Rapport d'activité - Institut des Systèmes Intelligents et de Robotique

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11.1.2 Composition de l’équipe Permanents au 30 juin 2012 Nom Prénom Corps/grade Date d’arrivée JARRASSE Nathanaël CR2 10/2011 ROBY-BRAMI Agnès DR2 01/2012 VITRANI Marie-Aude MCF 09/2008 SZEWCZYK Jérome PR2 01/2007 BACHTA Wael MCF 09/2009 SAINT-BAUZEL Ludovic MCF 09/2008 SAHBANI Anis MCF 09/2008 PASQUI Viviane MCFHC 01/2007 NIZARD Jacky MCUPH2 09/2009 MOZER Pierre MCUPH2 09/2010 MOREL Guillaume PR1 01/2007 GAYET Brice PUPH1 02/2011 Non permanents au 30 juin 2012 Nom Prénom Date d’arrivée YANNOU Jeffrey 09/2010 HOWARD Thomas 04/2012 RICHER Florian 04/2012 ERDEN Mustapha Suphi 05/2011 Doctorants au 30 juin 2012 Nom Prénom Début de thèse Financement ED ADY Ragou 11/2011 A EDSMAER FLOREZ MARIN Juan Manuel 08/2008 CDO EDSMAER FRANCOISE Vincent 09/2009 A EDSMAER GONZALEZ Franck 03/2012 (CEA) EDSMAER MARX Anja 01/2010 CIFRE EDSMAER POQUET-TORTEROTOT Cécile 09/2010 CDO EDSMAER ROSA Benoit 12/2009 A EDSMAER CROCHER Vincent 10/2008 CDO EDSMAER VANCAMBERG Laurence 01/2009 CIFRE EDSMAER BRU Bertrand 10/2007 A EDSMAER 11.2 Définition du domaine de recherche et description des activités développées 11.2.1 Périmètre scientifique L’identité scientifique de l’équipe Agathe est d’abord caractérisée par la grande diversité disciplinaire des membres qui la composent : ingénierie (mécanique, automatique), informatique et ses interfaces, neurosciences, ainsi que plusieurs spécialités de médecine (chirurgie abdominale, urologie, obstétrique, rééducation neuro-motrice). Puisant largement dans cette pluridisciplinarité, le périmètre des activités s’étend d’aspects fondamentaux – notamment ceux concernant le contrôle moteur humain – aux applications concrètes. L’activité expérimentale a une importance toute particulière, structurante même, et prend appui sur deux plateformes mises en place au cours des dernières années : la première est une plateforme de robotique pour la chirurgie et la médecine interventionnelle ; 28/ 193 Rapport d’activité ISIR
la seconde intéresse l’analyse, la caractérisation et l’assistance aux gestes et mouvements de personnes 11.2.1.1 Axes de recherche L’organisation des recherches se fait essentiellement par projets qui pour la plupart sont labellisés par des agences nationales ou européennes et réunissent autour d’un même sujet des partenaires cliniques, académiques et industriels. Le pilotage scientifique, collégial, a vocation à capitaliser les acquis des projets en formalisant l’expertise accumulée autour de quatre axes de recherche : • axe 1 : Analyse et modélisation des gestes et des mouvements humains ; • axe 2 : Conception, optimisation et intégration de dispositifs en interaction physique ; • axe 3 : Commande pour l’assistance au geste par comanipulation ; • axe 4 : Évaluation des systèmes en interaction et applications cliniques. Dans l’objectif de permettre à chaque membre de l’équipe de bénéficier de l’environnement pluridisciplinaire pour élargir son propre spectre scientifique, ces axes de recherches ne sont pas concrétisés par la constitution de groupes de chercheurs affectés à leur développement : à partir de la recherche menée dans les projets, chacun peut être amené à contribuer à l’activité de tel ou tel axe, c’est-à-dire à inscrire sa réflexion dans le projet scientifique collectif et à contribuer à la capitalisation des résultats dans le domaine de la comanipulation. Les recherches menées dans le cadre de l’axe 1 couvrent deux aspects complémentaires. D’une part, l’analyse des gestes et des mouvements humains participe à une recherche fondamentale dans le domaine de la biomécanique et du contrôle moteur avec une focalisation particulière sur les situations d’interaction physique. D’autre part, cet axe participe directement au développement de robots d’assistance au geste en contribuant au cadre conceptuel du coté humain et en fournissant un ensemble de méthodologies de mesure de l’interaction homme-robot. Parmi les contributions, on peut citer celles qui portent sur la reconstruction des mouvements articulaires à partir de dispositifs de mesure externes ainsi que celles qui concernent les synergies (co-réalisation des mouvements articulaires). Dans le domaine de la conception, de l’optimisation et de l’intégration des systèmes en interaction physique (axe 2), l’activité de l’équipe porte sur la conception d’instruments comanipulés de réhabilitation ou de chirurgie minimalement invasive. Audelà de la finalité clinique qui est l’amélioration du saines ou souffrant de déficits moteurs. confort et des performances thérapeutiques, cette recherche vise l’innovation méthodologique en conception et intégration d’instruments dextres et interactifs au sens large. D’une manière générale, la problématique abordée se singularise par la combinaison : • d’exigences fonctionnelles étendues aux niveaux ergonomie et dextérité ; • de contraintes technologiques sévères en termes de miniaturisation, sécurité, précision ; • d’une complexité systémique par la double interaction opérateur-instrument et instrument patient. Dans le domaine de la commande (axe 3), à prendre ici au sens large c’est-à-dire en incluant la planification et le contrôle des mouvements et des efforts, les recherches visent à développer des fonctions robotiques d’assistance au geste : guidage vers une cible, imposition de contraintes virtuelles, stabilisation des contacts avec des organes mobiles, accès manuel à l’échelle micrométrique, filtrage des tremblements, etc. Les difficultés proviennent d’abord du fait que l’environnement est en général mal connu, tant dans sa géométrie que dans sa dynamique. Il est alors nécessaire d’exploiter en ligne des informations en provenance de dispositifs d’imagerie médicale, pour la planification, le recalage ou le guidage en temps réel ou encore des mesures d’efforts pour la maîtrise des interactions au contact. D’autres difficultés proviennent de l’utilisateur dans une configuration de comanipulation : comment interpréter les intentions motrices ? Quelle connaissance sur les caractéristiques des mouvements humains peut-on exploiter au niveau de la commande pour rendre plus naturelle l’interaction physique avec le dispositif d’assistance ? Ce sont autant de questions qui sont au cœur de la problématique de commande pour la comanipulation. L’objectif des recherches étant la réalisation de gestes et de mouvements par combinaison des actions d’un sujet humain et d’un dispositif robotique, avec des applications dans des contextes très variés, une attention particulière doit être portée à l’évaluation, ce qui définit l’axe 4. En effet, il est primordial de pouvoir analyser de façon précise les interactions entre l’humain et le robot. Dans la majorité des cas, il n’existe pas de méthode standard reconnue pour l’évaluation de l’interaction. Cela impose un développement scientifique multifactoriel spécifique à l’interface entre les disciplines relevant de la robo- Rapport d’activité ISIR 29/ 193
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