Micro-manipulations par adhesion : modelisations dynamiques et experimentations

• Auteur / Autrice : YVES ROLLOT
• Direction : Jean-Claude Guinot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et techniques
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Dans le but de proposer une solution adaptee a l'echelle microscopique, nous nous sommes attaches au developpement d'un outil de manipulation d'objets microscopiques. La demarche proposee est basee sur l'etude et l'analyse des phenomenes physiques et mecaniques de l'echelle microscopique. Cette modelisation permet alors dans un premier temps d'apprehender la tache de micro-manipulation puis dans un deuxieme temps d'effectuer la conception technologique d'un outil dedie a cette classe de probleme ainsi que de l'ensemble des parties inherentes a ces experimentations. Ce document presente la demarche de recherche adoptee et le protocole experimental associe a la micro-manipulation. Dans un premier chapitre, l'existant technologique et quelques exemples de realisations sont definis. Ce panorama permet de definir et de comprendre explicitement les termes microrobotique et micromanipulation. Une etude sur la reduction d'echelle met en evidence l'apparition des phenomenes d'adhesion et leur necessaire prise en compte dans la mise en uvre de systemes de micromanipulation. Ce chapitre s'attache donc a definir la micromanipulation par adhesion. Le deuxieme chapitre est consacre dans un premier temps a la presentation des differentes forces d'adhesion. Dans un deuxieme temps, les consequences des differents effets mecaniques, comme les deformations et la friction, sont analysees a l'echelle microscopique. La prise en compte d'hypotheses sur la geometrie des contacts et sur les conditions environnementales permet de proposer les expressions des forces qui sont utilisees dans la suite des travaux. Le troisieme chapitre presente la partie centrale de notre travail : la modelisation dynamique d'un probleme canonique de manipulation de micro-billes. Ce travail de recherche s'est en effet concentre autour d'un probleme canonique dont la particularite principale est l'integration complete des principales difficultes de l'echelle. Plusieurs environnements de manipulation sont envisages, donnant naissance a differents modeles pour les phases de saisie et de depose par adhesion. Dans le quatrieme chapitre, ces differents modeles sont simules. De nombreuses etudes sont menees pour differentes combinaisons experimentales et environnementales. Notamment, l'influence de plusieurs parametres centraux du systeme fait l'objet d'une etude particuliere. Ces parametres mettent en evidence l'existence d'une fenetre technologique garantissant (favorisant ?) la faisabilite d'une manipulation entierement basee sur l'utilisation des forces d'adhesion. Afin de valider ces resultats de simulation, un systeme de micromanipulation est developpe. La demarche experimentale, comportant le choix des elements experimentaux, leur caracterisation et leur mise en uvre, est presentee dans le cinquieme chapitre. Une manipulation en quatre phases (approche pour saisie, saisie par adhesion, approche pour depose et depose en s'affranchissant des forces d'adhesion) est enfin presentee et discutee.