CONCEPTION DU NOUVEAU ROBOT POUR L’ORL

Pour répondre à ces interrogations, nous verrons dans ce chapitre une analyse de diffé- rents choix d’architecture (5.2), autour de variations d’un mécanisme à centre de rotation déporté, couplant un mécanisme sphérique à 2 DDL avec un double parallélogramme. Une étude de choix centrée utilisateur, d’après plusieurs questionnaires adressés aux chirur- giens, est présentée (5.2.1) pour définir les priorités des utilisateurs. Ensuite, une première architecture, 2UPS-U, est étudiée, en utilisant des outils algébriques pour l’optimiser avec un faible nombre de paramètres (5.2.2). Puis, différentes variations de l’architecture du robot sont comparées en même temps, en étendant l’algorithme de manière numérique (5.2.3). Un travail sur l’optimisation de ces mécanismes est alors présenté (5.3), selon un algorithme innovant incluant l’algorithme de Nelder-Mead, prenant en compte des critères de performance, les collisions internes ainsi que les limites des articulations passives et actives. La seconde partie (5.2.2) présente l’étude d’un mécanisme à centre de rotation dé- porté, adapté au maintien d’un endoscope dans la chirurgie otologique et sinusienne. Son architecture, de type 2UPS-U, est illustrée sur la Figure 5.1, à gauche. L’optimisation du mécanisme est réalisée en utilisant des outils algébriques exacts. Ce travail, réalisé en collaboration avec S. Venkateswaran et R. Jha, a été publié en 2021 dans la revue Mechanism and Machine Theory [34].

Premièrement, quelques questions préliminaires ont été adressées quant à la vitesse et la précision souhaitées du dispositif (A.1). Un modèle en Conception Assistée par Or- dinateur (CAO) en 3D a été réalisé afin de comparer la taille du mécanisme par rapport à l’espace de travail de l’oreille et des sinus, comme le montre la Figure 5.2. Afin de familiariser les chirurgiens avec la vitesse du mécanisme, nous avons préparé plusieurs si- mulations de mouvement et demandé aux chirurgiens de les évaluer comme rapides, lents ou adéquats. Le questionnaire proposait également d’établir des priorités entre quatre exigences : (i) la vitesse du mécanisme, (ii) la taille du mécanisme, (iii) la facilité d’utili- sation et (iv) la capacité de réaliser des opérations variées. Il était utile d’avoir une idée approximative de la perception des chirurgiens face à ce type d’assistance robotique. Dans cette première phase, le nombre de participants inter- rogés était de 9, mais aucune information à propos de leur niveau d’expertise n’était pris en compte. pris que les chirurgiens priorisaient la facilité d’utilisation, nous avons mis en oeuvre le System Usability Scale (SUS), le questionnaire le plus largement utilisé pour l’évaluation de la facilité d’utilisation et d’apprentissage perçue [93]. Les informations concernant l’expertise du chirurgien et ses années d’expérience en endoscopie étaient colligées. Cela nous a permis de pondérer les réponses obtenues. Un environnement complet a été créé sur le modèle CAO afin de donner une meilleure perception de la taille du mécanisme (https://vimeo.com/429935617). Ce rendu du modèle dans son environnement est pré- senté Figure 5.3.

Ce modèle était ensuite présenté à différentes vitesses dans les espaces de travail des sinus et de l’oreille. Trois vidéos représentaient le robot chirurgical au niveau de l’espace de travail des sinus à 3 vitesses différentes : lente (4 secondes pour aller d’une extré- mité de la zone opératoire à l’autre https://vimeo.com/429915650), moyenne (3 secondes https://vimeo.com/429915609) ou rapide (2 secondes https://vimeo.com/429915570). Trois autres vidéos étaient présentées au niveau de l’espace de travail de l’oreille, à trois vitesses différentes (5 secondes https://vimeo.com/429915529, 4 secondes https://vimeo.com/429915501 et 3 secondes https://vimeo.com/429915481). Ces diffé- rentes vitesses ont été choisies en fonction des réponses au questionnaire précédent. Les utilisateurs devaient évaluer la vitesse sur une échelle de Likert à 5 points. Nous avons créé deux questionnaires différents avec une modification de l’ordre des vidéos, pour contrôler l’influence cet ordre de présentation. Enfin, des questions à propos de leur perception de l’utilisabilité du système pré- senté concluaient le questionnaire, d’après le System Usability Scale [93] (“je pense que j’utiliserai ce système robotique fréquemment”, “je trouve ce système robotique inutile- ment complexe”, “je pense que ce système robotique est facile à utiliser”, “je pense que la plupart des chirurgiens seraient capable d’apprendre à utiliser ce système robotique très facilement”, “je pense que j’ai besoin d’apprendre beaucoup de choses avant de pouvoir utiliser ce système robotique”). Les réponses étaient classées de 1 (“tout à fait d’accord”) à 5 (“pas du tout d’accord”).