Design et conception d'une console de téléopération pour un robot d'assistance à la microchirurgie

(fre) Dans le cadre des opérations de chirurgie reconstructive pour le cancer du sein, une des méthodes les plus courantes est la DIEP (Deep Inferior Epigastric Perforator). Lors de cette opération, le chirurgien doit réaliser une microanastomose, c’est-à-dire la suture de deux vaisseaux sanguins de quelques millimètres de diamètre. Afin de faciliter et d’améliorer le travail du chirurgien, la robotique d’assistance à la microchirurgie a vu le jour. Dans la plupart des cas, les systèmes d’assistance sont composés de deux parties. D’un côté, une console de téléopération, dite maître, est placée dans les mains du chirurgien. De l’autre côté, un robot, dit esclave, reproduit les mouvements de la console quasiment à l’identique. Entre ces deux éléments, un ordinateur permet leur coordination, la mise à l’échelle des mouvements et la filtration des tremblements afin d’augmenter les performances du chirurgien. Ce travail a pour objectif la conception d’une console qui serait utilisée conjointement avec le robot d’assistance à la microchirurgie développé par l’Université Catholique de Louvain. Afin de respecter au mieux les besoins du chirurgien et du robot, la console doit offrir 6 degrés de liberté à un stylet, 3 en translation et 3 en orientation. Celle-ci doit également s’intégrer au sein d’un environnement chargé, composé d’un utilisateur, d’un robot, d’un microscope et d’un patient. La console doit disposer d’une compensation de la gravité et être la plus transparente possible lors de son utilisation. Finalement, la console doit offrir une résolution en bout de stylet de 50 μm. La console, ainsi développée, est composée de deux parties distinctes. Une première partie, le bras, est responsable du positionnement du stylet tandis que la deuxième, le poignet, est responsable de son orientation.

(eng) As part of reconstructive surgery operations for breast cancer, one of the most common methods is the DIEP (Deep Inferior Epigastric Perforator). During this operation, the surgeon must perform a microanastomosis, that is to say the suture of two blood vessels a few millimeters in diameter. In order to facilitate and improve the work of the surgeon, microsurgical robotic assistance has emerged. In most cases, the assistance systems are composed of two parts. On the one hand, a teleoperation master console is placed in the surgeon’s hands. On the other hand, a slave robot reproduces the movements of the console. Between these two elements, a computer allows their coordination, while scaling the movements and filtering the tremors, therefore increasing the surgeon performances. The goal of this thesis is to design a master console to go with the robot developed by the Université Catholique de Louvain. To better meet the needs of the surgeon and the robot, the console must offer 6 degrees of freedom to a stylus, 3 in translation and 3 in orientation. It must also comply with a busy environment, consisting of a user, a robot, a microscope and a patient. The console must apply gravity compensation and be as transparent as possible when in use. Finally, the console must offer a resolution of 50 μm at the end-effector. The console consists of two separate parts. A first part, the arm, manages the position of the stylus while the second, the wrist, is in charge of its orientation.