Conception et développement d’un mini-actionneur à muscle artificiel : application à la robotique médicale

Desig and developement of an mini-actuator with artificiel muscle : medical robotics application

• Auteur / Autrice : Sergio Diaz Zagal
• Direction : Bertrand Tondu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Conception de circuits microélectroniques et microsystèmes
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Robotique en médecine

Muscles

Actionneurs

Mots clés libres

Muscle artificiel

Muscle mécanochimique

Résumé

L’expérience du laboratoire en matière de muscles artificiels pneumatiques pour la robotique est appliquée au développement de mini-actionneurs à muscles artificiels destinés à des systèmes robotiques miniatures. Le domaine de la robotique médicale est tout particulièrement visé. Le but de ce travail est de mettre au point et développer des actionneurs dont les caractéristiques et les performances correspondent à ceux présentés par les muscles naturels. Ces actionneurs seront utilisés dans le domaine de la robotique et dans le domaine médical. Ainsi, dans un premier temps on s’est intéressé au développement et à l’étude du muscle artificiel pneumatique de McKibben. Il s’agit d’un type d’actionneur très performant, présentant des propriétés satisfaisantes, se rapprochant énormément de celles des muscles naturels. De ce fait, leur utilisation dans le domaine de la robotique est très avantageuse. Cependant, la source énergétique qu’ils utilisent - l’air comprimé – présente un sérieux frein vis-à-vis d’une utilisation flexible ou médicale. De ce fait, dans un deuxième temps, on a adapté ces muscles de McKibben au domaine biomédical en remplaçant l’air comprimé par des résines échangeuses d’ions ou des hydrogels. On a ainsi développé et étudié des muscles mécanochimiques basés sur des muscles de McKibben

The experience of the laboratory in the matter of pneumatic artificial muscle for the robotics is applied to the development of mini-actuators with artificial muscles intended for miniature robot-like systems. The field of medical robotics is particularly aimed. The goal of this work is to develop actuators whose characteristics and performances correspond to those presented by the natural muscles. These actuators will be used in the field of robotics and the medical field. Thus, initially we were interested in the development and the study of the pneumatic artificial muscle of McKibben. It is a type of very powerful actuator, presenting satisfactory properties, approaching those of the natural muscles enormously. So their use in the field of robotics is very advantageous. However, the energy source that they use - compressed air - presents a serious restraint with respect to a flexible or medical use. So in the second time, we adapted these muscles of McKibben to the biomedical field by replacing the compressed air by exchanging resins of ions or hydrogels. We thus developed and studied muscles mecanochimic based on McKibben’s muscles