Ce chapitre a permis de présenter différentes actions de transfert de résultats de recherche à destination du milieu industriel ou de l’enseignement. C’est ainsi que mes activités ont pu contribuer à la création de la société Percipio Robotics en 2010 et à des activités de pré-maturation en vue d’en créer une seconde. J’ai aussi pu faire évoluer le contenu de formations adossées à la recherche en créant de nouveaux contenus pédagogiques (cours, travaux dirigés et travaux pratiques sur la base du transfert de plusieurs plateformes expérimentales).
Ces activités de transfert assurent la synergie entre celles de recherche, celles d’enseignement et celles de transfert industriel. Elles permettent, à ce titre, de contribuer à l’évolution des formations, du milieu industriel, de leur adéquation nourrissant également la recherche en apportant des compétences pointues (via les étudiants recrutés), ainsi que des problématiques nouvelles ouvertes par les évolutions des marchés industriels.
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Conclusions et perspectives
8.1/ Conclusions
Mes travaux ont porté sur l’étude et la réalisation de tâches de micro-assemblage complexes, précises et automatisées. Nous avons choisi de traiter cette problématique en exploitant un principe de préhension à contact et un actionnement par matériau actif pour des raisons d’originalité, de versatilité et de précision. Nous avons simultanément proposé un concept de micro-banc-optique modulaire permettant la réalisation de différents MOEMS par assemblage de composants optiques élémentaires. Ce micro-banc-optique a été utilisé, comme cas d’étude, pendant mes travaux parce qu’il permet de démontrer la capacité de réaliser des tâches de micro-assemblage complexes et précises, mais aussi parce qu’il ouvre la voie à une nouvelle génération de MOEMS.
Les travaux conduits ont du tenir compte ou exploiter les caractéristiques spécifiques de l’échelle micrométrique considérée : prédominance des forces de surface, dynamiques importantes, sensi-bilité forte aux variations des paramètres de l’environnement, non-linéarités fortes, incertitudes nombreuses et conséquentes, difficultés technologiques (de mesure, de microfabrication et d’ac-tionnement)... Ces spécificités conduisent à une mauvaise connaissance du comportement des systèmes à l’échelle micrométrique se traduisant par des difficultés de conception, de modé-lisation (multiplication des hypothèses), de validation expérimentale et de commande. Pour ces raisons, nous avons attaché une attention très importante à la modélisation multiphysique, ainsi qu’à la validation expérimentale. Malgré les difficultés de ces étapes, cela nous a permis de mieux comprendre de nombreux comportements et d’identifier les phénomènes prépondérants. Les connaissances développées progressivement nous ont conduit à l’étude de trois thématiques scientifiques qui ont contribué à l’objectif global visant à réaliser des micro-assemblages com-plexes, précis et automatisés. La première thématique consistait à étudier, puis à proposer de nouvelles "briques de base", en particulier de nouveaux principes de mesure (vision associée à des mires codées, capteurs de micro-forces), de nouveaux modes d’actionnement piézoélec-triques (PMN-PT et multi-couches à films fins) ou de nouveaux systèmes micromécatroniques intégrés (micropince 4 DDL instrumentée en force, ainsi que plusieurs plateformes compliantes actionnées et instrumentées). L’ensemble de ces travaux a conduit à des caractéristiques et performances particulièrement accrues en regard de la littérature, que ce soit en termes de plage, de résolution, de bande passante, de volume ou de nombre de DDL.
Une seconde thématique scientifique a porté sur l’étude des porteurs robotiques utilisés en micro-assemblage. La proposition de nouveaux moyens de mesure, à très grand rapport plage/résolution (supérieur à 106), et une métrique, adaptée aux spécificités de l’échelle mi-crométrique, nous ont conduit à l’étude du comportement de ces porteurs et à l’identification
des principaux paramètres affectant leur exactitude. Ces travaux exploitant une approche par étalonnage géométrique ont également permis d’améliorer de manière notable l’exactitude des porteurs robotiques : 35 fois pour les systèmes de micropositionnement (guidages mécaniques à jeu) et 8 fois pour les systèmes de nanopositionnement (guidage par structures compliantes sans jeu).
La troisième thématique a porté sur des problématiques de modélisation et de commande utiles à l’automatisation de tâches de micro-assemblage. Ces travaux ont tout particulièrement porté sur les dynamiques importantes, les nombreuses incertitudes et la prédominance des forces surfaciques inhérentes à l’échelle micrométrique. Ces spécificités nous ont amené à porter une attention particulière aux transitions contacts/non-contacts notamment sujettes à des effets de collage (en raison des forces de pull-off) et induisant des réponses libres très oscillantes (sources d’instabilités). Pour traiter ces aspects, nous avons proposé un modèle dynamique non-linéaire du préhenseur intégré et instrumenté en force ainsi qu’une commande dynamique robuste par approche hybride force-position. Celle-ci a conduit à la réalisation de tâches de micro-assemblage complexes, rapides et automatisées.
D’un point de vue général, les travaux conduits ont contribué à assoir l’approche de micro-assemblage robotisé par préhenseur actif. Ils permettent, aujourd’hui, de réaliser une très grande diversité de tâches robotiques, de réaliser des tâches particulièrement complexes et précises, mais également de les automatiser par différentes approches. Ces résultats ouvrent de nom-breuses perspectives, comme la possibilité de réaliser une nouvelle génération de systèmes miniatures assemblés, ce qui s’avère particulièrement intéressant pour des domaines, tels que la micromécanique, l’instrumentation et la chirurgie endoscopique.
Outre ces problématiques de micro-assemblage, les travaux réalisés ont surtout permis une amélioration notable de la compréhension des comportements et des phénomènes en jeu à l’échelle micrométrique. Les différentes briques de base technologiques innovantes issues de cette compréhension possèdent un potentiel applicatif important pour de nombreux domaines et contribueront certainement à l’avènement d’une nouvelle génération de microrobots et de systèmes micromécatroniques.
Enfin, mes activités de recherche présentées dans ce document se sont déroulées dans un contexte plus général de synergie enseignement-recherche-transfert industriel fructueuse. Ils ont contribué à ce titre à la création de la société Percipio-Robotics, à la pré-maturation en vue de créer une seconde entreprise, au transfert de plateformes expérimentales de la recherche vers l’enseignement, ainsi qu’à la création de nouveaux modules d’enseignement pour plusieurs formations adossées à la recherche.