayage et du volant ainsi que l'angle de coussin de siège ont été étudiés. Les sujets ont été divisés en trois groupes de taille (petite, moyenne et grande). Un sous-échantillon (27 « nés française »et 21« nés Chinois») a été constitué avec une distribution de taille similaire et de ratios hauteur du buste / taille, longueur bras / taille et longueur jambe / taille différents / Accurate prediction of driving posture is essential for vehicle interior design, especially when a digital human model (DHM) is used. Meanwhile, the car market is booming in China. Chinese drivers are different from those of European in terms of anthropometry, not only in stature but also in body proportion. How to adapt car design to the Chinese market is becoming a major issue for many car manufacturers. The present PhD thesis aims at (1) studying the effects of key vehicle interior design dimensions and anthropometric variables on driving posture, (2) developing a statistical driving posture prediction model (3) quantifying intra-(i.e. variability of the same driver) and inter-individual (variability between different drivers) variability of comfortable driving postures. The driving postures of sixty-one subjects were collected using two multi-adjustable vehicle mock-ups under four test conditions by gradually adding the number of control parameters (constraints), from the “least constrained” driving condition to the configurations close to currently existing vehicles. In addition to seat height, the effects of the longitudinal positions of clutch pedal and steering wheel as well as seat cushion angle were investigated. The subjects were divided into three stature groups (short, average and tall). A sub-sample (27 ‘French-born’ and 21 ‘Chinese born’) was constituted with similar stature distribution and quite different in the sitting stature/stature, arm length/stature and thigh length/stature ratios

Bei einer altersgerechten Arbeitsgestaltung mittels digitaler Menschmodelle (DMM) sind die altersbedingten Veränderungen der menschlichen Leistungsfähigkeit zu berücksichtigen. Altersbedingte Veränderungen wie bspw. der Beweglichkeit sind aktuell nur rudimentär bei der virtuellen Arbeitsprozessgestaltung abbildbar. Deshalb wird im Beitrag ein Konzept zur Integration von Altersfaktoren in DMM vorgestellt. Dem User-Centered-Design Prozess folgend, werden die einzelnen Schritte zur Integration von Altersfaktoren am Beispiel der Beweglichkeit dargestellt. Dazu werden die erhobenen Nutzeranforderungen und die Darstellung der nutzerorientierten Konfiguration der Altersfaktoren im DMM dargestellt. Im Ergebnis wird gezeigt, wie altersbedingte Veränderungen der menschlichen Leistungsfähigkeit in DMM nutzer-orientiert eingebunden werden können. Dem Nutzer soll damit perspektivisch eine effektive und effiziente altersgerechte Gestaltung in DMM mittels akkurater, relevanter Daten sowie geeigneter Unterstützung ermöglicht werden.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:52:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5892.pdf: 5880561 bytes, checksum: db40111a324a7986148a35761e5c50a4 (MD5) Previous issue date: 2014-02-17 / Financiadora de Estudos e Projetos / The Motion Capture technology is considered a potential to overcome the limitations of traditional human simulation, reducing the time spent on creating and assigning greater reality simulations the simulated movements. This research presents an analysis of a technical system, formed by integrating a Motion Capture System with a human model and simulation software, aiming to establish ways to use the system in project process, contextualized by ergonomics. Different configurations of the main steps of the integration of the Motion Capture System Moven (Xsens), integrated with CAD DELMIA (Dassault Systèmes) software, which has a module of human simulation (Human Builder), through four experimental tests. Four trials were defined with factorial design to test the combination of different possible system configurations: i) spatial positioning of virtual environments, ii) mitigation of drift, iii) digital human kinematics and iv) anthropometric compatibility. From the results obtained in each test operating procedures were constructed in order to solve the problems and limitations of using these integrated technologies. The following procedures show how to configure the integrated system for positioning a virtual environment in a CAD system known coordinates, which enables the correction of the position due to drift of the capture system. Procedures that relate to the possible interactions between the body and capture the workplace, with the characteristics of the activity and the objectives of the simulation were also created. In addition, it was elaborated a systematic iterative to match the anthropometry between real human being, avatar of the capture system and digital human. The development of ways to use these technologies provides improvement of techniques used to construct the simulation, contributing to integration the perspective of future activity in the design in the design of productive situations. / A tecnologia de Captura de Movimentos é considerada potencial para superar as limitações da simulação humana tradicional, reduzindo o tempo despendido na criação de simulações e atribuindo maior realidade aos movimentos simulados. Esta pesquisa apresenta uma análise de um sistema técnico, formado pela integração de um Sistema de Captura de Movimentos com um software de modelagem e simulação humana, visando estabelecer formas de utilização do sistema no processo de projetos, contextualizados pela ergonomia. São analisadas diferentes configurações das principais etapas do processo de integração do Sistema de Captura de Movimentos Moven (Xsens), integrado com software CAD DELMIA (Dassault Systèmes), que possui um módulo de simulação humana (Human Builder), através de ensaios experimentais. Foram definidos quatro ensaios com delineamento fatorial para testar a combinação das diferentes configurações possíveis do sistema: i) posicionamento espacial de ambientes virtuais, ii) mitigação do drift, iii) cinemática do manequim digital e iv) compatibilidade antropométrica. A partir dos resultados obtidos em cada ensaio foram construídos procedimentos operacionais de configuração do sistema integrado, para equacionar as limitações e problemas de utilização destas tecnologias integradas. Os procedimentos mostram como configurar o sistema integrado, para posicionar um ambiente virtual em um sistema de coordenadas CAD conhecido, que possibilita a correção do posicionamento, devido ao drift do sistema de captura. Também foram criados procedimentos que relacionam as interações possíveis, entre o corpo de captura e o ambiente de trabalho, com as características da atividade e os objetivos da simulação. Além disso, foi elaborada uma sistemática iterativa para compatibilizar a antropometria entre o ser humano real, avatar do sistema de captura e o manequim digital. O desenvolvimento de formas de uso destas tecnologias proporciona melhoria das técnicas utilizadas para construção das simulações com manequins digitais, contribuindo para inserção da perspectiva da atividade futura no projeto das novas instalações.

Bei einer altersgerechten Arbeitsgestaltung mittels digitaler Menschmodelle (DMM) sind die altersbedingten Veränderungen der menschlichen Leistungsfähigkeit zu berücksichtigen. Altersbedingte Veränderungen wie bspw. der Beweglichkeit sind aktuell nur rudimentär bei der virtuellen Arbeitsprozessgestaltung abbildbar. Deshalb wird im Beitrag ein Konzept zur Integration von Altersfaktoren in DMM vorgestellt. Dem User-Centered-Design Prozess folgend, werden die einzelnen Schritte zur Integration von Altersfaktoren am Beispiel der Beweglichkeit dargestellt. Dazu werden die erhobenen Nutzeranforderungen und die Darstellung der nutzerorientierten Konfiguration der Altersfaktoren im DMM dargestellt. Im Ergebnis wird gezeigt, wie altersbedingte Veränderungen der menschlichen Leistungsfähigkeit in DMM nutzer-orientiert eingebunden werden können. Dem Nutzer soll damit perspektivisch eine effektive und effiziente altersgerechte Gestaltung in DMM mittels akkurater, relevanter Daten sowie geeigneter Unterstützung ermöglicht werden.

Leitthema ARBEIT(S).WISSEN.SCHAF(F)T ; Grundlage für Management & Kompetenzentwicklung Mit zunehmendem Alter kommt es zu einer Verringerung der Beweglichkeit. Mit Hilfe digitaler Menschmodelle können daraus resultierende Auswirkungen auf die Arbeitsgestaltung analysiert und bei der Planung von Arbeitssystemen berücksichtigt werden. Als Voraussetzung dafür müssen in Menschmodellen valide Daten integriert werden. Hierzu werden im Beitrag Datenquellen zur Beweglichkeit in Bezug zur altersbedingten Veränderung vorgestellt und deren Nutzung zur Ableitung von Referenzdaten für eine Integration in digitale Menschmodelle diskutiert. Als Quellen können Fachbücher, Primärstudien, Reviews und Meta-Analysen verwendet werden. Diese sind anhand von Kriterien zur Qualität und der Aufstellung von Referenzwerten zu bewerten. Im Ergebnis wird festgestellt, dass es wesentliche Unterschiede in der Studien- und Berichtsqualität gibt. Insbesondere fehlende Angaben zur Erhebung und der Studienpopulation erschweren die Studienbewertung und Einordnung hinsichtlich Referenzwerte. Referenzdaten unterscheiden sich auch hinsichtlich der Bereitstellung von alters- und geschlechtsspezifischen Angaben. Um eine adäquate Integration in digitale Menschmodelle vornehmen zu können, muss eine kritische Auseinandersetzung mit der Qualität der Erhebung und Repräsentativität der Daten erfolgen.