Système de reconstruction cinématique corps entier : fusion et exploitation de données issues de MEMS
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Abstract EN:
Democratization of MEMS has enabled the development of attitude control : group of sensors enabling to measure ones orientation relatively to Earth's frame. There are several types of sensors used in attitude control : accelerometers, magnetometers and gyroscopes. Only the combination accelerometers - magnetmeters - gyros allows a satisfying estimation of the kinematics orientation without any a priori knowledge on the mouvement, that is to say, the estimation of the orientation in presence of an unknown acceleration. The aim of the thesis is, within the context of whole body motion capture, to add a priori knowledge in order to reduce the number of gyroscopes used, or even to eliminate them completely. This a priori knowledge is the fact that sensors are attached to a skeleton and so that their relative motions can only be combination of rotations. To test the efficiency of this method, we first apply it to a simple pendulum with one degree of freedom, then a pendulum with three degrees of freedom, then on groups of segments (shoulder - arm - forearm for example) and finally on a whole body system. This thesis develops the theory and the results obtained for different methodologies of resolution.
Abstract FR:
La démocratisation des MEMS a permis l'essor des centrales d’attitude : groupement de capteurs permettant d'évaluer son orientation par rapport au repère terrestre. Il existe plusieurs types de capteurs utilisés dans de telles centrales : les accéléromètres, les magnétomètres et les gyromètres. Seule la combinaison accéléromètres – magnétomètres – gyromètres permet l'estimation de l'orientation cinématique de façon satisfaisante, sans connaître d'à priori sur le mouvement, c'est-à-dire l'estimation de l'orientation en présence d’accélération inconnue. Le sujet de la thèse est justement, dans le cadre de la captation de mouvement corps entier, d'ajouter des connaissances à priori afin de limiter le nombre de gyromètres, voire de les supprimer totalement. Ces connaissances sont l'information que les capteurs sont fixés sur un squelette et que leurs mouvements relatifs ne peuvent être que des compositions de rotations. Pour tester l'efficience de cette méthode, on l'applique d'abord sur un pendule simple à un degré de liberté, puis sur un pendule à trois degrés de liberté, ensuite sur des groupes de segments (épaule – bras – avant-bras par exemple) et sur le corps entier. Ce rapport de thèse développera les aspects théoriques ainsi que les résultats obtenus sur les différentes méthodologies de résolution.