Comment un robot élancé ressemblant à un serpent pourrait donner aux médecins de nouvelles façons de sauver des vies

Comment un robot élancé ressemblant à un serpent pourrait donner aux médecins de nouvelles façons de sauver des vies

Professeur Jessica Burgner-Kahrs Crédit: Nick Iwanyshyn

Vous pourriez l’appeler «zoobotique». Jessica Burgner-Kahrs, directrice du Continuum Robotics Lab à l’U of T Mississauga, et son équipe construisent des robots très minces, flexibles et extensibles, de quelques millimètres de diamètre, destinés à la chirurgie et à l’industrie. Contrairement aux robots humanoïdes, les robots dits «continuum» comportent un corps long et sans membres, semblable à celui d’un serpent, qui leur permet d’accéder à des endroits difficiles à atteindre.

Pensez à un neurochirurgien qui a besoin de retirer une tumeur au cerveau. À l’aide d’un outil chirurgical traditionnel et rigide, le chirurgien doit atteindre la masse cancéreuse en suivant un chemin droit dans le cerveau et risquer de pénétrer dans les tissus vitaux et de les endommager. Burgner-Kahrs envisage un jour où l’un de ses robots ressemblant à un serpent, guidé par un chirurgien, pourrait emprunter un chemin sinueux autour du tissu vital tout en atteignant le site chirurgical précis. Des tumeurs cérébrales auparavant inopérables peuvent devenir soudainement opérables. «Cela pourrait révolutionner la chirurgie», dit-elle.

Burgner-Kahrs, informaticienne et ingénieure en mécanique, explique que son laboratoire développe également une génération plus avancée de robots à continuum qui sont équipés de capteurs et peuvent partiellement se diriger eux-mêmes. Un chirurgien devrait faire fonctionner le robot à distance avec un ordinateur, mais le robot saurait éviter les obstacles et reconnaître sa destination. Un chirurgien pourrait déployer l’un de ces robots pour prélever un échantillon de tissu de l’abdomen, par exemple, ou injecter un médicament anticancéreux directement dans une tumeur des poumons.

Il existe également des utilisations en dehors du corps humain. Un robot continu pourrait glisser à l’intérieur d’un moteur à réaction, en l’inspectant pour détecter tout dommage. Le laboratoire expérimente de nouvelles formes encore plus habiles et extensibles. Une conception récente, avec des applications potentielles de recherche et de sauvetage, est inspirée de l’origami: elle est très légère et peut s’allonger jusqu’à 10 fois plus que les autres conceptions.

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    Les robots Continuum pourraient être utilisés pour des chirurgies encore moins invasives. Crédits: Colin Hayes

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    Les fils qui traversent le «corps» du robot s’attachent à un disque plus épais à l’extrémité de chaque segment du corps. Ces fils sont tirés pour contrôler des segments individuels du robot et les plier dans différentes directions. Des aimants à l’intérieur de chaque disque, disposés avec des polarités alternées, garantissent que les disques restent équidistants quelle que soit la longueur du segment du robot. Cela aide le robot à se plier comme il le souhaite et à parcourir un chemin curviligne dans un mouvement de «suivre le leader» – le «corps» semblable à un serpent suit le chemin de la «tête». Le laboratoire a développé une gaine d’écailles superposées intercalées entre deux couches de silicone. Lorsqu’un vide est appliqué entre les couches de silicone, le robot normalement flexible devient rigide. Crédits: Colin Hayes

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    Les robots continus «entraînés par tendons» représentés ici ont, dans la vraie vie, environ sept millimètres de diamètre et sont construits en sections pouvant aller de 15 à 70 millimètres. D’autres modèles peuvent être encore plus étroits. Tous présentent un mouvement semblable à un tentacule. Crédits: Colin Hayes

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    Les robots pourraient être équipés de caméras, permettant à l’opérateur de voir où se trouve le robot. De minuscules outils chirurgicaux peuvent être montés selon les besoins, y compris des pinces, un laser ou un dispositif d’aspiration. Crédits: Colin Hayes

Robots continuum de nouvelle génération

Pour développer des robots pouvant être utilisés en toute sécurité dans une variété d’applications médicales et autres, le professeur Burgner-Kahrs vise à répondre aux questions suivantes:

  1. Comment contrôler les robots du continuum pour qu’ils se déplacent encore plus précisément dans des environnements contraints et tortueux?
  2. Comment concevoir une interface plus intuitive entre l’humain et le robot? Pouvons-nous réaliser un robot entièrement autonome?
  3. Comment pouvons-nous utiliser plusieurs robots de continuum en tandem pour accomplir une tâche en collaboration?

De nouveaux microrobots ondulés suscitent l’espoir de chirurgies mini-invasives


Fourni par l’Université de Toronto à Mississauga

Citation: Comment un robot élancé ressemblant à un serpent pourrait donner aux médecins de nouvelles façons de sauver des vies (2021, 12 mai) récupéré le 12 mai 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-05-slender-snake-like-robot- doctor-way.html

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