Agrégation concours externe

Section : sciences industrielles de l’ingénieur

Option : sciences industrielles de l’ingénieur et ingénierie informatique

Conception d’un système, d’un procédé ou d’une organisation

Support : Conception d’un banc de test de moteur piézoélectrique

L’idée de créer des robots manipulateurs dans le domaine chirurgical existe depuis longtemps, mais ce n’est que depuis une dizaine d’années que l’on voit arriver dans les blocs opératoires, de véritables systèmes d’assistance opératoire robotisés, donnant naissance à ce que l’on appelle communément la télé-chirurgie à interface robotique.

Ici, le chirurgien pilote depuis sa console un robot constitué de bras articulés à l’extrémité desquels sont positionnés les outils permettant de réaliser l’acte chirurgical. Les différentes commandes sont transmises au robot par le praticien au moyen de joysticks, et le robot étant par ailleurs équipé de caméras stéréoscopiques, le chirurgien dispose en retour, depuis son poste d’intervention, d’une vision extrêmement fine de l’opération qu’il est en train de réaliser.

Mais quelles que soient la qualité des images reçues et la précision mécanique des bras manipulateurs, il est une dimension sensorielle extrêmement importante qui guide grandement le chirurgien dans son acte opératoire, le toucher, que le système de téléchirurgie doit impérativement être en mesure de reconstituer artificiellement. C’est précisément le rôle, au sein du système de télé-chirurgie, de l’interface haptique.

Pour réaliser le dispositif de retour d’effort, on utilise un moteur piézoélectrique constitué de

cellules piézoélectriques ayant la capacité à se déformer lorsqu’elles sont soumises à un champ

électrique (effet piézoélectrique dit inverse).

Objet de l’épreuve de conception

Le service R&D d’une entreprise de conception de matériel médical entreprend de concevoir un nouveau moteur de technologie piézoélectrique, destiné à réaliser le dispositif de retour d’effort de l’interface haptique d’un robot de télé-chirurgie.

• Partie A : élaboration de tensions sinusoïdales d’amplitude E, de fréquence f et de phase φ programmables (chaîne directe)
• Partie B : mesure et affichage des valeurs de E, f et φ des tensions sinusoïdales délivrées par la carte de commande (chaîne de mesure)
• Partie C : synthèse