Etude géométrique et cinématique des systèmes robotisés et application au domaine médical

Abstract

La robotique médicale vise à améliorer la précision et la reproductibilité du geste médical tout en conservant au chirurgien ses prérogatives en matière de décision et de contrôle de l’action. Elle s’appuie sur une coopération étroite entre le chirurgien et le robot. Plus récemment, il est apparu que la robotique pouvait jouer un rôle important dans le développement de la chirurgie en commençant par l’utilisation des robots industriels adaptes pour l’utilisation médicale. Jusqu'à trouver des solutions de conception robotique dédiée aux domaines médicaux. On peut classifier les robots selon leur structure, ou leur mode d’asservissement, ou selon leur domaine d’utilisation. Pour ce dernier, on cite deux types: - la robotique médicale chirurgicale, ainsi que la Neurochirurgie, l’orthopédie, la chirurgie mini-invasive, et la télé-chirurgie. - La robotique médicale non chirurgicale pour la télé échographie et l’anesthésie robotique. La classification selon le mode d’asservissement est de 3 types, robot autonome, ou semi-autonome, guide par l’humain et télé-opéré (guide à distance). Selon la structure cinématique, on distingue deux types: Les robots industriels adaptes pour la médecine, ainsi que la Neurochirurgie et l’orthopédie, d’autres structures sont dédiées au domaine médical, comme chirurgie mini-invasive, la télé opération, et la télémanipulation. La classification selon le mode d’asservissement est de 3 types, robot autonome, ou semi-autonome, guide par l’humain et télé-opéré (guide à distance). Selon la structure cinématique, on distingue deux types: Les robots industriels adaptes pour la médecine, ainsi que la Neurochirurgie et l’orthopédie, d’autres structures sont dédiées au domaine médical, comme chirurgie mini-invasive, la télé opération, et la télémanipulation. Prenons un cas simple de l’utilisation d’un bras manipulateur afin d’accomplir une tache médicale qui nécessitait la présence d’un spécialiste. Le domaine de l’anesthésie qui consiste à balayer une sonde ultrasonique sur le corps humain qui positionne une aiguille au-dessus du point d’insertion. Le travail consiste à étudier deux bras robotiques. Le premier, effectue un balayage d’une sonde (étude de la géométrie directe), et le deuxième positionne l’aiguille au point d’insertion, puis y inséré l’aiguille (étude de la géométrie inverse). La C.A.O (la conception assistée par ordinateur) est utilise non seulement pour la conception et la validation des prototypes dans le domaine de la robotique, mais aussi pour la simulation de mouvements, de trajectoires, et la comparaison des résultats avec le calcul théorique en utilisant le logiciel Matlab. La vérification des résultats obtenus par deux logiciels CATIA V5 et Matlab R2009a nous a permis de valoriser qualitativement et mettre en relief la pertinence de modèle étudié. Cette application nous a permis de constater qu’il existe une similitude entre la théorie et la pratique relative à la conception de ce logiciel.