Advanced control of interactions in robotics : application to robot-assisted medical procedures
Commande avancée pour l’interaction en robotique : applications à l’assistance aux procédures médicales
Résumé
With the growing interest in the use of robotic systems in a workspace shared with human operators, the development of collaborative robots places human-robot interaction at the center of the concerns of roboticists. Therefore, the development of new control tools for the management of interactions has become an important research topic. In this context, the design of solutions that improve the dynamics of interaction and guarantee the integrity of the operator is of particular interest. In this thesis, several control tools for collaborative robotics are proposed. The addressed issues are namely to simultaneously guarantee robot compliance while managing constraints, or to modify the interaction dynamics in a safe manner. The use of bio-signals to improve human-robot collaboration is also studied to assess user intentions. These issues lead to the design of dedicated controllers. Two proofs of concept for medical applications using the proposed tools are developed for the autonomous insertion of needles in interventional radiology and for bimanual rehabilitation.
En raison de l'intérêt croissant pour l'utilisation de systèmes robotiques dans un espace de travail partagé avec des opérateurs humains, le développement de robots collaboratifs met l'interaction Homme-robot au centre des préoccupations des roboticiens. Pour cette raison, le développement de nouveaux outils de contrôle permettant la gestion des interactions est devenu un sujet de recherche important. Ainsi, la conception de solutions améliorant la dynamique d'interaction et garantissant l'intégrité de l’opérateur est d’un intérêt particulier. Dans cette thèse, plusieurs outils de contrôle pour la robotique collaborative sont proposés. Les problématiques abordées visent notamment à garantir simultanément la compliance des robots tout en gérant des contraintes, ou à modifier la dynamique d'interaction de manière sûre. L’utilisation de bio-signaux afin d’améliorer la collaboration Homme-robot est également étudiée, pour évaluer l'intention de l’utilisateur. Cet ensemble de problématiques conduit à la conception de contrôleurs dédiés. Deux preuves de concept d’applications médicales utilisant les outils proposés sont développées pour l'insertion autonome d'aiguilles en radiologie interventionnelle et pour la rééducation bimanuelle.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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