Microsystème à ailes vibrantes : Utilisation des technologies MEMS pour la réalisation d'un microdrone bioinspiré

par Thomas Dargent

Thèse de doctorat en Micro et nano technologie

Soutenue en 2010

à Valenciennes .


  • Résumé

    Ce travail de thèse s'inscrit dans une thématique pluridisciplinaire qui regroupe des domaines comme la dynamique des structures, le biomimétisme, les technologies de réalisation de microsystème et l'aérodynamique. Le but de ce travail est de progresser dans la conception et la réalisation d'un microsystème à ailes résonantes à l'échelle de l'insecte en utilisant des technologies issues des microsystèmes. Des concepts sont développés dans cette thèse. En particulier, l'obtention d'un battement de grande amplitude par l'utilisation de la résonance de l'aile et la rotation de l'aile de façon passive. Des prototypes ont été réalisés en utilisant le polymère SU-8 dont les caractéristiques mécaniques sont proches de celles d'une aile d'insecte. Cette structure a été mise en vibration afin de générer de la portance mais n'a pour l'instant pas été capable de se propulser dans les airs. Les concepts d'aile résonante et de torsion passive ont toutefois pu être validés. Une étude plus spécifique de simulation de vibration en grands déplacements a été menée et un premier modèle élément fini est proposé. Les questions d'amortissement des ailes dans l'air sont également traitées en vu de pouvoir poursuivre l'étude et différencier les efforts aérodynamiques de l'amortissement propre à la structure. Nous disposons d'un outil expérimental pour étudier à l'échelle de l'insecte la cinématique des ailes et les effets aérodynamiques.

  • Titre traduit

    Vibrating wings microsystems : MEMS technologies for bioinspired microdrones


  • Résumé

    This work, which is of a highly interdisciplinary nature, involves several fields such as structural dynamic, biomimicry, microfabrication technology and aerodynamic. The objective is to make progress in thé design and thé fabrication of a vibrating wing microsystem having an insect size by using MEMS techniques. The achievement of large wing strokes by using wing résonance and passive rotation is a concept which is developed in this thesis. Prototypes hâve been fabricated by using thé photoresist SU-8 which présents mechanical properties close to those of insect wings. The structure was actuated and wing résonance and passive torsion hâve been obtained with a view to eventual flight. A more spécifie study concerning vibration at large displacements has been performed and a finite élément model is proposed. Air wing damping is also treated to refîne thé model in order to discriminate between aerodynamic forces from structural forces. An expérimental set-up has been developed in order to study wing kinematic and aerodynamic effects at insect size.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XII-153 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.141-153

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  • Bibliothèque : Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis. Service commun de la documentation. Site du Mont Houy.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 900718 TH
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  • Cote : 900719 TH
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