OBS_Diss_2017

Ben Salem, Mohamed Oussama:
BROMETH: Methodology to Develop Safe Reconfigurable Medical Robotic Systems : Application on Pediatric Supracondylar Humeral Fracture.


Dissertation, Universität des Saarlandes, Saarbrücken, Germany, and

University of Carthage, Carthage, Tunisia, February 20th, 2017.

Saarländische Universitäts- und Landesbibliothek, Saarbrücken, 2017

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.

Kurzfassung:

Diese Arbeit schlägt für die Entwicklung sicherer rekonfigurierbarer medizinischer Robotersysteme den umfassenden Ansatz BROMETH vor. Die Rekonfiguration ist eine nützliche Eigenschaft von Software- und HardwareKomponenten, durch die sich deren Verhalten dynamisch zur Laufzeit an die Ausfhürungsumgebung anpassen lässt. In der Arbeit werden R-TNCES-basierte, mit PCP erweiterte Muster definiert, um rekonfigurierbare Systeme mit adaptiven geteilten Ressourcen zu modellieren. Außerdem wird ein SoftwareWerkzeug namens ZiZo vorgeschlagen, um derartige R-TNCES-Modelle zu erstellen, zu simulieren und zu verifizieren. Zur Modellierung solcher rekonfigurierbaren Systeme erfolgt anschließend die Einführung 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 Übersetzung von R-UML nach R-TNCES vorgeschlagen; dies unterstützt das Model-Checking. Schließlich schlägt 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.