Etude et réalisation d'un microrobot à pattes : structure mécanique et micro-actionnement
Résumé
Legged Microrobots already fabricated by microfabrication are little numerous in the world. At the moment we account six, some are ended, the others are in the course of study. This relative rarity explains itself partially by the difficulty which represents the integration of actuators on so small structures. The works presented here concern the study and the fabrication of the mechanical structure and the micro-actuation of a legged microrobot. At first, we were interested in the locomotion of the microrobot and in its actuation. Microlegs were conceived, fabricated and experimented. They are actuated by two thermal bimorphs (in SU-8 resin on silicon) working in opposition, who get them two degrees of freedom. Thermal bimorphs micro-actuators were held for their big amplitudes of movement, their important density of energy and their relative ease of fabrication by microfabrication. The complete structure of the microrobot was then realized in a monolithic way with six microlegs and a body in silicon. Its dimensions except everything are 3,5 mm long, 6 mm wide and 0,5 mm high. The experiments reveal the good performances of this new microrobot compared with those already realized. Notably, this microrobot seems to be the smallest of the world possessing six legs and moving on a ground not participating in its locomotion. It is also capable of carrying important loads. The next stage is the integration of the connectic on the body of the microrobot. In longer term, one can imagine to integrate its energy, its command, sensors, even organs of telecommunication. This microrobot can be used in the investigation of stuffy environments, in the micro-escorting or for the auto-establishment
Les microrobots à pattes déjà réalisés par microfabrication dans le monde sont très peu nombreux. A l'heure actuelle, à notre connaissance, on en compte six, certains sont terminés, d'autres sont en cours d'étude. Cette relative rareté s'explique en partie par la difficulté que représente l'intégration d'actionneurs sur de si petites structures. Les travaux présentés ici portent sur l'étude et la réalisation de la structure mécanique et du micro-actionnement d'un microrobot à pattes. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à la locomotion du microrobot et à son actionnement. Des micropattes ont été conçues, réalisées et expérimentées. Elles sont actionnées par deux bilames thermiques (en SU-8 sur Si) fonctionnant en opposition, qui leur procurent deux degrés de liberté. Les micro-actionneurs bilames thermiques ont été retenus pour leurs grandes amplitudes de déplacement, leur densité d'énergie importante et leur relative facilité de réalisation par microfabrication. La structure complète du microrobot a ensuite été réalisée de manière monolithique avec six micropattes et un corps en silicium. Ses dimensions hors tout sont de 3,5 mm de long, 6 mm de large et 0,5 mm de haut. Les expérimentations révèlent les bonnes performances de ce nouveau microrobot comparé à ceux déjà réalisés. Notamment, ce microrobot semble être le plus petit au monde possédant six pattes et se déplaçant sur un sol ne participant pas à sa locomotion. Il est aussi capable de supporter des charges importantes. La prochaine étape est l'intégration de la connectique sur le corps du microrobot. A plus long terme, on peut imaginer y intégrer son énergie, sa commande, des capteurs, voire des organes de télécommunication. Ce microrobot pourra être utilisé dans l'exploration d'environnements confinés, dans le microconvoyage ou pour l'auto-implantation de fonctions dans des systèmes complexes.
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