Conception et réalisation d'un système de micromanipulation contrôlé en effort et en position pour la manipulation d'objets de taille micrométrique. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2000

Design and development of a Position/Force controlled micromanipulation system for the manipulation of micrometric components.

Conception et réalisation d'un système de micromanipulation contrôlé en effort et en position pour la manipulation d'objets de taille micrométrique.

Yassine Haddab

Résumé

The manipulation of very small objects is one of the most important tasks in microrobotics. Actually, mastering the manipulation of objects of a size from 1 µm to 1 mm is a big challenge. Micromanipulators are required in all fields where precise manipulation of very small objects must be performed. Designing tools able to handle small objects is a hard task because a lot of problems must be solved before obtaining operational micromanipulators. In this work, we propose the design and fabrication of a micromanipulation system made up of a piezoelectrically actuated microgripper and a micropositioning system actuated by SMA (Shape Memory Alloy) wires. The designed microgripper is characterised by a positioning resolution of each finger better than 10 nm. It allows the measurement or the estimation of the forces applied on the manipulated object. This is very important particularly when handling very fragile objects (biological cells, optical and electronic microcomponents...). A dynamic model of the microgripper has been developed. The designed micropositioning system is made up of a micropositioning table and a micropositioning arm. A microobject can be moved in a volume of 6 mm3 with a resolution of 1 µm. Various micromanipulation tasks have been successfully performed. Our system can be built easily with a very low cost and can be used to perform micromanipulation tasks in industrial and biomedical applications.
La micromanipulation constitue l'une des fonctions principales de la microrobotique. Elle concerne la manipulation d'objets dont la taille est comprise globalement entre 1 µm et 1 mm. La maîtrise de la manipulation d'objets à ces dimensions représente des enjeux stratégiques et économiques majeurs. La conception et la réalisation de micromanipulateurs se heurtent à un grand nombre de difficultés liées d'une part aux problèmes de fabrication et d'autre part à la complexité des interactions qui se produisent dans le micromonde. Le travail mené dans le cadre de cette étude concerne la conception et la réalisation d'un système de micromanipulation constitué d'une micropince à actionneurs piézoélectriques et d'un micropositionneur utilisant des fils en alliage à mémoire de forme (AMF). La micropince, pour laquelle un modèle physique du comportement dynamique à été développé, est caractérisée par une résolution de positionnement de chaque doigt meilleure que 10 nm, largement compatible avec l'exécution de tâches dans le micromonde. Elle permet également la mesure ou l'estimation des forces exercées sur les objets manipulés. Cette propriété est particulièrement intéressante lorsqu'il s'agit de saisir des micro-objets fragiles (organismes biologiques, microcomposants optiques, électroniques...). Le micropositionneur réalisé est constitué d'une table de micropositionnement et d'un bras portant la micropince. Un microobjet peut être déplacé dans un volume de 6 mm3 avec une résolution de 1 µm. Plusieurs essais de micromanipulation ont été réalisés avec succès. Le système conçu est caractérisé par une grande simplicité de réalisation et par un coût extrêmement bas ce qui permet d'envisager son utilisation dans des applications industrielles et biomédicales.
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Dates et versions

tel-00258279 , version 1 (21-02-2008)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00258279 , version 1

Citer

Yassine Haddab. Conception et réalisation d'un système de micromanipulation contrôlé en effort et en position pour la manipulation d'objets de taille micrométrique.. Automatique / Robotique. Université de Franche-Comté, 2000. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00258279⟩
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