Postures and movements of the upper limb using inertial sensors : a methodological assessment

Ce travail de thèse s’intéresse à l’estimation des angles articulaires et des positions segmentaires du membre supérieur à partir de capteurs inertiels (MIMU). Malgré l’intérêt grandissant de la communauté scientifique pour cette technologie, plusieurs questions de recherche restent en suspens. Ce travail de thèse contribue à l’avancée de connaissances scientifiques à la fois au niveau de la modélisation cinématique du membre supérieur associée aux capteurs inertiels et au niveau de la validation même des données cinématiques de sortie (angles articulaires et positions segmentaires). Au travers d’une approche méthodologique complète, des recommandations de calibration anatomique sont avancées. De plus, des valeurs clefs de caractérisation sont proposées, telles qu’une reproductibilité des données angulaires de l’ordre de 5-10° et une erreur de positionnement de la main de 7-15 cm. La finalité de ce travail de thèse est la mise à disposition d’un système ambulatoire pour l’évaluation des postures et des mouvements du membre supérieur dans une optique d’évaluation des risques de troubles musculo-squelettiques en milieu professionnel. Une modélisation cinématique avancée prenant en compte un capteur inertiel sur la scapula et la caractérisation du système en milieu perturbé magnétiquement apparaissent comme une suite logique à ce travail de thèseThis PhD work is focused on the estimation of joint angles and segment positions of the upper limb based on inertial sensor technology (MIMU). Despite much interest from the scientific community in this topic, several aspects of research deserve more investigation. This work contributes to the enhancement of scientific knowledge related to (1) the kinematic modeling associated to MIMU and (2) the validation of final kinematic outputs (joint angles and segment positions). Based on an exhaustive methodological approach, recommendations related to the anatomical calibration of MIMU are highlighted. Moreover, key-values related to the characterization of kinematic outputs are proposed, such as a precision of joint angles of 5-10° and a hand positioning error of 7-15 cm. The aim of this study is the development of an ambulatory system for the assessment of postures and movements of the upper limb, in a general context of musculoskeletal disorders risk assessment at work. From now on, an advanced kinematic modeling that uses a MIMU placed on the scapula as well as a characterization of the system under magnetic disturbances represent two of the main scientific questions to explor