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  • Métaheuristiques pour la planification de trajectoire des bras manipulateurs (...)

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  • Métaheuristiques pour la planification de trajectoire des bras manipulateurs redondants. Application à l’assistance au geste chirurgical en craniotomie

     

    Le problème de planification de trajectoire des bras manipulateurs redondants est largement étudié dans la littérature. Sa résolution nécessite la prise en compte d’un certain nombre de contraintes, qui sont :

    • Le calcul des différentes configurations par lesquelles le robot doit passer ;
    • L’obtention de courbes lisses (positions, vitesses, accélérations).

    La prise en compte de ces deux contraintes dans la démarche de résolution peut se faire de deux manières différentes.

    La première consiste à supposer au préalable que les différentes courbes suivent des trajectoires lisses (utilisation de fonctions polynomiales ou trigonométriques). La résolution aura pour objectif de calculer les paramètres de chacune des courbes.
    La deuxième technique consiste à traiter les deux contraintes séparément. Ainsi, on calcule les différentes configurations, puis on procède à une interpolation. Outre ces deux contraintes, on doit aussi résoudre le problème de redondance du robot et la manière de l’exploiter.

    La première partie de ce séminaire est ainsi consacrée à l’étude de cette problématique. La démarche de résolution proposée repose entièrement sur des algorithmes d’optimisation. Les deux contraintes citées précédemment étant traitées séparément, il devient aisé de prendre en compte davantage de critères dans le problème d’optimisation. Ainsi, de nouvelles formulations sont proposées. Ces dernières font appel aux techniques d’optimisation hiérarchique, afin de faciliter le traitement de la redondance, qui est exploitée pour l’évitement d’obstacles et les singularités du robot. Vu la complexité des ces formulations, nous avons préconisé une démarche de résolution approchée, qui fait appel aux métaheuristiques d’optimisation, en particulier les algorithmes génétiques. La validation de la démarche proposée est faite sur le modèle du robot Neuromate.

    La deuxième partie de ce séminaire est consacrée à une application avec le robot Neuromate. Plus particulièrement, nous nous sommes intéressés à l’opération de craniotomie avec le robot Neuromate. L’objectif est de réaliser une petite ouverture au niveau du crâne humain afin que le chirurgien puisse glisser des instruments pour traiter des maladies affectant le cerveau. Réalisée par le chirurgien lui-même, sans assistance robotique, cette opération est très délicate, du fait du manque de précision et de l’allongement du temps d’intervention. Les risques d’aggravation sont particulièrement élevés si la zone d’intervention est proche des veines ou située dans des régions qui ont une fonction importante (région motrice ou région de langage, par exemple). La démarche classique de la craniotomie assistée fait appel à la co-manipulation, qui contraint le chirurgien à participer à l’action, et donc à fournir des efforts. Dans ce travail, une autre démarche est proposée, basée sur l’intégration au robot Neuromate d’un système d’usinage à grande vitesse. Des tests ont été réalisés sur des plaques en polyamide dont les caractéristiques mécaniques sont proches de celles du crâne.

     

    Séminaire assuré par R. MENASRI, ATER au LIASD
    Jeudi 26 novembre 2015
    De 13h00 à 15h00

    Université Paris 8 - salle A174

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