P28 Modélisation d'un robot chirurgical déformable pour la simulation et le contrôle

Charlotte BRICOUT & Nathan MARTIN

Élèves Ingénieurs à Polytech Lille

Projet de Fin d'Etudes (PFE)

Contexte du projet de fin d'études

Dans le cadre d'un projet commun avec le King's College de Londres, l'équipe Shacra de l'INRIA de Lille va travailler pendant 2 ans sur un projet de robot déformable. L'objectif est de contrôler des robots non-rigides qui pourraient faire progresser la chirurgie non invasive. A terme, le laboratoire envisage de créer un endoscope pneumatique. Actuellement, les robots sont de types pneumatiques et le contrôle est effectué en emplissant ou vidant des volumes d'air. Le projet pourrait évoluer avec un contrôle hydraulique qui serait plus précis grâce à une mesure de l'eau injectée dans les cavités.

Description des missions à réaliser

Les objectifs du projet sont :

- Développer un modèle FEM (Finite Element Method) du robot sur la plateforme logicielle SOFA

- Faire un prototype pneumatique simplifié de l'endoscope afin de valider le contrôle du robot par le biais d'une simulation informatique. Pour mener à bien le projet, une partie de contrôle bas-niveau des régulateurs de pression sera nécessaire

- Valider le modèle sur le robot développé au King's College de Londres

- Faire une étude de faisabilité pour passer de la technologie pneumatique à hydraulique

Matériel à disposition

Le logiciel SOFA

SOFA est une plate-forme de recherche et développement dédiée aux simulations physiques interactives et en particulier à la simulation médicale. La plate-forme regroupe de nombreux algorithmes issus de domaines de recherche variés. Des modèles de nature différente peuvent être combinés de façon à produire des simulations complexes qui restent compatibles avec des temps de calcul optimaux.

Le logiciel Blender

Blender est un logiciel libre de modélisation, d’animation et de rendu en 3D. Il dispose de fonctions avancées de modélisation, de sculpture 3D, de texturage, d’animation 3D et de rendu. Le logiciel prend en charge diverses simulations physiques telles que les particules, les corps rigides, les corps souples et les fluides.

Journal de Bord

Semaine 1

Pour démarrer notre projet, nous avons commencé par élaborer un environnement de travail complet:

- Pour travailler depuis Polytech : Installation sur nos machines personnelles des logiciels Blender et SOFA

- Pour travailler depuis l'INRIA : Etablissement d'une convention et obtention des accès au bâtiment du laboratoire

Lors de la première séance complète, nous avons pris en main Blender. Ce logiciel va nous permettre de modéliser un prototype simplifié de l'endoscope.

Semaine 2

Une fois le robot entièrement modélisé sur Blender, on génère un modèle sous le format ".obj" afin d'effectuer le maillage.