INSTRACK

Introduction

L'INSTRACK est un sol instrumenté modulaire qui mesure les forces verticales. Contrairement à une plateforme de force classique, limitée à une surface fixe, il se compose de dalles de mesure qui s'assemblent selon vos besoins : ajoutez-en autant que nécessaire, en longueur comme en largeur, sur une piste d'athlétisme, dans un gymnase ou en laboratoire. Vous mesurez ainsi les forces dans des conditions réelles, sans contraindre le geste de l'athlète.

Piste instrumentée INSTRACK installée sur une piste d'athlétisme

Caractéristiques principales

Caractéristique	Valeur
Type de capteur	Capteurs de force uniaxiaux (verticaux)
Gamme de mesure	0 à 2000 N par capteur
Précision	Erreur moyenne de 1,27 N (0,3 %), répétabilité < 2 N
Fréquence d'échantillonnage	1000 Hz
Longueur	Modulable en fonction du besoin
Acquisition	Maxi-Phyling

Chaque capteur peut supporter de 2 à 6 sommets de triangles. Ainsi, même si le pied se pose à cheval sur deux triangles, la force est bien mesurée : la force totale est obtenue en additionnant les forces de tous les capteurs. Le nombre de capteurs et leur disposition peuvent être adaptés à l'application souhaitée (course, marche, autre tâche).

Configuration modulable : plateaux triangulaires posés sur les capteurs

Piste instrumentée installée en gymnase

Capteur et plateau

Chaque plateau triangulaire repose par ses trois pointes sur des capteurs de force. Les pointes viennent se fixer dans des plots usinés vissés sur les capteurs.

Plateau triangulaire posé sur ses capteurs

Capteur de force uniaxial et son plot de fixation

Notice d'utilisation

I. Calibration

La calibration des capteurs est réalisée par Phyling. Chaque capteur est étalonné sur un banc de calibration : des forces statiques de 0 à 1500 N sont appliquées à la fois sur le capteur et sur un capteur de référence, et une régression linéaire donne le coefficient propre à chaque capteur (conversion du signal en force).

II. Enregistrement des données

Allumez le système d'acquisition et vérifiez que tous les capteurs sont connectés.
Lancez l'enregistrement depuis l'onglet Temps réel de l'application Phyling.
Arrêtez l'enregistrement. Les données sont envoyées directement à l'application Phyling.

API

Une API est disponible pour rediriger les données vers d'autres systèmes d'enregistrement. Voir la section Dev : temps réel et webhooks.

III. Traitement des données

Associer : Dans l'onglet Données, retrouvez les enregistrements associés à un athlète. Les données non-associées issues d'un enregistrement récent sont accessibles en cliquant sur le bouton NEW (en bleu). Cliquez sur un enregistrement pour l'associer.
Visualiser : Cliquez sur un enregistrement associé pour visualiser les données, effectuer des sélections et exporter les données au format csv.

Données

Les forces mesurées par chaque capteur sont mises à zéro puis additionnées pour obtenir la force verticale totale appliquée sur la piste. Chaque appui est ensuite détecté et attribué au pied droit ou gauche, ce qui permet de calculer de nombreux indicateurs de la technique de course. La validité de la piste a été démontrée dans l'article scientifique A size-adjustable instrumented track to measure vertical ground reaction forces: a validation study (IEEE Sensors Journal, 2025) : excellent accord avec une plateforme de force de référence (ICC > 0,98).

Paramètres extraits de la courbe de force verticale lors d'un appui de course

Profil de l'athlète

Indicateur	Description	Unité
Vitesse	Vitesse de course sur la piste	km/h
Cadence	Nombre de pas effectués en 1 minute	pas/min
Temps de contact	Durée d'un appui contre le sol : temps nécessaire pour produire l'énergie qui propulse vers l'avant	ms
Longueur de pas	Distance moyenne d'un appui à l'autre	cm
Oscillation verticale	Déplacement vertical du corps sur une foulée	cm
Rapport vertical	Rapport entre l'oscillation verticale et la longueur de pas	%
Asymétrie	Différence en % de la force produite par le pied gauche par rapport au pied droit. Une différence > 10 % constitue un risque élevé de blessure et/ou une limite pour la performance	%

Valeurs par pied d'appui

Indicateur	Description	Unité
Pic d'impact (Fz1)	Premier pic de force, « passif », dû à l'impact du pied contre le sol. Il renseigne sur la qualité de la pose du pied (attaque talon, contraintes sur les structures musculosquelettiques)	N/kg
tFz1	Temps entre le début du contact et le pic d'impact	ms
Force maximale (Fz2)	Second pic de force, pendant la phase de propulsion	N/kg
tFz2	Temps entre le début du contact et la force maximale	ms
Taux de charge (LR)	Valeur maximale de la dérivée de la force pendant la montée en charge. Plus il est élevé, plus la force est appliquée rapidement et plus les tissus sont sollicités sur un temps court	N/s/kg
Force moyenne	Force moyenne sur l'appui	N/kg
Impulsion	Quantité totale de force produite sur un appui (Force × Temps de contact). C'est l'énergie restituée au sol, qui détermine la phase d'envol suivante	N·s/kg
Temps de contact (CT)	Temps entre le début du contact et le décollage du pied	ms

Mesure du centre de pression (CoP)

En plus de la force verticale, l'INSTRACK calcule le centre de pression (CoP) : le point du sol où s'applique la force à chaque instant de l'appui. Suivre son déplacement montre comment le pied se déroule au sol, du talon vers l'avant-pied. Le CoP sert aussi de point d'application de la force pour estimer les efforts dans les articulations (dynamique inverse), directement sur le terrain.

Calcul

Chaque capteur connaît sa position sur la piste. Le CoP correspond à la moyenne des positions des capteurs, pondérée par la force mesurée par chacun : plus un capteur reçoit de force, plus le CoP se rapproche de lui.

COP_x = \frac{\sum_i x_i F_i}{\sum_i F_i} \qquad COP_y = \frac{\sum_i y_i F_i}{\sum_i F_i}

avec $x_i$ et $y_i$ les coordonnées du capteur $i$ sur la piste et $F_i$ la force verticale qu'il mesure.

Animation : la force se répartit sur les capteurs au fil du passage du coureur, et le CoP (point d'application) se déplace en conséquence.

Indicateur	Description	Unité
COP_x	Position du centre de pression dans l'axe de la piste (antéropostérieur, AP)	mm
COP_y	Position du centre de pression dans la largeur de la piste (médiolatéral, ML)	mm

La précision du CoP mesuré par l'INSTRACK a été évaluée par comparaison avec des plateformes de force de référence : voir l'étude Mesure du centre de pression à partir d'une piste instrumentée en course à pied : étude de la précision.

Estimation de la force antéropostérieure

L'INSTRACK mesure la force verticale. La force antéropostérieure (freinage puis propulsion, dans l'axe de course) peut en être estimée grâce à un réseau de neurones, entraîné à partir de la seule force verticale. Voir l'article Prediction of running anteroposterior ground reaction forces from the vertical component through a deep learning approach (PDF).

Rapport biomécanique

À partir des enregistrements, Phyling génère un rapport biomécanique de course à pied pour chaque vitesse testée. Il regroupe le profil de l'athlète, l'asymétrie droite/gauche, les courbes de force de chaque appui (pied droit en bleu, pied gauche en orange ; le tracé épais correspond à la moyenne de tous les pas mesurés) et le tableau des valeurs moyennes par pied d'appui.

Exemple de rapport biomécanique — page 1 (10 km/h)

Exemple de rapport biomécanique — page 2 (13 km/h)

[!NOTE] La technique de course n'est pas un modèle universel : elle correspond au meilleur compromis que le corps trouve spontanément entre tous ces paramètres. Ils varient selon la vitesse, le type de chaussure, le sexe, l'âge, le poids… et la fatigue.

L'annexe du rapport définit chaque terme, explique l'effet de l'augmentation ou de la diminution de chaque paramètre et donne des valeurs de comparaison (hommes et femmes, de 10 à 16 km/h).

Annexe du rapport biomécanique — définition des termes (FR)