Caractérisation du mouvement de préhension avec obstacle.

Caractérisation du mouvement de préhension avec obstacle.

Dans ce chapitre, nous exposons les résultats expérimentaux de notre premier protocole. L’objectif est de fournir une caractérisation du mouvement de préhension en présence d’un obstacle. Pour cela, nous analysons les données issues du Cyberglove et du capteur électromagnétique (Flock of Bird) pour rendre compte de la cinématique du poignet et des doigts. Dans un premier temps, nous nous intéressons à l’analyse des trajectoires du poignet afin d’identifier différentes stratégies motrices en fonctions des conditions de saisies. Puis, l’analyse des phases de « transport » et de « saisie » sont détaillées en fonction de la cinématique du poignet et de configuration angulaire afin de tester l’effet des différentes conditions d’obstacle et d’objet. Enfin, une discussion confrontera nos résultats avec ceux observés dans la littérature.

Plusieurs études montrent ainsi que la taille de l’objet à saisir a une influence directe sur l’amplitude de l’ouverture de la pince manuelle (Paulignan et al., 1991b; Castiello et al., 1993; Zaal & Bootsma, 1993; Bootsma et al., 1994; Paulignan et al., 1997; Zaal et al., 1998). La distance maximale entre les doigts (en général mesurée entre le pouce et l’index) apparaît proportionnelle et supérieur à la taille de l’objet. Pour ces auteurs, les caractéristiques intrinsèques de l’objet influencent les caractéristiques de la composante de saisie mais altèrent peu les paramètres de la composante de transport. En revanche, la présence d’un obstacle sur la trajectoire du poignet ou à proximité de l’objet à saisir modifie significativement la composante de transport. La présence d’un obstacle a principalement des répercussions sur la courbure de la trajectoire (Sabes & Jordan, 1997; Saling et al., 1998; Alberts et al., 2002), sur l’augmentation de la durée du mouvement avec un prolongement de la phase de décélération et sur la vitesse tangentielle du poignet (Tresilian, 1998; Castiello et al., 1999; Mon-Williams M. et al., 2001).

Au contraire, si peu d’influence de la taille de l’objet sur la composante de transport a été reportée (Martenuik et al., 1990; Gentilucci et al., 1991; Jakobson et al., 1991), il est communément admis que les propriétés de l’obstacle affectent la composante de saisie. En particulier, l’ouverture de la pince manuelle apparaît corrélée avec la hauteur de l’obstacle (Saling et al., 1998; Tresilian, 1998; Castiello et al., 1999) ce qui montre le lien entre une modification de la composante de transport et son impact sur les caractéristiques de la saisie. propriétés de l’obstacle ? Par exemple, nous pouvons nous demander comment évolue l’amplitude de l’ouverture de la pince manuelle d’un objet de grande taille en présence d’un obstacle d’une certaine hauteur alors qu’il a été montré une influence de ces deux paramètres sur celle-ci ? Y a-t-il dans ce cas une prédominance de l’effet de la taille de l’objet, de la présence de l’obstacle ou, au contraire, un effet d’interaction entre les deux? De même, au niveau temporel, il a été observé une augmentation de la durée de la phase de décélération à la fois pour la saisie d’objet de petite taille et lors de mouvement de préhension en présence d’obstacle. Ainsi, faut-il s’attendre à une interaction entre la taille de l’objet et les caractéristiques de l’obstacle sur la durée de la phase de décélération ?

En nous basant sur l’interdépendance des composantes de transport et de saisie, nous pouvons émettre l’hypothèse qu’une modification des propriétés intrinsèques et extrinsèques de l’obstacle devrait influencer la configuration de la saisie et inversement, qu’un changement de la taille de l’objet affecterait la composante de transport en présence d’obstacle. Ainsi, si les propriétés de l’obstacle ont un effet sur la composante de saisie, nous devrions observer différentes configurations manuelles pour saisir une même taille d’objet. Réciproquement, si les propriétés de l’objet influencent la phase de transport, les paramètres cinématiques de la phase de transport devraient être affectés par un changement de la taille de l’objet pour une même condition d’obstacle. Afin de tester cette hypothèse, nous avons demandé à des sujets de réaliser des mouvements de préhension dans différentes conditions de saisie en présence d’obstacle. Afin de manipuler les caractéristiques des saisies, nous avons utilisé plusieurs tailles d’objet (B1 : Ø 3,5 cm ; B2 : Ø 5,5 cm; B3 : Ø 7,5 cm) et différentes tailles d’obstacles (H1 : 15 cm; H2 : 20 cm) placés en position proche (O1 : 20 cm) ou éloignée (O2 : 40 cm) afin de contraindre principalement la composante de transport ou celle de saisie (cf. § III.3.3).

Analyse du mouvement de préhension avec obstacle

En bref, nous observons une augmentation du temps de mouvement entre les conditions avec et sans obstacle mais pas de variations entre les différentes conditions d’obstacle entre elles. L’augmentation significative du temps de mouvement (MT) en condition d’obstacle affecte-t- elle l’ensemble des paramètres cinématiques de la composante de transport? Pour y répondre nous avons étudié la cinématique du mouvement et extrait des paramètres spatio-temporels afin de pouvoir les comparer en fonction des différentes conditions de saisie. Le tableau IV.2 présente les courbes moyennes de la trajectoire du poignet sur le plan transversal (xy), selon la Taille de l’obstacle (OB1 et OB2), la Position de l’obstacle (O1 et O2), l’axe (Axe P1, Axe P2, Axe P3) pour chaque Taille d’objet (B1, B2 et B3) ainsi que pour la condition contrôle sans obstacle (SSO).