Conception et controle de micro-actionneurs a alliage a memoire de forme (amf)

par NELLY TROISFONTAINE

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de Jean-Claude Guinot.

Soutenue en 1997

à Paris 6 .

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  • Résumé

    A ce jour, le developpement de systemes micro-robotiques souffre essentiellement du manque de procedes d'actionnement hautement integrables, capables de transmettre a la fois des mouvements et des efforts non negligeables et dont les technologies sont compatibles avec les micro-techniques d'usinage. Pour repondre a ces besoins, nous nous sommes interesses a l'exploitation de materiaux actifs et plus particulierement aux alliages a memoire de forme en raison de leur capacite de production de deplacements (jusqu'a 8% de leur longueur), de transmission d'effort (jusqu'a 250 mpa), leur simplicite de commande (par effet joule) mais aussi leur procede d'elaboration compatible avec les micro-technologies. Dans cette etude, nous proposons un modele original decrivant de facon explicite la deformation du materiau en fonction de la temperature, de la contrainte mais aussi de l'histoire du materiau. Il est base sur une analyse des effets physiques a l'origine de la propriete effet memoire forme simple sens. Ce modele est valide experimentalement par une serie de tests de comportement thermo-mecanique. Ce modele analytique a ete integre dans un outil d'aide a la conception de structures d'actionneurs utilisant des amf. Ce moyen a ete exploite pour proposer des structures originales d'actionneurs amf. L'un d'eux est fait pour constituer la phalange d'un micro-prehenseur de 12 mm de long et 5 mm de diametre commandable en position et en effort. Cette double fonction est obtenue avec une haute integration par des micro-transmissions mecaniquement decouplees. Un autre a ete concu afin de diriger une tete d'endoscope de 8 mm de diametre et de 40 mm de long. Sa commande permet d'obtenir un angle de courbure de la tete de 180 degres. Enfin, nous nous sommes interroges sur le probleme de leur commande. Des schemas de controle en position et en effort sont proposes et experimentes sur differents types d'actionneurs. Ceux-ci offrent de bons resultats a la fois en terme de precision et de dynamique. Leur structure particulierement simple permet une integration avec un minimum de capteurs et d'electronique dans le micro-systeme.


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Informations

  • Détails : 109 p.
  • Annexes : 71 ref.

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