Conception, modélisation, fabrication et identification de tenségrités souples robotisées : perspectives pour la chirurgie endoluminale

Design, modeling, manufacturing and identification of soft tensegrity robots

• Auteur / Autrice : Jérémy Sand
• Direction : Pierre Renaud, Philippe Poignet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Robotique
• Date : Soutenance le 07/11/2025
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : Christine Prelle
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jérôme Quirant, François Geiskopf, Salih Abdelaziz
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jérôme Szewczyk, Philippe Wenger

Mots clés

Mots clés contrôlés

Robotique molle

Structures de tenségrité

Mots clés libres

Tenségrités

Tenségrités souples

Robotique souple

Conception pour la fabrication

Identification paramétrique

Tensegrity

Soft tensegrity

Soft robotics

Design for manufacturing

Parametric identification

Résumé

Ce manuscrit présente des travaux portant sur les tenségrités souples, des structures précontraintes constituées de câbles en silicone et de barres rigides. Nous nous intéressons à l’obtention de mécanismes avec un grand espace de travail et une large plage de variation de raideur. Nous réalisons la conception de deux mécanismes de ce type, l’un plan, l’autre spatial. Nous contribuons ensuite en proposant deux procédés de conception et de fabrication qui permettent d’obtenir des tenségrités souples de petite taille. Par la suite, nous proposons un modèle dynamique d’un mécanisme de tenségrité souple qui intègre le comportement hyperélastique du silicone et prend en considération le frottement des câbles avec les nœuds. Finalement, nous introduisons une méthodologie d’identification des paramètres du modèle, ainsi qu’un estimateur des forces non instrumentées.

This manuscript presents work on soft tensegrities, prestressed structures made of silicone cables and rigid bars. We are interested in obtaining mechanisms with a large workspace and a wide range of stiffness variation. We designed two such mechanism, one planar and the other spatial. We then contribute by proposing two design and manufacturing processes that enable the manufacturing of small flexible tensegrities. Next, we propose a dynamic model of a soft tensegrity mechanism which incorporates the hyperelastic behavior of silicone and takes into account the friction between the cables and the nodes. Finally, we introduce a methodology for identifying the model parameters, as well as an estimator for non-instrumented forces.