Étude de génération de mouvements d’aspect naturel sur un simulateur de mastication.

Le ou la candidat(e) sera intégré(e) à l’équipe BIO du laboratoire LMI située à la faculté d’odontologie de Lyon, 11, rue Guillaume Paradin 69008 LYON et sera en interaction régulière avec le groupe de travail robotique du laboratoire Ampère.

Contexte :

Pour restaurer durablement les pertes de substances dentaires, les biomatériaux de restauration utilisés dans la sphère orale doivent être biocompatibles et résister à la dégradation. Les contraintes mécaniques, thermiques et chimiques subies par ces biomatériaux dans le temps, sont difficiles à prédire et leur comportement et (donc) leur efficacité peuvent s’en trouver affectés. La prédictibilité du vieillissement est donc un enjeu très important pour assurer la pérennité des restaurations.

Le simulateur de mastication MARIO, développé depuis plusieurs années par l’équipe BIO du laboratoire LMI reproduit in vitro le comportement de deux arcades dentaires complètes et modulaires. Il reproduit le plus fidèlement possible les contraintes mécaniques et physico-chimiques au sein de la cavité orale. En modifiant ses paramètres, il offre aux industriels de la filière dentaire un moyen inédit d’évaluer efficacement le comportement de biomatériaux existants ou nouveaux avant utilisation clinique, pour améliorer la sécurité des patients.

Le simulateur MARIO est déjà opérationnel. Dans le cadre du projet Mimimed at lyon, des premiers tests ont été réalisé afin d’évaluer l’usure de biomatériaux constituant les gouttières destinés aux patients bruxomanes fin 2024. Cependant, les mouvements de mâchoire actuellement générés par une architecture hexa, malgré une précision de l’ordre du 10^e de mm ne sont pas encore suffisamment réalistes. En effet, leur programmation est réalisée en enchaînant des trajectoires linéaires point à point donnant un effet saccadé peu naturel.

Pour améliorer cette performance, une collaboration entre l’équipe BIO du laboratoire LMI et le groupe de travail robotique du laboratoire Ampère s’est engagée.

Photo de MARIO:  http://aleleve.fr/img/MARIO.png

Objectif du stage :

L’objectif de ce stage consiste donc à étudier la faisabilité puis développer une loi de commande permettant de générer des trajectoires reproduisant des mouvements de mastication réalistes.

Cette étude s’appuiera sur la documentation disponible sur MARIO et sur des modèles de trajectoires de mastication.

Déroulement du stage :

La première étape du stage consistera à prendre en main le simulateur actuel, analyser l’architecture matérielle et logicielle actuelle afin d’étudier la faisabilité d’une commande en effort ou en vitesse du bras robotisé.

Si des modifications structurelles sont nécessaires, une proposition d’une solution de mise à jour matérielle/logicielle sera étudiée, puis mise en place après validation.

Une étude de l’état de l’art sur la commande de robots parallèle sera réalisée afin de proposer des lois de commande efficaces. Elle intégrera la commande en effort de tels mécanismes, susceptible d’être utile pendant les mouvements de mastication. En parallèle, un modèle de simulation numérique sera réalisé pour tester et évaluer différentes propositions de lois de commande en amont d’une implantation sans risque pour le simulateur.

Enfin, ces lois de commande seront exécutées sur le simulateur. Un protocole d’évaluation expérimentale devra être mis en place dans le but de valider le réalisme des trajectoires générées, et les efforts de mastication générés.

Des connaissances en robotique, en automatique et en particulier en programmation (C++) sont indispensables. Une certaine expérience dans la mise en œuvre de lois de commande sera vivement appréciée ainsi que des connaissances sur le matériel de contrôle-commande des robots ainsi que les logiciels de simulation robotique. Rigueur et écriture scientifique, capacité à réaliser une étude bibliographique seront nécessaires.

Le/la candidat(e)  devra faire preuve de motivation et d’autonomie.