Robotic tele-echography
Télé-échographie robotisée
Résumé
This report concerns robotic tele-echographic systems seen as a set of many kinds of modules (master site, slave site, communications, image, video conference, haptic systems, etc.). This work takes place in the context of the design, development and evaluation of a such system and is aimed at the slave site realization. A general presentation of robotic tele-echography is provided before focusing on two prototypes evaluation TER1 and TER2 of the slave robot architecture. The slave robot has 6 dof (degres of freedom). The first prototype is considered as a parallel robot with a first structure for the translation motion and a second one for its orientation. The second prototype is a hybrid robot with the translation structure as a parallel one and the orientation structure considered a serial robot. Both prototypes are non rigid cabledriven robots. The heart of this work concerns this new architecture that is provided to respect compliance, lightness and portability constraints. In fact, one of the objectives of this system is to be used where no medical experts are available to carry out the echographic exam. An inverse geometrical model is developed for each prototype to determine the cables lengths that provide displacements (translation and orientation) of the robot over the patient.s body. For the first prototype a control law of the PIDA kind (proportional, integral, derivative with anticipation term) is used. The TER2 robot uses a closed loop joint control too. In-vitro and in-vivo experiments and evaluations have been done and are presented in this report. Experiments were local and long distance (Grenoble-Toulouse, Grenoble-Brest, Grenoble-Toulon). Promising results and the approval of doctors to use this kind of system have been obtained during the experiments.
Ce mémoire concerne la télé-échographie robotisée, vue comme un ensemble de plusieurs modules (poste maître, poste esclave, communication, image, visio-conférence, retour haptique, etc.). Le travail s'inscrit dans le cadre de la conception, du développement et de l'évaluation d.un tel système et concerne plus spécialement le poste esclave. Une présentation générale de la télé-échographie robotisée est fournie afin d.ensuite se focaliser sur l'architecture du robot esclave dont deux prototypes TER1 et TER2 sont présentés. Le robot porte-sonde possède 6ddl (degrés de liberté). Le premier prototype peut être considéré comme un robot parallèle ayant une structure pour la translation du robot et une autre pour son orientation. Le deuxième prototype est considéré comme un robot hybride dont la structure pour la translation est un sous-système parallèle et celle de l.orientation peut être considérée comme une structure série. Les deux prototypes sont des robots non rigides avec transmission par câbles. Le coeur de ce travail concerne cette nouvelle architecture qui est proposée tout en respectant les consignes de légèreté, compliance et portabilité. En effet, un des objectifs de ce système est de pouvoir être utilisé là où d'habitude il n'existe pas d'experts médicaux qui puissent réaliser l'examen échographique. Un modèle géométrique inverse est développé pour chaque prototype afin de déduire les longueurs des câbles dont on peut déduire les déplacements (translation et orientation) du robot sur le corps du patient. Pour le premier prototype, une loi de commande du type PIDA (Proportionnelle, Intégrale et Dérivative avec un terme d'Anticipation) est utilisée. Le robot TER2 utilise une commande articulaire en boucle fermée. Des tests et des expériences in-vitro et in-vivo ont été réalisés et sont présentés dans ce mémoire, incluant des expériences locales et à distance (Grenoble-Toulouse, Grenoble-Brest, Grenoble-Toulon). Des résultats encourageants et l'avis favorable des médecins pour l'utilisation de ce type de système lors des expériences ont été obtenus
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