Etude et réalisation d'un module de locomotion pour microrobot d'inspection intratubulaire : actionnement par fils AMF d'un cadre forcé en post-flambement à deux états d'équilibre stable

Study and realization of a locomotion module for an in-tube inspection microrobot. A two-stable equilibrium state post-buckled frame actuated by Shape Memory Alloy wires

• Auteur / Autrice : Christine Libersa
• Direction : Jean-Paul Lallemand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique, productique, transport
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et aéronautique (Poitiers1992-2008)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microactionneurs

Structures à parois minces

Alliages à mémoire de forme

Mécatronique

Résumé

Le travail présenté ici constitue une ébauche des études nécessaires au développement d'un microrobot autonome inédit constitué de cinq modules locomoteurs identiques, destiné à l'inspection de tubes industriels de diamètre inférieur à 15 mm. Nos efforts ont porté sur l'étude, la fabrication et la mise au point du module locomoteur. Cet actionneur original est constitué d'un cadre forcé en post-flambement, à deux états d'équilibre stable, dont le basculement d'un état à l'autre est obtenu par des fils en Alliage à Mémoire de Forme. Une étude théorique et un modèle statique aux éléments finis en post-flambement ont facilité les choix dimensionnels. La caractérisation d'un prototype d'échelle supérieure a permis d'y adapter des fils AMF éduqués, commandés par effet Joule. Le contrôle de leur transformation par mesure de leur résistance électrique est évoqué. L'étude expérimentale du comportement au contact permet d'évaluer la charge embarquée par le futur microrobot dans un tube vertical.

The work presented here constitutes an outline of the studies necessary to develop a new autonomous microrobot constituted by five identical locomotion modules, to inspect industrial tubes of diameter lower than 15 mm. Our efforts focused on the study, the manufacture and the development of the locomotion module. This original-designed actuator is constituted by a postbuckled frame, presenting two states of stable equilibrium, and whose rock up from one state to the other is controlled by Shape Memory Alloy wires. A theoretical study and a static finite elements postbuckling model helped us to make sizing choices. Mechanical characterization tests carried out on a higher scale prototype have permitted to adjust educated SMA wires, controlled by Joule effect. Checking of SMA transformation by the measurement of their electric resistance is being evoked. An experimental study of the contact behavior allows us to evaluate the embarked load by the future microrobot inside a vertical tube.