Hostname: page-component-cd9895bd7-gvvz8 Total loading time: 0 Render date: 2024-12-28T14:31:03.906Z Has data issue: false hasContentIssue false
  • English
  • Français

Méthode des blocs sensitifs pour la synthèse optimale de mécanismes flexibles à mesure piézoélectrique intégrée

Published online by Cambridge University Press:  05 August 2009

Roba El Khoury Moussa ,
Mathieu Grossard ,
Christine Rotinat-Libersa ,
Mehdi Boukallel ,
Nicolas Chaillet  and
Arnaud Hubert
Roba El Khoury Moussa
Affiliation:
CEA LIST, Laboratoire de Robotique et Mésorobotique, 18 route du Panorama, 92260 Fontenay-aux-Roses, France Institut Femto-ST, Département AS2M, UMR CNRS 6596, UFC, ENSMM, UTBM, 32 avenue de l'Observatoire, 25000 Besançon, France
Mathieu Grossard
Affiliation:
CEA LIST, Laboratoire de Robotique et Mésorobotique, 18 route du Panorama, 92260 Fontenay-aux-Roses, France
Christine Rotinat-Libersa
Affiliation:
CEA LIST, Laboratoire de Robotique et Mésorobotique, 18 route du Panorama, 92260 Fontenay-aux-Roses, France
Mehdi Boukallel
Affiliation:
CEA LIST, Laboratoire de Robotique et Mésorobotique, 18 route du Panorama, 92260 Fontenay-aux-Roses, France
Nicolas Chaillet
Affiliation:
Institut Femto-ST, Département AS2M, UMR CNRS 6596, UFC, ENSMM, UTBM, 32 avenue de l'Observatoire, 25000 Besançon, France
Arnaud Hubert
Affiliation:
Institut Femto-ST, Département AS2M, UMR CNRS 6596, UFC, ENSMM, UTBM, 32 avenue de l'Observatoire, 25000 Besançon, France
Get access

Abstract

Cet article présente une méthode de synthèse optimale pour la conception préliminaire de mécanismes flexibles monolithiques piézoélectriques. La construction d'un tel mécanisme, selon cette méthode baptisée FlexIn, est basée sur l'agencement de blocs flexibles piézoélectriques élémentaires qui peuvent être structurels, actionneurs et/ou capteurs, sélectionnés respectivement dans trois bibliothèques. Cet article décrit plus particulièrement l'approche utilisée pour établir le modèle aux éléments finis multi-physiques des blocs capteurs piézoélectriques, de type treillis de poutre, en vue de son intégration dans le logiciel de synthèse optimale. Les résultats obtenus présentent un écart de quelques pourcents avec ceux issus d'un code aux éléments finis commercial. À titre d'exemple, le modèle capteur est appliqué à une micropince monolithique existante; le résultat de mesure est d'un ordre de grandeur satisfaisant. Ces résultats permettent de dresser les perspectives de la méthode de synthèse optimale proposée dans le cadre général de la conception de structures intelligentes pour la microrobotique.

Keywords

Topological optimizationflexible structurespiezoelectricitysensorselectric chargeOptimisation topologiquestructures flexiblespiézoélectricitécapteurscharge électrique
Type
Research Article
Information
Mechanics & Industry , Volume 10 , Issue 3-4: 19e Congrès français de mécanique (CFM 2009) , May 2009 , pp. 317 - 322
Copyright
© AFM, EDP Sciences, 2009

Access options

Get access to the full version of this content by using one of the access options below. (Log in options will check for institutional or personal access. Content may require purchase if you do not have access.)

References

J. Agnus, P. Nectoux, N. Chaillet, Overview of microgrippers and design of a micromanipulation station based on a MMOC microgripper, Proceedings of the IEEE International Symposium on Computational Intelligence in Robotics and Automation (CIRA), Espoo, Finlande, June 2005, pp. 117–123
Lin, X., Yuan, F.G., Diagnostic lamb waves in an integrated piezoelectric sensor/actuator plate: analytical and experimental studies, Smart Materials and Structures 10 (2001) 907–913 CrossRef
D. Campolo, R. Sahai, R.S. Fearing, Development of piezoelectric bending actuators with embedded piezoelectric sensors for micromechanical flapping mechanisms, IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, September 2003, pp. 3339–3346
Costa Branco, P.J., Dente, J.A., On the electromechanics of a piezoelectric transducer using a bimorph cantilever undergoing asymmetric sensing and actuation, Smart Materials and Structures 13 (2004) 631–642
M. Grossard, C. Rotinat-Libersa, N. Chaillet, M. Boukallel, Mechanical and Control-Oriented Design of a Monolithic Piezoelectric Microgripper using a New Topological Optimisation Method, IEEE Transactions on Mechatronics, In press
P. Bernardoni, Outils et méthodes de conception de structures mécaniques à déformations réparties et actionnement discret – applications en microrobotique, Thèse de Doctorat réalisée au CEA, Université Paris 6, France, 2004
M. Grossard, Contribution à la conception optimale et la commande de systèmes mécatroniques flexibles à actionnement piézoélectrique intégré – Application en microrobotique, Thèse de Doctorat réalisée au CEA, Université Franche Comté Besançon, France, 2008
K. Deb, S. Agrawal, A. Pratab, T. Meyarivan, A fast elitist nondominated sorting genetic algorithm for multi-objective optimization, Nsga-II, Proc. of the 6th Int. Conf. on Parallel Problem Solving from Nature, Paris, France, 2000
ANSI/IEEE Std. 176-1987 IEEE Standard on piezoelectricity, 1987
M. Grossard, C. Rotinat-Libersa, N. Chaillet, Y. Perrot, Flexible building blocks method for the optimal design of compliant mechanisms using piezoelectric material, 12th IFTOMM World Congress, Besançon France, 2007
H.F. Tiersten, Hamilton's principle for linear piezoelectric media, Proceedings Letters of the IEEE Journal (1967) 1523–1524
P.I. Piezo, Ceramic Technology, Available at http://www.piceramic.com/, 2005