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EP0296023A1 - Procédé d'analyse et de simulation des déplacements d'un cheval - Google Patents

Procédé d'analyse et de simulation des déplacements d'un cheval Download PDF

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EP0296023A1
EP0296023A1 EP88401389A EP88401389A EP0296023A1 EP 0296023 A1 EP0296023 A1 EP 0296023A1 EP 88401389 A EP88401389 A EP 88401389A EP 88401389 A EP88401389 A EP 88401389A EP 0296023 A1 EP0296023 A1 EP 0296023A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
curves
horse
speed
axes
groups
Prior art date
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Granted
Application number
EP88401389A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0296023B1 (fr
Inventor
Ahmed Abdalah
Michel Daveine
Pierre Durand
Claude Fortain
Jean-Pierre Granier
Jean-Louis Jouffroy
Yannick Le Guennic
Jean-Marie Yung
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ECOLE NATIONALE D'EQUITATION
Original Assignee
ECOLE NATIONALE D'EQUITATION
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ECOLE NATIONALE D'EQUITATION filed Critical ECOLE NATIONALE D'EQUITATION
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Publication of EP0296023A1 publication Critical patent/EP0296023A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0296023B1 publication Critical patent/EP0296023B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00—Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63K—RACING; RIDING SPORTS; EQUIPMENT OR ACCESSORIES THEREFOR
    • A63K3/00—Equipment or accessories for racing or riding sports
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/40—Acceleration

Definitions

  • the present invention relates to a method which makes it possible to analyze separately the different parameters of movement of a horse, for different objectives and in particular to reproduce them on a simulator.
  • Simulation techniques are known, in particular with regard to aircraft or tanks.
  • the mathematical models have always calculated the value at each instant of each of the parameters of the movement of the aircraft so as to be able to reconstruct this movement as faithfully as possible.
  • the saddle moves at variable speeds from front to back, from side to side, from top to bottom, that is to say along three axes X (longitudinal), Y (lateral) and Z (vertical) while performing rotations along these three axes: roll, pitch, yaw.
  • the analysis of these groups of curves allows an analysis of the most characteristic parameters of the movement of a determined horse moving under determined conditions.
  • the rider who rides a horse undergoes a succession of positive and negative accelerations several times per second depending on each pace of the horse.
  • a first mode of implementation of the method according to the invention one placed on the back of a horse (either on the pommel of the saddle when there was a rider, or on a surfaix when there was none step) three accelerometers arranged orthogonally along the 3 axes X, Y, and Z.
  • three accelerometers arranged orthogonally along the 3 axes X, Y, and Z.
  • Figures 1, 2 and 3 show three recordings along the vertical axis Z, in step ( Figure 1) trotting ( Figure 2) and galloping (Figure 3). These three recordings show the evolution over time (1/25 of a second) of the acceleration measured in 1/10 of G for Figures 2 and 3 and 1/100 of G for Figure 1. Examination of these figures shows that the signals are very legible and are characteristic of each gait: for example, we can see the complexity of the step ( Figures 1 ), which has three positive and negative peaks for each of the half-strides.
  • Figures 4 and 5 show the recording along the Z axis of two different horses, Figure 4 (which corresponds to Figure 3) being that of a horse A and Figure 5 that of a horse B. L 'examination of these curves shows that if they are both significant of the gallop, they are very different according to the two horses.
  • an inertial unit has been placed on the horse's back, and this time without a rider. It was thus possible to simultaneously obtain the measurements of accelerations and variations in speed in linear displacement and in rotation along the three axes as well as the trajectory followed by the horse.
  • the method according to the invention also consists in modifying one or other of these curves at will so that the movement of the platform of the simulator can be modified at will.
  • the trotting of a horse comprises approximately 130 beats per minute which is physically quite difficult to bear in particular for an adult (except obviously for a trained rider). It is possible thanks to the method according to the invention to restore a comfortable trot at 60 beats per minute and gradually increase to 130 depending on the progress of the rider: it is obvious that this is of great interest for training and security of the latter.
  • the amplitude can be increased and the cadence reduced, which allows the rider to better perceive the movement characteristic of the pace.
  • This process is particularly useful for rehabilitation by horse riding for the physically and motor handicapped: by reducing cadence and amplitude we allow a better adaptation to the difficulties posed by horse riding. Likewise, it can be very beneficial to make medical personnel feel such or such sensation by decomposition, slowing down or increase in amplitude.
  • the present invention there are signal generators on the simulator which act on the course of the simulation.
  • pressure sensors are placed at the level of the rider's knees and under the saddle so that when the rider presses his knees or plays his plate, this acts on the course of the curves in the simulator control module (more or slower depending on the pressure).
  • sensors are placed on the jaw so that when the rider exerts tension on the reins, this acts on the course of the curves in the control module; the two signals can obviously be superimposed. It is thus possible to have an action of the rider on the course of the simulation which is no longer only passive but interactive.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

Procédé d'analyse des déplacements complexes d'un cheval en déplacement, consistant à : a) placer sur le cheval (la selle par exemple) en mouvement réel des moyens de mesure (accéléromètres, gyromètres, centrale à inertie) par l'intermédiaire desquels on mesure les vitesses de déplacement linéaire selon les trois axes X, Y, Z et éventuellement de déplacement en rotation selon ces même axes : b) établir à partir de ces mesures les courbes figuratives, par périodes répétitives, des variations de vitesse et de position pour les déplacements linéaires et éventuellement pour les déplacements en rotation ; c) analyser ces courbes de façon à déterminer ses performances et ses aptitudes aux différentes allures, figures et sauts, selon les différents usages souhaités.

Description

  • La présente invention a pour objet un procédé qui permet d'analyser séparément les différents paramètres de déplacement d'un cheval, pour différents objectifs et notamment pour les restituer sur un simulateur.
  • Les techniques de simulation sont connues, en particulier en ce qui concerne les aéronefs ou les chars. Cependant, on a toujours, jusqu'à présent, calculé au moyen de modèles mathématiques la valeur à chaque instant de chacun des paramètres du mouvement de l'aéronef de façon à pouvoir reconstituer avec le plus de fidélité possible ce mouvement.
  • Cette méthode s'est avérée difficilement inutilisable dans le cas de mouvements complexes et relativement aléatoires comme c'est le cas, par exemple pour un cheval se déplaçant au pas, au trot, au galop ou encore effectuant un franchissement d'obstacle ou des figures; parce que les lois mathématiques régissant les différents paramètres du mouvement d'un cheval sont très complexes et pratiquement impossibles à déterminer. Si même on arrivait par des approximations successives à déterminer de telles lois, on obtiendrait un mouvement théorique d'un cheval standard, ce qui n'aurait pas un grand intérêt pratique.
  • Lorsqu'un cheval se déplace, la selle se déplace à des vitesses variables d'avant en arrière, d'un côté à l'autre, de haut en bas, c'est-à-dire selon trois axes X (longitudinal), Y (latéral) et Z (vertical) tout en effectuant des rotations selon ces trois axes : roulis, tangage, lacet.
  • Le procédé selon la présente invention consiste à :
    • a- placer sur le cheval (la selle par exemple) en mouvement réel des moyens de mesure (accéléromètres, gyromètres, centrale à inertie) par l'intermédiaire desquels on mesure les vitesses de déplacement linéaire selon les trois axes X, Y, Z et éventuellement de déplacement en rotation selon ces mêmes axes ;
    • b- établir à partir de ces mesures les courbes figuratives, par périodes répétitives, des variations de vitesse et de position pour les déplacements linéaires et éventuellement pour les déplacements en rotation.
  • On obtient ainsi une analyse précise des paramètres du mouvement réel d'un cheval déterminé.
  • On peut ainsi établir un certain nombre de groupes de courbes "variations de vitesse et de position" pour les déplacements selon les trois axes X, Y, et Z ; par exemple six groupes de telles courbes, trois pour les déplacements linéaires et trois pour les déplacements en rotation. L'analyse de ces groupes de courbes permet une analyse des paramètres les plus caractéristiques du déplacement d'un cheval déterminé se déplaçant dans des conditions déterminées.
  • Il peut également être intéressant en dehors des six paramètres relatifs à l'allure (c'est-à-dire au déplacement du cheval) d'analyser d'autres paramètres particuliers au cheval tels que mouvements de l'encolure et/ou de la nuque. On procèdera alors à une étude des mouvements de l'encolure, toujours selon les mêmes axes, à savoir l'abaissement ou relèvement de l'encolure (axe de tangage Y), flexion latérale (axe de lacet Z), rotation (axe de roulis X) ainsi que des mouvements de la nuque : flexion directe (tangage), flexion latérale (lacet) rotation de la tête (roulis).
  • L'examen de ces courbes, qui sont alors spécifiques à un cheval, comparées à celles d'autres chevaux permet de déterminer ses performances et ses aptitudes à différents usages. Ce même examen permet de détecter des irrégularités d'allures ou des défauts pathologiques.
  • Ce procédé permet donc une analyse scientifique des caractéristiques du mouvement d'un cheval et de ses aptitudes beaucoup plus rigoureuse et précise que celles qui jusqu'à présent n'ont été obtenues que par la simple observation de spécialistes.
  • Selon la présente invention, on peut, après les phases précédentes, introduire les courbes obtenues dans un modèle de calcul qui détermine, par sommation desdites courbes, les positions des vérins d'une plate-forme de simulation pour reproduire les mouvements combinés des déplacements du cheval.
  • Il existe de nombreux dispositifs de simulation plus ou moins complexes ayant un certain nombre de degrés de liberté et, en fonction de la complexité de la simulation que l'on désire obtenir on utilisera certaines des courbes ainsi déterminées ou bien toutes ces courbes.
  • Par exemple on peut, pour un dispositif de simulation à 3 degrés de liberté, ne pouvant reproduire que des mouvements linéaires selon les trois axes X, Y et Z, n'employer que les courbes des déplacements linéaires.
  • On peut également employer une plate-forme à six degrés de liberté du type constitué de deux plate-formes triangulaires inversées, les trois sommets du triangle inférieur, servant de base, et les trois sommets du triangle supérieur étant reliés par six vérins, le volume géométrique défini par les deux triangles et les six vérins comportant huit faces triangulaires.
  • Dans ce cas on peut utiliser les 6 groupes de courbes caractéristiques de l'allure du cheval et le modèle de calcul détermine, par sommation de ces six courbes les positions des six vérins de la plate-forme à six degrés de liberté
  • On peut également n'utiliser que certaines de ces courbes. A titre d'exemple, tout en utilisant une plate-forme à 6 degrés de liberté (donc à 6 vérins) on n'a introduit dans le modèle de calcul uniquement les trois groupes de courbes de déplacements linéaires selon les axes X, Y et Z, de sorte que l'on n'a obtenu que des déplacements en translation, sans rotation, du triangle supérieur : il s'est cependant avéré, que l'on obtenait ainsi une simulation telle du mouvement du cheval qu'un cavalier expérimenté peut reconnaître sans hésitation, non seulement l'allure du cheval, mais quel est le pied caractéristique de l'allure (galop à gauche, galop à droite etc.)
  • Le cavalier, qui monte un cheval subit une succession d'accélérations positives et négatives plusieurs fois par seconde en fonction de chaque allure du cheval.
  • Selon un premier mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention on a placé sur le dos d'un cheval (soit sur le pommeau de la selle quand il y avait un cavalier, soit sur un surfaix quand il n'y en avait pas) trois accéléromètres disposés orthogonalement selon les 3 axes X,Y,et Z. On a ainsi obtenu un ensemble de mesures dont on a déduit les courbes de variations de vitesse de déplacement linéaire selon les trois axes.
  • Les figures 1, 2 et 3 représentent trois enregistrements selon l'axe vertical Z, au pas (figure 1) au trot (figure 2) et au galop (figure 3). Ces trois enregistrements montrent l'évolution dans le temps (1/25 de seconde) de l'accélération mesurée en 1/10 de G pour les figures 2 et 3 et au 1/100 de G pour la figure 1. L'examen de ces figures montre que les signaux sont très lisibles et sont caractéristiques de chaque allure : par exemple on voit la complexité du pas (figures 1), qui comporte trois pics positifs et négatifs pour chacune des demi-foulées. Le dépouillement de ces données donne lieu ensuite à une double intégration qui permet de calculer la vitesse et les déplacements (autour d'une position moyenne) et à une analyse par séries de FOURRIER qui permet de distinguer, dans ce phénomène périodique, la fondamentale et les harmoniques donc de le ramener à une superposition de phénomènes sinusoïdaux.
  • Les figures 4 et 5 montrent l'enregistrement selon l'axe des Z de deux chevaux différents, la figure 4 (qui correspond à la figure 3) étant celle d'un cheval A et la figure 5 celle d'un cheval B. L'examen de ces courbes montre qui si elles sont bien toutes deux significatives du galop, elles sont très différentes selon les deux chevaux.
  • Selon un deuxième mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention on a placé sur le dos du cheval, et cette fois sans cavalier, une centrale à inertie . On a ainsi pu obtenir simultanément les mesures d'accélérations et de variations de vitesse en déplacement linéaire et en rotation selon les trois axes ainsi que la trajectoire suivie par le cheval.
  • Le procédé selon l'invention consiste également, à modifier à volonté, l'une ou l'autre de ces courbes de sorte que l'on peut à volonté modifier le mouvement de la plate-forme du simulateur.
  • Par exemple, ayant mis en mémoire dans un calculateur les courbes correspondant aux déplacements linéaires du pas, celles correspondant au trot, celles correspondant au galop et celles correspondant au saut, on a fait apparaître bout à bout sur un écran les courbes des déplacements selon l'axe des X pour le galop et le saut et ensuite on les a reliées les unes aux autres ; on a fait de même pour les courbes selon l'axe des Y et l'axe des Z : on a ainsi obtenu la simulation du mouvement d'un cheval effectuant un saut à partir de l'allure du galop. On pourrait en opérant de la même façon simuler le mouvement d'un cheval effectuant un saut à partir du trot.
  • On peut donc grâce à ce procédé modifier à volonté les courbes représentatives des divers paramètres de déplacement du cheval et en conséquence la simulation du mouvement ce qui présente des avantages considérables.
  • Ainsi le trot d'un cheval comporte environ 130 battements à la minute ce qui est physiquement assez difficile a supporter notamment pour un adulte (sauf évidemment pour un cavalier entrainé). Il est possible grâce au procédé selon l'invention de restituer un trot confortable à 60 battements à la minute et augmenter progressivement jusqu'à 130 en fonction de la progression du cavalier : il est évident que cela présente un grand intérêt pour la formation et la sécurité de ce dernier.
  • De même on peut augmenter l'amplitude et diminuer la cadence qui permet de mieux faire percevoir au cavalier le mouvement caractéristique de l'allure.
  • En ce qui concerne le problème particulier du saut d'obstacle : il est évident que pour des questions de santé on est obligé de limiter le nombre de sauts à faire exécuter à un cheval au cours d'une séance d'entraînement. Par contre si le cavalier veut effectuer 90 sauts (par exemple) en une séance de travail pour s'entraîner : à apprécier le point de battue optimum en fonction d'un obstacle ou d'un parcours, à apprécier le train utile d'un parcours, à recréer des situations difficiles, il pourra le faire sur le simulateur.
  • On peut également développer ainsi l'endurance d'un cavalier.
  • Ce procédé est particulièrement utile pour la rééducation par l'équitation des handicapés physiques et moteur : en réduisant cadence et amplitude on permet une meilleure adaptation aux difficultés posées par l'équitation. De même il peut être très bénéfique de faire ressentir au personnel médical telle ou telle sensation par décomposition, ralentissement ou augmentation de l'amplitude.
  • Grâce à ce procédé il est possible pour un cheval déterminé d'enregistrer des phénomènes de pathologie d'allure, donc de concourir à la détection précoce et à l'identification des irrégularités et des boiteries. Ou encore après une phase d'analyse systématique des enregistrements des allures de chevaux performants en compétition, de définir le profil idéal d'un cheval de compétition, pour les différentes disciplines de l'équitation.
  • Il s'avère que la restitution des sensations au cavalier par un simulateur peut impliquer une altération soit en amplitude soit en cadence de certains paramètres : il est possible d'y remédier grâce au procédé selon l'invention puisqu'il est possible de modifier à volonté chacune des courbes.
  • Dans les différents exemples, on a cité le cas des différentes allures (pas, trot, galop), l'invention est applicable bien sur non seulement aux déplacements en ligne droite mais également aux cas des figures.
  • Dans l'exemple donné précédemment on a décrit le cas où les modifications des courbes issues des enregistrements étaient réalisées par raccordement après visualisation. On peut également au moyen de plusieurs curseurs, agir sur la cadence ou les amplitudes.
  • Selon la présente invention on dispose sur le simulateur des générateurs de signaux qui agissent sur le déroulement de la simulation. Ainsi par exemple on place à niveau des genoux du cavalier et sous le selle des capteurs de pression de sorte que lorsque le cavalier presse les genoux ou bien joue de son assiette cela agit sur le déroulement des courbes dans le module de commande du simulateur (plus ou moins vite selon la pression). De même on place des capteurs sur le mors de sorte que lorsque le cavalier exerce une tension sur les rênes cela agit sur le déroulement des courbes dans le module de commande ; les deux signaux pouvant évidemment être superposés. Il est ainsi possible d'avoir une action du cavalier sur le déroulement de la simulation qui n'est plus seulement passive mais interactive.

Claims (11)

1. Procédé d'analyse des déplacements complexes d'un cheval en déplacement, consistant à :
a) placer sur le cheval (la selle par exemple) en mouvement réel des moyens de mesure (accéléromètres, gyromètres, centrale à inertie) par l'intermédiaire desquels on mesure les vitesses de déplacement linéaire selon les trois axes X, Y, Z et éventuellement de déplacement en rotation selon ces mêmes axes ;
b) établir à partir de ces mesures les courbes figuratives, par périodes répétitives, des variations de vitesse et de position pour les déplacements linéaires et éventuellement pour les déplacements en rotation ;
c) analyser ces courbes de façon à déterminer ses performances et ses aptitudes aux différentes allures, figures et sauts, selon les différents usages souhaités.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on introduit "n" groupes de courbes "vitesse-­position" dans un modèle de calcul qui détermine par combinaison desdites courbes les positions des vérins d'une plate-forme d'un simulateur à "m" degrés de liberté.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu' on ne mesure que les variations de vitesse et de position en déplacement linéaire de sorte que l'on obtient trois groupes de courbes "vitesse-­position", un selon chacun des axes X,Y et Z.
4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu' on mesure les variations de vitesse et de position non seulement en déplacement linéaire selon les trois axes X,Y,Z mais également en rotation autour de ces trois axes de sorte que l'on obtient six groupes de courbes "vitesse-position".
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'on dispose au niveau de la selle d'un cheval des accéléromètres selon les trois axes X, Y, que l'on procède à une double intégration et à une analyse par séries de FOURRIER de façon à pouvoir distinguer pour chaque période répétitive la fondamentale et les harmoniques et d'obtenir des courbes de type sinusoïdales.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu' on dispose au niveau de la selle d'un cheval une centrale à inertie qui donne directement les courbes de variations de vitesse et de position, par périodes répétitives, à la fois en déplacement linéaire et en rotation.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'on introduit les trois groupes de courbes "vitesse-position" correspondantes aux seuls déplacements linéaires dans un modèle de calcul qui détermine les positions des commandes d'une plate-forme à trois degrés de liberté.
8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'on introduit les six groupes de courbes "vitesse-position" correspondants aux trois mouvements linéaires et aux trois mouvements en rotation dans un modèle de calcul qui détermine les positions des six vérins d'une plate-forme à 6 degrés de liberté.
9. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'on introduit les trois groups de courbes vitesse-position correspondant aux seuls déplacements linéaires dans un modèle de calcul qui détermine les positions des six vérins d'une plate-forme à 6 degrés de liberté ; la partie supérieure de celle-ci ne se déplaçant que de façon linéaire.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé par le fait qu'on modifie à volonté chaque courbe pour modifier en conséquence les mouvements du simulateur dans lequel ces courbes sont introduites.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'on place sur le simulateur des générateurs de signaux, actionnés par le cavalier, pour influer sur le déroulement des opérations du simulateur.
EP88401389A 1987-06-10 1988-06-08 Procédé d'analyse et de simulation des déplacements d'un cheval Expired - Lifetime EP0296023B1 (fr)

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AT88401389T ATE63840T1 (de) 1987-06-10 1988-06-08 Verfahren zum analysieren und simulieren der bewegungen eines pferdes.

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FR8708050A FR2616337B1 (fr) 1987-06-10 1987-06-10 Procede d'analyse et de simulation des deplacements d'un cheval
FR8708050 1987-06-10

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Publication Number Publication Date
EP0296023A1 true EP0296023A1 (fr) 1988-12-21
EP0296023B1 EP0296023B1 (fr) 1991-05-29

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EP88401389A Expired - Lifetime EP0296023B1 (fr) 1987-06-10 1988-06-08 Procédé d'analyse et de simulation des déplacements d'un cheval

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EP (1) EP0296023B1 (fr)
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DE (1) DE3863010D1 (fr)
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