Thèse soutenue

Téléopération sans fil reflétant la force pour la chirurgie robot-assistée

FR  |  
EN
Auteur / Autrice : Jing Guo
Direction : Philippe Poignet
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Systèmes automatiques et micro-électroniques
Date : Soutenance le 31/03/2016
Etablissement(s) : Montpellier
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique, de robotique et de micro-électronique (Montpellier ; 1992-....)
Jury : Président / Présidente : Nicolas Andreff
Examinateurs / Examinatrices : Philippe Poignet, Nicolas Andreff, Bernard Bayle, Stéphane Régnier, Chao Liu, Salih Abdelaziz, Arianna Menciassi
Rapporteurs / Rapporteuses : Bernard Bayle, Stéphane Régnier

Mots clés

FR  |  
EN

Résumé

FR  |  
EN

La robotique a fait progresser les interventions chirurgicales, avec des interventions moins invasives, une manipulation d’instruments plus précise et une meilleure dextérité. Néanmoins, le manque de retour haptique sur les plates-formes chirurgicales existantes aujourd’hui rend délicat l’accomplissement des gestes chirurgicaux et par conséquent augmente le risque de ces procédures. Avec l’introduction d’un retour haptique, les robots chirurgicaux sont conçus avec une approche de télé-opération bilatérale. Le retard, inhérent à cette approche, est crucial car même un petit retard pourrait déstabiliser le système. En pratique, le retard est inévitable, notamment pour les robots miniaturisés avec communication sans fils. Pour résoudre les problèmes liés à l’instabilité induite par le retard et rendre passif le canal de communication, l’approche de wave variable transformation (WVT) a été proposée. Néanmoins, les performances de suivi sont compromises à cause de la conservation de la condition de passivité. Dans cette thèse, une nouvelle approche de compensation basée sur la structure de wave variable, et considérant moins de condition de conservation est proposée afin d’améliorer les performances de suivi en position, en vitesse et en force. Pour garantir la passivité du système global, une approche énergétique (energy reservoir based regulators) est développée pour ajuster les termes de WVT avec une analyse rigoureuse. La méthode proposée permet d’améliorer les performances de suivi avec uniquement un retard de transmission dans un seul sens. Pour faciliter davantage les procédures chirurgicales, notamment les microchirurgies, deux facteurs d’échelle ont été rajoutés à l’approche de compensation. Une analyse de passivité a été par ailleurs menée en considérant la transparence du système. Les performances de suivi peuvent être obtenues si et seulement si les conditions de passivité et de transparence sont satisfaites. Les approches de compensation, avec et sans mise à l’échelle, ont été vérifiées à travers des simulations et des évaluations expérimentales.