Missions

Principalement recherche et développement

Activités

1. Conception d'un dispositif d'émulation de mouvement robotique de haute précision
Le dispositif actuel pour l'émulation du mouvement du genou et l'entraînement se compose de deux bras robotiques (Franka-Emika). Ces deux robots ont été choisis uniquement sur la base de leurs capacités au CNRS pour d'autres fins de recherche. De plus, leur positionnement relatif et leurs configurations initiales ont été choisis de manière ad hoc par essais et erreurs. Nous allons reconsidérer cette solution en passant en revue tous les bras robotiques possibles qui peuvent servir cet objectif et en envisageant d'autres extensions de notre solution (c'est-à-dire au-delà du genou) pour servir d'autres cas d'utilisation médicale (par exemple, la hanche, le coude...). De plus, un dispositif de calibrage optimal sera mis au point afin de garantir la plus grande précision possible des résultats de mesure. Nous utiliserons des outils de calibrage cinématique robotique, d'optimisation de la conception et de manipulabilité afin de concevoir la meilleure configuration possible pour tous les mouvements possibles, en imitant ceux des implants une fois implantés. Des changeurs d'outils passifs seront utilisés pour connecter au robot tout implant dont l'emplacement à l'intérieur du corps humain est reproduit par son intégration dans des organes imprimés en 3D (l'impression 3D est réalisée par Pro3D de l'université de Montpellier (https://centre-pro3d.fr/)). En ce qui concerne les systèmes robotiques, les solutions françaises ou européennes seront considérées en priorité. Le résultat de cette tâche est la configuration robotique pour l'entraînement des données qui peut s'adapter à plusieurs implants pris en compte dans ce projet.
2. Mise en œuvre de l'émulateur de mouvement et de son interface utilisateur
Cette tâche offre une interface conviviale qui peut être utilisée par des personnes qui ne sont pas expertes en robotique. Notre configuration actuelle utilise mc_rtc pour programmer les deux bras robotiques dont nous disposons afin d'émuler le mouvement du genou. Tout nouveau système robotique peut être intégré de manière transparente à l'aide de mc_rtc. La puissance de mc_rtc réside dans sa capacité à s'ajuster et à s'adapter à n'importe quelle application et, en tant que cadre, il peut intégrer d'autres modules logiciels tels que l'IA pour l'apprentissage. Nous intégrerons le module d'IA explicable de manière à ce qu'un seul logiciel serve l'ensemble du système. Les composants logiciels développés dans ROLKNEEMATICS seront open source et mis à la disposition de la communauté. Le résultat de cette tâche est un cadre logiciel et un ensemble améliorés permettant une programmation robotique conviviale afin d'émuler les mouvements des implants une fois implantés (même ceux qui ne sont pas plausibles) et de former l'IA explicable avec la cinématique de référence du système robotique.
De plus amples détails peuvent être fournis lors d'entretiens et sont disponibles sur le site web du projet : https://sites.google.com/view/rolkneematics/home

Compétences

Ingénieur/Master en robotique

Contexte de travail

Dans le cadre du programme de défi robotique financé par l'État, nous avons développé une solution robotique clé en main pour la phase d'apprentissage d'un dispositif permettant de mesurer en temps réel et en trois dimensions la cinématique d'une prothèse de genou. Cet appareil se présente sous la forme d'une genouillère développée par notre partenaire BoneTag https://bonetag.eu/ Cette genouillère peut être portée par tout patient ayant reçu une prothèse totale ou partielle du genou, ou ayant des pièces métalliques (par exemple, des attelles, des vis...) suite à une opération de reconstruction du genou. L'attelle de genou peut être utilisée en dehors de l'environnement hospitalier, et les données de mouvement peuvent être transmises (via Internet ou une ligne sécurisée) aux médecins traitants à des fins de prévention et de diagnostic postopératoire.
Depuis plus d'un an, le LIRMM (www.lirmm.fr) et BoneTag travaillent à la validation de l'apprentissage de la cinématique à l'aide de deux bras robotiques pour d'autres sujets de recherche. Chaque robot porte une partie du genou implanté à son extrémité (c'est-à-dire que l'un des deux robots porte la partie fémorale et l'autre la partie tibiale). L'idée est que les deux robots, synchronisés, génèrent une multitude de mouvements précis préprogrammés qui imitent les mouvements du genou implanté (y compris les situations improbables) à l'intérieur de l'orthèse du genou. Cette dernière émet des signaux de capteurs en fonction de la position et de l'orientation spatiale des deux parties du genou. Grâce à la cinématique des deux robots et à des modèles 3D précis des décalages aux extrémités, la position et l'orientation de toute prothèse, broche ou vis sont calculées avec précision. Les signaux des capteurs et les calculs cinématiques, effectués à l'aide des encodeurs et des paramètres géométriques des deux robots, constituent les données d'une IA qui apprend la cinématique exacte des prothèses, broches ou vis. Celles-ci peuvent ensuite être implantées sur n'importe quel patient. L'attelle de genou sera alors capable de reconstruire en temps réel la cinématique du genou implanté du patient. Des preuves de concept ont déjà été réalisées et une version avancée de l'attelle de genou intelligente a été validée (il s'agit d'une première mondiale).

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

Aucune en particulier