Les systèmes de la robotique de service, tels que les robots médicaux, permettent<br />de réaliser des tâches complexes en milieu humain, et s'intègrent à ce titre dans les systèmes à<br />sécurité critique. Lors de la conception de ces nouvelles applications, la sécurité est souvent<br />traitée grâce à des techniques de sûreté de fonctionnement. Nous proposons cependant une<br />nouvelle approche plus globale, basée sur la notion de risque. L'objectif de cette thèse est<br />de proposer une démarche aux concepteurs pour appréhender la sécurité de tels systèmes, en<br />intégrant le concept de risque et en se plaçant à un niveau système. La maîtrise de la sécurité<br />dépend alors de l'activité de gestion du risque dont le coeur est l'analyse du risque. Cette<br />activité centrale se décompose en trois étapes : la description du système et de son utilisation,<br />l'identification des dangers, et l'estimation des risques de dommages induits par l'utilisation<br />du système. Nous proposons d'utiliser la notation UML (Unified Modeling Language) pour la<br />description du système. Les modèles UML sont alors couplés avec des activités du domaine<br />des facteurs humains, incluses dans l'analyse du risque proposée. Puis, pour les deux étapes<br />suivantes, les interactions entre cette notation et des techniques d'analyse du risque comme<br />l'AMDEC (Analyse des Modes de Défaillance, et de leurs Effets Critiques) et les arbres de<br />fautes sont étudiées. Cette démarche est ensuite appliquée sur le cas concret du développement<br />d'un robot télé-échographe actionné par des muscles artificiels de McKibben.

Les systèmes de la robotique de service, tels que les robots médicaux, permettent de réaliser des tâches complexes en milieu humain, et s'intègrent à ce titre dans les systèmes à sécurité critique. Lors de la conception de ces nouvelles applications, la sécurité est souvent traitée grâce à des techniques de sûreté de fonctionnement. Nous proposons cependant une nouvelle approche plus globale, basée sur la notion de risque. L'objectif de cette thèse est de proposer une démarche aux concepteurs pour appréhender la sécurité de tels systèmes, en intégrant le concept de risque et en se plaçant à un niveau système. La maîtrise de la sécurité dépend alors de l'activité de gestion du risque dont le coeur est l'analyse du risque. Cette activité centrale se décompose en trois étapes : la description du système et de son utilisation, l'identification des dangers, et l'estimation des risques de dommages induits par l'utilisation du système. Nous proposons d'utiliser la notation UML (Unified Modeling Language) pour la description du système. Les modèles UML sont alors couplés avec des activités du domaine des facteurs humains, incluses dans l'analyse du risque proposée. Puis, pour les deux étapes suivantes, les interactions entre cette notation et des techniques d'analyse du risque comme l'AMDEC (Analyse des Modes de Défaillance, et de leurs Effets Critiques) et les arbres de fautes sont étudiées. Cette démarche est ensuite appliquée sur le cas concret du développement d'un robot télé-échographe actionné par des muscles artificiels de McKibben.

A travers la conception de robots porte-sonde ultrasonore pour une application médicale de télééchographie mobile, une étude de conception de structures cinématiques à modules sphériques optimisés est proposée. Le geste médical pendant l'examen d'échographie est analysé ; les résultats sont utilisés pour la définition du cahier des charges concernant la structure cinématique du robot. Une étude de synthèse basée sur les groupes de Lie des déplacements d'un corps rigide est effectuée pour établir un ensemble de mécanismes candidats pour le module de positionnement de translation plane et le module sphérique d'orientation constituant ce robot médical. Une optimisation multicritères sous contraintes est proposée pour les structures sphériques et appliquée sur trois structures : série, parallèle et hybride. La performance cinématique, le volume de l'espace de travail ainsi que des indices exprimant la compacité et la légèreté de la structure interviennent dans l'optimisation. La parcourabilité des structures cinématiques optimisées est étudiée. Les structures cinématiques des robots porte-sonde utilisés dans le système « Otelo » sont présentées.