Modélisation thermomécanique et commande d'actionneurs en alliages à mémoire de forme pour la microrobotique.

De nombreuses applications necessient l'utilisation de robots de petite taille pour la realisation de tâches difficiles, dangereuses et inacessibles a l'homme que ce soit pour l'exploration et l'intervention en milieu technologique ou biologique fortement encombre et confine (canalisations de faible diametre) ou pour le prelevement et la manipulation d'objets de faibles dimensions (domaine medical). Le passage de la robotique a la microrobotique par passage aux echelles inferieures de composants deja existants a montre ses limites au niveau des technologies conventionnelles (elle ne permettent pas un degre de miniaturisation suffisant) ainsi qu'au niveau des principes d'actionnement traditionnels ou les efforts moteurs deviennent tres faibles. Ces limites imposent de developper des technologies et des principes d'actionnement capables de generer des mouvements et de transmettre des efforts compatibles avec les echelles mises en jeu. Pour repondre aux besoins de microactionnement, les materiaux piezo-electriques, magnetostrictifs ou les polymeres et les alliages a memoire de forme, qualifies de "materiaux actifs", semblent prometteurs en raison des caracteristiques compatibles avec les forces, les mouvements requis et les possibilites de miniaturisation. Nous nous sommes plus particulierement interesses aux alliages a memoire de forme, notes AMF, lesquels, sous certaines conditions thermomecaniques, peuvent transformer une energie thermique qui lui est fournie en un travail mecanique. Il peuvent ainsi restituer des deformations de l'ordre de 6 a 8 % et generer des efforts relativement importants lorsqu'ils sont chauffes. Ainsi, dans le but de concevoir, dimensionner et commander au mieux de leurs performances de tels microactionneurs, il est tout d'abord necessaire de disposer d'un certain nombre de connaissances et dedonnees sur ces materiaux. Ceci constitue l'objectif de notre travail de recherche qui s'articule en deux grandes parties. L'objectif de la premiere partie est l'obtention d'un modele dynamique predictif du comportement thermomecanique des AMF. Ce modele est base sur l'approche developpee par Leclercq et Lexcellent. pour valider ce modele, des essais thermomecaniques appropries ont ete menes en vue de l'identification des parametres "materiau" et des simulations ont ete effectuees, dont les resultats sont confrontes aux resultats experimentaux correspondants. La seconde partie est consacree a l'etude des actionneurs AMF. Dans un premier temps, nous nous sommes interesses aux caracteristiques de ces microactionneurs en terme de course disponible, de densite d'energie, de rendement et de bande passante. Dans un second temps, pour aborder les problemes de la commande de position et d'effort des actionneurs AFM, nous exploitons des techniques de commande non lineaire, utilisant en particulier l'algebre de Lie. A partir d'une representation d'etat non lineaire du systeme, il est possible par une transformation algebrique agissant sur les etats de transformer le comportement dynamique d'un systeme non lineaire en un comportement dynamique partiellement ou totalement lineaire et ainsi maitriser les performances en boucle fermee du systeme.