Conclusion et perspectives
Dispositif de caractérisation mécanique pour la microrobotique

La conception et la réalisation de dispositifs de mesure de micro- et nanoforces constitue l’un des enjeux actuels de la microrobotique. La fonction essentielle de ces dispositifs est de caractériser les interactions qui se produisent dans le micromonde.

Le comportement des objets dans le micromonde est difficilement modélisable et donc difficilement prédictible. Ainsi, les dispositifs de mesure de forces ont pour objectif de permettre de mieux comprendre les phénomènes physiques mis en jeu, afin de mieux les maîtriser, voire de les utiliser pour des tâches de micromanipulation. En microrobotique, les critères primordiaux qui caractérisent un capteur de forces sont la raideur et la plage de mesure. La raideur doit être la plus faible possible afin d’obtenir une bonne résolution de mesure de force. Ces résolutions sont typiquement de l’ordre du nanonewton. La plage de mesure, quant à elle, doit être la plus étendue possible car les forces mesurées en microrobotique varient typiquement de quelques nanonewtons à plusieurs millinewtons. On peut également noter l’intérêt de disposer d’un capteur de forces capable de mesurer l’ensemble des composantes d’une force afin de connaître son orientation dans l’espace.

Le capteur de forces que nous avons développé repose sur le principe d’une lévitation passive et non asservie. La lévitation de la partie mobile qui constitue le capteur de forces est rendue possible par la superposition des phénomènes physiques d’origines magnétique et diamagnétique. Cette partie mobile est constituée d’un effecteur sur lequel sont fixés deux aimants permanents. La sustentation et le maintien de la tige en lévitation sont assurés par le biais des forces magnétiques, exercées par des aimants porteurs, et des forces diamagnétiques, exercées par le graphite. Si un effort (force ou couple) est exercé à l’extrémité de la tige, la détermination de cet effort se fait à partir de la mesure du déplacement ou de la rotation de la tige. Le capteur présente l’avantage d’avoir une caractéristique de mesure de forces linéaire en fonction des déplacements de la tige suivant les directions qui présentent les plus grands débattements. La superposition des forces diamagnétiques à celles des forces magnétiques produit une caractéristique non linéaire suivant la direction qui stabilise la lévitation. Il est possible, en agissant sur les aimants porteurs, de modifier la raideur suivant chaque direction de mesure. Les raideurs les plus faibles...