Evidence of movement variability patterns during a repetitive pointing task until exhaustion - Inria - Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique Access content directly
Journal Articles Applied Ergonomics Year : 2021

Evidence of movement variability patterns during a repetitive pointing task until exhaustion

Évolution des patrons de la variabilité du mouvement pendant une tâche de pointage répétée jusqu'à l'épuisement

Abstract

Human movement is characterized by its variability: the same task is never performed twice in exactly the same way. This variability is believed to play a functional role in movement performance and adaptability, as well as in preventing musculoskeletal damage. This article focuses on the time-evolution of movement variability throughout a repetitive pointing task until exhaustion. The kinematics of 13 subjects performing the pointing task is analyzed. Principal Component Analysis of joint angles identifies joint coordinations for each pointing cycle, and cycle-by-cycle comparison highlights movement variability. Non-supervised clustering reveals that subjects adopt successive coordination patterns at an intra-individual level. Inter-individual variability is characterized by the number and type of such patterns: from 3 to 5 patterns, mobilizing the trunk, the shoulder and the upper limbs differently. Movement variability exists even in a seemingly basic and constrained task. It appears in the very early stages of fatigue onset, and may correspond to adaptative coordination responses throughout task performance. This observation should encourage workstation designers to better account for movement variability in order to preserve operators' health and safety.
Le mouvement humain est caractérisé par sa variabilité : une même tâche n'est jamais exécutée deux fois exactement de la même manière. Cette variabilité jouerait un rôle fonctionnel dans la performance et l'adaptabilité du mouvement, ainsi que dans la prévention des lésions musculo-squelettiques. Cet article se concentre sur l'évolution dans le temps de la variabilité du mouvement au cours d'une tâche de pointage répétée jusqu'à l'épuisement. La cinématique de 13 sujets effectuant la tâche de pointage est analysée. L'analyse en composantes principales des angles articulaires identifie les coordonnées articulaires pour chaque cycle de pointage. La comparaison de ces cycles met en évidence la variabilité du mouvement. Une classification automatique non supervisée révèle que les sujets adoptent, à un niveau intra-individuel, des patrons de coordination successifs. La variabilité intra-individuelle est caractérisée par le nombre et le type de ces patrons : de 3 à 5 patrons, qui mobilisent différemment le tronc, l'épaule et les membres supérieurs. La variabilité du mouvement existe même dans une tâche apparemment élémentaire et contrainte. Elle apparaît dans les premiers stades de la survenue de la fatigue, et peuvent correspondre à des adaptations de coordination à la fatigue tout au long l'exécution de la tâche. Ce constat devrait inciter les concepteurs de postes de travail à mieux prendre en compte la variabilité du mouvement afin de préserver la santé et la sécurité des opérateurs.
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hal-03280696 , version 1 (07-07-2021)

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Cite

Jonathan Savin, Clarisse Gaudez, Martine A. A Gilles, Vincent Padois, Philippe Bidaud. Evidence of movement variability patterns during a repetitive pointing task until exhaustion. Applied Ergonomics, 2021, 96, pp.103464. ⟨10.1016/j.apergo.2021.103464⟩. ⟨hal-03280696⟩
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