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Copy of Copy of The Secrets of robotics

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Mouhamed Wade

on 14 June 2015

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Commande et contrôle à distance
des circuits électroniques via le module Xbee

Le contrôle et la commande à distance des différentes applications dans un bloc opératoire tel que:

Commande d'un bras chirurgicale
Installation du firmware LIFA sur la carte Arduino
Commande d'un bras chirurgicale
L'idée principale de ce système est de recueillir les signaux électromyographique (EMG) du muscles du corps tel que l’avant bras et le biceps pour commander un bras chirurgicale à distance via le module xbee Pro.

Commande d’éclairage
CONCEPTION ET REALISATION D'UNE INTRFACE DE COMMANDE
la réalisation d’un système de commande permettant de télé piloter un bras manipulateur, le contrôle des différentes applications dans un bloc opératoire et de transmettre les données médicales en temps réel via des réseaux de communication.


Principe de la chirurgie robotisée

Elle permet d’assister à distance les personnes médicalement dépendantes ou d'établir un diagnostic pointu dans des régions où les spécialistes ne peuvent pas se rendre sur la place.

Elle permet de dépasser les barrières géographiques et socioéconomique qui isolent les régions rurales en leurs fournissant l'accès aux services de la santé par voie multimédia.

Avec la chirurgie robotique, le chirurgien, se trouve aux manettes de bras articulés qui lui permettent de s'introduire dans le corps du patient et d'opérer à distance à travers un réseau de télécommunication à haut débit. Le praticien et son patient sont séparés par une interface d'ordinateur disposant d'une vision agrandie de l'organe à opérer et de quelques informations décrivant l'état du patient (électrocardiogramme, encéphalogramme, tension, SPo2…).

Le bras manipulateur :Le robot AL5 de lynxmotion
Les différentes applications réalisés dans un bloc opératoire
OBJECTIF
L’utilisateur distant dialogue avec ces applications via une interface labview à travers un réseau local généré par un module Xbee.
Ainsi que l’application de bras chirurgicale est commandée depuis le signal généré par le mouvement de manipulateur.
Le programme contient plusieurs fichier dont les principale sont :

CONCLUSION
Quelles sont les applications de la télémédecine?
Avantages et inconvénients de la télémédecine
Les progrès scientifiques et techniques des télécommunications ouvrent de nouveaux horizons pour la médecine .Les données médicales deviennent plus exportables, et plus accessibles, contribuant d’une façon certaine à l’amélioration de la continuité des soins même à distance. Ces moyens de traitement ont permis l’apparition d’une nouvelle pratique médicale à distance appelé
la télémédecine.
L’éclairage
La climatisation
L’affichage d’un L’électrocardiographie
Commande et contrôle de la porte
Commande d'un bras chirurgical
PLAN
INTRODUCTION
LA TELEMEDECINE ET SES APPLICATIONS
OUTILS ET CONNAISSANCES
CONCEPTION ET REALISATION D'UNE INTERFACE DE COMANDE
CONCLUSION
Le télédiagnostic

La télésurveillance
La téléconsultation
La télé-expertise
la téléchirurgie
Les systèmes de guidage

Les systèmes sensibles au toucher
Les systèmes de télé opération
Les simulateurs chirurgicaux
Les systèmes robotiques utilisés dans le domaine médical
Avantages
Partager et échanger des données biologiques, radiologiques et échographiques. à travers l'utilisation des nouvelles technologies de l'information et de la communication .
Offrir aux patients la possibilité d'accéder à des soins appropriés sans avoir nécessairement besoin de se déplacer physiquement ni patienter longuement pour recevoir le premier praticien disponible.
la maîtrise du coût et la maximisation du gain de temps .


Inconvénients
Elle ne pourrait donc se suffire à elle-même et doit être complétée par des soins réalisés directement en face à face.

PLAN
INTODUCTION
LA TELEMEDECINE ET SES APPLICATION
MATERILES ET METHODES
CONCEPTION ET REALISATION
CONCLUSION
est un bras manipulateur caractérisé par la rapidité et la précision de la rotation de ses cinq axes qui sont articulés par six servomoteurs .Sa structure principale, entièrement faite en aluminium, offre une robustesse et une durabilité optimales ainsi qu'un aspect de pointe.
Le bras manipulateur est composé de cinq articulation de rotation, la base, l'épaule, le coude, le poignet, une pince et de son système de rotation.
PARTIE MECANIQUE
Utilisation des servomoteurs
Un servomoteur est un système motorisé capable d'atteindre des positions prédéterminées, puis de les maintenir où à l'inverse de tourner de façon continue dans un sens donné.
Comment commander un servomoteur ?
Les servomoteurs électriques sont prévus pour être commandés facilement en position. En effet, ils sont équipés d'un système d'asservissement basé sur un potentiomètre rotatif qui sert de capteur de rotation.
Comment générer ce signal de commande de servomoteur à partir d’un microcontrôleur ?
Utilisation de la bibliothèque Servo.
Cette bibliothèque permet de créer un objet servo auquel on peut associer la sortie numérique à laquelle est connecté le servomoteur <<Servo.attach(Numéro_broche)>>. Ensuite on peut facilement commander la position de notre servomoteur à l’aide de la fonction << Servo.write(Angle) >>.
le bras manipulateur est équipé de six servomoteurs à courant continu contrôlant son mouvement. Cinq servomoteurs de type HITEC HS-422 pour les articulations et la rotation de la base et un mini servomoteur de type HS-81 pour la pince.
PARTIE ELECTRONIQUE
Arduino peut être utilisé pour développer des objets interactifs, pouvant recevoir des entrées d'une grande variété d'interrupteurs ou de capteurs, et pouvant contrôler une grande variété de lumières, moteurs ou toutes autres sorties matérielles.

Les produits MaxStream XBee™ sont des modules de communication sans fil très populaires, fabriqués par l'entreprise Digi International .
Caractéristique de module Xbee
Fréquence porteuse : 2.4Ghz
Portées variées : assez faible pour les XBee 1 et 2 (10 - 100m), grande pour le XBee Pro (1000m)
Faible débit : 250kbps
Faible consommation : 3.3V @ 50mA
Faible coût
Simplicité d'utilisation
Ensemble de commandes AT et API

PARTIE SOFT
Labview est utilisé principalement pour la mesure par acquisition de données, pour le contrôle d'instruments et pour l'automatisme industriel.
LABVIEW
Interface Labview pour Arduino (LIFA)

Permet aux utilisateurs de contrôler les capteurs et d'acquérir des données à travers un microcontrôleur Arduino à l'aide du graphique environnement de programmation Labview.

Le logiciel ISIS de Proteus est principalement connu pour éditer des schémas électriques. Par ailleurs, le logiciel permet également de simuler ces schémas ce qui permet de déceler certaines erreurs dès l'étape de conception.
ISIS
Se voulant dans la ligne d'Arduino et de processing, Fritzing est un projet de logiciel libre. Il a notamment pour vocation de favoriser l'échange de circuits électroniques libres et d'accompagner l'apprentissage de la conception de circuits
FRITZING
LES CONNAISSANCES DE BASE
Electromyogramme (EMG)

L'électromyogramme est un appareil qui lit les signaux électriques qui proviennent des muscles et des nerfs. Cet appareil permet de faire une analyse de la contraction musculaire et aussi de la conduction nerveuse du corps humain.

Principe de fonctionnement

Un dispositif d'enregistrement de l'activité musculaire qui peut être utilisé pour mesurer la variation dans le potentiel électrique entre deux points d'un muscle en utilisant des électrodes d'EMG connectés à ces deux points
Electrocardiographe (ECG)
Est l'appareil permettant de faire un électrocardiogramme.

Principe de fonctionnement

Le dispositif ECG utilise une approche à trois électrodes sur la base du triangle Einthoven pour détecter l'activité électrique du cœur.
Ce triangle utilise trois dérivations périphériques bipolaires, qui comprennent le bras gauche, le bras droit et la jambe gauche.
PLAN
INTODUCTION
LA TELEMEDECINE ET SES APPLICATION
MATERILES ET METHODES
CONCEPTION ET REALISATION
CONCLUSION
Commande d’éclairage
Affichage d’un signal ECG
Contrôle de la porte
Contrôle de la température et commande de la climatisation
SHEMA DE LA CONCEPTION GLOBAL DE SYSTEME
LA CARTE EMG
Les diffèrents enregistrement effectuer avec l'oscilloscope
Enregistrement d'un signal EMG de l’avant-bras
Enregistrement d'un signal EMG de biceps
Réception de signal EMG (DE L'AVANT BRAS) et affichage sur Labview
Organigramme de commande d'eclairage à distance
VEDIO DE LA SIMULATION DE COMMANDE D'ECLAIRAGE
Affichage d’un signal ECG
L'objectif de cette application est d’extraire le signal du cœur par l’intermédiaire d’une carte ECG en utilisant des électrodes et l’afficher sur l’ordinateur à travers labview.
En raison de la petite amplitude de l'ECG et le bruit associé, un circuit d'amplification et de filtrage est mis en œuvre pour aider à produire un signal qui soit complet et utilisable. Un Arduino est utilisé pour échantillonner les mesures et les transmet à une unité de radio sans fil XBEE PRO,et l'affiché sur une interface labview.
CARTE ECG
Visualisation de signal ECG sur l’oscilloscope
Pour vérifier, nous visualisons le signal d’ECG sur l’oscilloscope
LA FACE AVANT LABVIEW DE L'ECG SANS FIL
Contrôle et commande de la porte
Principe de fonctionnement
L’idée principale de cette tâche et de commander l’ouverture et la fermeture de la porte et de suivre son état à distance (module Xbee PRO) en utilisant une carte Arduino Mega 2560 qui lit l’état d’un butée fin de course,pour nous informe sur l’état de la porte (ouverte ou fermé) et d'afficher sur une interface Labview sous la forme de message d’alerte :
La porte est ouverte (afficher la valeur 1)
La porte est fermée (afficher la valeur 0)
LA SIMULATION
Contrôle de la température et commande de la climatisation
PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
Cette Application permet le contrôle de la température d’une salle d’opération ainsi que sa climatisation. Alors un capteur LM35 est relié à une entré analogique de la carte Arduino, cette dernière lit la température de la salle et l’envoyé à travers le module xbee via l’ordinateur .Grâce à l'interface labview la température est affiché et analysé.
si la température dépasse les limite minimal et maximal fixé par l’utilisateur le climatiseur se met en marche.
Alors pour commander le climatiseur, nous devons envoyer une commande au bouton on/off de la commande climatiseur.
LE VEDIO DE LA SIMULATION
LE DIAGRAMME LABVIEW DE NOTRE SYSTEME
LA FACE AVANT DE NOTRE SYSTEME DE COMMANDE ET DE CONTROLE
PLAN
INTODUCTION
LA TELEMEDECINE ET SES APPLICATIONS
MATERILES ET METHODES
CONCEPTION ET REALISATION
CONCLUSION
Ce projet s’appuie sur la commande à distance de quelques circuits électroniques. L’étude de ce projet m’a permis, d’appliquer mes compétences informatique et électroniques acquise durant mes études, de se familiariser avec des logiciels de programmation Arduino, de développer des interfaces de communication labview et des programmes de simulation Isis et fritzing .
Au cours de cette realisation,j'ai rencontré beaucoup de problèmes telque:
la non stabilité du rendement de l'amplificateur AD524,qui nous a retardé a faire bougé notre robot
c'est difficile de limité le bruit autour d'un signal EMG ou ECG
En perspective, de nombreuses améliorations seront possibles à faire: on pourra bien améliorer de plus la qualité de signal ECG/EMG.Ce qui concerne la commande du robot, on pourra chercher un autre amplificateur qui a un rendement plus fiable pour faire bougé le robot
MERCI POUR VOTRE ATTENTION
PLAN
INTODUCTION
LA TELEMEDECINE ET SES APPLICATIONS
MATERIELES ET METHODES
CONCEPTION ET REALISATION
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Réalisé par: Feki Donia
Encadré par : Ammous Kaiçar & Bouterra Yassine
Ministère de l’Enseignement Supérieur, de la Recherche Scientifique et des Technologies de l'information
et de la Communication
Secteur de l'enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
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