BROMETH: methodology to develop safe reconfigurable medical robotic systems : application on pediatric supracondylar humeral fracture

Abstract

In this thesis project, we propose a global approach called BROMETH for the development of safe reconfigurable medical robotic systems. The reconfiguration is a useful feature for the modification of software and hardware components to dynamically adapt their behaviors to the execution environment at runtime. We define R-TNCES-based patterns enriched with PCP to model reconfigurable systems with adaptive shared resources. A software tool, ZiZo, is also proposed to model, simulate and verify such R-TNCES models. We introduce, then, a new UML profile, baptized R-UML (Reconfigurable UML), to model such reconfigurable systems. The profile is enriched with a PCP-based solution for the management of resource sharing. An automatic translation of R-UML into R-TNCES is also proposed to support model checking. A new approach is also suggested to generate ROS codes from verified R-UML models. To prove the relevance of BROMETH, the latter is applied to the BROS project.

Diese Arbeit schlgt fr die Entwicklung sicherer rekonfigurierbarer medizinischer Robotersysteme den umfassenden Ansatz BROMETH vor. Die Rekonfiguration ist eine ntzliche Eigenschaft von Software- und HardwareKomponenten, durch die sich deren Verhalten dynamisch zur Laufzeit an die Ausfhrungsumgebung anpassen lsst. In der Arbeit werden R-TNCES-basierte, mit PCP erweiterte Muster definiert, um rekonfigurierbare Systeme mit adaptiven geteilten Ressourcen zu modellieren. Auerdem wird ein SoftwareWerkzeug namens ZiZo vorgeschlagen, um derartige R-TNCES-Modelle zu erstellen, zu simulieren und zu verifizieren. Zur Modellierung solcher rekonfigurierbaren Systeme erfolgt anschlieend die Einfhrung eines neuen UML-Profils, hier R-UML (Reconfigurable UML) genannt. Das Profil wird zum Management der Ressourcenteilung um eine PCP-basierteLsung erweitert. Des Weiteren wird eine automatische bersetzung von R-UML nach R-TNCES vorgeschlagen; dies untersttzt das Model-Checking. Schlielich schlgt diese Arbeit einen neuen Ansatz vor zur Generierung von ROS-Codes aus verifizierten R-UML-Modellen. Um die Bedeutung des BROMETH-Ansatzes zu belegen, wird dieser auf das BROS-Projekt angewendet.