Maîtrise de la sécurité des systèmes de la robotique de service - Approche UML basée sur une analyse du risque système

Abstract

Service robot systems, as medical robots, can perform complex tasks and sharetheir working area with humans. Therefore, they belong to safety critical systems. In nowadaysdevelopment process, safety is often managed by the way of dependability techniques. Wepropose a new global approach, based on the risk concept in order to guide designers along thesafety analysis of such complex systems. Safety depends on risk management activity, whichcore is risk analysis. This one consists in three steps : system definition, hazard identificationand risk estimation. We first propose the use of UML (Unified Modeling Language) as thedescription language and we integrate human factors activities for the system definition step.Then, for the next steps, interactions of UML and risk analysis techniques such as FMECA(Failure Mode, Effects and Criticality Analysis) and FTA (Fault Tree Analysis) are studied.As an illustration of its potentiality, the proposed approach is then applied to the case studyof a system for robotic tele-echography (ultrasound scan examination) actuated by artificialmuscles of McKibben.Les systèmes de la robotique de service, tels que les robots médicaux, permettentde réaliser des tâches complexes en milieu humain, et s'intègrent à ce titre dans les systèmes àsécurité critique. Lors de la conception de ces nouvelles applications, la sécurité est souventtraitée grâce à des techniques de sûreté de fonctionnement. Nous proposons cependant unenouvelle approche plus globale, basée sur la notion de risque. L'objectif de cette thèse estde proposer une démarche aux concepteurs pour appréhender la sécurité de tels systèmes, enintégrant le concept de risque et en se plaçant à un niveau système. La maîtrise de la sécuritédépend alors de l'activité de gestion du risque dont le coeur est l'analyse du risque. Cetteactivité centrale se décompose en trois étapes : la description du système et de son utilisation,l'identification des dangers, et l'estimation des risques de dommages induits par l'utilisationdu système. Nous proposons d'utiliser la notation UML (Unified Modeling Language) pour ladescription du système. Les modèles UML sont alors couplés avec des activités du domainedes facteurs humains, incluses dans l'analyse du risque proposée. Puis, pour les deux étapessuivantes, les interactions entre cette notation et des techniques d'analyse du risque commel'AMDEC (Analyse des Modes de Défaillance, et de leurs Effets Critiques) et les arbres defautes sont étudiées. Cette démarche est ensuite appliquée sur le cas concret du développementd'un robot télé-échographe actionné par des muscles artificiels de McKibben