Abstract EN:

Cette thèse s'inscrit dans le domaine de la co-manipulation. Dans les systèmes co-manipulés, le robot et l'utilisateur accomplissent une tâche d'une manière collaborative. Il existe trois types de co-manipulation. La co-manipulation orthodique est notamment utilisée pour la rééducation des membres où le robot et l'humain sont liés dans plus qu'un point. Dans un système de co-manipulation sérielle, le robot se situe entre l'utilisateur et l'outil qui est contrôlé par le robot. Cette thèse se situe dans le contexte de la co-manipulation parallèle. Dans cette classe, le robot et l'humain manient l'outil directement et en même temps. Ce principe de co-manipulation parallèle a été appliqué dans un contexte médical, plus précisément au diagnostic du cancer du sein. Aujourd'hui, la procédure standard pour ces examens est basée sur des imageries consécutives du sein utilisant d'abord la mammographie (MX) et puis l'échographie (U/S). Cette image U/S en 2D représente une coupe de l'objet. Les images MX peuvent être superposées comme des ``couches d'images'' afin d'obtenir un modèle 3D du sein. Ce fait relève la difficulté principale de cet examen d'imagerie. Pendant l'examen échographique, le radiologue doit localiser une zone d'intérêt précédemment définie dans les images MX en se servant seulement de la coupe 2D du sein. Il est à noter que la patiente doit adopter des positions différentes pour chaque examen. Elle est debout avec un sein comprimé entre une pelote de compression et le détecteur du système pour une mammographie. Cependant pour l'échographie, la patiente est couchée sur le dos. Cette différence de posture de la patiente représentent la deuxième difficulté de l'examen du sein. Le système proposé dans cette thèse facilite la procédure d'examens combinés en gardant la même géométrie du sein. De plus, un bras robotisé guidant la sonde échographique est rajouté au système de mammographie existant. Ainsi, un système de co-manipulation parallèle, qui permet la manipulation simultanée de la sonde échographique par le robot et l'utilisateur, a été mis en place. Jusqu'à présent, plusieurs systèmes de co-manipulation parallèle ont été présentés dans le domaine médical. Tous ont comme point commun d'avoir au moins autant de degrés de liberté (DDL) actionnés que la tâche à effectuer. Ceci implique un coût élevé du système entier ainsi qu'un possible encombrement causé par la structure robotisée. L'intérêt de ce travail est d'analyser des solutions alternatives permettant une amélioration significative du geste médical tout en réduisant l'encombrement dût au robot ainsi que son coût. D'un point de vue robotique, l'innovation consiste à proposer des guidages d'outils d'une manière sous-actionnée. Le robot ne fourni donc pas d'assistance couvrant tous les DDL de la tâche mais une aide partielle ayant comme but d'améliorer les gestes du radiologue. Des mesures comme la distance à la cible et le temps d’examen ont été choisies comme indicateur de performance. Les résultats d'une première série de tests ont démontré qu'un guidage complètement actionné améliore les performances des utilisateurs comparé à aucun guidage. Pour qualifier des améliorations des examens avec un guidage sous-actionné, différents modes de sous-actionnements ont été testés. Les résultats montrent que même un guidage partiel augmente d'une manière significative la qualité des examens échographiques. La précision a pu être augmentée en diminuant la durée de l'intervention. La réduction des DDL nécessite néanmoins une adaptation de la commande du robot à l'architecture du système. Il a été observé dans cette thèse qu'une simple réduction des DDL peut induire des instabilités reliées à l'architecture du système. Elle doit donc être adaptée en fonction du sous-actionnement de chaque cas.