Développement d'une méthode d'apprentissage par projet pour l'enseignement de la modélisation multicorps appliquée au corps humain

La modélisation multicorps est un outil d'ingénierie très utilisé à travers le monde pour résoudre des problèmes de cinématique et de dynamique de divers mécanismes. Son application au corps humain a vécu une grande révolution au cours des dernières décennies dans le milieu de la recherche, permettant notamment d'estimer les forces musculaires et les couples articulaires de manière non invasive. Le recours à des modèles humains est donc devenu de plus en plus populaire et pertinent pour l'industrie des produits de santé et les applications cliniques. En outre, la modélisation multicorps s'intègre de plus en plus dans les processus de décision pour la conception de produits tels que les exosquelettes, les prothèses, les orthèses ou encore l'évaluation fonctionnelle du corps humain. En particulier, beaucoup d'efforts ont été effectués dans les dernières années pour combiner cet outil avec d'autres outils tels que les logiciels de conception assistée par ordinateur et d'éléments finis afin de pouvoir faire des études plus complètes de conception et d'analyse. Or, malgré le fait que la modélisation multicorps est très complexe, cette matière est relativement peu enseignée de manière systématique, et généralement apprise sur le tas en recherche ou en industrie, limitant grandement les capacités d'utilisation et de développement des ingénieurs. Par conséquent, il est nécessaire de mettre en place une méthodologie d'apprentissage permettant d'intégrer cette matière dans la formation des ingénieurs en biomédical et en mécanique. Ainsi, le but de cette thèse de maitrise est de proposer une méthodologie d'apprentissage par projet pour faciliter l'enseignement des bases de la modélisation multicorps appliquée au corps humain, afin que les étudiants puissent ensuite envisager des développements plus avancés sur base d'un socle de compétences solide et standardisé. La méthode générale a consisté à identifier le matériel, les méthodologies et les défis des milieux professionnels de la modélisation multicorps. Ensuite, un projet pilote a été proposé à une classe de cycles supérieurs de génie biomédical, suivi d'une étape d'identification des difficultés et des défis de l'apprentissage de la modélisation multicorps dans la littérature et par le biais d'entrevues. Enfin, une méthodologie d'apprentissage par projet a été construite en se basant sur les méthodologies et matériels identifiés dans le milieu professionnel et répondant aux difficultés identifiées. Les résultats principaux de cette étude permettent (1) d'identifier les difficultés principales relatives à l'apprentissage et à l'utilisation de la modélisation multicorps appliquée au corps humain (2) de conclure que la méthodologie de projet ne doit pas seulement utiliser de la simulation mais doit s'accompagner d'un dispositif physique. En particulier, les résultats montrent que l'utilisation de prototypage rapide permet de proposer un projet simplifié tout en restant concret et en répondant aux difficultés identifiées.Les perspectives de cette étude sont de développer une méthodologie avancée augmentant la complexité du projet et du dispositif physique pour atteindre des modèles d'une sophistication semblable aux modèles utilisés dans l'industrie et la clinique.