Etude et réalisation d'un instrument motorisé avec retour de force pour un robot télé microchirurgie

(fre) Le domaine médical ne cesse de s’améliorer. La chirurgie devient de plus en plus précise et performante dû à la robotique. En effet, différents types d’assistances médicales ont été développées permettant des actes chirurgicaux plus complexes. L’objectif de ce mémoire vise à développer un instrument motorisé avec retour d’effort, venant s’intégrer au robot téléopéré de Léna Vanthournhout. Ce dernier a pour intention, une amélioration de la précision ainsi qu’une réduction du temps de l’acte chirurgical, principalement la micro-anastomose. Celle-ci consiste en la suture de micro vaisseaux sanguins. La première partie du travail porte sur la réalisation de la pince motorisée. Elle mesure 102 mm de long, pour un diamètre de 28 mm et un poids de 91 g. Le design de cette dernière a été inspiré du travail de Fabrice Serville. La seconde partie, explique la conception et la réalisation de la pince coté joystick. Un capteur à effet hall et un aimant sont utilisés afin de récupérer la notion de fermeture de la pince. De plus, un ressort intégré s’enclenche à partir d’un certain seuil, permettant de simuler un contact. La pince garde la morphologie d’une pince classique, de 200 mm de long, d’une hauteur de 63 mm, d’une largeur de 16 mm et d’un poids de 27 g. La troisième partie, la liaison entre les prototypes est réalisée à l’aide d’un arduino. La relation d’étalonnage du premier prototype, permet de dire qu’il existe une relation proportionnelle entre, le déplacement des pinces et le courant consommé au moteur. Le second étalonnage donne la relation entre la tension de sortie du capteur hall et la distance de fermeture. Finalement, une étude expérimentale est réalisée. Elle vise à comparer le travail effectué vis à vis des pinces disponibles dans le commerce. Bien que le retour d’effort n’est pas électro-mécanique, celui-ci permet de concurrencer les autres pinces. En effet, le prototype réalisé permet d’avoir un meilleur ressenti.

(eng) The medical field is constantly improving. Surgery is becoming more accurate and efficient thanks to robotics. Indeed, different types of medical assistance have been developed allowing more complex surgical procedures. The objective of this thesis is to develop a motorized instrument with a return of effort, which will be integrated into the remote-operated robot developed by Léna Vanthournhout.. The latter is intended to improve the precision and reduce the time of the surgical procedure, mainly micro-anastomosis. This consists of the suture of micro blood vessels. The first part of the work concerns the realisation of the motorised clamp. It is 102 mm long, with a diameter of 28 mm and a weight of 91 g. That design was inspired by the work of Fabrice Serville. The second part explains the design and realisation of the joystick side pliers. A hall effect sensor and a magnet are used to recover the notion of clamp closure. In addition, an integrated spring engages from a certain threshold, allowing to simulate a contact. The clamp retains the morphology of a classic one, 200 mm long, 63 mm high, 16 mm wide and 27 g weight. In the third part, the link between the prototypes is made using an arduino card. The calibration relationship of the first prototype makes it possible to say that the displacement of the clamps is proportional to the current consumed by the engine. The second calibration gives the relationship between the output voltage of the hall sensor and the closing distance. Finally, an experimental study is carried out. It aims to compare the work carried out with the pliers commercially available. Although the return of effort is not electro-mechanical, it allows to compete with the other clamps. Indeed, the prototype realised allows to have a better feeling.