Le contrôle des microrobots avec une extrême précision est essentiel dans les procédures chirurgicales délicates, mais les systèmes de rétroaction traditionnels sont encombrants et dépendants de l'extérieur. Maintenant, les chercheurs ont développé un minuscule robot chirurgical qui voit et corrige ses mouvements de l'intérieur. En intégrant une caméra miniature et en utilisant le suivi visuel interne, le système permet une auto-correction en temps réel pendant le mouvement, éliminant le besoin de capteurs externes. Avec un contrôle en boucle fermée intégré, ce robot inspiré de l'origami a atteint la précision au niveau du micromètre et la stabilité – même sous des forces externes. L'innovation marque la première démonstration de la rétroaction visuelle interne dans les systèmes micro-robotiques et ouvre la voie à des outils chirurgicaux compacts et autonomes capables de fonctionner profondément à l'intérieur du corps humain.
En microchirurgie, chaque micron compte. La réalisation d'un mouvement précis dans les instruments robotiques est compliquée par les forces environnementales, les tremblements d'utilisateurs et les limites des actionneurs conventionnels. Bien que les faisceaux piézoélectriques offrent une excellente force et réactivité, ils ont du mal avec la dérive et l'hystérésis, sauf si c'est complété par des commentaires en temps réel. La plupart des systèmes reposent sur des caméras externes ou des capteurs de déformation pour la correction, mais ceux-ci introduisent des défis en vrac et du câblage, en particulier problématique pour les applications mini-invasives. Pendant ce temps, les mécanismes conformes promettent un mouvement compact et sans contrecoup, mais nécessitent toujours une détection précise pour être viable en milieu clinique. En raison de ces défis, il existe un besoin pressant de développer un système de rétroaction interne léger, haute résolution pour permettre un contrôle microrobotique stable et autonome.
Dans un avancement pionnier, des chercheurs de l'Imperial College London et de l'Université de Glasgow ont créé le premier microrobot qui contrôle son mouvement en utilisant des commentaires visuels pleinement intégrés. Publiée le 29 mai 2025, dans Microsystems et nanoengineering, l'étude présente un robot delta motivé par le piézoélectrique amélioré avec une caméra endoscope intégrée et des marqueurs APLILTAG pour le suivi visuel interne. Cette approche élimine le matériel de détection externe et permet une correction de mouvement en boucle fermée dans un système autonome. La conception compacte et le contrôle précis ouvrent de nouvelles possibilités pour les outils microchirurgicaux de nouvelle génération.
Le microrobot, inspiré des mécanismes delta et des structures d'origami, est actionné à l'aide de faisceaux piézoélectriques intégrés dans un cadre conforme imprimé en 3D. En remplaçant les articulations traditionnelles par des éléments basés sur la flexion, l'équipe a obtenu un mouvement précis et sans contrecoup à travers trois degrés de liberté. Pour les commentaires, ils ont intégré une caméra de borescope miniature sous la plate-forme du robot pour suivre les fiduciales Apriltag en temps réel. En utilisant cette imagerie intégrée, un système de contrôle basé sur PID a ajusté en continu le mouvement du robot pour suivre les chemins programmés et compenser des perturbations comme la gravité.
Le robot a pu tracer des trajectoires 3D complexes avec une répétabilité élevée. Il a atteint une précision de mouvement carrétaire sur la racine de 7,5 μm, une précision de 8,1 μm et une résolution de 10 μm. Dans les comparaisons côte à côte, le système en boucle fermée a systématiquement surpassé le contrôle en boucle ouverte, en particulier lorsque des forces externes ont été appliquées. Le système a également démontré la résilience sous charge et la stabilité de la trajectoire maintenue même en présence de perturbations intentionnelles. Par rapport aux micromanipulateurs existants, cette solution combine de manière unique la détection à bord, la simplicité de fabrication et l'adaptabilité chirurgicale. C'est le premier système de ce type à intégrer une rétroaction visuelle interne compacte pour la correction de mouvement autonome, offrant un niveau d'autonomie et de contrôle sans précédent pour les outils fonctionnant à la micro-échelle.
« Cette évolution représente un changement de paradigme dans les micro-robotiques. Notre approche permet à un microrobot chirurgical de suivre et d'ajuster son propre mouvement sans s'appuyer sur des infrastructures externes. En intégrant la vision directement dans le robot, nous obtenons une fiabilité, une portabilité et des traits critiques de précision plus élevés pour les applications médicales du monde réel. Nous pensons que cette technologie établit une nouvelle norme pour les futurs outils chirurgicaux qui doivent fonctionner indépendamment au sein du corps humain » rapporte le Docteur Xu Chen, auteur principal de l'étude.
La conception compacte et autorégulatrice du robot le rend idéal pour les applications en chirurgie mini-invasive, telles que la navigation de cathéters ou les réseaux de tissus laser. Son système de caméras interne supprime la dépendance à l'équipement externe, permettant une utilisation dans des environnements confinés, stériles ou électromagnétiquement bruyants. Des caméras à fréquence d'images plus élevées et des améliorations futures et un suivi de profondeur avancé peuvent augmenter sa réactivité et sa résolution de l'axe Z. Avec l'évolutivité, cette plate-forme a le potentiel de supporter des outils pour l'endomicroscopie, la neurochirurgie et au-delà. La capacité de se moquer d'auto-correction en interne pourrait bientôt rendre la chirurgie robotique de haute précision plus portable, fiable et accessible.
Ma Clinique : https://ma-clinique.fr/le-robot-chirurgical-compact-utilise-une-retroaction-integree-pour-la-precision-au-niveau-du-micron
