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WO2017072453A1 - Systeme de determination d'une puissance produite par un rameur - Google Patents

Systeme de determination d'une puissance produite par un rameur Download PDF

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Publication number
WO2017072453A1
WO2017072453A1 PCT/FR2016/052795 FR2016052795W WO2017072453A1 WO 2017072453 A1 WO2017072453 A1 WO 2017072453A1 FR 2016052795 W FR2016052795 W FR 2016052795W WO 2017072453 A1 WO2017072453 A1 WO 2017072453A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
oar
rowing
determining
imu1
inertial
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2016/052795
Other languages
English (en)
Inventor
Antoine NORDEZ
Floren COLLOUD
Laetitia FRADET
Vincent FOHANNO
Julien LARDY
Arnaud GUEVEL
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.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Nantes
Universite de Poitiers
Le Mans Universite
University of Maine System
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Nantes
Universite de Poitiers
Le Mans Universite
University of Maine System
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 Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite de Nantes, Universite de Poitiers, Le Mans Universite, University of Maine System filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority to GB1808418.6A priority Critical patent/GB2559294B/en
Publication of WO2017072453A1 publication Critical patent/WO2017072453A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B69/00—Training appliances or apparatus for special sports
    • A63B69/06—Training appliances or apparatus for special sports for rowing or sculling
    • 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
    • A63B24/0062—Monitoring athletic performances, e.g. for determining the work of a user on an exercise apparatus, the completed jogging or cycling distance
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    • A63B2220/80—Special sensors, transducers or devices therefor
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    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2225/00—Miscellaneous features of sport apparatus, devices or equipment
    • A63B2225/60—Apparatus used in water

Definitions

  • the invention relates to the field of evaluating the performance of the rower, and more particularly the measurement of the power developed during a rowing stroke or rowing.
  • Athletes often work to improve their performance, regardless of the sport they practice. This requires access to techniques for evaluating their current performance in order to establish a baseline from which to progress. Depending on the sport practiced, it is possible that the performance depends on a large number of parameters such as, for example, a positioning of the athlete's body, a regularity in the effort, but also a quality of synchronization of his performances. gestures with the actions of a team-mate.
  • the invention makes it possible to improve at least one of the disadvantages of the state of the art by proposing a system for determining a power produced by a rower, for example in rowing.
  • the system includes at least one rowing.
  • the rowing comprises a first inertial center (still called usually inertial center) and a second inertia center and cooperates with a boat, which includes a third inertia center.
  • the system further comprises a power calculation module, itself comprising:
  • a second module for determining a moment of an estimated force on a rowing lady supporting rowing during a partial or full immersion phase of the rowing pad
  • a third module for determining a rotation of the first center around a vertical axis of the third central inertia.
  • the first inertial center is positioned substantially close to said swimming lady.
  • the third inertial center is positioned on a horizontal plane of the boat.
  • the first, second and third modules are included in the same computing device.
  • the invention also relates to a method in the above-mentioned system for determining a power produced by a rower, the method comprising in particular: a determination of an angular deformation of rowing during all or part of a phase immersion of a palette of this rowing,
  • the invention relates to a computer program product loadable directly into the internal memory of a computer comprising portions of software code for executing the steps of the method described above, when said program is executed on a computer . 4. List of figures.
  • FIG. 1 shows a system for determining a power produced by a rower in rowing according to a particular and non-limiting embodiment of the invention.
  • FIG. 1 represents a system for determining a power produced by a rower in rowing according to a particular and non-limiting embodiment of the invention.
  • the boat (boat) BOAT shown in FIG. 1 comprises two OAR oars, only one of which is shown in the figure.
  • Each of the OAR oars is carried by a so-called "swimming lady" device which operates as an articulated support and facilitates the movements of the oars, controlled by a rower.
  • At least one of the two OAR oars is equipped inertia plants.
  • This OAR equipped rowing carries at least two IMU1 and IMU2 inertia plants positioned respectively close to the swimming lady and close to the rowing paddle.
  • a third IMU3 inertia station is fixed on a horizontal plane of the BOAT boat.
  • the three IMU1, IMU2 and IMU3 inertial units are connected by wireless communication links adapted to communicate according to one or more short-distance communications protocols, with a COMP calculation module and possibly between them.
  • the wireless communication protocols implemented are, for example, compatible with the bluetooth standards, WiFi 802.1 1, etc. Of course, these examples are not limiting and any wired or wireless communication interface can be used.
  • the calculation model COMP is embarked on the boat (boat BOAT).
  • the calculation model can be deported to a nearby craft or established at a distance compatible with a good quality of remote communication with inertia units interfaced to do this.
  • the calculation module COMP comprises a plurality of dedicated calculation modules, among which COMP1, COMP2 and COMP3 respectively adapted to a determination S1 of an angular deformation of an OAR oar during all or part of an immersion phase from a range of OAR rowing, to a S2 determination of a moment of an estimated force on a RS swimming lady supporting Rowing OAR during a partial or full immersion phase of the rowing paddle OAR, and an S3 determination a rotation of the first central IMU1 around an axis of the third IMU3 inertial center.
  • Each of the modules (or submodules) COMP1, COMP2 and COMP3 conventionally comprises one or more microcontrollers, at least one random access memory called working memory, at least one non-volatile memory called storage memory, a reset circuit and energy monitoring system, one or more external communication buses, one or more communication interfaces in particular compatible with the communication interfaces of the IMU1, IMU2 and IMU3 inertia control panels.
  • One of the communication interfaces is adapted to an extraction of the metrology data recorded during the training or competition sessions whose power data determined to the swimming lady. Such extraction can be performed by means of a wired or wireless connection to a device such as a laptop, tablet, smartphone or any other similar equipment configured for reading and / or a more developed exploitation of these data.
  • the COMP1, COMP2 and COMP3 modules are merged in a single device.
  • the system according to the invention is suitable for determining a PROW power produced by the rower, for example during a rowing stroke OAR, in an ecological situation, that is to say, in a real situation of practice.
  • the power PROW expressed to the swimming lady in ecological condition is the most relevant mechanical parameter to quantify and analyze the performance of a rower.
  • the rowers also use this PROW parameter as an indicator of the quality of the training during their ergometer sessions.
  • technical solutions exist to measure the power produced at the swimming lady, involving using oars and / or instrumented swimming ladies.
  • the integration of these sensors during boat sessions is not simple and involves a considerable preparation time of the boat, making the use of these measures complex and for the moment circumscribed at the highest level.
  • the systems and methods envisaged according to the invention propose a measurement of the force power PROW developed by the rower via the use of the three IMU1, IMU2 and IMU3 inertial units.
  • These plants can very easily be fixed on BOAT boat and OAR rowing, the proposed system is very simple to set up and could be used routinely in training.
  • the IMU1, IMU2 and IMU3 inertia control panels can be positioned very quickly and fixed with conventional links, such as self-gripping fastening strips (Velcro) as an example. It is the same for the calculation module COMP when it is embarked aboard the boat BOAT.
  • the IMU1, IMU2 and IMU3 inertial units represented in FIG. 1 are advantageously and cleverly configured for calculating the PROW power produced to the swimming lady by determining both the moment of force exerted and the angular speed of the rowing at the level of of the swimming lady.
  • the IMU1, IMU2 and IMU3 inertial units each comprise at least three gyroscopes, a three-dimensional accelerometer and a magnetometer cooperating to establish, for each of the inertial units, its situation in a single reference system.
  • the first IMU1 inertial unit is positioned on a rigid sleeve of the OAR oar / oar located close to the swimming lady and the second central IMU2 is placed at most close to the oar paddle oar to measure the maximum deformation of rowing.
  • the third unit IMU3 is fixed in a horizontal plane of the boat to obtain a rotation about a vertical axis coinciding with that of the swimming lady.
  • each of the IMU1, IMU2 and IMU3 control panels is carried out using a clean fixing system. This system must be sufficient to ensure a stable maintenance of the inertial unit respectively to the OAR oar or the boat BOAT.
  • the IMU1 and IMU2 inertial units are configured to determine an angular deformation of the oar oar during a rowing stroke. According to the material resistance theory (field of linear elastic deformation), the moment of force applied to the OAR is directly proportional to the angular deformation of the rowing.
  • IMU1 and IMU2 control panels Data transmitted by the IMU1 and IMU2 control panels are used to determine this instantaneous angular deformation.
  • Each of these two plants uses the data of the three gyroscopes, the accelerometer and the magnetometer that are specific to give the orientation of the inertial unit in a terrestrial reference, at every moment.
  • w1 is a scalar corresponding to the value of the rotation around this vector.
  • x2, y2 and z2 give the components of the rotation vector of the IMU2 control unit in the terrestrial reference and,
  • w2 is a scalar corresponding to the value of the rotation around this vector.
  • IMU2 with respect to the IMU1 control unit is determined in two steps using rotation matrices.
  • a first step consists in determining a relative orientation of rest, that is to say without loading, between the two inertial units during a static phase without deformation of the OAR.
  • This relative rest orientation makes it possible to reset the relative orientation subsequently calculated during a deformation of the rowing because of the power dissipated.
  • This relative rest orientation is determined by calculating the rotation matrices giving respectively the orientation of the IMU1 and IMU2 plants in relation to the terrestrial reference marked "0":
  • a relative rotation matrix is then determined to characterize the relative orientation between the IMU1 and IMU2 inertial units arranged on the OAR.
  • IMU1 and IMU2 at any moment.
  • the theory of the resistance of materials indicates that the angular deformation is linearly related to the moment of force applied in the field of linear elastic deformation.
  • a calibration is performed to obtain a linear relationship between the average angular deformation and a moment of strength estimated at the swimming lady.
  • a and b are coefficients determined by linear regression. Assuming a value of zero force moment for zero angular deformation, the value of the constant b is set to 0 and removed from the previous equation. The power of the moment of force exerted on the handle
  • the IMU3 inertial unit is fixed in the horizontal plane of the boat BOAT to obtain a rotation about a vertical axis coincide with that of the swimming lady supporting the OAR.
  • a procedure similar to that explained above is used to determine an instantaneous rotation of the train around a vertical axis of the boat.
  • a new rotation matrix can be calculated at
  • central IMU1 in the terrestrial reference is the transpose of the rotation matrix
  • inertial IMU1 around the vertical axis of the IMU3 inertial unit assumed parallel to that of the swimming lady.
  • the invention does not concern the only embodiment described but applies to any system comprising a module for determining an angular deformation of a train or an oar during all or part of a phase of immersion of a paddle of this oar, a module for determining a moment of an estimated force on a rowing lady supporting rowing during a partial or full immersion phase of the rowing paddle, and a module for determining a rotation of the first inertia center around a vertical axis of the third inertia center.
  • the invention also applies to any method of determining a power dissipated during a rowing stroke or rowing comprising the three steps of determination above.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne un système (IMUROW) de détermination d'une puissance (PROW) produite par un rameur, ledit système (IMUROW) comprenant au moins un aviron ou une rame (OAR), ledit au moins un aviron (OAR) comprenant une première centrale à inertie (IMU1) et une seconde centrale à inertie (IMU2), ledit aviron (OAR) coopérant avec une embarcation (BOAT), laquelle comprend une troisième centrale à inertie (IMU3), le système comprenant en outre un module (COMP) de calcul d'une puissance (PROW) développée sur une palette dudit au moins un aviron (OAR).

Description

SYSTEME DE DETERMINATION D'UNE PUISSANCE PRODUITE
PAR UN RAMEUR.
1. Domaine de l'invention.
L'invention concerne le domaine de l'évaluation de la performance du rameur, et plus particulièrement la mesure de la puissance développée au cours d'un coup de rame ou d'aviron.
2. Etat de l'art.
Il est fréquent que des sportifs travaillent à l'amélioration de leurs performances, et ce quel que soit le sport pratiqué. Cela requiert d'avoir accès à des techniques d'évaluation de leurs performances courantes, afin d'établir un référentiel à partir duquel progresser. Selon le sport pratiqué, il est possible que la performance dépende d'un grand nombre de paramètres tels que, à titre d'exemple, un positionnement du corps du sportif, une régularité dans l'effort, mais aussi une qualité de synchronisation de ses gestes avec les gestes d'un co-équipier.
En aviron, de nombreuses techniques existent, qui visent à mesurer l'effort développé au cours d'un coup d'aviron, par la mesure d'un couple exercé sur une dame de nage (support d'aviron). D'autres techniques utilisent des centrales à inertie, dont certaines sont placées sur un aviron, afin d'étudier la variation de position angulaire de l'aviron dans le temps. La publication scientifique « MONITORING AND EVALUATION OF ROWING PERFORMANCE USING MOBILE MAPPING DATA" (Athanasios Mpimis, Vassilis Gikas ; Archives of Photogrammetry, Cartography and Remote Sensing, Vol. 22, 201 1 , pp. 337-349 - ISSN 2083-2214) décrit un système d'acquisition de données d'une embarcation comprenant une pluralité de capteurs, dont des accéléromètres et gyroscopes. La publication scientifique « An IMU- based Sensor Network to Continuously Monitor Rowing Technique on the Water", de Bernd Tessendorf, Franz Gravenhorst, Bert Arnrich et Gerhard Troster, Wearable Computing Lab., ETH Zurich, Gloriastr. 35, 8092 Zurich, Switzerland) décrit un système de métrologie en aviron comportant une pluralité de centrales à inertie, notamment à bord d'un bateau et sur un aviron, adaptés à mesurer les mouvements de l'aviron dans le temps.
Ces méthodes, bien qu'utiles, ne permettent pas une bonne détermination de la puissance développée sur l'aviron, et par voie de conséquence de la puissance développée par une palette d'aviron dans l'eau, au cours de la pratique en environnement réel.
Des recherches ont permis d'établir que la détermination d'une puissance développée représente une caractéristique des plus pertinente pour l'appréciation de la performance du ou des rameurs.
Les méthodes existantes permettent d'obtenir des informations plus ou moins représentatives de cette puissance, mais ne permettent pas de définir cette puissance précisément.
3. Résumé de l'invention.
L'invention permet d'améliorer au moins l'un des inconvénients de l'état de l'art en proposant un système de détermination d'une puissance produite par un rameur, par exemple en aviron. Le système comprend au moins un aviron (ou rame). L'aviron comprend une première centrale à inertie (encore appelée usuellement centrale inertielle) et une seconde centrale à inertie et coopère avec une embarcation, laquelle comprend une troisième centrale à inertie. Le système comprend en outre un module de calcul d'une puissance, lui- même comprenant :
- un premier module de détermination d'une déformation angulaire de l'aviron au cours de tout ou partie d'une phase d'immersion d'une palette de cet aviron, en fonction d'informations en provenance de la première centrale à inertie de l'aviron (ou rame) et d'informations en provenance de la seconde centrale à inertie de l'aviron (ou rame),
un second module de détermination d'un moment d'une force estimé sur une dame de nage supportant l'aviron pendant une phase d'immersion partielle ou entière de la palette de l'aviron, un troisième module de détermination d'une rotation de la première centrale autour d'un axe vertical de la troisième centrale à inertie.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la première centrale à inertie est positionnée sensiblement proche de ladite dame de nage.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la seconde centrale à inertie est positionnée sensiblement proche de ladite palette dudit aviron.
Avantageusement, la troisième centrale à inertie est positionnée sur un plan horizontal de l'embarcation. Selon un mode de réalisation de l'invention, les premier, second et troisième modules sont compris dans un même dispositif de calcul.
L'invention concerne également une méthode dans le système précité, pour la détermination d'une puissance produite par un rameur, la méthode comprenant notamment : une détermination d'une déformation angulaire de l'aviron au cours de tout ou partie d'une phase d'immersion d'une palette de cet aviron,
- une détermination d'un moment d'une force estimé sur une dame de nage supportant cet aviron pendant la phase d'immersion, partielle ou entière, de la palette de cet aviron, une détermination d'une rotation de la première centrale autour d'un axe vertical de la troisième centrale à inertie.
L'invention concerne enfin un produit programme d'ordinateur chargeable directement dans la mémoire interne d'un ordinateur comprenant des portions de code de logiciel pour l'exécution des étapes de la méthode décrite ci-avant, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur. 4. Liste des figures.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 représente un système de détermination d'une puissance produite par un rameur en aviron selon un mode de réalisation particulier et non limitatif de l'invention.
5. Description détaillée de modes de réalisation de l'invention.
La figure 1 représente un système de détermination d'une puissance produite par un rameur en aviron selon un mode de réalisation particulier et non limitatif de l'invention.
Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, l'embarcation (bateau) BOAT représentée sur la figure 1 comprend deux avirons OAR dont un seul est représenté sur la figure. Chacun des avirons OAR est porté par un dispositif dit « dame de nage » qui opère comme un support articulé et facilite les mouvements des avirons, contrôlés par un rameur. Au moins l'un des deux avirons OAR est équipé de centrales à inertie. Cet aviron OAR équipé porte au moins deux centrales à inertie IMU1 et IMU2 respectivement positionnées proche de la dame de nage et proche de la palette de l'aviron. Une troisième centrale à inertie IMU3 est fixée sur un plan horizontal de l'embarcation BOAT. Les trois centrales à inertie IMU1 , IMU2 et IMU3 sont reliées par des liens de communications sans-fil adaptés pour communiquer selon un ou plusieurs protocoles de communications sur des courtes distances, avec un module de calcul COMP et éventuellement entre eux. Les protocoles de communication sans-fil mis en œuvre sont, à titre d'exemples, compatibles avec les normes bluetooth, WiFi 802.1 1 , etc. Bien évidemment, ces exemples ne sont pas limitatifs et n'importe quelle interface de communication filaire ou sans-fil peut être utilisée. Selon le mode de réalisation préféré, le modèle de calcul COMP est embarqué sur le bateau (embarcation BOAT). Selon une variante du mode de réalisation, le modèle de calcul peut être déporté sur une embarcation voisine ou établi à une distance compatible avec une bonne qualité de communication à distance avec les centrales à inerties interfacées pour ce faire.
Le module de calcul COMP est par exemple alimenté par des batteries lui garantissant une autonomie adapté à la mesure de performance tout au long d'une séance d'entraînement d'un ou plusieurs rameurs, voire au cours d'une compétition. Selon une variante du mode de réalisation, le module de calcul COMP est alimenté par des dispositifs convertisseurs d'énergie transformant une grandeur physique en grandeur électrique (panneaux solaires, par exemple). Le module de calcul COMP comprend une pluralité de modules de calcul dédiés, parmi lesquels COMP1 , COMP2 et COMP3 respectivement adaptés à une détermination S1 d'une déformation angulaire d'un aviron OAR au cours de tout ou partie d'une phase d'immersion d'une palette de l'aviron OAR, à une détermination S2 d'un moment d'une force estimé sur une dame de nage RS supportant l'aviron OAR pendant une phase d'immersion partielle ou entière de la palette de l'aviron OAR, et une détermination S3 d'une rotation de la première centrale IMU1 autour d'un axe de la troisième centrale à inertie IMU3.
Chacun des modules (ou sous-modules) COMP1 , COMP2 et COMP3 comprend classiquement un ou plusieurs microcontrôleurs, au moins une mémoire vive dite mémoire de travail, au moins une mémoire non-volatile dite mémoire de stockage, un circuit de remise à zéro et de supervision d'énergie, un ou plusieurs bus de communication externes, une ou plusieurs interfaces de communication notamment compatibles avec les interfaces de communication des centrales à inerties IMU1 , IMU2 et IMU3. L'une des interfaces de communication est adaptée à une extraction des données de métrologie enregistrées au cours des séances d'entraînement ou de compétition dont les données de puissances déterminées à la dame de nage. Une telle extraction peut être réalisée au moyen d'une connexion filaire ou sans-fil à un dispositif de type ordinateur portable, tablette, smartphone ou tout autre équipement similaire configuré pour la lecture et/ou une exploitation plus développée de ces données.
Selon une variante du mode de réalisation de l'invention, les modules COMP1 , COMP2 et COMP3 sont confondus dans un dispositif unique.
Avantageusement, le système selon l'invention est adapté à la détermination d'une puissance PROW produite par le rameur, par exemple lors d'un coup d'aviron OAR, en situation écologique, c'est-à- dire, en situation réelle de pratique.
Selon l'art antérieur, la puissance PROW, exprimée à la dame de nage en condition écologique est le paramètre mécanique le plus pertinent pour quantifier et analyser la performance d'un rameur. Les rameurs utilisent d'ailleurs ce paramètre PROW comme indicateur de la qualité de l'entraînement lors de leurs séances sur ergomètre. En situation réelle de pratique des solutions techniques existent pour mesurer la puissance produite à la dame de nage, impliquant d'utiliser des avirons et/ou des dames de nages instrumentées. L'intégration de ces capteurs lors de séances en bateau n'est pas simple et implique un temps de préparation conséquent du bateau, rendant l'utilisation de ces mesures complexe et pour l'instant circonscrites au plus haut niveau.
Les systèmes et procédés envisagés selon l'invention, proposent une mesure de la puissance de force PROW développée par le rameur via l'utilisation des trois centrales inertielles IMU1 , IMU2 et IMU3. Ces centrales pouvant très facilement se fixer sur le bateau BOAT et l'aviron OAR, le système proposé est très simple à mettre en place et pourrait être utilisé en routine à l'entraînement. Les centrales à inerties IMU1 , IMU2 et IMU3 peuvent être positionnées très rapidement et fixées avec des liens classiques, tels que des bandes de fixation auto- aggripantes (dites « velcro ») à titre d'exemple. Il en est de même pour le module de calcul COMP quand celui-ci est embarqué à bord de l'embarcation BOAT. Les centrales inertielles IMU1 , IMU2 et IMU3 représentées figure 1 sont avantageusement et astucieusement configurées pour le calcul de la puissance PROW produite à la dame de nage par détermination à la fois du moment de force exercée et de la vitesse angulaire de l'aviron au niveau de la dame de nage.
Les centrales inertielles IMU1 , IMU2 et IMU3 comprennent chacune au moins trois gyroscopes, un accéléromètre tridimensionnel et un magnétomètre coopérant à établir, pour chacune des centrales à inertie, sa situation dans un référentiel unique. Selon un mode de réalisation de l'invention, la première centrale inertielle IMU1 est positionnée sur un manchon rigide de la rame/aviron OAR situé proche de la dame de nage et la seconde centrale IMU2 est placée au plus proche de la palette de l'aviron OAR pour mesurer la déformation maximale de l'aviron. La troisième centrale IMU3 est fixée dans un plan horizontal du bateau en vue d'obtenir une rotation autour d'un axe vertical coïncidant avec celui de la dame de nage. La fixation de chacune des centrales IMU1 , IMU2 et IMU3 est effectuée à l'aide d'un système de fixation propre. Ce système doit être suffisant pour assurer un maintien stable de la centrale inertielle respectivement à l'aviron OAR ou à l'embarcation BOAT. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, les centrales inertielles IMU1 et IMU2 sont configurées pour déterminer une déformation angulaire de l'aviron OAR lors d'un coup de rame. Selon la théorie de la résistance des matériaux (domaine de la déformation élastique linéaire), le moment de force appliqué sur l'aviron OAR est directement proportionnel à la déformation angulaire de l'aviron.
Des données transmises par les centrales IMU1 et IMU2 sont utilisées afin de déterminer cette déformation angulaire instantanée. Chacun de ces deux centrales utilise les données des trois gyroscopes, de l'accéléromètre et du magnétomètre qui lui sont propres pour donner l'orientation de la centrale inertielle dans un repère terrestre, à chaque instant. L'orientation des centrales IMU1 et IMU2 est donnée respectivement sous la forme de quaternions contenus dans des vecteurs Q1 et Q2 : Q1 = [x1 ; y1 ; z1 ; w1 ]
Q2= [x2 ; y2 ; z2 ; w2] χ1 , y1 et z1 donnent les composantes du vecteur rotation de la centrale IMU1 dans le repère terrestre et
w1 est un scalaire correspondant à la valeur de la rotation autour de ce vecteur. x2, y2 et z2 donnent les composantes du vecteur rotation de la centrale IMU2 dans le repère terrestre et,
w2 est un scalaire correspondant à la valeur de la rotation autour de ce vecteur.
A chaque instant, la déformation angulaire de la centrale
IMU2 par rapport à la centrale IMU1 se détermine en deux étapes en utilisant des matrices rotations.
Une première étape consiste à déterminer une orientation relative de repos, c'est-à-dire sans chargement, entre les deux centrales inertielles lors d'une phase statique sans déformation de l'aviron OAR. Cette orientation relative de repos permet de recaler l'orientation relative calculée ensuite lors d'une déformation de l'aviron du fait de la puissance dissipée. Cette orientation relative de repos est déterminée en calculant les matrices rotations
Figure imgf000011_0002
donnant respectivement l'orientation des centrales IMU1 et IMU2 par rapport au repère terrestre noté « 0 » :
Figure imgf000011_0001
Une matrice rotation relative est ensuite déterminée pour caractériser l'orientation relative entre les centrales inertielles IMU1 et IMU2 disposées sur l'aviron OAR.
Figure imgf000012_0001
où est la transposée de la matrice
Figure imgf000012_0002
Figure imgf000012_0003
Des essais de calibration statique et de cycle d'aviron permettent le calcul d'une matrice rotation relative entre les
Figure imgf000012_0004
centrales IMU1 et IMU2, et ce, à chaque instant.
Selon le mode de réalisation de l'invention, il est ensuite possible de déterminer une matrice rotation 1R2 à partir des matrices rotation relatives pour établir la rotation relative due à
Figure imgf000012_0005
la seule déformation de la rame / aviron OAR en charge
Figure imgf000012_0006
Le quaternion représentant la rotation entre les deux centrales est déduit de 1R2 :
Figure imgf000012_0007
La déformation angulaire instantanée exprimée en radians est alors déterminée par la formule :
Figure imgf000012_0008
La théorie de la résistance des matériaux indique que la déformation angulaire est linéairement liée au moment de force appliqué dans le domaine de déformation élastique linéaire. Ainsi, une calibration est réalisée aux fins d'obtenir une relation linéaire entre la déformation angulaire moyenne et un moment de force estimé à la dame de nage
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000013_0002
où a et b sont des coefficients déterminés par régression linéaire. En supposant une valeur de moment de force nulle pour une déformation angulaire nulle, la valeur de la constante b est fixée à 0 et retirée de l'équation précédente. La puissance du moment de force exercé à la poignée
(Pmain ) requiert une détermination d'une vitesse angulaire de la rame OAR dans un plan horizontal . La centrale inertielle IMU3 est fixée dans le plan horizontal de l'embarcation (du bateau) BOAT afin d'obtenir une rotation autour d'un axe vertical coïncident avec celui de la dame de nage supportant l'aviron OAR.
Une procédure similaire à celle expliquée ci-avant est utilisée pour déterminer une rotation instantanée de la rame autour d'un axe vertical du bateau. Une nouvelle matrice rotation peut être calculée à
Figure imgf000013_0004
partir des quaternions contenus dans le vecteur Q3 et donnant l'orientation de la centrale inertielle IMU3 dans un repère terrestre au cours du temps :
Figure imgf000013_0003
Figure imgf000014_0002
Une matrice rotation relative est calculée
Figure imgf000014_0005
caractériser l'orientation relative entre les centrales IMU3 et IMU1
Figure imgf000014_0003
est la matrice rotation donnant l'orientation de la
Figure imgf000014_0006
centrale IMU1 dans le repère terrestre, et, est la transposée de la matrice rotation
Figure imgf000014_0007
La rotation de la centrale inertielle IMU1 autour de l'axe vertical de la centrale inertielle IMU3 est déduite de la manière suivante:
Figure imgf000014_0004
Il est possible de déterminer une puissance exprimée à la dame de nage PR0W de la manière suivante :
Figure imgf000014_0001
correspond à la vitesse angulaire de la centrale
Figure imgf000014_0008
inertielle IMU1 autour de l'axe vertical de la centrale inertielle IMU3 supposé parallèle à celui de la dame de nage. L'invention ne concerne pas le seul mode de réalisation décrit mais s'applique à tout système comprenant un module de détermination d'une déformation angulaire d'une rame ou d'un aviron au cours de tout ou partie d'une phase d'immersion d'une palette de cet aviron, un module de détermination d'un moment d'une force estimé sur une dame de nage supportant l'aviron pendant une phase d'immersion partielle ou entière de la palette de l'aviron, ainsi qu'un module de détermination d'une rotation de la première centrale à inertie autour d'un axe vertical de la troisième centrale à inertie. L'invention s'applique également à toute méthode de détermination d'une puissance dissipée lors d'un coup de rame ou d'aviron comprenant les trois étapes de détermination ci-avant.
Il est à noter que le terme «embarcation » utilisé dans les paragraphes de description de l'invention concerne des bateaux, barques, canoës, kayaks, pédalos, et autres embarcations légères à flots, mais vise tout aussi bien des dispositifs utilisables hors de l'eau et configurés pour simuler une embarcation mue à l'aide de rames, d'avirons, de pagaies, etc., tels que notamment des dispositifs d'entraînement en salle pour sportifs.

Claims

REVENDICATIONS 1 . Système (IMUROW) de détermination d'une puissance (PROW) produite par un rameur, ledit système (IMUROW) comprenant au moins un aviron ou une rame (OAR), ledit au moins un aviron (OAR) comprenant une première centrale à inertie (IMU1 ) et une seconde centrale à inertie (IMU2), ledit aviron (OAR) coopérant avec une embarcation (BOAT), laquelle comprend une troisième centrale à inertie (IMU3), le système comprenant en outre un module (COMP) de calcul d'une puissance (PROW) développée, ledit module comprenant lui-même:
- un premier module (COMP1 ) de détermination d'une déformation angulaire de l'aviron au cours de tout ou partie d'une phase d'immersion d'une palette de cet aviron, en fonction d'informations en provenance de ladite première centrale à inertie (IMU1 ) de l'aviron et d'informations en provenance de ladite seconde centrale à inertie (IMU2) de l'aviron,
- un second module (COMP2) de détermination d'un moment d'une force estimé sur une dame de nage supportant l'aviron pendant une phase d'immersion partielle ou entière de la palette de l'aviron,
- un troisième module (COMP3) de détermination d'une rotation de la première centrale à inertie (IMU1 ) autourd'un axe vertical de la troisième centrale à inertie (IMU3).
2. Système de détermination d'une puissance produite par un rameur, selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite première centrale à inertie (IMU1 ) est positionnée sensiblement proche de ladite dame de nage (RS).
3. Système de détermination d'une puissance produite par un rameur, selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite seconde centrale à inertie (IMU2) est positionnée sensiblement proche de ladite palette dudit aviron (OAR).
4. Système de détermination d'une puissance produite par un rameur, selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite troisième centrale à inertie (IMU3) est positionnée sur un plan horizontal de ladite embarcation (BOAT).
5. Système de détermination d'une puissance produite par un rameur, selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits premier, second et troisième modules sont compris dans un même dispositif de calcul (COMP).
6. Méthode de détermination, dans un système de métrologie, d'une puissance (PROW) produite par un rameur, ledit système de métrologie comprenant au moins un aviron ou une rame (OAR), ledit au moins un aviron (OAR) comprenant une première centrale (IMU1 ) à inertie et une seconde centrale (IMU2) à inertie, ledit au moins un aviron (OAR) coopérant dans ledit système de métrologie avec une embarcation (BOAT) comprenant une troisième centrale (IMU3) à inertie, ladite méthode comprenant dans un module de calcul de ladite puissance (PROW):
- une détermination (S1 ) d'une déformation angulaire dudit au moins un aviron (OAR) au cours de tout ou partie d'une phase d'immersion d'une palette dudit aviron (OAR) en fonction d'informations en provenance de ladite première centrale à inertie (IMU1 ) de l'aviron et d'informations en provenance de ladite seconde centrale à inertie (IMU2) de l'aviron, - une détermination (S2) d'un moment d'une force estimé sur une dame de nage (RS) supportant ledit au moins un aviron (OAR) pendant ladite phase d'immersion partielle ou entière de la palette dudit aviron,
- une détermination (S3) d'une rotation de ladite première centrale (IMU1 ) autour d'un axe de ladite troisième centrale à inertie (IMU3).
7. Produit programme d'ordinateur chargeable directement dans la mémoire interne d'un ordinateur comprenant des portions de code de logiciel pour l'exécution des étapes de la méthode selon la revendication 6, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
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