Modélisation et commande de structures magnéto-mécaniques déformables destinées à la robotique souple à actionnement distribué.

Modeling and control of flexible magneto-mechanical structures for soft robotics. Application to medical Robotics.

• Auteur / Autrice : Abdolrahim Salehnia
• Direction : Arnaud Hubert
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Automatique et robotique
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2022
• Etablissement(s) : Compiègne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Mécanique, énergie et électricité

Mots clés

Mots clés libres

Structures déformables

Actionnement magnétique

Robotique médicale

Robotique souple

Modélisation multiphysique

Matériaux fonctionnalisés

Smart materials

Medical robotics

Magnetic actuation

Multiphysics modeling

Soft robotics

Flexible structures

Résumé

De nombreuses applications en robotique, notamment dans le secteur de la santé, des dispositifs biomédicaux et de la chirurgie mini-invasive, nécessitent la conception de robots toujours plus intégrés, compacts et dextres. Pour ce type d'applications, les robots dits souples sont une alternative prometteuse car ils présentent des avantages indéniables en termes de miniaturisation, de flexibilité et capacité à réaliser des tâches impossibles en robotique conventionnelle. S'ils présentent de nombreux avantages, ces robots présentent aussi des limites qui restreignent leur développement et leur diffusion dans le cadre d'applications réelles. Les limites à leur utilisation reposent essentiellement sur la difficulté à les modéliser correctement et donc, par la même occasion, à la difficulté à les commander/contrôler avec efficacité. Dans ce cadre, cette thèse de doctorat propose un sujet de recherche en lien avec le développement de la robotique souple à actionnement magnétique distribué. Plus précisément, l'objectif est de travailler sur les difficultés et les limites à la diffusion de ces systèmes en proposant des avancées notables, voire des ruptures scientifiques, dans le domaine de la modélisation des robots souples. En particulier, les thématiques de recherche abordées dans ce travail de thèse concerneront la modélisation multiphysique de ces structures souples lors d'un actionnement magnétique distribué dans tout leur corps. Il sera également question de la prise en compte des grands déplacements dans la modélisation de la déformation qui caractérisent cette famille de robot. Ces grands déplacements sont rendus possibles grâce à la souplesse intrinsèque des matériaux utilisés dans la conception. Les résultats et les contributions scientifiques de ce travail de recherche devront permettre de proposer des avancées significatives dans le domaine de la modélisation pour permettre la conception de commandes robotiques plus adaptées et plus performantes. Ces avancées scientifiques permettront alors, dans un second temps, de répondre aux besoins de nouvelles applications de robotique médicale en termes d'intégration, de compacité et de dextérité.

Many robotics applications, especially in the field of health, biomedical devices and minimally invasive surgery, require the design of increasingly integrated, compact and dextrous robots. For this type of application, so-called soft robots are a promising alternative because they offer significant advantages in terms of miniaturization, flexibility and ability to perform tasks that are impossible with conventional robotics. Although they have many advantages, these robots also have limitations that restrict their development and their use in real applications. This PhD position concerns the development of simulation and control models for soft robotics in the context of medical applications. The results and scientific contributions of this research should allow to propose significant advances in the field of modeling and control to allow the design of more adapted and more efficient soft robotic systems.