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.

Le thème central de cette thèse est la conception d’actionneurs doux à partir de matériaux intelligents et d’une prothèse de main robotique souple. Notre approche prends en compte les différents points qui peuvent influer sur le développement d’une stratégie d’actionnement ou d’un muscle artificiel : i) Les mécanismes et la fonctionnalité de la main humaine afin d’identifier les exigences fonctionnelles pour une prothèse de main robotique en matière de préhension. ii) L’analyse et l’amélioration des mécanismes de la main robotique pour intégrer un comportement souple dans la prothèse. iii) L’évaluation expérimentale de la prothèse de main robotique afin d’identifier les spécifications du système d’actionnement nécessaire au fonctionnement cinématique et dynamique du robot. iv) Le développement et la modélisation d’une stratégie d’actionnement utilisant des matériaux intelligents.Ces points sont abordés successivement dans les 4 chapitres de cette thèse1. Analyse du mouvement de la main humaine pour l’identification des exigences technologiques pour la prothèse de main robotique.2. Conception et modélisation de la prothèse de main robotique à comportement souple.3. Evaluation mécatronique de la prothèse de main.4. Conception d’un muscle artificiel basé sur des matériaux intelligents. / In the field of robotic hand prosthesis, the use of smart and soft materials is helpful in improving flexibility, usability, and adaptability of the robots, which simplify daily living activities of prosthesis users. However, regarding the smart materials for artificial muscles, technologies are considered to be far from implementation in anthropomorphic robotic hands. Therefore, the target of this thesis dissertation is to reduce the gap between smart material technologies and robotic hand prosthesis. Five central axes address the problem: i)identification of useful grasping gestures and reformulation of the robotic hand mechanism, ii) analysis of human muscle behavior to mimic human grasping capabilities, iii) modeling robot using the hybrid model DHKK-SRQ for the kinematics and the virtual works principle for dynamics, iv) definition of actuation requirements considering the synergy between prehension conditions and robot mechanism, and v) development of a smart material based actuation system.This topics are addressed in four chapters:1. Human hand movement analysis toward the hand prosthesis requirements2. Design and modeling of the soft robotic hand ProMain-I3. Mechatronic assessment of Prosthetic hand4. Development of an artificial muscle based on smart materials