Abstract
Exploitation d’un mécanisme de tenségrité pour la conception de porte-aiguilles compatible IRM
Ce travail s’inscrit dans le contexte de la conception d’assistants robotiques pour la chirurgie guidée par imagerie IRM. Lors de procédures percutanées en radiologie interventionnelle sous IRM, l’introduction d’un assistant robotique devrait en effet permettre d’améliorer la précision et de faciliter la manipulation lors des tâches de positionnement, d’orientation et/ou d’insertion de l’aiguille en tant qu’outil chirurgical.
La conception mécatronique dans un tel environnement est cependant délicate. En effet, l’environnement IRM impose de nombreuses contraintes de conception comme la compacité, la compatibilité IRM et la légèreté si le dispositif est porté par le patient. La présence de ce dernier dans l’environnement médical rend par ailleurs la tâche de commande complexe et les impératifs de sécurité limitent les architectures robotiques utilisables dans ce contexte particulier.
Ce travail vise à évaluer le potentiel applicatif d’une nouvelle classe de robots appelés mécanismes de tenségrité, composés d’un ensemble de barres comprimées par un réseau de câbles ou de ressorts actionnés. Du fait de leur utilisation très récente en robotique, peu d’outils existent pour leur caractérisation et leur analyse, qui s’avèrent plus complexes que celles d’un robot classique. Ces mécanismes autocontraints présentent pourtant de nombreuses propriétés intéressantes qui justifient d’envisager leur emploi dans le contexte de le la chirurgie dans l’IRM nécessitant légèreté, compacité et espace de travail important.
Après avoir proposé une définition et une méthode de détermination de l’espace de travail de ces mécanismes, nous présentons le travail de conception d’un porte-aiguilles robotique basé sur des mécanismes de tenségrité actionnés par câbles. Une architecture originale est proposée et dimensionnée. L’exploitation d’un mécanisme de tenségrité permet de disposer d’un débattement angulaire important tout en modulant la raideur du dispositif, ce qui permet de gérer des phénomènes de lacération des tissus observés dans la littérature. Des perspectives seront présentées sur l’intégration du dispositif et sa conception finale.