Sret de fonctionnement et robotique mdicale

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Sûreté de fonctionnement et robotique médicale

• Club SEE
• L. URBAIN
• 30 Novembre 2000

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(No Transcript)
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Sommaire

• Problématique du domaine
• Stratégies de sûreté de fonctionnement
• Méthodologie proposée par SINTERS
• Débat

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Problématique
Problématique Stratégie Méthodologie

• LA SECURITE

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Modes de Panne
Problématique Stratégie Méthodologie

• Niveau 0 Décès de plusieurs patients ou
  Opérateurs (Catastrophique)
• Niveau 1 Décès Patient ou Opérateur (Très
  grave)
• Niveau 2 Blessure Patient ou Opérateur (Grave)
• Niveau 3 Désagrément Patient ou Opérateur
  (Tolérable)

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Présence humaine
Problématique Stratégie Méthodologie

• Patient
• Opérateur

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Environnement Hostile
Problématique Stratégie Méthodologie

• Espace de travail
• Espace de la tâche
• Surfaces de contact
• CEM

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Nature des tâches
Problématique Stratégie Méthodologie

• Niveau de performances (tâches ciblées)
• Précision (espace de travail ciblé)
• Répétitivité (améliorer le diagnostic)
• Temps de réponse (télé-médecine)

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Contraintes de construction
Problématique Stratégie Méthodologie

• Solution technique complexe à assembler pour
  répondre aux besoins du cahier des charges
• Problème de fabrication spécifique des composants
  matériels répondant aux besoins de sûreté de
  fonctionnement (Coûts, délais)
• Certification

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Psychologie / Responsabilité
Problématique Stratégie Méthodologie

• Médecin / Opérateur
• Patient
• Situation
• Inter-opérabilité
• Convivialité

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Stratégie
Problématique Stratégie Méthodologie

• Redondances
• Testabilité
• Sécurité intrinsèque
• Fiabilité / Sécurité

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Redondances
Problématique Stratégie Méthodologie

• Mise en parallèle ou en série de composants
• Coûts
• Complexité intrinsèque
• Fiabilité

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Limitations opérationnelles
Problématique Stratégie Méthodologie

• Volume de travail
• Vitesse dintervention
• Configurations des manipulateurs
• Degrés de liberté
• Fonctionnalités

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Prévention des pannes
Problématique Stratégie Méthodologie

• anticiper la panne pour préparer la séquence
  darrêt
• Testabilité

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Sécurité intrinsèque
Problématique Stratégie Méthodologie

• Capacité à diminuer le niveau maximum de risque
  par construction
• Possibilité de perte de fiabilité au profit dune
  augmentation de la sécurité

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Démarche SINTERS
Problématique Stratégie Méthodologie

• Basée sur notre démarche utilisée en aéronautique
• Notion de mode de pannes
• Notion d arbres de panne
• Consolidation multicritères

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Analyse Mécanique
Problématique Stratégie Méthodologie

• Décomposition fonctionnelle des constituants de
  la chaîne poly-articulée

Décomposition fonctionnelle des constituants de
la chaîne poly-articulée
Potence Robot
S Axes 1 à N
Capteur deffort
Porte Sonde - Sonde
Homme
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Décomposition des blocs
Problématique Stratégie Méthodologie
Résolveur Moteur i
Roulement à bille
Potence Robot
Limiteur de couple i
Réducteur Axe i
Résolveur Axe i
Moteur i
Résolveur Axe i
Butée mécanique
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Analyse des blocs
Problématique Stratégie Méthodologie
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Classement des événements redoutés
Problématique Stratégie Méthodologie

• Niveau 1
• Basculement du robot
• Niveau 2
• Chute de la sonde
• Chute dun élément du robot
• Niveau 3
• Vibration du robot

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Arbre de Panne
Problématique Stratégie Méthodologie
Basculement du robot
Structure dont le centre de gravité est le bras
du polygone de sustentation
Rupture de potence
Surcharge extérieure
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Analyse électrique
Problématique Stratégie Méthodologie
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Schéma de principe de l ensemble sécurité
Problématique Stratégie Méthodologie
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Décomposition des blocs
Problématique Stratégie Méthodologie
Résolveur axe i
Convertisseur résolveur/codeur i
Résolveur moteur i
Convertisseur Fréquence moteur i
Moteur i
Translateur i
Carte d axes
Watchdog
Frein axe i
Carte relais
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Événements électriques redoutés
Problématique Stratégie Méthodologie

• Niveau 1
• Électrocution patient ou opérateur
• Niveau 2
• Étranglement Patient (statique sur effort)
• Choc patient ou opérateur (Contrôle non maîtrisé
  du déplacement)
• Niveau 3
• Effort statique sur patient

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Événements logiciels redoutés
Problématique Stratégie Méthodologie

• Niveau 1
• Mauvaise utilisation IHM
• Arrêt d un processus
• Calcul erroné des modèles

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Gestion des pannes
Problématique Stratégie Méthodologie

• Décélération du bras jusquà immobilisation de
  celui-ci et/ou annulation de laction en cours
• Mise en position dattente du système, bras
  immobile jusquà la suppression du problème
• Mise en arrêt durgence et coupure générale de la
  puissance. Immobilisation du bras et arrêt
  asservissement du robot. Suit une procédure
  d initialisation des variables et remise en
  puissance possible après disparition du problème

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Consolidation multicritères
Problématique Stratégie Méthodologie

• Objectif
• Diminuer le niveau de criticité des pannes en
  considérant l action combinée de chaque partie
  constituant le système
• Conséquence
• Peu de redondance locale dans chacune des parties
  du système (mécanique, électrique ou logicielle)
• Interaction des éléments entre eux

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Analyse multicritères
Problématique Stratégie Méthodologie
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Synthèse

• Structures à réaliser fortement dépendantes du
  domaine applicatif
• Adéquation forte communauté médicale /
  Constructeurs de robots

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Synthèse

• Robotique Télé-opérée
• Robotique de ré-éducation fonctionnelle
• Outils d analyse basés sur des méta-modèles