1. Bulletin S.F.M.
Méthodes de surveillance et techniques de diagnostic acoustiques et vibratoires. (1^ère partie).
(Journées SFM, SFA, IMEKO, du 13 au 15 octobre 1998)

C. Bedrin - Fraisage, perçage, alésage. Aspect théorique, état de l'art et perspectives Milling, Drilling, Boring Theoretical Aspects,Progress Achieved And Prospects
J. Farisse - Bases anatomiques, structurales et biomécaniques des techniques d'ostéosynthèse Anatomical, Structural, And Biomechanical Fundamentals Of Internal Fixation Techniques (Osteosynthesis)
D. Marchand - Les matériaux et l'usinage en aéronautique Materials And Machining In Aircraft Industry
R. Souvignet - Conception des assemblages par vis Design Of Bolted Joint
R. Cammoun - Les manipulateurs d'assistance aux personnes handicapées. Le robot MASTER Manipulators for assisting disabled people : Master robot
P Bidaud - Cinématique et contrôle des robots mobiles à roues Kinematic and control of wheeled mobile robots
Ch. Fattal - La robotique mobile au service des personnes handicapées Mobile Robotized Aid For Helping The Handicapped
A Semerano - Mobile Service Robotics to Improve Quality of Care for Elderly and Disabled Les robots mobiles au service du personnel d assistance aux personnes agées handicapées. état de l'art et nouve-lles perspectives
H. Manhès - La biochirurgie. Essai de définition d'une nouvelle philosophie chirurgicale Biosurgery. First draft of a definition For a new philosophy in surgery
D. Ait Yahiatene - Le laser source exceptionnelle de rayonnement Laser: Light Source Of Exceptional Radiation
J. Riout - Méthodologies pour la conception de produits mécaniques fiables et maintenables Methodologies For Reliable And Maintenable Mechanical Products Design
G. Peyrache - Mécamed II; analyse

Résumés/Abstracts

REVUE FRANCAISE DE MECANIQUE Numero 1998-1

FRAISAGE PERÇAGE, ALÉSAGE ASPECTS THEORIQUES, ETAT DE L'ART ET PERSPECTIVES C. Bedrin Laboratoire CASM-EPF, Bât. 302, INSA 20 Av. A. Einstein, 69621 Villeurbanne Cedex Les principes fondamentaux des procédés d'usinage par outil coupant demeurent analogues quels que soient les domaines d'application; toutefois les conditions particulières de mise en oeuvre et les critères de choix peuvent être variés notamment dans le domaine médico-chirurgical. Ce document rappelle les données de base et les principaux facteurs d'influence associés aux opérations d'usinage. La cinématique du processus et les paramètres opératoires sont définis et les effets mécaniques et énergétiques qui en découlent sont décrits, ainsi que les caractéristiques spécifiques requises pour les matériaux coupants. Les géométries des outils et de leurs arêtes tranchantes sont caractérisées (suivant les normes NF et ISO). Leur influence et celle des conditions opératoires sur la morphologie des surfaces usinées sont indiquées ainsi que l'intérêt éventuel des dispositifs auxiliaires (fluides de coupe, brise-copeaux). En conclusion, les potentialités étendues offertes par les progrès des matériaux de coupe modernes, de l'automatisation des machines et les techniques de programmation assistées par ordinateur (C.F.A.O.) sont soulignées, avec quelques perspectives particulières aux applications médico - chirurgicales. MILLING, DRILLING, BORING THEORETICAL ASPECTS, PROGRESS ACHIEVED AND PROSPECTS The fundamental principles of machining processes by cutting tool remain similar, whatever may be tlieir application field - nevertheless, the particular conditions of use and criteria of choice may vary, especially in the medico-surgical domain. This paper recalls the basic data and main influence factors related to machining operations. The kinematics of the process and operating conditions are defined, and the resulting effects (mechanical and energetical) are described, with the peculiar characteristics required for the cutting materials. The geometry of tools and their cutting edges are specifïed (referring to standards NF and ISO). Their influence, and that of operating conditions on the machined surface morphology are noticed, and also the possible interest of auxiliary devices (cutting fluids, chip-breakers). To conclude, the wide potentialities of machining, thanks to the progress of modern cutting materials, to the automated machine-tools, and to the Computer-Aided programming techniques (C.A. Manufacturing) are emphasized, with some prospects peculiar to medico-surgical applications.

 

 

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BASES ANATOMIQUES, STRUCTURALES ET BIOMECANIQUES DES TECHNIQUES D'OSTEOSYNTHESE Fraisage, alésage, perçage, vissage, boulonnage J. Farisse CHU 270 Bd de Sainte Marguerite 13274 Marseille Cedex 09 L'ostéosynthèse est un geste chirurgical destiné, en cas de fracture osseuse, à réduire les'inconvénients du traitement non chirurgical. Cette technique utilise un tuteur métallique solidarisé avec l'os, le plus souvent par vissage. Mais il faut respecter certaines conditions liées à la structure de l'os, matériau vivant vascularisé et composite. 1. La poutre composite ostéo-fibro-musculaire Il existe un complexe os - muscle réuni par collage fibreux. La contraction musculaire augmente la contrainte et la résistance à l'effort du système. Cette contrainte est étudiée en traction- compression et en flexion. 2. L'os, matériau composite orienté La microstructure montre que l'os est formé d'unités tubulaires, les ostéons, lamelles osseuses centrées sur un pédicule vasculo-nerveux et abritant des cellules sécrétant ou résorbant le tissu osseux. Celui-ci obéit à la règle de tout matériau composite et est formé de fibres protéiques enserrant par ensimage une matrice de cristaux de calcium. 3. Le manuel de l'ostéosynthèse Il respecte - la microstructure osseuse dans le forage qui entraîne une fragilisation de l'os, matage, rupture ou désalignement des fibres. - la coaptation vis - os, par le taraudage - la vascularisation osseuse, par la limitation des gestes techniques. ANATOMICAL, STRUCTURAL, AND BIOMECHANICAL FUNDAMENTALS OF INTERNAL FIXATION TECHNIQUES (OSTEOSYNTHESIS) Drilling, Reeming, Hole-Drilling, Screwing, Bolting Internal fixation is a surgical procedure designed, in case of fracture, to reduce the inconveniences of non-surgical treatment. This technique uses a metallic support, attached firmly to the bone, most often with screws. But some conditions must bc met considering the nature of the bone structure (the living material) since it is vascularized and composite in nature 1. The composite bone-fiber-muscle girder There exists a complex of bone and muscle united by fibromatous "glue". Muscle contraction increases the constraints and resistance at the moment of exertion in this system. The constraints are studied in traction compression and flexion analysis. 2. Bone and nature of composite material The microarchitecture shows that the bone is made up of tubular units called "osteons" or strips of bone centered on a vascular and nervous pedicule which harbors secretory cells or cells which take up bone tissue. This structures composition follows the rules for all composite materials. It is made up of protein fibers through a process of give fixation forming a matrix of calcium crystals. 3. Guide to internal fixation (osteosynthesis) It takes into account : - the bone microarchitecture in the drilling which causes fragility in the bone by caulking, rupture or misunion of bone fibers. the coaptation screw/bone caused by the screw cutting

 

 

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LES MATÉRIAUX ET L'USINAGE EN AÉRONAUTIQUE Comment les différentes technologies de pointe ont des problèmes communs dans ces domaines D. Marchand DASSAULT - AVIATION 1 Avenue du Parc, 95100 Argenteuil Dans le domaine aéronautique, comme dans d'autres technologies de pointe, un effort constant est porté sur la recherche des performances optimales. Cette recherche concerne en premier lieu les matériaux à utiliser. Il s'agit de trouver, pour chaque application, le meilleur rapport performances / poids, tout en restant à des coûts acceptables. Le choix du matériau étant réalisé, l'étape suivante est le travail de celui-ci qui peut consister en particulier en du perçage, de l'alésage, du fraisage, de l'assemblage... Materials And Machining In Aircraft Industry In aircraft manufacturing industry, as in other leading technologies, a constant effort is done for optimum performances research. This research is first focused on materials to be found. When the material is chosen, the next step is its use which can be, for example, drilling, boring, milling, assembly..

 

 

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CONCEPTION DES ASSEMBLAGES PAR VIS R. Souvignet CETIM, responsable du service Assemblages 7 rue de la Presse, BP 802, 42952 St Etienne cedex 9 L'amélioration des assemblages vissés conduit à une utilisation optimale des éléments de liaison; dans certains cas les contraintes mécaniques sont proches des limites de résistance de la vis. Cette démarche sera réalisée en toute sécurité et fiabilité pour les équipements dans la mesure où seront mises en oeuvre des méthodes de dimensionnement plus précises, une assurance - qualité des éléments de fixation, de nouveaux outils et procédures de montage. DESIGN OF BOLTED JOINT Improvement in bolted joint design leads to an optimum use of fasteners; in some cases the mechanical stresses nearly reach the ultimate strength of bolt. This approach can be achieved with safety and reliability for structures only if more accurate calculation methods, quality certificates of fasteners, new tools and processes in mounting conditions are used.

 

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LES MANIPULATEURS D'ASSISTANCE AUX PERSONNES HANDICAPEES Le Robot MASTER R. CAMMOUN, B. LESIGNE Commissariat à J'Energie Atomique, CEN FAR -DPSAISTR-BP 6 92265 Fontenay-aux-Roses Cedex Le programme MASTER du C.E.A. est un projet de robotique d'assistance aux personnes handicapées, qui a pour objectif d'augmenter l'autonomie fonctionnelle et donc la qualité de vie d'une personne tétraplégique aussi bien dans l'environnement domestique que socioprofessionnel. Le C.E.A., de part son expérience des télémanipulateurs d'intervention dans les milieux hostiles, s'est engagé depuis 1975, avec le projet pilote SPARTACUS, dans l'étude de faisabilité de l'utilisation de ces manipulateurs dans un domaine à vocation médicale. A la suite de ce premier projet, arrêté en 1982, le C.E.A. a décidé de poursuivre les études avec le projet interne MASTER, suivi par son extension au niveau européen le projet TIDE / RAID. Le système actuel est une station robotisée à poste fixe comprenant un robot SCARA 6 axes, complété d'un axe supplémentaire de translation. Une pince standard et un effecteur spécialisé pour la manipulation des feuilles de papier et des livres équipent le manipulateur. Quel que soit le degré de son handicap, l'utilisateur peut accéder à toutes les fonctions robotiques, grâce à une interface graphique sous Windows et donc ainsi utiliser tous les logiciels du commerce. Cet article fait aussi référence aux autres projets en cours d'étude dans ce domaine. MANIPULATORS FOR ASSISTING DISABLED PEOPLE : THE MASTER ROBOT Performed by C.E.A., the French Atomic Research Organization, MASTER program is a project in the field of Rehabilitation Robotics, aiming at increasing the autonomy, and so far the quality of life of quadriplegic persons, as well as in domestic or vocational environment. Taking advantage of its experience in manipulators employed in hostile environment, C.E.A. has launched in 1975, with the SPARTACUS project, studies dealing with the feasibility of these technical aids in the medical area. Following this project, which was stopped in 1982, C.E.A. has decided to go on with MASTER project and then, by its extension at European level with TIDE / RAID project. The present system is composed by a fixed robotized workstation, including a 6 axes SCARA robot, with a complementary translation axe. A standard gripper and specialized effector for handling paper sheets and books have been designed and tested. Whatever the nature of his handicap, the user can access to all robotics functions thanks to a graphical interface under Windows and then he is able to use all software commercially available. This paper is also dealing with other projects in progress in this field.

CINEMATIQUE ET CONTROLE DES ROBOTS MOBILES A ROUES

P. BIDAUD, G. BOURDON, F. BEN AMAR

 

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Laboratoire de Robotique de Paris, Université de Versailles St Quentin, Université Paris VI, CNRS URA 1778 10-12, avenue de l'Europe, 78140 Vélizy Villacoublay Cet article considère deux problèmes clés de la conception des systèmes de locomotion pour des applications médicales notamment : (1) leur cinématique et (2) leur contrôle de navigation dans des espaces encombrés. Nous analysons différentes possibilités de conception du système de roues pour constituer des véhicules holonomes et non holonomes. Une technique de navigation réactive est proposée pour des systèmes non holonomes. On montre comment l'analyse qualitative de l'environnement local et de la cornmandabilité du système peut être utilisée en temps réel par les techniques de la logique floue pour rejoindre un but sans planification a priori de trajectoire. Cette approche est validée sur un système expérimental placé dans un environnement réel. KINEMATIC AND CONTROL OF WHEELED MOBILE ROBOTS This paper considers two basic problems in the design of locomotion systems for medical applications : (1) their kinematic and (2) their control for navigation in clustered environments. We analyze different possibilities to design the system of wheels for constituting holonomic vehicles. A reactive navigation technique is proposed for non holonomic systems. We show how to use in real time a qualitative analysis of the local environment and of the cornmandability of the system through fuzzy logic techniques to reach a goal without a a priori trajectory planification. This approach is validated on an experimental system placed in a realistic environment.

 

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LA ROBOTIQUE MOBILE AU SERVICE DES PERSONNES HANDICAPEES Ch. FATTALL, J.-L. TURLAN, E. PERUCHON, P. RABISCHONG Centre de rééducation de Dr Bouffard-Vercelli 66 Cerbère, France · Inserm unité 103, 395 avenue des Moulins, 34000 Montpellier Cedex ·                                     Centre Propara, 263 rue du Caducée, Parc Euromédecine, 34000 Montpellier Cedex La robotique mobile vise à élargir le champ de préhension et de déambulation d'un sujet polyhandicapé et dépendant dans les actes usuels de la vie quotidienne en lui permettant d'accéder à un univers plus éloigné que celui qu'un simple contrôle d'environnement permet de maîtriser. Notre propos vise à préciser le profil clinique des utilisateurs et le cadre environnemental d'utilisation d'une telle technologie avancée. Sa place au sein de l'ensemble des aides disponibles (aides humaines, aides animales, domotique et aides techniques) reste à définir. Les premières conclusions de différentes expérimentations, notamment européennes sur des prototypes de robots fixes, nous encouragent à penser qu'une place spécifique existe aussi pour les utilisateurs de systèmes robotisés mobiles en milieu privé et collectif. MOBILE ROBOTIZED AID FOR HELPING THE HANDICAPPED Mobile robotized aid system aims at increasing the capabilities of manipulation and deambulation of a handicapped patient who has a high level of dependency in his daily life, allowing him to go beyond a simple environment control. Our goal is to define the users clinical profile and the framework for such advanced technology. Its place within all the available help (human help, animal help, domotic and technical helps) still needs to bc defined. The first available conclusions drawn from various, mostly European, experiments with prototypes, encourage us to think that there is the need for mobile robotized aid systems in the private and public field. Industrial Robots are robots designed to work for human beings. Service Robots are robots designed to work with human beings.

 

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LES ROBOTS MOBILES AU SERVICE DU PERSONNEL D ASSISTANCE AUX PERSONNES AGÉES HANDICAPÉES. ÉTAT DE L'ART ET NOUVE-LLES PERSPECTIVES A. SEMERANO, V. DUPOURQUÉ ROBOSOFT - SA, Technopole d'Izarbel F-64210 Bidart Cet article suit trois axes principaux Les robots mobiles de service et leurs marchés potentiels; Les aides aux services d'organisation collective dans le milieu hospitalier : un nouveau débouché pour les robots de service. Les aides aux services d'organisation collective dans le milieu hospitalier : Etat de l' art et nouvelles perspectives. Les applications "traditionnelles" de la robotique médicale font place désormais, à une nouvelle approche prometteuse, telle que l'optirnisation du transport de matériaux et de personnes dans les hôpitaux. Quelques raisons, de type socio-économiques sont exposées et analysées dans cet article. Au niveau technologique, les composants nécessaires pour répondre à ce besoin sont issus, à la fois, de la robotique, de l'informatique et de la télématique. A l'heure actuelle, l'Europe dispose des compétences et moyens, les plus adaptés, à cette demande. MOBILE SERVICE ROBOTICS TO IMPROVE QUALITY OF CARE FOR ELDERLY AND DISABLED. STATE OF THE ART AND INNOVATIVE PERSPECTIVES This presentation will follow up three main axis of reflection : I) The Mobile Service Robots and their market potential. II) The Health Care Services for Collective Organizations : a new engagement for Service Robots. III)The Health Care Market Services for Collective Organizations : State of the Art and Innovative Perspectives

 

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LA BIOCHIRURGIE Essai de définition d'une nouvelle philosophie chirurgicale H. MANHÉS*, G. LESEC**, P. RABISCHONG*** Clinique La Pergola, 75 allée des Ailes, 03200 Vichy 4 avenue Victoria, BP 2616, 03206 Vichy cedex Inserm Unité 103, 395 avenue des Moulins, 34090 Montpellier La matière vivante porte en elle sa propre capacité de régénération qui lui permet de se maintenir, de se renforcer, de se réparer, d'évoluer. Toute atteinte à la vie de cette matière la transforme en tissu inerte incapable de se reproduire et par ce fait dégradable. Il est certain que le succès à long terme d'une réparation effectuée sur le vivant ne tient qu'au maintien de sa qualité vivante. Biochirurgie signifie en conséquence l'abord minimal, la recherche des plans anatomiques de clivage, le moindre traumatisme, le respect de l'ingénierie cellulaire environnante de son écosystème, l'apport de solutions propres à stimuler et canaliser les réactions de régénération de l'organisme aux seuls endroits où elles sont nécessaires et l'absence de fixation. BIOSURGERY. FIRST DRAFT OF A DEFINITION FOR A NEW PHILOSOPHY IN SURGERY   Living matter has its own inherent capacity for regeneration which enables it to maintain, reinforce and repair itself and to evolve. Any deterioration in the life of this matter transforms it into inert tissue ,which is unable of reproduction, and thus can be broken down. It is unquestionable that the long term success of a repair carried out on living matter depends entirely on that matter remaining alive. Bio-surgery therefore requires a minimal approach, seeking anatomical cleavage planes and the least trauma possible, respecting the surrounding cellular engineering and ecosystem, providing solutions able of stimulating and channeling the body's own regenerative reactions solely in the places where they are needed, with no artificial fixation processes.

 

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LE LASER SOURCE EXCEPTIONNELLE DE RAYONNEMENT D. AIT YAHIATENE Agence pour le Développement et les Applications du Laser (ADAL) ZAI Les Bruyères, 1 rue Pavlov, 78190 Trappes Le laser (Light amplification by stimulated emission of radiation) a aujourd'hui 30 ans d'existence. C'est en effet en 1958 que T.H. MAIMAN a expérimenté aux USA le premier laser à Rubis. Le laser est devenu une source exceptionnelle de rayonnement utilisé aussi bien dans les applications grand public (disque laser) que dans le domaine industriel et médical. Sa puissance lumineuse et sa diversité de longueur en font un instrument exceptionnel pour des applications requérant la précision (ex. : l'ophtalmologie). Le champ d'application médical est aujourd'hui important et touche pratiquement toutes les disciplines nécessitant un type de laser approprié, lié essentiellement par l'interaction laser matière. LASER: LIGHT SOURCE OF EXCEPTIONAL RADIATION The laser (Light amplification by stimulated emission of radiation) exists since 30 years. It was in 1958 that T.H. MAIMAN tested the first ruby laser in USA. The laser became an exceptional radiation source used for the general public applications (laser disc) as well as for industrial and medical sectors. By its light power and its length variety it is an exceptional tool for accurate applications (i.e. ophtalmology). Today the medical application field is important and touches almost all areas requiring a specific type of laser, essentially linked by the laser tissue interaction.

 

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MÉTHODOLOGIES POUR LA CONCEPTION DE PRODUITS MÉCANIQUES FIABLES ET MAINTENABLES J. RIOUT CETIM (Centre Technique des Industries Mécaniques) 52, avenue Félix-Louat, 60300 Senlis Pour améliorer la fiabilité et la disponibilité des produits, de nombreuses méthodes d'analyse ont été mises au point au cours du temps dans les secteurs industriels de pointe. Aujourd'hui, ces méthodes sont de plus en plus fréquemment utilisées dans l'industrie mécanique, notamment sous l'impulsion des constructeurs automobiles. Ce sont en particulier l'analyse fonctionnelle, l'analyse des défaillances (AMDEC et arbres de défaillances), les méthodes d'estimation prévisionnelle de la fiabilité et de la disponibilité. Elles permettent une prise en compte au plus juste des besoins du client (en termes de performances, de facilité d'utilisation et d'entretien, de sûreté de fonctionnement et de sécurité), l'identification et l'évaluation des défaillances potentielles pour la prévention des risques et la limitation de leurs effets. L'intégration de ces méthodes dès la conception concourt à la maîtrise de la qualité des produits mécaniques. L'objet de cet article est de présenter le principe de ces méthodes d'analyse, leurs complémentarités, les retombées que peuvent en attendre les utilisateurs en terme de fiabilité, maintenabilité, maintenance et sécurité des produits et équipements. METHODOLOGIES FOR RELIABLE AND MAINTENABLE MECHANICAL PRODUCTS DESIGN To improve products reliability and availability, several analysis methods were developed, through history, in the industrial sector. These methods are increasingly applied in the mechanical industries, more specifically for automobile manufacturing. These are functional analysis, failure analysis (FMECA, fault tree), prediction methods for reliability and availability. They allow an adequate integration of clients needs (in terms of performance, utilization, maintenance, safety and security), identification and possible failures evaluation for risks prevention and their effects limitation. Integrating these methods starting with the design activity will help quality control of mechanical products. This paper presents analysis methods, their complementarity and incidence for users in terms of reliability, maintenability, safety for products and equipments.

  

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MECAMED II Analyse G. Peyrache Vice-président de la Société Française des Mécaniciens Président de l'Institut de SÛreté de Fonctionnement Ainsi donc, au cours de deux longues journées bien remplies, à la Faculté de Médecine de Montpellier, les chirurgiens orthopédiques et autres, ont pratiqué le parangonnage; ce néologisme recouvre, comme chacun le sait, le contenu du terme anglais benchmarking. L'objectif de l'opération était d'une part, de révéler aux chirurgiens la manière dont une autre profession, celle des mécaniciens, utilisait des outils et instruments très proches de ceux - stérilisés il est vrai - qu'emploient régulièrement les chirurgiens; et, d'autre part de poursuivre le dialogue amorcé en 1996 par MECAMED 1. Huit séances denses et animées ont permis d'atteindre tout à fait l'objectif recherché. L'accueil montpelliérain fut à la hauteur de la réputation de la Faculté de Médecine, la qualité des présentations orales ou audiovisuelles a été remarquable, tant côté des chirurgiens - mais cela nous le savions déjà - que côté des mécaniciens. Du fraisage, perçage, à l'endoscopie, en passant par le vissage, boulonnage, manipulateurs, robots F mobiles et lasers médicaux, l'essentiel des outils communs (!) a été passé en revue. Plusieurs des communications présentées sont données dans le présent numéro de la Revue @ançaise de Mécanique. La dernière après-midi a, quant à elle, permis d'aborder des thèmes moins terre à terre mais tout aussi importants, tels que l'intérêt des caractéristiques, nouvellement apparues formellement, pour les matériels et équipements (médicaux comme les autres d'ailleurs) que sont la fiabilité, la maintenabilité et donc la disponibilité; - la responsabilité médicale, dont le pendant pour le mécanicien est la responsabilité du fait du produit; - l'habilité manuelle, peut être encore plus indispensable, aujourd'hui, pour le chirurgien qu'elle ne l'est pour le mécanicien. En effet, si, côté médecine les progrès de l'anesthésie n'obligent plus à travailler vite (et bien), du côté mécanique, les progrès des machines à commande numérique limitent les besoins en compagnons habiles. Il n'en reste pas moins que le meilleur ouvrier de France reste encore un être particulièrement habile manuellement.

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