Sujets de stages

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Stage ingénieur/master en planification robotique et recalage

  • Title: Planification et recalage pour la radiologie interventionnelle robotisée sous guidage fluoroscopique
  • Période: 5-6 mois, à partir de mars (mais reste ouvert tant que non pourvu)
  • Superviseurs: F. Nageotte (nageotte_at_unistra.fr) et C. Essert (essert_at_unistra.fr)
  • Mots clés: planification robotique, recalage, radiologie interventionnelle
  • Sujet au format pdf
  • Contexte :

La radiologie interventionnelle consiste à réaliser un geste médical minimalement invasif (comme par exemple le ciblage d’une tumeur par l’insertion d’une aiguille de radiofréquence) directement sous un imageur médical. L’avantage de cette approche est que l’imageur médical, tel qu’un scanner à rayon X ou un arceau de radiologie, fournit un retour visuel direct au praticien, ce qui limite les effets d’erreurs de recalage par rapport à des images pré-opératoires. En revanche, ce type de geste expose le radiologue interventionnel à l’émission de rayons X, ce qui limite le nombre de gestes qu’il peut réaliser. Dans ce contexte, l’utilisation de robots médicaux permettant de réaliser l’insertion d’aiguille à distance a un intérêt très fort.

  • Travail du stage :

Dans le cadre de ce travail de stage, nous considérons l’utilisation d’un robot manipulateur de type Kuka IIWA portant un système d’insertion d’aiguille pour la réalisation de gestes sous C-arm de radiologie, en particulier le système Siemens Artis Zeego. La réalisation de gestes médicaux robotisés nécessite 1) la planification du geste médical, 2) la mesure de la position du robot par rapport à l’imageur et 3) la planification du mouvement du robot. Nous disposons d’un système de planification médicale développé dans notre laboratoire ainsi que d’une première version d’un planificateur robotique permettant de prendre en compte la redondance du robot IIWA. L’objectif de ce stage consistera à développer les outils de recalage entre l’imageur et le robot et à les intégrer dans un système de planification complet et dans un système de simulation graphique du geste médical.

En particulier, on considérera : - l’estimation de la position du robot par rapport à l’imageur à partir d’images médicales afin de pouvoir planifier le geste dans le repère du robot et de pouvoir prendre en compte les collisions entre le robot et l’imageur; - l’estimation de la position du patient par rapport à l’imageur et le robot, de sorte à pouvoir prendre en compte les collisions entre robot et patient lors de la planification de la tâche robotique.

Ce travail sera réalisé à partir d’images médicales réelles et sera implémenté sur un simulateur graphique intégrant les modèles du robot IIWA.

  • Profil recherché : un goût pour les mathématiques appliquées et la programmation est requis, mais il n'est pas demandé de prérequis particuliers. Etudiant en école d'ingénieur ou master 2, spécialité informatique, vision, robotique ou traitement des images.
  • Pour candidater : Envoyer un CV, lettre de motivation, résultats de M1 et programmes de cours de M2 à Florent Nageotte : Nageotte@unistra.fr

Stage de Master en traitement d'images médicales (OCT)

  • Durée / période : De 4 à 6 mois entre janvier et décembre 2017 (préférentiellement entre février et août)
  • Mots clés : Optical Coherence Tomography (OCT), traitement d'images, traitement temps réel, robotique médicale
  • Offre détaillée au format pdf ICI
  • Encadrants : Florent Nageotte et Michalina Gora
  • Pour candidater, envoyer par email un CV, lettre de motivation, programmes de Master et notes de M1 à Florent Nageotte : Nageotte@unistra.fr


Sujets en Vision par Ordinateur pour le Médical (Projet CAMMA: Computational Analysis and Modeling of Medical Activities)

We are looking for motivated and talented students with knowledge in computer vision, machine learning and/or augmented reality who can contribute to the development of our computer vision system for the operating room.

Please feel free to contact Nicolas Padoy if you are interested to do your master's thesis or an internship with us (funding of ~500Euros/month will be provided during 3 to 6 months). The successful candidates will be part of a dynamic research group hosted within the IRCAD institute at the University Hospital of Strasbourg. They will thereby have direct contact with clinicians, industrial partners and also have access to an exceptional research environment. The CAMMA project is supported by the laboratory of excellence CAMI, the IdEx Unistra and the MixSurg Institute.

Topics:

  • Multi-view Human Body Tracking for the Operating Room
  • Deep Learning for the Analysis of Large Surgical Video Databases
  • RGBD Camera Tracking in a Cluttered Operating Room
  • 3D Simulation and Visualization of X-ray Radiations for Radiation Safety Analysis

More information about CAMMA

Links:



Sujet en commande de drone [Ce sujet a été attribué et n'est donc plus disponible]

Titre : Robustification de lois de commande d'un drone embarquant une charge variable

Mots-clés : drone, modélisation, identification, commande

Financement : gratification de stage.

Encadrement : Renaud Kieffer (ICube et INSA), Sylvain Durand (ICube et INSA) et Edouard Laroche (ICube et Unistra)

Localisation : INSA (campus Esplanade) et Site d'Illkirch de ICube (Campus Strasbourg sud)

Contexte du projet

Les drones sont utilisés de plus en plus couramment pour des missions diverses supposant d'embarquer une charge de masse variable qui peut entraîner une déstabilisation du système. Citons par exemple les caméras ou des systèmes de préhensions destinés à récupérer des échantillons, de l'eau par treuil ou autre.

Objectifs du travail

Ce problème sera étudié dans le cadre de ce stage en considérant un drone quadri-rotor développé à l'INSA et qui embarquera différents types de charges et de capteurs. Un simulateur sera d'abord développé de manière à mettre en évidence le problème en simulation avec les correcteurs actuellement utilisés. Dans un second temps, des techniques de commande robuste seront mise en oeuvre afin de définir un domaine de travail stable. Enfin, des techniques plus poussées de synthèse de correcteurs pourront être mises en oeuvre afin d'améliorer les performances actuelles. Les résultats seront validés expérimentalement sur un quadri-rotor disponible à l'INSA.

Compétences attendues

Ce sujet convient pour un stage de Master 2 ou un projet de fin d'études en école d'ingénieur. Des compétences en automatique (commande des systèmes multivariables) sont nécessaires ainsi que de bonnes aptitudes à travailler sur des systèmes embarqués (traitement du signal, informatique industrielle, programmation). Des connaissances de base en mécanique sont nécessaires pour la phase de modélisation. Le candidat fera preuve d'autonomie, de rigueur dans sa démarche et d'une certaine capacité d'initiative. Un bon niveau scientifique général est attendu.

Candidature : vous enverrez un CV, une lettre de motivation et les relevés de notes des deux derniers semestres à renaud.kiefer@insa-strasbourg.fr, sylvain.durand@insa-strasbourg.fr et laroche@unistra.fr.


Sujet en identification de modèle et commande de robot [sujet disponible en 2017]

Titre : Identification et commande de robots à câbles tenant compte des vibrations des câbles

Mots-clés : robot à câbles, modélisation, identification, commande, vibrations

Financement : gratification de stage.

Encadrement : Edouard Laroche

Localisation : Site d'Illkirch de ICube (Campus Strasbourg sud)

Contexte du projet

Les robots parallèles à câbles sont composés d'une plate-forme mobile entrainée par des câbles dont la longueur et la tension sont réglées au moyen d'enrouleurs. Ces systèmes font déjà l'objet de dispositifs commercialisés comme la CableCam qui équipe de nombreux stades. Ils sont l'objet d'une forte attention dans le domaine de la recherche en robotique pour différentes applications originales que rendent possibles leur espace de travail important et leur faible masse embarquée comparativement à des solutions plus classiques. Ils représentent également un challenge pour la recherche de par la complexité de leurs modèles. Dans le cadre du projet DexterWide, vous participerez au développement d'une approche basée sur la prise en compte des vibrations des câbles à partir de modèles parcimonieux obtenus par la méthode des modes supposés.

Objectifs du travail

Fruit des travaux précédents, un code de modélisation est désormais disponible sous Maple pour des robots plans. Les directions du présent stage seront:

  • la fiabilisation de ce code et potentiellement son extension en 3D,
  • la comparaison avec le comportement d'un des démonstrateurs disponible au laboratoire (par exemple l'INCA 6D), pouvant aller jusqu'à une procédure d'estimation des paramètres,
  • l'utilisation du modèle pour l'analyse de l'effet des vibrations des câbles sur la stabilité et les performances d'une loi de commande usuelle,
  • une réflexion sur la synthèse de lois de commande permettant de gérer efficacement les vibrations.

Compétences attendues

Le stage convient pour un étudiant de niveau M2 disposant d'une bonne formation en automatique et qui souhaite d'une part développer ses compétences en automatique et d'autre part se confronter à un système expérimental. Plus précisément, des connaissances et des expériences dans le domaine de l'identification de modèle et de la commande robuste seront appréciées. De bonnes bases en modélisation des systèmes mécaniques sont indispensables. Vous serez capable de vous débrouiller avec l'environnement de commande programmé en langage C. Une bonne pratique de Matlab est indispensable. Une certaine pratique de Maple sera appréciée.

Candidature : vous enverrez un CV, une lettre de motivation et les relevés de notes des deux derniers semestres à laroche@unistra.fr.








Simulation de fractures périprothétiques

Mots-clés : Ostéosynthèses, Simulation, Fracture, Eléments Finis, Temps réel

Période : 6 mois

Financement : Gratification de stage

Localisation : Ircad, Hopital civil, IMFS Strasbourg

Contexte du projet Dans un contexte de vieillissement de la population, il apparaît un accroissement du nombre de prothèses (pour fracture et pathologie orthopédique), avec notamment la possibilité de prothèse de genou et de hanche sur un même membre inférieur. Cette (ces) prothèse modifie nécessairement la répartition des contraintes dans les structures osseuses, avec le risque de zones de fragilité qui augmentent notablement le risque de fracture péri-prothétique et pire inter-prothétique, ces dernières correspondant à un véritable challenge chirurgical. Dans ce projet, nous proposons d’utiliser la simulation numérique pour analyser les contraintes au sein du matériau en fonction de la pose des implants. Cette analyse mécanique des contraintes fémorales a pour objectif de mettre en évidence les pics de contraintes fémorales entre prothèses, afin de fournir aux chirurgiens un outil objectif pour déterminer la longueur minimale à respecter entre deux prothèses. À terme nous souhaitons développer un logiciel de simulation pour l’apprentissage de cette chirurgie par voie mini invasive, la simulation pourra alors réaliser une analyse numérique des contraintes afin de prédire les risques de fractures.

Objectifs du travail L’objectif de ce projet sera de développer une simulation patiente spécifique de la fracture d’un fémur sous prothèse. Cette partie du travail comporte la modélisation des structures osseuses ainsi que de la chute ayant causé la fracture. Cette modélisation sera réalisée dans le logiciel commercial Hyperworks et le logiciel de simulation temps réel Sofa. Un protocole permettant d’échanger et comparer les résultats obtenus par HyperWorks et Sofa devra également être développé, et une étude comparative des résultats sera attendue.

Compétences requises Master en informatique, mécanique ou robotique. Expérience dans la simulation numérique. Un bon niveau en programmation C++ est requis sera un plus.

Candidature : Envoyer CV, lettre de motivation et relevés de notes à Hadrien Courtecuisse.