L’animal lors de son activité échange des forces avec son environnement.
Qu’il morde dans une proie ou qu’il se déplace sur un sol plat ou sur une branche, il exerce à chaque fois des forces sur un substrat qui exercera en réaction une force de même direction , de même amplitude mais de sens opposé sur l’animal (principe de l’action et de la réaction).
Mesurer ces échanges de force permet de connaitre les efforts déployés par l’animal, ses capacités, ses performances. Ce sont aussi des données indispensables pour la modélisation et la simulation des mouvements puisqu’elles permettent la comparaison des données simulées avec les mesures et permettent donc de (in)valider les modèles.
Pour mesurer ces forces, on utilise des capteurs de forces.
Il en existe de différents types suivant les situations (sol plat, branche,...), la nature du mouvement (rapide, lent) et bien entendu l’intensité de la force à mesurer.
Nous disposons notemment de capteurs de deux types:
Les capteurs piezo-electriques
Ils utilisent le phénomène physiques suivant: la déformation de certains cristaux dit "piezoelectriques" induit la
présence d’une charge électrique à leur surface [ la déformation du maillage du cristal par la force perturbe la neutralité électrique du cristal ]. Plus la déformation est importante, plus la charge électrique en surface est importante par conséquent une mesure de cette charge électrique constitue une mesure indirecte des forces qui s’exerce sur le crital. Pour cela on amplifie au préalable la charge grâce à des amplificateurs de très haute qualité. Notre matériel est de marque Kistler.
Nous disposons de capteurs individuels capables de mesurer les efforts dans les trois directions de l’espace simultanément. On peut ainsi construire des set-up expérimentaux adaptés à nos besoins pour la recherche ou l’enseignement. Ci contre set-up de mesure des forces d’aggrippement de microcèbes avec mesure individuelles des forces dans les deux bras.
Nous disposons aussi de deux petites plateformes de force piezo-électriques "prêtes à l’emploi" de 200mm x 120mm qui supportent des efforts jusqu’à environ 50kg et affichent une précision moyenne de 0.05N.
Les jauges de contraintes fonctionnent sur un principe différent : la conductivité électrique d’ un élément de matière varie avec la contrainte mécanique qui s’exerce sur lui. Aussi en général une jauge de contrainte est constituée d’un élément conducteur qui est collé sur un support assez rigide qui va subir des déformations et les repercute sur l’élément conducteur. La conductivité du conducteur va alors varier et c’est à partir de ces variations de conductivité que l’on peut retrouver la contrainte qui s’exerce sur le support.
Ces jauges peuvent être individuelles, quasi ponctuelle, ou bien structurées, organisées dans des maillages plus grands sous forme de tapis de pression. On a alors la possibilité de mesurer la répartition spatiale de la pression qui s’exerce sur une surface de contact comme sous un pied ou une main préhensile par exemple. Ci dessous un tel tapis ( de marque TEKSCAN ) est collé sur un tube cylindrique qui peut tourner autour de son long axe pour étudier comment des grenouilles récupèrent leur équilibre lorsque celui ci est perturbé.
