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| Microrobots pour micro assemblages |
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La mécatronique est partout présente. Il y a aujourd'hui une tendance générale pour la miniaturisation, que ce soit dans l'automobile (micro capteurs pour la sécurité et le confort), le médical (appareils auditifs logés à l'intérieur du canal auditif) ou les produits grand public (batteries de micro miroirs dans les projecteurs vidéo).
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Ces structures miniatures, jusqu'à présent usinées en une seule pièce (souvent dans le Silicium), sont amenées à intégrer de plus en plus de fonctions et donc d'éléments différents.
La production de ces microsystèmes nécessite une précision d'assemblage très élevée, hors de portée des robots classiques actuels et de la dextérité humaine.
Afin de résoudre ce problème, différents programmes de microrobotique ont été démarrés ces dernières années. Les spécifications pour ces microrobots sont élevées : ils doivent pouvoir réaliser des mouvements rapides, de très grande précision, être équipés de micropinces pour la manipulation de petites pièces et fonctionner de manière automatique. De plus il est souhaité que ces robots soient petits et qu'ils puissent travailler en salle blanche.
Pour les robots classiques, la position de la pince est déterminée à partir du modèle géométrique du robot et des signaux des capteurs de position situés sur les axes du robot. Pour les tâches nécessitant une haute précision cette stratégie ne fonctionne plus, car la somme des erreurs dues aux tolérances de fabrication, aux frottements, aux élasticités, aux effets thermiques et autres, devient rapidement plus grande que la précision désirée. Le problème ne peut être résolu que si l'on peut mesurer la relation entre la pince et l'objet à saisir à l'aide d'un capteur extérieur. Une telle approche a été réalisée entre autre à l'ETH de Zürich. Abalone, le prototype, est un robot entraîné par des éléments piézoélectriques, qui travaille sous un microscope optique et peut se déplacer avec une précision de 100 nm à l'aide d'algorithmes de traitement d'image et de stratégies de contrôle adaptées. Dans ce cas, la précision du robot n'est pas déterminée par sa mécanique, mais par la résolution du microscope. Grâce aux actionneurs piézoélectriques une résolution d'un nanomètre pourrait même être atteinte.
Pour pouvoir saisir des objets il est nécessaire d'équiper le robot d'une pince adaptée intégrant des capteurs. Plusieurs principes de préhension sont possibles. Des micropinces ou des pipettes sont le plus souvent utilisées. D'autres principes moins conventionnels sont aussi envisageables, comme par exemple le préhenseur à glace développé au CSEM (voir photo). Dans ce cas, la préhension est assurée par le gel d'une goutte d'eau située entre l'outil et l'objet à saisir.
Malgré une intense activité de recherche poussée par des besoins croissants, le microassemblage en est encore à ses débuts. A l'avenir les microrobots seront des éléments indispensables des microfabriques. Pour répondre à cette demande, le CSEM vient d'ouvrir une unité qui se consacre essentiellement à la microrobotique. Cette unité, située à Alpnach en suisse centrale, est en mesure de développer des cellules de montage de haute précision pour l'industrie des microsystèmes et de la micromécanique.
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| Source : CSEM - Alain Codourey, Ph.D. |
| Contact : alain.codourey@csem.ch |
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