Dissertations / Theses: 'Développement de la mécatronique'

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Goulet, Mathieu. "Hexapode : développement mécatronique d'un robot marcheur." Thesis, Université Laval, 2006. http://www.theses.ulaval.ca/2006/23691/23691.pdf.

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Fouz, Moustafa. "Développement mécatronique et contrôle de l'exosquelette des membres inférieurs SOL0.1." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLV048.

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Abstract:

Le sujet de thèse concerne le développement de l'architecture de contrôle et la génération de trajectoire pour un exosquelette évolutif appelé SOL. Les résultats de l'étude biomédicale ont révélé que la progressivité de la maladie pouvait être résolue par une réadaptation précoce et continue tout au long de la croissance. Ainsi, l'importance de l'utilisation d'un exosquelette a un impact positif puisqu'il sert à la fois à la locomotion et à la réhabilitation. Cependant, les exosquelettes actuels ne peuvent pas être adaptés au changement continu de la biomécanique de l'adolescent tout au long de sa croissance. Par conséquent, le besoin de développer un exosquelette évolutif capable de faire face aux besoins croissants est un sujet interdisciplinaire. L'architecture de contrôle d'un tel dispositif évolutif a été abordée dans cette thèse, à la fois dans les développements matériels et logiciels pour incorporer autant que possible la fonctionnalité d'évolutivité. Les étapes initiales ont été franchies en vue d'atteindre l'objectif d'un exosquelette évolutif, en contribuant à la fois aux développements matériels qui permettent d'apporter d'autres améliorations tout au long de l'avancement du projet, et aux développements du firmware, qui ont répondu aux besoins en matière d'évolutivité au niveau du contrôle.L'extensibilité a également été abordée aux trois niveaux hiérarchiques de contrôle. Plus spécifiquement, une attention particulière a été accordée à la génération des trajectoires de référence de la marche pour une population en croissance. Enfin, grâce à la connaissance de la biomécanique du sujet, le contrôleur développé est capable d’identifier les trajectoires appropriées et injecter les trajectoires de référence des actionneurs de l’exosquelette SOL.Un premier prototype de l'exosquelette est utilisé pour manifester les résultats du générateur de marche évolutionnaire (E.G.G.) proposé. Comme premier prototype, un mouvement de marche libre dans l'air est testé, où la validation du matériel proposé et des boucles de contrôle sont démontrées. L'étude des réponses de contrôle des exosquelettes contre les perturbations externes probables et des scénarios de sécurité en cas de défaillance est encore un travail futur obligatoire avant de réaliser les premiers tests sur l'exosquelette humain
The thesis' subject concerns the development of the control architecture and the trajectory generation for a scalable exoskeleton called SOL. The biomedical study outcomes revealed that the progressiveness of the disease could be solved by early and continuous rehabilitation throughout the growth. Thus, the importance of using an exoskeleton has a positive impact since it is used to provide locomotion and rehabilitation, at the same time. However, the current exoskeletons cannot be adapted to fit the continuous change of teenager biomechanics throughout his growth. Hence, the need for developing a scalable exoskeleton that can cope with the growing needs is still a challenging topic. Especially, the control architecture of such a scalable device was tackled in this thesis, in both hardware and software developments to incorporate the scalability features. Initiative steps have been passed towards the goal of achieving a scalable exoskeleton, by contributing in hardware developments that allowing further enhancements to be included throughout the advancement of the project. Firmware developments achieved have addressed the scalability needs in terms of control by considering the three hierarchical levels (which are: High, Middle, and low-levels of control). More specifically, a focus was dedicated to the generation of the gait reference trajectories for the growing population. Data were collected from healthy subjects wearing a passive exoskeleton to extract the proper joint trajectories, then, the data were processed to build a gait library to be deployed on the exoskeleton controller. Finally, by knowledge of the subject biomechanics, the controller is able to fetch the proper trajectories and inject the reference trajectories to the SOL's actuators. A first prototype of the exoskeleton is used to manifest the outcomes of the proposed Evolutionary Gait Generator (E.G.G.). As a first prototype, A free walking in air motion is tested, where the validation of the proposed hardware and control loops are demonstrated. Studying the exoskeletons' control responses against probable external disturbances and fail-safe scenarios are still future work mandatory before achieving first human-exoskeleton testing

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Ben, Said Amrani Nabil. "Evaluation de la fiabilité d’un système mécatronique en phase de développement." Thesis, Angers, 2019. http://www.theses.fr/2019ANGE0024.

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Abstract:

L’étude de la fiabilité des systèmes mécatroniques est un axe de recherche relativement récent. Ces étudesdoivent être menées au plus tôt au cours de la phase de conception, afin de prévoir, modéliser et concevoirdes systèmes fiables, disponibles et sûrs et de réduire les coûts et le nombre de prototypes nécessaires à lavalidation d’un système. Après avoir défini les systèmes mécatroniques et les notions de sûreté de fonc-tionnement et de fiabilité, nous présentons un aperçu des approches existantes (quantitatives et qualitatives)pour la modélisation et l’évaluation de la fiabilité, et nous mettons en évidence les points d’amélioration etles pistes à développer par la suite. Les principales difficultés dans les études de fiabilité des systèmes mé-catroniques sont la combinaison multi-domaines (mécanique, électronique, informatique) et les différentsaspects fonctionnels et dysfonctionnels (hybride, dynamique, reconfigurable et interactif). Il devient néces-saire d’utiliser de nouvelles approches pour l’estimation de la fiabilité. Nous proposons une méthodologied’évaluation de la fiabilité prévisionnelle en phase de conception d’un système mécatronique, en prenanten compte les interactions multi-domaines entre les composants, à l’aide de la modélisation par Réseaux dePétri, Réseaux bayésiens et fonctions de croyance. L’évaluation de la fiabilité en phase de développementdoit être robuste, avec une confiance suffisante et prendre en compte tant les incertitudes épistémiques con-cernant les variables aléatoires d’entrée du modèle utilisé que l’incertitude sur le modèle pris en hypothèse.L’approche proposée a été appliquée à l’«actionneur intelligent» de la société Pack’Aero
Reliability analysis of mechatronic systems is one of the most dynamic fields of research. This analysismust be conducted during the design phase, in order to model and to design safe and reliable systems.After presenting some concepts of mechatronic systems and of dependability and reliability, we presentan overview of existing approaches (quantitatives and qualitatives) for the reliability assessment and wehighlight the perspectives to develop. The criticality of mechatronic systems is due, on one hand, to multi-domain combination (mechanical, electronic, software), and, on the other hand, to their different functionaland dysfunctional aspects (hybrid, dynamic, reconfigurable and interactive). Therefore, new approaches fordependability assessment should be developped. We propose a methodology for reliability assessment inthe design phase of a mechatronic system, by taking into account multi-domain interactions and by usingmodeling tools such as Petri Nets and Dynamic Bayesian Networks. Our approach also takes into accountepistemic uncertainties (uncertainties of model and of parameters) by using an evidential network adaptedto our model. Our methodology was applied to the reliability assessment of an "intelligent actuator" fromPack’Aero

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Campeau-Lecours, Alexandre. "Développement d'algorithmes de commande et d'interfaces mécatroniques pour l'interaction physique humain-robot." Thesis, Université Laval, 2012. http://www.theses.ulaval.ca/2012/29608/29608.pdf.

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Abstract:

Les systèmes simples et les systèmes plus évolués tels que les robots aident l’être humain à accomplir plusieurs tâches depuis fort longtemps. Dans certains cas, le système en question remplace carrément l’humain alors que dans d’autres, le système agit en coopération avec celui-ci. Dans le dernier cas, le système représente plus un outil servant à augmenter les performances ou bien à éviter des tâches ingrates. L’avantage principal de cette augmentation humaine est de laisser à l’opérateur une certaine latitude dans le processus décisionnel de la tâche. Les forces propres aux humains et aux robots sont donc combinées afin d’obtenir une synergie, c’est-à-dire d’obtenir un meilleur système que la somme de ses composantes. Cependant, accomplir des tâches de coopération complexes de manière intuitives représente un défi de taille. Alors qu’auparavant les robots étaient isolés et donc conçus et programmés en conséquence, la nouvelle génération de robots doit être capable de comprendre son environnement et les intentions de l’humain, et d’y répondre adéquatement et de manière sécuritaire, intuitive, conviviale et ergonomique. Ceci apporte de nombreux débouchés dans différents domaines tels que la manutention, l’assemblage manufacturier, la réadaptation physique, la chirurgie, l’apprentissage via des simulations haptiques, l’aide aux personnes handicapées et bien d’autres. Cette thèse comporte trois parties. La première traite de la commande des robots d’interaction physique. L’approche pour parvenir à une commande intuitive, les bonnes pratiques, un algorithme d’interaction s’adaptant aux intentions de l’humain et l’adaptation d’une commande par couple pré-calculé à l’interaction humain-robot sont présentés. La deuxième partie traite de systèmes mains sur la charge qui sont plus intuitifs à utiliser pour l’opérateur. Le développement de ces systèmes comprend des innovations mécaniques et de commande avancées. La troisième partie traite finalement d’éléments de sécurité. Elle présente d’abord le développement d’un algorithme d’observation et de contrôle des vibrations et ensuite le développement d’un capteur détectant à distance la proximité humaine. Cette thèse se propose d’apporter plusieurs contributions, tant dans un esprit scientifique que pour des applications industrielles requérant des réponses immédiates.
For a long time, simple and advanced systems such as robots have been helping humans to accomplish several tasks. In some cases, the system simply replaces the operator while in other cases, the system cooperates with him/her. In the latter case, the system is more a tool used to increase performance or to avoid unpleasant tasks. The principal advantage of this human augmentation is to leave a certain latitude to the operator in the task decision process. Specific strengths of humans and robots are then combined to obtain a synergy, that is obtaining a more complete system than the sum of its parts. However, achieving complex tasks in a way that is intuitive to the human represents a huge challenge. While robots were previously segregated from humans and then designed and programmed accordingly, the new generation of robots must be able to perceive their environment and the human intentions and to respond to them safely, adequately, intuitively and ergonomically. This leads to several opportunities in a wide range of fields such as materials handling, assembly, physical rehabilitation, surgery, learning through haptic simulations, help to disabled people and others. This thesis comprises three parts. The first one deals with the control of physical interaction robots. The approach to an intuitive control, good practices, an interaction algorithm adapting to human intentions and the adaptation of a computed-torque control scheme for human-robot interaction are presented. The second part presents hands on payload systems which are more intuitive to use for the operator. These system developments include mechanical and advanced control innovations. The third part introduces safety features. First, the development of a vibration observer/controller algorithm is presented and then the development of a sensor detecting human proximity is reported. This thesis attempts to provide contributions, in a scientific spirit as much as for industrial applications requiring immediate solutions.

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Ammar, Randa. "Approche de co-développement pour l’intégration des modèles des produits mécatroniques avec les modèles des systèmes de production." Thesis, CY Cergy Paris Université, 2020. http://www.theses.fr/2020CYUN1107.

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Abstract:

Les produits d'ingénierie à l'ère de l'industrie 4.0 sont contraints d'être plus compacts, intelligents et efficaces. Les entreprises manufacturières sont aujourd'hui obligées d'adapter leurs systèmes de production avec des changements constants et inattendus dans les exigences des clients pour faire face à différents besoins et modes d'utilisation. Par conséquent, les contraintes de production doivent être intégrées dans les premières phases du processus de développement de systèmes complexes multidisciplinaires, et à la fois le produit et la gestion du système de production doivent être optimisés simultanément. Dans cette thèse, nous proposons une approche pour intégrer les contraintes de production au processus de conception du produit. Pour cela, les principes de l'approche Set-Based Concurrent Engineering (SBCE) sont mis en oeuvre en utilisant la méthode MBSE (Model-based System Engineering), afin de réduire les boucles d'échange itératives entre les acteurs de l'ingénierie. L'implémentation a été réalisée avec un prototype de framework logiciel utilisant le langage Python. Une étude de cas d'un boîtier-papillon électronique (ETB) a été utilisée pour illustrer et valider l'approche. L'analyse de l'étude de cas nous a permis de conclure que notre approche aide les concepteurs de systèmes complexes à intégrer les contraintes de production dans le processus de conception dès les phases préliminaires, et à prendre les bonnes décisions de conception pour éviter des investissements lourds liés au système de production
Engineered products in the era of Industry 4.0 are constrained to be more compact, smart and efficient. Manufacturing companies are today forced to adapt their production systems with constant and unexpected changes in the customer requirements to face different needs and user modes. Therefore, production constrains need to be integrated in the early phases of the development process of multidisciplinary complex systems, and both the product and the management of the production system should to be optimized concurrently. In this thesis, we propose an approach to integrate the production system constraints with the product design process. For this, the principles of the Set-Based Concurrent Engineering (SBCE) approach are implemented using the model-based system engineering (MBSE) method, in order to reduce the iterative exchange loops between engineering stakeholders. The implementation was performed in a software framework prototype using Python language. A case study of an Electronic Throttle Body (ETB) was used to illustrate and validate the approach. The analysis of the case study allowed us to conclude that our approach supports system designers to integrate production constraints in the early design process and make the right design decisions to avoid heavy investment in the production system

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Boisvert, Maxime. "Développement et expérimentation d’une stratégie optimale de freinage régénératif pour les véhicules électriques basée sur la commande avancée du glissement de la roue." Thèse, Université de Sherbrooke, 2015. http://hdl.handle.net/11143/10599.

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Abstract:

En propulsion électrique, le freinage régénératif consiste à récupérer l’énergie cinétique du véhicule en freinant la roue propulsée avec la motorisation électrique. Afin d'optimiser la quantité d'énergie récupérée à partir du freinage électrique, la plupart des études antérieures proposent des stratégies qui consistent à définir le couple de freinage en fonction de la vitesse du véhicule. Dans cette étude nous proposons une stratégie originale qui consiste à commander le glissement de la roue freinée en fonction de la vitesse du véhicule. Les deux principales hypothèses qui ont motivé ce travail sont que cette stratégie de récupération, réglée à l’optimum, est moins sensible aux incertitudes et qu’elle permet d’éviter une perte d’adhérence de la roue, étant donné que le glissement est contrôlé. L’objectif ultime est de démontrer expérimentalement qu’il est possible de mettre en œuvre une telle approche sur un véhicule électrique afin d'assurer une récupération optimale de l'énergie tout en assurant la stabilité du véhicule. Le premier volet de cette étude est d’étudier l’avantage de la stratégie de commande du glissement quand elle est globalement optimisée au sens de maximiser la récupération d’énergie en considérant le rendement énergétique de la chaine électrique et des pertes mécaniques. Pour cela, un simulateur basé sur Matlab/Simulink a été développé et validé par des mesures expérimentales. La nouvelle stratégie en glissement est alors comparée en simulation à d’autres stratégies, et sa sensibilité est évaluée par rapport à des incertitudes paramétriques sur l’inclinaison de la route, la masse et les conditions routières. Les simulations numériques, validées par des essais expérimentaux, montrent qu’un freinage régénératif qui commande le glissement est la stratégie la moins sensible aux variations paramétriques. Le deuxième volet de cette étude porte sur la synthèse et la mise en œuvre d’un contrôleur temps-réel, embarqué sur un véhicule électrique à trois roues, afin de procéder à des tests routiers de la stratégie en glissement. Considérant qu'il n'est pas possible de mesurer directement le glissement, il doit être estimé en temps réel à partir des mesures des encodeurs des roues. Pour ce faire, un modèle d’état non-linéaire du comportement du système de propulsion électrique, incluant la dynamique du glissement, a été expérimentalement identifié. Ce modèle original, combiné à un modèle classique de dynamique longitudinale du véhicule, est utilisé pour la synthèse et la comparaison de deux observateurs de Kalman étendu. Finalement, un estimateur d’adhérence, basé sur un algorithme d’identification de type RLS-[lambda], est mis en place pour corriger en-ligne un facteur lié à l’adhérence. Il devient ainsi possible d’estimer avec précision le glissement de la roue motrice, même en présence de variations paramétriques importantes. Un contrôleur non-linéaire temps réel a été développé et implanté dans le but de suivre une consigne de glissement optimal. Considérant la présence d’un retard pur important dans la chaine de contrôle, le contrôleur se décompose en une partie boucle ouverte afin d’atteindre rapidement la consigne de couple et une rétroaction non-linéaire afin de corriger finement la valeur finale. La synthèse des compensateurs (boucle ouverte et rétroaction) se base sur une linéarisation par morceaux du système à contrôler: les paramètres du modèle d’état sont fixés pour une commande de couple de freinage donnée. La structure de contrôle implantée a été réduite afin de minimiser la puissance de calcul requise. La combinaison de l’observateur de glissement avec le contrôleur de glissement a permis de valider expérimentalement la stratégie de freinage par glissement sur un véhicule électrique. Les conditions de la route (niveau d’adhérence) ont été modifiées pour valider la robustesse du contrôleur sur une surface glissante.

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Hamza, Ghazoi. "Contribution aux développements des modèles analytiques compacts pour l’analyse vibratoire des systèmes mécatroniques." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLC018/document.

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Abstract:

Cette thèse a pour objectif le développement d’une méthode de pré-dimensionnement des systèmes mécatroniques prenant en compte l’aspect vibratoire sans passer par des techniques de conception coûteuses en temps de calculs et de mise en œuvre, telles que la CAO 3D et la méthode des éléments finis.Dans la phase amont de choix d’architecture du processus de conception des systèmes mécatroniques, des modèles analytiques simples sont nécessaires à l’architecte du système mécatronique afin de lui permettre de faire des choix d‘architecture prenant en compte les contraintes multi-physiques, notamment les vibrations. Dans ce but, une bibliothèque de modèles analytiques d’éléments mécaniques flexibles simples a été développée dans cette thèse en utilisant le langage de modélisation Modelica.Pour démontrer les possibilités de cette approche, une étude des réponses vibratoires de certains systèmes mécatroniques a été réalisée. Cette approche de pré-dimensionnement a ainsi été appliquée dans un premier temps à un système mécatronique simple formé d’une plaque rectangulaire supportant des composants tels que des moteurs et des cartes électroniques, puis dans un second temps à une éolienne représentant un système mécatronique complet.Les résultats obtenus lors des simulations ont été comparés avec ceux obtenus par la méthode des éléments finis ainsi qu’avec les résultats d’études présentes dans la littérature scientifique. Ces simulations nous ont permis de prouver que les modèles compacts développés fournissent à l’architecte du système mécatronique des résultats très précis avec un besoin en ressources informatiques faibles
This thesis focuses on the development of a method for the preliminary design of mechatronic systems, taking into account the vibratory aspect, without going through costly design techniques, such as 3D CAD and finite element method.In an early stage of the design process of mechatronic systems, simple analytical models are necessary to the architect engineer in Mechatronics, for important conceptual decisions related to multi-physics coupling and vibration. For this purpose, a library of flexible elements, based on analytical models, was developed in this thesis, using the Modelica modeling language.To demonstrate the possibilities of this approach, we conducted a study of the vibration response of some mechatronic systems. Therefore, the pre-sizing approach was applied in a first phase to a simple mechatronic system, formed with a rectangular plate supporting electrical components such as electric motors and electronic cards, and in a second phase the approach was applied to a wind turbine, considered as a complete mechatronic system. Simulation results were compared with the finite elements method and other studies found in the scientific literature. Simulation results have enabled us to prove that the developed compact models assist the mechatronic architect to find results of simulation with an important accuracy and a low computational cost

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Granon, Leonida. "De la PME/PMI manufacturière traditionnelle à l’entreprise mécatronique : étapes clefs et proposition d’un référentiel mécatronique." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAA021.

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Abstract:

La mécatronique semble être une source de renouveau pour les entreprises et donner accès à de nouveaux marchés qui se caractérisent par la numérisation croissante des produits et services. Alors la question se pose s’il existe des organisations spécifiques pour l'activité mécatronique et si l’on peut dégager un référentiel pour permettre aux petites et moyennes entreprises mécaniques de se positionner par rapport à ce cadre et d’envisager un plan d'action dans le contexte plus général de l’industrie 4.0, fortement numérisée.Tout en partant de l’étude d’organisations qui ont déjà acquis un degré de maturité mécatronique conséquent, cette étude de 5 cas remarquables a permis d’établir un lien entre le degré de mécatronicité du produit mécatronique et les processus que les entreprises mettent en place pour concevoir et fabriquer ces produits. De façon plus spécifique encore, il a été constaté que les produits mécatroniques poussent ces entreprises aux changements de modèles d’affaires qui devraient être pilotés par des outils modernes comme le business motivation model (BMM), par exemple. En effet, ce dernier permet une mise en place d’architecture d’entreprise adaptée à la production et vente de produits et services, modèle que les PME mécaniques devraient envisager d’adopter pour évoluer vers la mécatronique.De façon concrète, ce référentiel propose deux outils pratiques et simples pouvant rentrer dans un cade d’audit interne pour l’entreprise qui souhaite évaluer ses compétences en mécatronique et planifier de futurs développements : d’une part des métriques pour évaluer le degré de mécatronicité d’un produit et d’autre part un modèle d’évaluation de maturité organisationnelle.De façon plus générale, cette étude permet de proposer une lecture de la mécatronique ( une taxonomie ) qui évolue de façon séquentielle depuis le produit mécanique mono-domaine non communiquant au produit numérisé multi-domaine et communiquant avec d’autres systèmes en passant par les étapes d’instrumentation analogue d’abord et l’instrumentation par l’informatique embarquée ensuite. Cette dernière représente le vrai passage à la mécatronique et entraine l’entreprise vers la numérisation de ses produits ainsi que ses moyens de production et donc vers l’industrie 4.0
Mechatronics seems to be a source of organizational renewal as well as providing access to new markets characterized by the growing digitization of products and services. A question arises then: are organizations engaged in mechatronic design and production activity specific? And if so, within a broader context of Industrie 4.0, markedly digitized, can we provide a framework with guidelines that can be applied by the small and medium sized traditional mechanical organizations in order to position themselves in relation to this framework and consider to adopt a plan of actions and evolve towards mechatronics?This survey focuses on 5 noteworthy case studies that already have acquired a good mechatronic maturity level. The study enabled us to establish a relationship between the mechatronicity level of a product and the processes these organizations have put into practice in order to design and manufacture mechatronic products. More markedly yet, we have come to the conclusion that mechatronic products can be seen as levers to the creation of service offerings and thus push these companies to change their business models. We therefore propose that the latter should be managed by modern tools like the Business Motivation Model, for example. As the matter of fact, the BMM is a flexible and therefore suitable management tool for these mechatronic service oriented production systems (PSS). A service oriented architecture (SOA) of an organization then has to be planned, and we find that the business motivation model (BMM) is suitable for bridging these organizational architecture challenges.Specifically, we propose two practical and simple tools that can be seen as internal audit tools for any organization wanting to assess its competencies in mechatronics prior to plan future developments: on the one hand we elaborate metrics to assess the mechatronicity level of a product and a model assessing the mechatronic maturity level of the organization on the other.More broadly, this survey enables us to see mechatronics as a sequential evolution starting with a mechanical mono-domain product without communication abilities which develops to a multi domain digitized product communicating with other systems. The intermediate evolution phases are analogue basic electronic instrumentation, followed by digital electronics and embedded computing. The latter represents the real transition to mechatronics and drives the whole organization towards the digitization of its products and also its means of production and thus towards Industrie 4.0. This can also be seen as a proposal of a taxonomy of mechatronics

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Tomaselli, Ludovic. "Amélioration de la consommation et de la dépollution des moteurs thermiques automobiles par optimisation des systèmes de refroidissement (application aux moteurs Diesel)." Poitiers, 2000. http://www.theses.fr/2000POIT2340.

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Abstract:

Les moteurs thermiques automobiles sont l'objet de developpements inegales jusqu'a ce jour afin de respecter les normes toujours plus contraignantes concernant la consommation et le rejet de polluants. Le travail developpe dans ce memoire apporte une solution a developpement industriel au probleme de surconsommation et de pollution des moteurs dans les conditions thermiques transitoires. La premiere partie du memoire concerne l'analyse energetique d'un moteur diesel. Les flux thermiques generes et echanges y sont mis en avant afin de quantifier par la suite l'aspect thermique du moteur. Un developpement tout particulier concerne la formation des polluants et leur traitement. La deuxieme partie concerne le developpement de la modelisation mise en place pour juger l'impact de differentes solutions technologiques sur la thermique moteur et sur la consommation. Le modele mis en place traite en effet simultanement l'aspect thermique et hydraulique par une description soignee du moteur et des boucles fluides qui lui sont connectees et l'aspect combustion par le developpement d'un module specifique abordant la combustion par un modele de wiebe a une zone. La solution technique retenue concerne un pilotage de la pompe a eau mecanique par le biais de vannes pilotees en sortie de moteur. Un prototype a ete realise et l'on presente dans cette partie les moyens experimentaux mis en uvre. L'analyse comparee des resultats numeriques et experimentaux clot ce chapitre. La troisieme partie concerne l'industrialisation du systeme retenu. On y definit la strategie de pilotage des organes mis en place ainsi que la technologie des pieces retenues. Enfin on juge par des essais normalises le systeme industrialise par comparaison a un moteur classique. La conclusion argumente sur la necessite de poursuivre les travaux engages au niveau de la modelisation pour apprehender une architecture thermique et energetique toujours plus complexe dans les moteurs modernes.

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Dubois, Benoit. "Méthodologie de conception de magnétomètre dans une approche mécatronique." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00408674.

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Abstract:

L'ingénierie des systèmes mécatroniques nécessite la conception simultanée et pluri-disciplinaire des différents sous-systèmes mécanique, électronique et informatique. Dans ce contexte, ces travaux de thèse s'inscrivent dans le cadre d'un projet plus général portant sur la ``Conception Intégrée en Mécatronique Sûre de Fonctionnement''. Il s'agissait de développer des méthodes devant permettre et faciliter la collaboration entre personnes de spécialités différentes dans le but d'aboutir à un système sûr de fonctionnement sans fixer a priori de contraintes sur un élément du système en particulier. Dans la première partie, nous présentons donc un modèle de vieillissement du transistor MOSFET induit par le mécanisme des porteurs chauds. Nous détaillons ensuite l'étude du vieillissement de structures de bases de l'électronique analogique. Nous proposons une méthodologie de conception permettant de maximiser la durée de vie d'un circuit, donc des micro-capteurs, grâce à l'utilisation du modèle de vieillissement. Dans la deuxième partie, en prenant comme exemple un OTA Miller, nous montrons comment notre méthode permet de concevoir des structures complexes sûres de fonctionnement. Pour clore le manuscrit nous proposons une application originale de notre méthode de conception : un capteur de vieillissement de circuit intégré analogique CMOS.

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Desvaux, Melaine. "Optimisation mécatronique de multiplicateurs magnétiques pour le grand éolien." Thesis, Rennes, École normale supérieure, 2018. http://www.theses.fr/2018ENSR0014/document.

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Abstract:

Afin d’optimiser le coût des éoliennes, on choisit souvent d’insérer entre la turbine et la génératrice un multiplicateur de vitesse mécanique à engrenages. Son intérêt est de réduire le coût de la génératrice électrique via la réduction de son couple mécanique. Malheureusement, les multiplicateurs mécaniques sont sujet à des défaillances qui augmentent le coût de fonctionnement de l’éolienne. Ainsi les coûts de maintenance peuvent devenir si importants que certains industriels cherchent à se passer de ce composant, tout particulièrement dans les applications offshore.Parmi les solutions alternatives aux chaînes de conversion à multiplicateur mécanique, une voie innovante consiste à remplacer le multiplicateur à engrenages par une technologie magnétique. Pour évaluer de façon pertinente une telle solution, il est indispensable d'adopter une approche transversale mécatronique considérant à la fois les aspects magnétiques et mécaniques. Une telle approche est originale et pour la mener à bien, il a été nécessaire de développer des modèles multi-physiques afin d’évaluer les performances. Ainsi, les travaux de cette thèse ont porté sur l'élaboration de modèles électromagnétiques, mécaniques et thermiques de deux architectures de multiplicateurs magnétiques. Pour mener à bien une optimisation globale, ces modèles doivent être très performants en termes de compromis temps de calcul / précision. Nous avons enfin réalisé une optimisation globale des parties magnétiques et mécaniques d'un multiplicateur magnétique pour éolienne multi-mégawatt et montré qu'une approche mécatronique permettait d'obtenir de meilleurs résultats qu'une méthode traditionnelle consistant à découpler les dimensionnements magnétiques et mécaniques
Non communiqué

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Benkaci, Mourad. "Surveillance des systèmes mécatronique d'automobile par des méthodes d'apprentissage." Toulouse 3, 2011. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00647456.

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Abstract:

La surveillance des systèmes mécatroniques, en particulier, ceux intégrés sur les véhicules d'aujourd'hui est de plus en plus difficile. Les interconnexions de ces systèmes en vue de l'accroissement des performances et du confort de véhicule augmentent la complexité de l'information nécessaire à la prise de décision en temps réel. Cette thèse est consacrée à la problématique de détection et d'isolation (FDI, Fault Detection & Isolation) de pannes automobiles en utilisant des systèmes de recherche et d'évaluation de l'information par des approches monocritères. Les variables pertinentes pour la détection rapide des pannes sont sélectionnées d'une manière automatique en utilisant deux approches différentes : I. La première consiste à introduire la notion de conflit entre toutes les variables mesurables du système mécatronique et les analyser à partir des projections dans des espaces de classification hyper-rectangles. II. La deuxième approche consiste à utiliser la complexité de Kolmogorov comme outil de classification des signatures de pannes. L'estimation de la complexité de Kolmogorov par des algorithmes de compression sans perte d'information permet de définir un dictionnaire de pannes et de donner un score de criticité par rapport au bon fonctionnement du véhicule. Les deux approches proposées ont été appliquées avec succès sur plusieurs types de données automobiles dans le cadre du projet ANR-DIAPA
Mechatronic systems monitoring, especially those built on today's vehicles, is increasingly complicated. The interconnections of these systems for increased performance and comfort of vehicles increases the complexity of information needed for decision-making in real time. This PhD thesis is devoted to the problem of detection and isolation (FDI Fault Detection & Isolation) of faults in automotive systems using algorithms based on research and evaluation of information by mono-criterion approaches. Relevant variables for rapid detection of faults are selected in an automatic manner by using two different approaches: I. The first is to introduce the notion of conflict between all the measurable variables of mechatronic system and to analyze these variables using their projections in hyper-rectangles spaces classification. II. The second approach is to use Kolmogorov complexity as a tool for classification of fault signatures. The estimate of the Kolmogorov complexity by compression algorithms, without loss of information, allows defining a dictionary of faults and giving a score of criticality with respect to the healthy functioning of the vehicle. The two proposed approaches have been successfully applied to many types of automotive data in the ANR-DIAP project

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Dubois, Benoît. "Méthodologie de conception de magnétomètre dans une approche mécatronique." Strasbourg, 2009. http://www.theses.fr/2009STRA6064.

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Abstract:

L'ingénierie des systèmes mécatroniques nécessite la conception simultanée et pluri-disciplinaire des différents sous-systèmes mécanique, électronique et informatique. Dans ce contexte, ces travaux de thèse s'inscrivent dans le cadre d'un projet plus général portant sur la ``Conception Intégrée en Mécatronique Sûre de Fonctionnement''. Il s'agissait de développer des méthodes devant permettre et faciliter la collaboration entre personnes de spécialités différentes dans le but d'aboutir à un système sûr de fonctionnement sans fixer a priori de contraintes sur un élément du système en particulier. Dans la première partie, nous présentons donc un modèle de vieillissement du transistor MOSFET induit par le mécanisme des porteurs chauds. Nous détaillons ensuite l'étude du vieillissement de structures de bases de l'électronique analogique. Nous proposons une méthodologie de conception permettant de maximiser la durée de vie d'un circuit, donc des micro-capteurs, grâce à l'utilisation du modèle de vieillissement. Dans la deuxième partie, en prenant comme exemple un OTA Miller, nous montrons comment notre méthode permet de concevoir des structures complexes sûres de fonctionnement. Pour clore le manuscrit nous proposons une application originale de notre méthode de conception : un capteur de vieillissement de circuit intégré analogique CMOS
The engineering of mechatronic systems requires the simultaneous and multidisciplinary design of the mechanical, electronic and software sub-systems. In this context, this thesis work is part within the framework on ``Conception Intégrée en Mécatronique Sûre de Fonctionnement''. The goal was to develop methods that allow and facilitate collaboration between people from different specialties in order to achieve a safe system for operation without setting a priori constraints on a system in particular. In the first section, we present a hot carrier induced MOSFET degradation model. We then describe the aging study of basic analog structures. We propose a design methodology to maximize the life of a circuit, and therefore micro-sensors, using the aging model. In the second part, taking as example a Miller OTA, we show how our method allows to design safe complex structures. To finish the manuscript we propose an original application of our design method: an analog aging sensor for CMOS integrated circuit

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Zedin, Thomas. "De la mécatronique de conception vers la mécatronique de construction : à la recherche d’une genèse pour la conception de la robotique sur chantier." Thesis, Paris, HESAM, 2020. http://www.theses.fr/2020HESAC003.

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Abstract:

Il s’agit d’une recherche en architecture portant sur l’intégration de la mécatronique dans la conception des chantiers de construction. La mécatronique est une démarche de conception par combinaison des techniques électroniques informatiques et mécaniques. On retrouve la mécatronique dans des objets du quotidien, mais surtout comme outil de production dans l’industrie avec la robotique. La recherche sur la « mécatronique de construction » existe depuis les années 70 à l’initiative du secteur de la construction au Japon. En architecture la « mécatronique de conception » a permis l’émergence de nouvelles pratiques autour de la fabrication. Celles-ci sont apparues dans les années 2000, grâce à l’accès aux machines à commandes numériques et aux microcontrôleurs dans le milieu académique.Ces objets de recherche et ces nouvelles pratiques sont difficilement observables dans l’industrie de la construction. La mécatronique semble relativement absente des chantiers et la robotique de construction ne fait pas encore partie des catalogues d’engins de construction. La mécatronique de conception ne fait pas encore partie des outils des bureaux d’études. Nous avons donc cherché à connaitre les processus de conception des systèmes mécatroniques pour la construction. Pour cela nous avons confronté la mécatronique aux processus de conception des chantiers d’une entreprise générale de construction.Nous avons réalisé une série d’expériences sous forme de cas d’étude en observation participante. Ces cas d’étude concernent la production de concepts de mécatronique de construction associés à la mise au point des chantiers. Nous avons mobilisé les acteurs de la conception des chantiers (bureaux d’étude, services d’ingénierie technique, conducteurs de travaux) pour travailler sur différents aspects de la mécatronique adaptée à leurs métiers.Cette connaissance de la conception doit nécessairement s’appuyer sur un socle scientifique. L’architecture n’étant pas une discipline scientifique, nous nous sommes appuyés sur des théories de la conception telles que l’Architecturologie développée au sein du laboratoire MAACC. Celles-ci nous ont servi de grille de lecture pour nos observations et de support pour proposer des méthodes de conception de la mécatronique de construction
This research is developed in the field of architecture. It aims at studying the development of mechatronics in construction design and especially building sites. Mechatronics is a design process combining mechanics, electronics and informatics. It can be found in a lot of manufactured products, and is used in industry for production with the growth of robotics. The research in “Construction mechatronics” began in the early 70’s in japan. Later, the rise of rapid prototyping created new practices in architecture for “Design mechatronics”. It appeared in the early 2000’s thanks to the spread of CNC machining and microcontrollers in academic environments.These new practices and research fields are hardly observable in the construction industry. Mechatronics seems to be missing on building sites and not accessible. Also, Design mechatronics is not present in every design and technical departments. Thus, we focused on producing knowledges about the design processes attached to the integration of mechatronics in construction field. We did it by confronting this integration with a regular construction company activities.This led us to a series of experiments by case study in action-research. These cases are focussing on the concepts production for construction robotics. It involved multiple actors charged to the organisation and design of building sites. We looked at their reasoning to match mechatronics with their crafts and occupations.These studies had to be bound to scientific foundations. Architecture is not a scientific discipline, but can be related to Design sciences such as Architecturology developed in the MAACC laboratory. Design sciences helped us to analyse these observations and constitute design methods to design construction mechatronics systems

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Asgari, Bagher. "Contribution à la prise en compte du comportement multi-technologique des robots industriels dans le contexte d'une architecture de commande décentralisée." Aix-Marseille 3, 1998. http://www.theses.fr/1998AIX30080.

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Abstract:

Les imperfections des composants technologiques des robots industriels engendrent des erreurs dependant ou non de leurs conditions d'utilisation. Cela se traduit par un ecart entre la trajectoire reellement suivie par l'effecteur du robot et la trajectoire theorique que l'operateur a defini par programmation pour executer une tache de production donnee. Pour ameliorer la precision du positionnement de l'effecteur du robot, nous proposons tout d'abord de comprendre les phenomenes a l'origine de cet ecart, et nous en deduisons une modelisation technologique tres fine qui prend en compte les differentes erreurs d'origine geometrique et non geometrique. Apres avoir valide ce modele a partir de la simulation d'un robot industriel connu, nous avons resolu le probleme de la construction d'un tel modele a partir de donnees metrologiques experimentales, par identification de ses differents parametres. Ensuite, nous proposons d'utiliser les fondements de ce modele en agissant sur le systeme de commande pour compenser des l'origine et par anticipation ces differentes erreurs. Nous avons etudie ces mecanismes de correction dans le cadre de plusieurs architectures de commande, et nous avons particulierement detaille le cas d'un systeme de commande a architecture decentralisee. L'ensemble de notre etude trouve son interet dans la perspective d'une architecture mecatronique de robot : le robot mecatronique se definit par une structure mecanique plus allegee et donc plus souple, par une localisation au sein meme des articulations des motorisations et de la commande decentralisee correspondante, cette derniere integrant les traitements necessaires pour compenser cette plus grande souplesse.

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Kefsi, Laid. "Contribution à l'étude de la commande prédictive généralisée à temps continu des systèmes mécatronique." Valenciennes, 2007. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/ad0e63c9-de8d-4cca-9d8e-63fd5f889583.

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Abstract:

Le travail présenté dans ce mémoire est principalement consacré à l’étude de la commande prédictive généralisée à temps continu (CGPC) appliquée à des systèmes mécatroniques. Il s’agit d’une contribution à l’analyse et la synthèse d’une loi de commande basée sur la minimisation d’un critère quadratique à horizon fini et fuyant. Cette loi de commande s’est révélée comme une stratégie bien adaptée, capable de contrôler une large classe de systèmes. En effet, elle s’applique aussi bien aux systèmes instables, qu’aux systèmes à non minimum de phase. Une connaissance exacte du retard n’est pas indispensable. Un autre schéma de commande prédictive a été proposé, il consiste à utiliser la structure de commande par modèle interne basée sur la minimisation du critère quadratique de la CGPC. Cette méthode permet, d’une part, d’incorporer une capacité de poursuite explicite dans la commande CGPC, et d’autre part, de tirer profit de la robustesse qu’offre la structure IMC. L’analyse de la robustesse des algorithmes CGPC et IMC/CGPC a permis d’établir quelques règles concernant le choix des paramètres de réglages. De plus, nous avons examiné le moyen d’accroître la stabilité robuste des deux algorithmes, en utilisant le concept de la LTR pour la CGPC avec observateur, et en introduisant un filtre de robustesse dans la structure IMC/CGPC. En vue d’étendre la commande prédictive aux systèmes non linéaires, une version à temps continu de l’approche « Local Model Networks », basée sur une représentation d’état a été proposée. Enfin, une autre approche basée sur la combinaison de la commande prédictive et la commande à mode glissant est développée. Cette méthode a montré son efficacité et ses performances en termes d’erreur statique quasiment nulle et sa rapidité de régulation en présence de perturbations extérieures. Une validation expérimentale des différents algorithmes a été faite sur un système à trois cuves. Les avantages ainsi que les limitations des lois de commandes proposées ont été soulignés
The work presented in this memory is mainly devoted to the study of the continuous time generalize predictive control (CGPC) applied to mecatronic systems. It consists to a contribution to the analysis and the synthesis of a control law based on the minimization of a quadratic criterion. This control strategy is a well adapted control strategy, able to control a broad class of systems. Indeed, it applies as well to the unstable systems, as to the non minimum phase systems. An exact knowledge of the delay is not essential. Another scheme of predictive control was proposed, it consists in using the internal model control (IMC) based on CGPC minimization criterion. This method offers a good tracking trajectory to the CGPC, and gives the robustness benefits which the control structure offers. CGPC and IMC/CGPC robustness analysis made it possible to lay down some rules concerning the choice of adjustments parameters. Moreover, we examined the means of increasing the robust stability of the two algorithms, by using the concept of the LTR for the CGPC with observer, and by introducing a filter of robustness into the IMC/CGPC structure. In order to extend the predictive control to the nonlinear systems, a continuous time version of the Local Model Networks approach, based on the state space representation was proposed. Thus, a nonlinear control structure based on a balanced combination of CGPC regulators was established. Finally, another approach based on the combination between the predictive control and the sliding mode control CGPC/CMG is developed. This method showed its effectiveness and its performances in terms of static error almost null, and its regulation fastness in the presence of external disturbances. An experimental validation of the various algorithms was made on a three tanks system. The advantages as well as the limitations of the suggested control law were underlined

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Ganet-Mattei, Florent. "Fabrication additive de matériaux électroactifs pour applications à la mécatronique." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEI011/document.

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Abstract:

La Fabrication Additive (FA) est un procédé de fabrication qui a commencé à se développer dans les années 80 et qui atteint actuellement une maturité qui lui permet d’être utilisé de manière rentable et fonctionnelle par les industriels. La fabrication additive est définie comme étant le procédé de mise en forme d’une pièce par ajout de matière, à l’opposé de la mise en forme traditionnelle par enlèvement de matière (usinage). Cette nouvelle technologie est une réelle révolution et permet de relever de nouveaux défis technologiques sans précédent. Que ce soit sur un axe matériau ou plus largement dans le cadre de l’usine du futur, la fabrication additive est un réel levier de croissance, mais de nombreux travaux de recherche sont encore à mener afin de perfectionner cette nouvelle technologie. C’est autour de cette problématique que les travaux de thèses se sont focalisés avec un accent sur l’intégration de matériaux électroactifs pour la réalisation de fonction mécatronique tirant profit des procédés de Fabrication Additive. Les actions de recherche montrent que la fabrication additive de matériaux électroactifs sera de plus en plus employée pour la réalisation de fonctions mécatroniques hybrides qui combineront à la fois la structure mécanique, des circuits intégrés en silicium, des pistes conductrices et des matériaux couplés imprimés, intégrant ainsi des fonctionnalités, telles que des capteurs, des affichages ou des sources d’énergie. Les travaux montrent le potentiel applicatif autour du contrôle de santé des structures en composites, mais aussi du contrôle de forme d’instrument pour la chirurgie. Pour arriver au développement de ces dispositifs, les points suivants ont été développés autour des matériaux électroactifs et de leurs règles d’intégrations et d’optimisation
Additive Manufacturing (FA) is a manufacturing process that began to develop in the 1980s and is now mature enough to be used in a cost-effective and functional way by manufacturers. Additive manufacturing is defined as the process of shaping a part by adding material, as opposed to traditional shaping by material removal (machining). This new technology is a real revolution and enables us to meet new unprecedented technological challenges. Whether on a material axis or more widely as part of the plant of the future, additive manufacturing is a real growth driver, but many research work is yet to be conducted to perfect this new technology. It is around this issue that the work of theses focused with a focus on the integration of electroactive materials for the realization of mechatronics function taking advantage of Additive Manufacturing processes. Research shows that additive manufacturing of electroactive materials will be increasingly used for the realization of hybrid mechatronic functions that will combine both the mechanical structure, silicon integrated circuits, conductive tracks and printed coupled materials, integrating as well as features, such as sensors, displays or power sources. The work shows the potential application around the health control of composite structures, but also the instrument shape control for surgery. To arrive at the development of these devices, the following points have been developed around electroactive materials and their integration and optimization rules

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Masri, Christopher. "Optimisation d’une manchette élastomère silicone pour sphincter artificiel urinaire mécatronique." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAI110.

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Abstract:

La société UroMems propose de résoudre les problèmes d’incontinence urinaire avec un nouveau sphincter urinaire artificiel, dans lequel le mécanisme de pompe manuelle utilisé dans les sphincters actuellement implantés dans de nombreux patients est remplacé par un dispositif mécatronique. Une manchette occlusive, mimant le fonctionnement du sphincter naturel, est reliée et activée par le dispositif afin d’autoriser la miction et l’incontinence du patient.Le travail de thèse s’oriente sur la compréhension et l’amélioration du sphincter artificiel. La première partie de cette étude porte sur la numérisation et la modélisation 3D de cette manchette, la caractérisation mécanique de ses différents composants et la mise en place d’un modèle éléments finis. Un banc de test sur un cas simple avec suivi par stéréo-corrélation d’images est également présenté afin de valider le comportement du modèle numérique pour un chargement simple. La deuxième partie porte sur la simulation du geste chirurgical et du fonctionnement de la manchette ainsi qu’une validation du modèle éléments finis en comparaison avec des mesures effectuées sur paillasse. La troisième partie de ce travail consiste à produire des données expérimentales sur sujet anatomique afin d’observer le fonctionnement de la manchette dans son environnement naturel. Les résultats de cette étude ont motivé l’utilisation d’un matériau fantôme (un hydrogel de Polyvinyl alcohol) dont les propriétés mécaniques sont ajustables. Une caractérisation mécanique de cet hydrogel est présentée ainsi qu’un banc d’essai servant de cas test pour la validation du modèle numérique complet. La quatrième partie propose une analyse histo-morphologique de l’urètre masculin, ainsi qu’une caractérisation mécanique complète. Les données obtenues sont ensuite intégrées au modèle éléments finis afin de simuler le fonctionnement de la manchette occlusive dans son environnement naturel. Dans la dernière partie l’outil numérique mis en place est exploité afin de proposer des pistes d’améliorations du sphincter artificiel actuel
UroMems aims at developing a novel treatment solution for severe urinary incontinence by replacing the manual pump mechanism, which is currently considered as the gold standard and which is implanted in patients throughout the world, by a mechatronic device. An occlusive cuff that mimics the natural human sphincter is linked to the device in order to ensure continence and allow micturition.This work focuses on understanding and improving the artificial sphincter. The first part of this study aims at modeling of the occlusive cuff, characterizing the mechanical behavior of all of its components and establishing a corresponding finite element model. A bench test using digital image correlation is also presented in order to validate the behavior of the numerical model for a simple test. In the second part the implantation of the occlusive and its inflation are simulated and the model is validated by comparing its results to the data measured experimentally. The third part aims at validating the interaction between the occlusive cuff and an extraneous body in the numerical simulation. To this end the in vivo experimental behavior of the occlusive cuff is observed. The variability measured among the different subjects motivated the use of a phantom material (a Polyvinyl alcohol hydrogel) of controlled mechanical properties. A thorough mechanical characterization of the hydrogel is also presented in this part as well as a test bench used for the validation of the numerical model. The fourth part proposes a histo-morphological analysis of the male urethra and its mechanical characterization. The data obtained were then integrated to the finite element model. The last part of this work is dedicated to exploiting the finite element tool to propose design improvement of the occlusive cuff

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Arioui, Hichem. "Conception, Mécatronique et Contrôle des Plateformes dédiées aux Applications Centrées Humain." Habilitation à diriger des recherches, Université d'Evry-Val d'Essonne, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00621269.

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Abstract:

Ce mémoire constitue une synthèse de mes sept années d'exercice en tant que maître de conférences à l'Université d'Evry Val d'Essonne depuis septembre 2003. Il retrace mes activités de recherche avec le souci constant de maintenir un lien et une cohérence avec mon activité d'enseignement. Ce mémoire d'Habilitation à Diriger des Recherches synthétise les travaux que j'ai menés dans le domaine de la robotique. Ils traitent de trois thématiques principales en intéraction : la commande des dispositifs à rendu haptique, la simulation de conduite et dernièrement la sécurité routière. Les liens reliant l'ensemble de mes études sont mis en exergue afin de délimiter le programme de recherche qui en découle et présenter les réflexions que je souhaiterais développer dans le futur.

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Lagnier, Julien. "Contribution à l'analyse structurelle des systèmes singuliers pour la conception mécatronique." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEI045/document.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la conception des systèmes mécatroniques. Les travaux se positionnent dans les premières phases du cycle de conception, là où les principaux efforts méthodologiques sont à mener pour améliorer la qualité et la fonctionnalité des produits, et reposent sur le prototypage virtuel (modélisation et simulation). Une approche méthodologique envisageable est de reformuler le problème de conception sous une forme inverse, pour directement utiliser les spécifications du cahier des charges, usuellement exprimées sur les sorties, pour calculer les inconnues du problème. Dans ce contexte, le laboratoire Ampère développe une méthodologie de conception et dimensionnement, basée sur l'inversion de modèle, utilisant le formalisme bond graph, pour proposer une démarche reposant sur des critères dynamiques et énergétiques, et dont la principale originalité est sa phase d'analyse structurelle, permettant une hiérarchisation d’analyse suivant différents niveaux de la structure physique du modèle (topologie, phénoménologie, paramétrage). L'objectif est de contribuer au développement de cette méthodologie, en l’étendant aux modèles appartenant à la classe des systèmes singuliers, porté par la velléité de décliner la démarche à la conception fonctionnelle du châssis automobile et de ses sous-systèmes, comportant un certain nombre d'abstractions de modélisation et d'idéalisations. Cette déclinaison est proposée, d’une part, au niveau de la structure du modèle et, d’autre part, à un niveau considérant sa phénoménologie et ses lois de comportement. Elle requiert la mise en place préalable d'un référentiel algébrique, essentiellement issu de travaux sur la commande des systèmes, pour constituer une base de validation des extensions graphiques (digraphe et bond graph) proposées. En plus de la généralisation qu'ils constituent à la classe des modèles singuliers, les présents travaux proposent une uniformisation des précédentes approches de la méthodologie, originellement appliquées respectivement aux modèles directs et aux modèles inverses, de sorte qu'il n'est à présent plus nécessaire de les différencier
The context of this PhD thesis is the modeling and design of mechatronic systems. The study is positioned in the early design stage of the conception cycle (V-Cycle), where the main efforts have to be produced in terms of methodology, to enhance the quality and the functionality of the products, and based on virtual prototyping (modeling and simulation). One of the possible methodology is to reformulate the design problem as an inverse problem, in order to directly use the design specification of the product, usually given in terms of the system outputs, and then solve the design problem. In this context, the Ampere laboratory of INSA Lyon has developed a conception and design methodology, based on inverse approach and using the bond graph formalism, to propose a step-by-step method based on dynamic and energetic criteria, with a structural analysis phase that allows hierarchical analysis steps, depending on the structural physical layout of the model (topological, phenomenological, parameter set). The aim of the present works is to contribute to the development of this methodology, by enhancing it to the class of descriptor systems. This choice is led by the aim to apply the methodology in the context of chassis design and vehicle dynamics, where, among other, multi-body models represented as a differential-algebraic equation (DAE) system could occur. The contributions are proposed at the level of the topology of the model, as well as at the level of the phenomenological / behavioral aspects. A preliminary step is to enhance the existing algebraic framework to support graphical extension (in term of digraph and bond graph). The overall methodological extensions allow, firstly, a generalization of the approach to the class of descriptor systems, and, secondly, to reach a standardization of the procedures, previously dedicated to direct or inverse models, so as no mandatory differences between those models have to be done anymore

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Coudert, Nathalie. "Contribution à la commande d'une boîte de vitesses automatique : approche mécatronique." Lille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LIL10053.

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Abstract:

La qualité de passage dans une boîte de vitesses automatique est un élément déterminant du confort dans le véhicule. Une approche mécatronique de ce système a permis de définir des lois de commande dont le but est d'améliorer cette qualité. Tout d'abord, une modélisation de la chaîne cinématique du véhicule est faite, en utilisant le formalisme bond-graph. Ensuite, un modèle simplifie non-linéaire de la boîte de vitesses permet de rechercher des commandes en non-linéaire : commande par découplage-linéarisation, commande par modes glissants, que l'on applique sur le modèle complet. Les simulations réalisées sont comparées à des essais réels et montrent de bons résultats. Enfin, des études énergétiques et de robustesse des commandes sont effectuées avant de passer à la partie pratique. Une réalisation pratique sur véhicule est faite : la boite de vitesses étudiée a été équipée d'un distributeur hydraulique et d'actionneurs spécifiques et un calculateur a été élaboré pour pouvoir appliquer les commandes trouvées en théorie.

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Forget, Florent. "Modélisation et contrôle d'actionneurs pour la robotique humanoïde." Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30342.

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Abstract:

La robotique humanoïde pose des problèmes d'actionnement et de contrôle complexes tant ce domaine a des besoins spécifiques. Cela implique la conception de constructions mécatroniques avancées. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes intéressé aux actionneurs de ces robots et avons porté une attention particulière aux systèmes présentant de bonnes capacités de compliance. Par compliance, on entend la faculté du système à s'adapter à son environnement en adoptant un comportement souple. Cette caractéristique est particulièrement recherchée pour les interactions homme-robot et pour rendre les contacts entre le robot et son environnement plus doux. Nous avons étudié deux systèmes en détails : le premier est un système à base de muscles artificiels pneumatiques de Mckibben et le second, un actionneur électrique à câble comportant une flexibilité. Nous avons développé et mis en oeuvre une architecture de contrôle pour la commande des deux systèmes. L'intérêt de cette architecture réside dans son caractère générique et dans son exploitation au sein d'un schéma de commande prédictive (Model predictive control). Nous avons ensuite étudié le comportement thermique d'un actionneur en vue d'exploiter le plein potentiel de ce système tout en garantissant son intégrité. Finalement, nous avons mené des développements afin d'améliorer le contrôle en couple articulaire du robot humanoïde Talos
Humanoid robotics actuation and control is complex as this field has specific needs. This involves the design of advanced mechatronic constructions. In this thesis, we focused on the humanoid robots actuation and paid particular attention to systems with good compliance capabilities. Compliance refers to the ability of the system to adapt to its environment by adopting a flexible behaviour. This feature is particularly sought after for human-robot interactions and to make contacts between the robot and its environment smoother. We studied two systems in detail : the first is a system based on Mckibben's artificial pneumatic muscles and the second is an electric cable driven actuator with flexibility. We have developed and implemented a control architecture for the control of both systems. The interest of this architecture lies in its generic nature and in its use within a model predictive control scheme. We then studied the thermal behaviour of an actuator in order to exploit the full potential of this system while ensuring its integrity. Finally, we have carried out developments to improve the joint torque control of the humanoid robot Talos

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Khettab, Malika. "Etude de l'influence du résinage au niveau de l'IML (Insulated Metal Leadframe), dans le packaging de module commutateur de courant mécatronique." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2014. http://www.theses.fr/2014VERS0043.

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Abstract:

L’objectif de la thèse est d’étudier l’influence du résinage au niveau d’un module IML (technologie développée par Valéo), dans son assemblage (« packaging ») dans un module mécatronique par rapport à sa la fiabilité sous la contrainte d’un cyclage en température. Ce travail est constitué de deux parties complémentaires : la première, a permis de réaliser une étude macroscopique liée au volume par une simulation des effets thermiques dans le module en utilisant le logiciel COMSOL basé sur la méthode des éléments finis alors que la deuxième s’est porté sur une étude expérimentale aux interfaces au niveau microscopique par la technique d’ellipsométrie. La simulation de l’effet du résinage sur le transport de chaleur dans le module a permis de montrer que la présence du polymère dans le « packaging » a pour effet de limiter le gradient de température latéralement ce qui permet de réduire la déformation de la puce sur son support et le matériau de connexion. L’étude expérimentale a été menée en deux étapes : la caractérisation par les techniques ATG, ATR/FTIR et diffusion Brillouin, d’une part, du polymère seul et d’autre part, lorsqu’il est au contact des différents substrats (Si, CuNi, Al) caractéristiques des éléments qui constituent les interfaces du module. La tenue en température a pu être établie et hiérarchisée par la technique ATG. La présence de CO2 dans les polymères a pu être mise en évidence par spectroscopie ATR et par ellipsométrie dans l’IR proche et moyen. Il a été constaté particulièrement qu’une contrainte thermique douce en milieu humide a pour effet d’augmenter la teneur en CO2 dans les polymères avec comme conséquence une augmentation du volume du polymère, ce qui peut avoir un impact sur sa perméabilité et aussi sur ses propriétés élastiques comme en l’occurrence observée en diffusion Brillouin. Une interaction polymère substrat a été mise en évidence par ellipsométrie sur le silicium et interprétée en termes de liaisons par les siloxanes. Les substrats de Cu-Ni et Al ne modifient pas les polymères mais en atmosphère humide, suite à un cyclage thermique, on note une modification des propriétés optiques des polymères qui sont au contact des deux substrats par la variation des constantes optiques, plus importante pour Al que pour Cu-Ni
The purpose of this thesis is to study the effect of resins at the IML module (technology brought up by Valeo car supplier company), in the packaging of a mechatronic module with respect to its reliability under thermal cycling stress. This work consists of two complementary parts: the first part allows one to perform a macroscopic study in terms of volume through simulation of thermal effects in the module by using COMSOL software based on Finite Elements Method while the second part is devoted to the experimental study at interfaces at the microscopic level by ellipsometry technique. The simulation performed to determine the effect of the resin on the transport of heat in the module allows one to show that the presence of the polymer in the packaging tend to limit lateral temperature gradient which quench the mechanical stress of the chip on its support and the interconnexion material. The experimental study was performed in two steps: the characterization by ATG, ATR/FTIR and Brillouin scattering techniques, on the one hand, of the polymer alone and on the other hand, when it is in contact of different substrates (Si, CuNi, Al) characteristic of principal interfaces encountered in the module. Resistance to temperature rise has been quantified and a classification established by ATG technique. The presence of CO2 in the polymers has been evidenced by ATR and ellipsometry in the NIR and MIR. Particularly, it has been observed that a soft thermal stress coupled to a humid environment tend to increase the CO2 content in the polymers with the result that an increase in the volume of the polymer is expected, which may impact on its permeability as well as on its elastic properties as observed by the way by Brillouin scattering. A substrate-polymer interaction has been evidenced by ellipsometry on silicium and an interpreted in terms of siloxane bonding. Cu-Ni and Al substrates dont modify the polymers but in a humid atmosphere, on may note that temperature cycling results in modification of the optical properties of the polymers which are in contact with both substrates from the variation of their optical constants which is more important for Al than for Cu-Ni

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Thouviot, Sylvain. "Optimisation multi-critères d'un système mécatronique en intégrant les problèmes vibro-acoustiques." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00879854.

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Abstract:

La nécessité de simuler des systèmes complexes et multi-physiques est de plus en plus courante dans l'industrie, en particulier avec l'avènement de la conception mécatronique. Ce phénomène couplé à la pression économique poussant les industriels dans la voie de l'optimisation de leurs produits conduit à une augmentation forte des temps de simulation que les progrès techniques ne parviennent pas à compenser. Les travaux menés lors de cette thèse ont permis de proposer une approche hybride analytique/éléments finis pour la simulation temporelle de la dynamique des transmissions par engrenages en présence de non-linéarités de contact. Couplée à une réduction des modèles éléments finis, cette approche permet la résolution rapide de la dynamique d'un réducteur et offre ainsi la possibilité d'intégrer le réducteur comme composant d'un système complexe tel qu'un système mécatronique. La résolution de la dynamique du réducteur peut être menée en parallèle des autres physiques en prenant en compte des couplages forts. L'optimisation d'un tel système est abordée sur un exemple pour clore cette étude.

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Drouin, Christophe. "Contribution à une conception appropriée de robots médicaux : vers une démarche mécatronique." Phd thesis, Université d'Orléans, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00977814.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous apportons la contribution à la conception de robots médicaux, en proposant une démarche de conception simultanée de la structure mécanique du robot. Par opposition à une vision séquentielle naturelle de la conception, la formalisation du processus créatif permet une simultanéité, ouvrant la voie à des structures innovantes dédiées : en robotique médicale, faible masse et faible compacité de la structure mécanique sont souvent recherchées. A partir d'un descriptif de démarches existantes, nous effectuons la conception d'un robot de télé-échographie et d'un robot de chirurgie mini-invasive. Pour les deux applications, de fortes contraintes sont présentes. En télé-échographie, la portabilité est très recherchée, requérant une faible compacité. Pour la chirurgie mini-invasive, les moto-réducteurs du robot in vivo doivent être dimensionnés au plus juste. Ici, nous avons formalisé l'amélioration de la compacité d'une structure parallèle pour la télé-échographie. Les résultats montrent une amélioration de la compacité de l'ordre de 5%. Dans le même esprit, nous avons formalisé la synthèse dimensionnelle de deux robots 2R-R-R de chirurgie mini-invasive in vivo. Nous réalisons l'optimisation simultanée entre le dimensionnement des moto-réducteurs et des longueurs des corps pour tendre vers une simultanéité totale du processus créatif, ce qui nous permet d'améliorer les performances en termes de force et vitesse à l'effecteur. Ces expériences de conception montrent les limites à une simultanéité stricte. Nous indiquons le besoin d'adapter outils et méthodes de conception mécatronique pour une simultanéité en conception robotique tenant compte de l'aspect imparfait du processus créatif.

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Letellier, Clément. "Diagnostic robuste des systèmes incertains. Application à un système mécatronique pour l'automobile." Phd thesis, Université de Rouen, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00747981.

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Abstract:

La détection de défaut est un champ de recherche très large. Les approches à base de modèle ont reçu une attention particulière. Parfois les incertitudes du modèle créent des déviations impactant la détection de défaut. Plusieurs méthodes sont apparues pour surmonter ce problème. L'approche active essaie de découpler les incertitudes afin de créer des résidus sensibles aux défauts alors que l'approche passive propage les incertitudes afin de créer des enveloppes contenant toutes les trajectoires. Dans ce mémoire, l'approche passive a été privilégiée et l'estimateur d'état par prédiction/correction appelé également " Set-Valued Observer " a été investigué. Cet observateur est particulièrement intéressant pour gérer l'effet d'enveloppement causé par les incertitudes du modèle. L'application étudiée dans ce mémoire est un papillon motorisé dont le modèle est non-linéaire. Pour éviter le conservatisme dû aux non-linéarités, l'approche multimodèle est utilisée pour modéliser - par plusieurs modèles linéaires qui commutent - le papillon motorisé. L'avantage de cette approche est de pouvoir utiliser directement l'analyse par intervalles sans dégrader la robustesse du diagnostic. Par ailleurs, certains capteurs du papillon motorisé ne sont pas disponibles ; la reconstruction de l'état, basée sur les redondances analytiques du modèle est nécessaire. Un Observateur de Luenberger Ensembliste est proposé, permettant d'allier la robustesse des méthodes ensemblistes et la puissance de l'exploitation des redondances analytiques du modèle à des fins de reconstruction de capteurs manquants. Cet observateur robuste allié à l'approche multimodèle nous a permis de concevoir une méthode de détection robuste des défauts dédiée au papillon motorisé et à de nombreux autres systèmes.

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Steyn, Nico. "Virtual reality platform model and design in an enabled environment." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2013. http://www.theses.fr/2013VERS0066.

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Abstract:

Cette étude concerne le développement d’une plateforme réalité virtuelle d’une aide à la mobilité à différentiel, à savoir les fauteuils roulants manuels ou électriques à utilisation à fins multiples dans un environnement effectif. La plateforme avec fauteuil roulant est stationnaire avec commandes d’actionnement longitudinales et latérales pour un nombre d’utilisations possibles, telles que : simulations de propulsion du fauteuil roulant manuel ou électrique, entraînement pour s’habituer au fauteuil roulant, recherche sur la technologie d’assistance, planification de l’architecture des parcours et l’évaluation sur l’accessibilité. L'actionnement différentiel de l’aide à la mobilité employé par les utilisateurs inexpérimentés peut être considérablement facilité grâce à cette méthode d'apprentissage au mouvement à l’aide de cette plateforme. L’utilisation d’une plateforme de simulation de mobilité développée sera encore avantageuse à ceux souffrant d’incapacités fonctionnelles utilisant des aides à la mobilité sur roues et qui ont besoin d’un ergothérapeute et de l’évaluation de leur condition. Les recherches sur le facteur de mobilité seront avantageuses dans la conception ergonomique des structures architecturales pour les utilisateurs liés au fauteuil roulant. La plateforme est une conception mécatronique comprenant à la fois des caractéristiques mécaniques et électriques. Les composants mécaniques comportent des tambours entraînés par le fauteuil roulant et l’utilisateur assis sur la plateforme, dont les données enregistrées sur la rotation des roues comportent une importance majeure. La plate-forme est reliée à des actionneurs en but de simuler les mouvements angulaires du fauteuil roulant, rapprochant une pente ou une contre-pente d’une trajectoire déterminée. Le simulateur doit mapper la motion prévue par l’utilisateur du fauteuil roulant électrique au monde virtuel, tenant compte des facteurs comme : des collisions, changements de gradient et diverses propriétés de la surface. Les données audio, la détection des mouvements et la force de rétroaction produites dans un simulateur de mobilité virtuelle permettent aux utilisateurs de détecter une stimulation sensorielle au son, à la motion et à l’équilibre. La conception achèvera finalement l’unité entre la plateforme mécanique, le fauteuil roulant en fournissant à l’utilisateur les données cinématiques et dynamiques essentielles dans un environnement simulé de réalité virtuelle
This research concerns the development of a virtual reality platform for a differential drive mobility aid in manual or electric wheelchairs with multipurpose usage in an enabled environment. The platform for the mobility aid is stationary, with pitch and roll actuated actions for possible different uses such as: manual or electric wheelchair driving simulations, wheelchair training, assistive technology research, architectural route planning and accessibility evaluation. By means of the platform, the differential drive mobility aid, is greatly able to assist inexperienced users in this method of mobility training. The use of the developed mobility simulation platform is additionally of benefit to disabled wheeled mobility users in need of occupational therapist training and evaluation. The investigation into the mobility factor will moreover be of further benefit in the area of the ergonomic designs of architectural structures for wheelchair-bound users. The platform is a mechatronic design with both mechanical and electrical properties. The mechanical components consist of drums, driven by the wheelchair and its user when placed on the platform, where acquired data of the rotation of the wheelchair’s wheels are of importance. The platform is connected to actuators for simulating angular movements of the wheelchair approaching an inclining or declining given path. The simulator necessarily maps intended motion by an electric wheelchair user into the virtual world, taking into consideration influences such as collisions, gradient changes and different surface properties. Audio, motion and force feedback produced on the virtual mobility simulator give the users a sensory stimulus input with regard to sound, movement and balance. Ultimately, the design forms a unity, comprising a mechanical platform, the wheelchair and the enabled user, with the relevant kinematics and dynamics controlled in a simulated virtual reality environment

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Demri, Amel. "Contribution à l'évaluation de la fiabilité d'un système mécatronique par modélisation fonctionnelle et dysfonctionnelle." Phd thesis, Université d'Angers, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00467277.

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Abstract:

Cette thèse porte sur l'étude des systèmes complexes tels que les systèmes mécatroniques, en tenant compte de leur aspect dynamique, hybride, reconfigurable et multitechnologies. Le premier chapitre est consacré au contexte actuel des systèmes mécatroniques et la nécessité qu'ils soient conçus et développés de manière collaborative afin d'obtenir des systèmes sûrs de fonctionnement. La démarche systémique aide à l'étude de ces systèmes complexes. Le second chapitre expose les différentes méthodes utilisées dans l'analyse qualitative ainsi que dans l'analyse quantitative. Le choix se porte alors sur les méthodes SADT et SA-RT pour l'analyse fonctionnelle, l'AMDE et l'AEEL pour l'analyse dysfonctionnelle et sur les réseaux de Petri pour l'analyse quantitative. Le dernier chapitre expose la méthodologie proposée pour l'estimation de la fiabilité des systèmes mécatroniques ainsi que l'application de cette méthodologie sur un système ABS. Finalement, les conclusions et les perspectives de l'approche proposée sont émises.

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Büssing, Tobias. "Conception d'un simulateur mécatronique à propriétés variables pour l'apprentissage du geste en kinésithérapie respiratoire." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENA015.

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Abstract:

En France, 460000 nourrissons âgés d’un moins à deux ans, sont affectés par la bronchiolite aiguë chaque hiver. Cette infection virale, qui a pour conséquence une inflammation des voies respiratoires, est généralement traitée par des séances de kinésithérapie respiratoire (KR). Afin d’améliorer l’apprentissage des techniques de KR pédiatriques, un simulateur, représentatif d’un nourrisson de six mois présentant un encombrement moyen, a été réalisé au laboratoire SYMME. Ce premier simulateur permet aux kinésithérapeutes novices d’apprendre les gestes de base de la KR dans un environnement didactique et protégé. Ce travail s’inscrit dans la continuité de cette étude, et devra permettre à terme d’améliorer la formation, en proposant des situations didactiques variées. Dans un premier temps, un système permettant de reproduire sur le simulateur le mouvement de respiration du nourrisson a été réalisé. Puis nous avons travaillé sur la conception d’un mécanisme permettant d’obtenir un comportement mécanique variable au niveau du thorax, afin de permettre à l’apprenant de s’entrainer sur différents cas cliniques. Pour la réalisation d’un tel dispositif, nous nous sommes orientés vers des systèmes classiquement utilisés pour dissiper de l’énergie en modifiant la raideur et/ou l’amortissement de la structure. Deux dispositifs semi-actifs basés sur l’utilisation d’un vérin hydraulique ont été principalement étudiés. Ils se différencient par la façon dont l’écoulement du fluide entre les deux chambres du vérin est modifié : le premier par un changement de section de la canalisation, le deuxième par une modification des propriétés d’écoulement d’un fluide magnétorhéologique. La première solution a été validée partiellement par un kinésithérapeute référent mais n’est pas tout à fait satisfaisante. La seconde a été testée sur un banc d’essai spécifique et semble être une voie prometteuse pour la réalisation du simulateur à propriétés variables
In France, 460000 infants between one month and two years are affected by the acute bronchiolitis each winter. This viral infection which leads to an inflammation of the respiratory tract is generally treated during a respiratory physiotherapy(RP) session. In order to improve the technical learning of the paediatric RP, a simulator which represents a six month old infant with an average type of bronchiolitis was developed in the laboratory SYMME. This first simulator allows the physiotherapist students to learn the basic gestures of the RP in a didactic and safe environment. This research work follows the frame work of this study and should allow an improvement of the training by proposing various didactic situations. As a first step, a system that allows reproducing the breathing movement of an infant on the simulator was developed. Then we worked on the design of a mechanism that allows obtaining a variable mechanical behaviour of the thorax in order to enable the student to practice on different clinical cases. For the realisation of such a device, we focused on systems which are conventionally used to dissipate energy by modifying the stiffness and/or the damping of the structure. Two semi-active devices based on the usage of a cylinder/piston system were examined. They differ in the way the pressure difference between the two chambers of the cylinder is generated : first, by changing the flow geometry and second, by a modification of the fluid flow characteristics of a magnetorheological fluid. The first solution was partially validated by a physiotherapist but was not completly satisfying. The second solution was tested on a specific test bench and seems to be a promising way to realise a simulator with variable properties

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Audet, Julien Mathieu. "Conception et validation expérimentale d’un système mécatronique pour la manipulation intuitive de composantes lourdes." Master's thesis, Université Laval, 2020. http://hdl.handle.net/20.500.11794/66710.

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Abstract:

Ce mémoire présente la conception et la validation expérimentale d'un système mécatronique visant à faciliter la manipulation de composantes lourdes dans des situations industrielles d'assemblage, par exemple l'assemblage de panneaux de fuselage d'avion. Le principe de la redondance sous-actionnée est utilisé pour que l'interaction entre l'opérateur humain et le robot soit sécuritaire, intuitive et réactive, tout en permettant une charge utile relativement élevée. Ce principe consiste à utiliser un mécanisme passif à basse impédance couplé à un système actif avec la charge utile à manipuler directement attachée à l'effecteur du mécanisme passif. Lors du fonctionnement du dispositif, l'opérateur humain manipule directement la charge utile et induit ainsi des mouvements dans le mécanisme passif. Les variations mesurées dans les articulations passives sont ensuite utilisées pour contrôler les articulations actives à haute impédance du robot. Dans les travaux réalisés antérieurement, le principe a été appliqué aux mouvements translationnels. Le but de ce mémoire est donc d'appliquer le principe de la redondance sous-actionnée aux mouvements rotatifs a n d'orienter une charge utile dans l'espace tridimensionnel. Tout d'abord, le principe est appliqué à un manipulateur plan à un degré de liberté pour évaluer la validité du concept pour les mouvements rotatifs. Ensuite, il est appliqué à un manipulateur spatial à deux degrés de liberté. Des contrepoids actifs sont utilisés pour équilibrer statiquement les deux manipulateurs. Il est à noter que le dernier mouvement rotatif n'est pas étudié puisqu'il est facile à implémenter ; l'équilibrage statique n'étant pas requis pour la rotation autour de l'axe vertical. Finalement, le système rotatif obtenu précédemment est combiné avec un système translationnel existant dans le but de manipuler librement une charge utile dans l'espace à six dimensions. Les validations expérimentales sont présentées pour montrer que le manipulateur est intuitif, réactif et sécuritaire pour l'opérateur humain.
This Master's thesis presents the design and experimental validation of a mechatronic system aimed at facilitating the handling of heavy components in industrial assembly situations, for example the assembly of aircraft fuselage panels. The principle of underactuated redundancy is used to make the interaction between the human operator and the robot safe, intuitive and responsive, while allowing a relatively high payload. This principle consists in using a low-impedance passive mechanism paired with an active system with a payload directly attached to the passive mechanism's end e ector. In the operation of the device, the human operator directly manipulates the payload and thereby induces movements in the passive mechanism. The measured joint variables in the passive mechanism are then used to control the high-impedance active joints of the robot. In previous works, the principle of underactuated redundancy has been applied to translational movements. The aim of this Master's thesis is therefore to apply the principle of underactuated redundancy to rotations in order to rotate a payload in three-dimensional space. First, the principle is applied to a one-degree-of-freedom planar manipulator in order to evaluate the validity of the concept for rotational motions. Then, it is applied to a two-degree-of-freedom spatial manipulator. Active counterweights are used to statically balance the two manipulators. It should be noted that the last rotational motion is not studied since it is easy to implement; static balancing is not required for the rotation around the vertical axis. Subsequently, the rotational system obtained previously is combined with an existing translational system with the objective of freely manipulating a payload in six-dimensional space. The experimental validations are presented to show that the manipulator is safe, intuitive and responsive for the human operator.

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Bricogne-Cuignières, Matthieu. "Méthode agile pour la conception collaborative multidisciplinaire de systèmes intégrés : application à la mécatronique." Thesis, Compiègne, 2015. http://www.theses.fr/2015COMP2176/document.

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Abstract:

Ces travaux portent sur la conception multidisciplinaire de systèmes intégrés. Ces systèmes sont soumis à un nombre d’exigences toujours croissant, entraînant des besoins en termes d’intégration fonctionnelle et spatiale. Ces différents types d’intégration relative au produit sont également la source d’une complexité organisationnelle, provenant à la fois de la multitude d’acteurs réalisant différentes activités d’ingénierie, mais également de la diversité des domaines impliqués, désignée dans ce manuscrit par « intégration multidisciplinaire ». Pour favoriser cette intégration multidisciplinaire, les phases de « conception préliminaire » et de « conception détaillée » ont été identifiées comme déterminantes, notamment car elles se caractérisent par la collaboration de nombreux experts, manipulant un grand nombre de données techniques de définition. Les systèmes conçus lors de conceptions multidisciplinaires restent faiblement intégrés. Cela est en partie dû au cloisonnement entre les disciplines et à un mode d’organisation projet basé sur une planification prédominante, caractérisé notamment par une diffusion de l’information principalement descendante (top-down). Afin d’assurer une meilleure collaboration entre ces différentes disciplines, de permettre des prises de décision éclairées par des indicateurs opérationnels et de pouvoir analyser et mieux comprendre les phénomènes d’intégration des expertises, l’introduction d’une méthode inspirée des principes fondateurs des méthodes agiles est proposée pour la conception collaborative de systèmes intégrés.La contribution de ces travaux s’appuie sur trois concepts complémentaires. Le premier, intitulé Collaborative Actions Framework correspond à un cadre de collaboration opérationnelle autour d’actions. Un des objectifs de ce framework est de faciliter la collaboration des acteurs des projets de conception, quelle que soit leur origine disciplinaire, mais également d’assurer une traçabilité entre les prises de décision et les corrections/modifications apportées sur les données techniques. Cette traçabilité est rendue possible grâce aux liens existants avec le second concept intitulé Workspace. Apportant un nouvel éclairage sur les possibilités offertes par la collaboration autour de ces espaces de collaboration, ce concept offre un certain nombre de possibilités,notamment la mise en commun continue des travaux, l’intégration multidisciplinaire et la validation des modifications. Les échanges de données techniques entre les workspaces, ou le travail simultané sur les mêmes données techniques, s’appuient quant à eux sur la possibilité de pouvoir gérer de façon parallèle différentes versions d’une même donnée technique. Ces possibilités sont proposées par le troisième concept, intitulé branch & merge, qui permet également à différents acteurs de travailler simultanément sur les mêmes données. Enfin, ces trois concepts sont ensuite illustrés par l’intermédiaire d’un démonstrateur composé d’un scénario et d’un prototype informatique. Un produit mécatronique, combinaison synergique et systémique de la mécanique, de l'électronique et de l'informatique temps réel, est utilisé afin d’illustrer les possibilités offertes par nos travaux en termes d'intégration multidisciplinaire lors de la conception collaborative
This work focuses on the multidisciplinary and collaborative design of integrated systems. These systems are subject to an ever increasing number of requirements, leading to the need for more comprehensive functional and spatial integration. These different types of product integration are also at the origin of organizational complexity. This complexity arises not only from the great number of actors performing various engineering activities but also from the diversity of disciplines involved (designated in this manuscript as “multidisciplinary integration”). To encourage this multidisciplinary integration, “preliminary design” and “detailed design” have been identified as the most significant steps, especially since they are characterized by the collaboration of multiple experts handling a large number of product definition’ technical data. Systems that have been designed thanks to multidisciplinary approaches are generally poorly integrated. This is partially due to the compartmentalization of disciplines, as well as to the “project-planned” method, where project planning is predominant and information is mainly spread out “top-down”. To ensure better cooperation between the various disciplines, to enable decision making based on operational indicators and to analyze and understand the multidisciplinary integration processes, a method inspired by the founding principles of agile methods (the agile manifesto) is proposed for the collaborative design of integrated systems. This work is based on three complementary concepts. The first is, the Collaborative Actions Framework, an operational framework for collaboration around actions. One objective of this framework is to improve the collaboration among designers, whatever their disciplinary origin. It also ensures traceability between decision making and corrections/changes made to technical data. This traceability is made possible by the useof the second concept, called Workspace. Even if this term is already well known, we propose a new definition/usage to transform it into collaboration spaces. This concept offers great possibilities, including the continuous delivering/sharing of experts’ contributions, multidisciplinary integration and change validation. The exchange of technical data between workspaces, or simultaneous work on the same data, relies on the ability to manage several parallel versions of the same item into a single datamanagement system. These opportunities are offered by the third concept, called Branch & Merge. Finally, these three concepts are illustrated through a scenario and a computer prototype. A mechatronic product, “the synergistic combination of mechanical and electrical engineering, computer science, and information technology” (Harashima et al., 1996), is used to illustrate the opportunities offered by our work in terms of multidisciplinary integration during collaborative design

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Menyhardt, Karoly. "Sistem inteligent de protezare pentru membrul superior." Artois, 2008. http://www.theses.fr/2008ARTO0207.

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Abstract:

La thèse présentée ici, représente un premier pas dans la réalisation d’un système prothétique intelligent pour le membre supérieur humain, aux coûts réduits, à Timisoara. Par la détermination des paramètres cinématiques du modèle simplifié de la prothèse on peut préconiser son comportement, soit on peut estimer ses possibilités de mouvement. Par la représentation de l’espace de travail et de ses projections sur divers plans, on peut observer, modifier et optimiser les lois du mouvement, respectivement la trajectoire de différents couples cinématiques contrôlés par les microcontrôleurs de la prothèse. En partant de l’étude de l’anatomie fonctionnelle du membre supérieur, ainsi que du stade actuel de développement des prothèses au niveau mondial, on a conçu, projeté et puis réalisé au niveau de prototype une prothèse intelligente pour le membre supérieur. La prothèse réalisée est fonctionnelle et a un coût réduit. Les composants mécaniques de la structure de la prothèse consistent des articulations d’épaule, de coude, jointure, barres, flanches et les autres éléments de lien. Le système d’actionnement de la prothèse consiste de moteurs pas à pas et les réducteurs afférents. Le système sensoriel de la prothèse consiste des éléments de contrôle de la prothèse, micro interrupteurs. Pour démontrer la fonctionnalité de la prothèse, celle-ci a été soumise à des déterminations expérimentales d’analyse du mouvement avec un système basé sur des acquisitions vidéo, ainsi que le mesurage des vibrations qui apparaissent pendant l’utilisation. Les résultats de ces études expérimentales valident le prototype réalisé par l’auteur
The thesis presented here, represents a first step in the development of an intelligent prosthetic system for the human upper limb, with low costs, at Timisoara. By determining the kinematic parameters of the prosthesis’ simplified model it is possible to predict its behavior and movement possibilities. Trough the representation of the active workspace and its projections in different planes, it is possible to observe, modify and optimize the laws of motion, respectively the trajectories of different kinematical joints controlled by the prosthesis’ microcontrollers. Starting from the study of the functional anatomy of the upper limb and the current state of development of prostheses worldwide, a prototype level intelligent prosthesis was designed and engineered for the upper limb. The developed prosthesis is functional and at a low cost. The mechanical components of the prosthesis’ structure consist of the shoulder, elbow and hand joints, bars and other linkage elements. The actuating system of the prosthesis is made with stepper motors and reducers. The sensorial system is formed by the control elements of the prosthesis and micro-switches. To demonstrate the functionality of the prosthesis, it was put under experimental tests to analyze the movements with systems based on video acquisition, ultrasound and vibration measurements during different tasks. The results of these experimental studies validate the prototype built by the author

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Raka, Sid-Ahmed. "Méthodes et outils ensemblistes pour le pré-dimensionnement de systèmes mécatroniques." Thesis, Cergy-Pontoise, 2011. http://www.theses.fr/2011CERG0516.

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Abstract:

Le pré-dimensionnement se situe en amont du processus de conception d'un système : à partir d'un ensemble d'exigences, il consiste à déterminer un ensemble de solutions techniques possibles dans un espace de recherche souvent très grand et structuré par une connaissance partielle et incertaine du futur système et de son environnement. Bien avant de penser au choix définitif des composants et au dimensionnement précis du système complet, les concepteurs doivent s'appuyer sur un premier cahier des charges, des modélisations des principaux phénomènes et divers retours d'expériences pour formaliser des contraintes, faire des hypothèses simplificatrices, envisager diverses architectures et faire des choix sur des données imprécises (i.e. caractérisées sous la forme d'intervalles, de listes de valeurs possibles, etc…). Les choix effectués lors du pré-dimensionnement pouvant être très lourds de conséquences sur la suite du développement, il est primordial de détecter au plus tôt d'éventuelles incohérences et de pouvoir vérifier la satisfaction des exigences dans un contexte incertain. Dans ce travail, une méthodologie de vérification des exigences basée sur l'échange de modèles ensemblistes entre donneurs d'ordre et fournisseurs est proposée. Elle s'inscrit dans le cadre d'un paradigme de conception basé sur la réduction d'incertitudes. Après un travail portant sur la modélisation des systèmes mécatroniques, une attention particulière est portée à la prise en compte d'incertitudes déterministes sur des grandeurs continues : des techniques basées sur l'analyse par intervalles telles que la satisfaction de contraintes (CSP), des calculs d'atteignabilité pour des modèles dynamiques de connaissances ou encore l'identification de modèles de comportements ensemblistes sont ainsi mis en œuvre et développés afin d'outiller la méthodologie proposée et contribuer à répondre à l'objectif d'une vérification à couverture garantie
The pre-sizing takes place upstream to the process of designing a system: from a set of requirements, it consists in determining a set of possible technical solutions in an often very large search space which is structured by the uncertain and partial knowledge available about the future system and its environment. Long before making the final choice and the final sizing of the system components, the designers have to use specifications, models of the main phenomena, and experience feedbacks to formalize some constraints, make simplifying assumptions, consider various architectures and make choices based on imprecise data (i.e. intervals, finite sets of possible values, etc…). The choices made during the pre-sizing process often involving strong commitments for the further developments, it is very important to early detect potential inconsistencies and to verify the satisfaction of the requirements in an uncertain context. In this work, a methodology based on the exchange of set-membership models between principals and suppliers is proposed for the verification of requirements. This methodology is fully consistent with a design paradigm based on the reduction of uncertainties. After a work dedicated to the modeling of mechatronic systems, a special attention is paid to dealing with deterministic uncertainties affecting continuous values: some techniques based on interval analysis such as constraint satisfaction (interval CSP), reachability computations for knowledge dynamic models or identification of set-membership behavioral models are used and developed, so providing a set of tools to implement the proposed methodology and contribute to reach the goal of a verification with a full and guaranteed coverage

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Zerelli, Manel. "Systèmes mécatroniques à paramètres variables : analyse du comportement et approche du tolérancement." Thesis, Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2014. http://www.theses.fr/2014ECAP0032/document.

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Abstract:

Dans cette thèse nous avons proposé une méthode d’étude des variations paramétriques pour les systèmes mécatroniques continus et hybrides puis une approche du tolérancement mécatronique. Nous avons d’abord étudié les différentes approches existantes pour la prise en compte de la variation de paramètres. Pour les systèmes continus à paramètres variables nous avons choisi la méthode des inclusions différentielles. Nous avons repris l’algorithme de Raczynski et nous avons développé un algorithme d’optimisation qui se base sur la méthode du steepest descent, avec une extension permettant d’obtenir l’optimum global. Pour les systèmes hybrides, contenant des évolutions continues et des sauts discrets, et qui présentent des variations paramétriques, nous avons choisi le formalisme de l’inclusion différentielle impulsionnelle comme outil de modélisation. Nous avons repris ce formalisme et identifié ses éléments sur un système mécatronique. Nous avons développé des algorithmes de résolution des inclusions différentielles impulsionnelles pour un puis pour plusieurs paramètres variables. Pour visualiser les résultats, les algorithmes développés ont été implémentés sous Mathématica. Nous avons fini cette partie par une comparaison entre notre approche et d’autres comme celles autour des automates hybrides à invariant polyèdre, les inclusions différentielles polygonales et l’algorithme pratique de résolution des inclusions différentielles. Nous avons montré alors certains avantages de notre approche. En dernière partie, nous avons repris les différents outils utilisés et résultats obtenus pour définir et affiner notre approche du tolérancement. Nous avons défini la zone du fonctionnement désiré, les différents cas de figures qu’elle peut présenter et son intersection avec le domaine atteignable. Nous avons présenté un outil métrique basé sur la distance topologique de Hausdorff pour le calcul des distances entre ces différents ensembles. Munis de ces éléments, nous avons proposé une démarche itérative pour le tolérancement dans l’espace d’état
In this thesis we proposed a method for the study of parametric variation for continuous and hybrid systems and an approach for mechatronics tolerancing. We first studied the different existing approaches to take into account the variation of parameters. For continuous systems with variable parameters we chose the method of differential inclusions. We took the Raczynski algorithm and we have developed an optimization algorithm which is based on the steepest descent method with an extension to obtain global optimum. For hybrid systems, containing continuous evolutions and discrete jumps, and have parametric variations, we have chosen the formalism of impulse differential inclusion as a modeling tool. We took this formalism and identified its components on a mechatronic system. We have developed algorithms for solving impulse differential inclusions for several variable parameters. To view the results, the developed algorithms were implemented in Mathematica. We ended this part by a comparison between our approach and others like those around hybrid automata invariant polyhedron, polygonal differential inclusions and practical algorithm for solving differential inclusion. We showed then some advantages of our approach. In the last part, we organized the different tools used and results obtained to define and refine our approach to tolerancing. We defined the area of the desired operation, the various scenarios that may present, and its intersection with reachable area. We presented a metric tool based on topological Hausdorff distance for the calculation of distances between the different sets. With these elements, we proposed an iterative approach to tolerancing in the state space

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Mahieddine, Mahmoud Sofiane. "Contribution à la commande par mode de glissement des systèmes mécatroniques." Valenciennes, 2007. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/91f64c00-0f58-4cb5-8233-c90baa1a62ae.

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Abstract:

Ce mémoire s’intéresse à la commande par mode de glissement des systèmes mécatroniques, notamment linéaires et non linéaires, mal définis et perturbés. Cette loi de commande présente plusieurs avantages, à savoir : la réduction de l’ordre du système, l’insensibilité aux variations des paramètres du système et aux perturbations, la non exigence de la connaissance parfaite du modèle du système à contrôler et, enfin, la simplicité d’implantation pratique. Le phénomène de réticence est l’un des inconvénients majeurs de cette technique qui peut exciter les dynamiques négligées et conduire à l’instabilité. La contribution principale de ce travail porte sur la synthèse d’une loi de commande à régime glissant assurant la robustesse du comportement vis-à-vis des incertitudes paramétriques et des perturbations extérieures. L’objectif est de trouver une solution pour remédier, d’une part, à l’effet de broutement en conservant la propriété de robustesse, et, d’autre part, synthétiser une commande robuste rejetant les perturbations mal-adaptées pour une classe spécifique de systèmes. Cette classe peut regrouper les systèmes mécatroniques. Dans le cas des systèmes linéaires, et en présence de perturbations mal-adaptées, une surface de glissement est synthétisée pour obtenir une loi de commande robuste. Ensuite, une loi de commande utilisant l’approche fonction de transfert est proposée, cette étude concerne les systèmes linéaires du second ordre. Une application de cette commande à un système hydraulique a été présentée. L’objectif dans le cas des systèmes non linéaires est de trouver une solution à l’effet de broutement, en changeant la structure de la commande à l’intérieur de la couche limite de la surface de glissement, un formalisme de compensation de l’incertitude et de la perturbation a été présenté. Le problème de perturbations mal-adaptées pour une classe des systèmes a été résolu. En présence des bruits de mesure, nous avons proposé un différentiateur à mode glissant par l’approche fonction de transfert, une application réelle sur un système hydraulique a été présentée. Enfin, la dernière partie concerne la synthèse des observateurs à mode glissant
This thesis discusses about sliding mode control of mécatronics systems, in particular linear and nonlinear, uncertain and disturbed systems. This controller gives the advantages of robustness to disturbance and parametric uncertainties, reduced order and simplicity of implementation. However, chattering (actuator high frequency vibration) is its major disadvantage. The main goal of this work is to find a solution to the chattering problem and rejected mismatched uncertainties. Firstly, we propose a new method to design a sliding surface for linear systems with mismatched uncertainties. The proposed sliding surface provides a new stability criterion of the reduced-order system origin with respect to mismatched uncertainties. Then, we proposed a new strategy of sliding mode control using the transfer function approach, this study relates to the second order linear systems. Secondly, in case of nonlinear systems, we have find a solution of chattering problem using variable structure control in the boundary layer, the stability and the robustness of the closed-loop system are proven analytically using the Lyapunov synthesis approach. In the presence of output noises, a robust differentiator via sliding mode transfer function is studied. The application of this method to Hydraulic system gives encouraging results which are presented on different case. Finally, we designed a sliding mode observer for system with unknown input in order to recover the information

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GROULT, BARTHELEMY. "Modelisation des sous structures modales dans le logiciel d'analyse par elements finis et de simulation mecatronique plexus-r." Paris, CNAM, 1997. http://www.theses.fr/1997CNAM0292.

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Abstract:

Ce travail presente les etudes et developpements ayant abouti a l'introduction, dans le logiciel plexus-r, d'un nouveau type de sous structure : le solide modal. Plexus-r est un programme d'analyse par elements finis et de simulation mecatronique developpe par sfim industries et le cea (commissariat a l'energie atomique) qui permet la modelisation de systemes souples poly-articules asservis. Il fait ainsi coexister, au sein d'un meme prototype virtuel, des elements finis classiques (poutres, coques), des elements finis robotiques (articulations, capteurs, actionneurs), des elements de controle (fonctions de transferts, equations d'etat), des sous-structures rigides et des solides modaux. Le solide modal est caracterise, dans le cadre d'une hypothese de grands deplacements et petites deformations, a l'aide d'un nombre restreint de degres de liberte : les modes propres (rigides et deformables) du solide qu'il modelise. La technique utilisee consiste a definir les mouvements de corps rigide et les deformations comme des combinaisons lineaires de ces modes propres. Le solide modal prend son interet lorsque le rapport qualite/temps de calcul de la modelisation elements finis d'une sous-structure devient penalisant ; dans ce cas, il se substitue a cette description classique. La logique du solide modal est basee sur l'introduction dans la bibliotheque de plexus-r d'un nouveau type d'element fini : l'element modal. Cet element, qui n'a pas de representativite physique, est un element a un noeud, a un degre de liberte. Chaque element est relatif a un mode propre, rigide ou deformable, et admet comme degre de liberte l'amplitude modale associee a ce mode. Le solide modal est ainsi defini comme un super element compose d'un ensemble de n elements modaux. N etant egal au nombre de modes utilises pour caracteriser le solide modelise.

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Gouaillier, David. "Conception mécanique et commande de l'appareil locomoteur d'un robot humanoïde." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2009. http://www.theses.fr/2009VERS0037.

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Abstract:

La présente thèse concerne la conception mécanique et la commande de l’appareil locomoteur d’un robot bipède de petite taille. En collaboration avec l’entreprise Aldébaran Robotics, une étude complète de la mécatronique des jambes du robot est présentée. En s’appuyant sur un cahier des charges, le choix de la cinématique ainsi que le choix des actionneurs est décrit. De plus, un protocole expérimental complet permettant de dimensionner ces actionneurs est précisément étudié. Cette phase se termine par la réalisation de différents prototypes en partenariat avec Aldébaran Robotics. Enfin, une étude et une implémentation d’un premier algorithme de contrôle de locomotion bipèdique est présenté. Ce manuscrit se termine par la présentation de divers résultats de marche omnidirectionnelle obtenus sur le dernier prototype de la société
This work deals with the mechanical design and the control of the legs of a small humanoid robot. In collaboration with Aldebaran Robotics, a complete study of the mechatronics of the biped’s legs is presented. Based on the specifications of the product, the choice of kinematics and actuators is described. Then, an experimental process allowing the sizing of the leg motors is studied, and some biped prototypes are produced in partnership with Aldebaran Robotics. Finally, we look at the results of experimentations with a first implementation of an omni-directional walk control algorithm on the latest prototype

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Charlot, Jean-François. "Logistique de la modélisation en conception de systèmes multi-technologiques." Bordeaux 1, 2005. http://www.theses.fr/2005BOR13118.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est de montrer quels avantages la modélisation apporte à la gestion du cycle de vie des systèmes multi-technologies. Pour se faire, la démarche adoptée se scinde en deux parties, la partie traitant de l'adéquation des modèles aux méthodes de conception des systèmes et de la modélisation comme outil de spécification et de lutte contre l'obsolescence. La seconde partie traite quant à elle du contexte de la modélisation dans la prévention de la défaillance des systèmes multi-technologiques et se veut une application de la logistique de la modélisation comme outil du maintien en condition opérationnelle de ces sytèmes. L'analyse de l'adéquation des modèles aux méthodes de conception des systèmes multi-technologiques passe par la caractérisation des sytèmes multi-technologiques et l'exposé des méthodes de conception et de modélisation et s'intéresse aux modèles VHDL-AMS multi-technologiques fonctionnels et à l'analogie au domaine électrique pour la spécification des systèmes et la lutte contre l'obsolescence. Cette thèse présente ensuite le contexte de la modélisation comme moyen de prévention de la défaillance des systèmes et cherche à définir ce qu'est une maintenance modélisable et quels sont les avantages que l'ont peut en tirer. Enfin, cette thèse se conclut par un exemple d'application de la logitique de la modélisation au maintien en condition opérationnelle des systèmes multi-technologiques en montrant son implication pour l'amélioration continue de la qualité des programmes de maintenance, le rétablissement de la disponibilité opérationnelle et la maîtrise du coût global de possession des systèmes et de leurs équipements.

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Assaad, Bassel. "Contribution à la prise en compte des aspects thermiques des machines électriques dans un environnement mécatronique." Thesis, Compiègne, 2015. http://www.theses.fr/2015COMP2251/document.

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Abstract:

Les machines électriques jouent un rôle très important dans la conversion d'énergie dans plusieurs applications et domaines. Les contraintes thermiques jouent ainsi un rôle indispensable dans la conception des machines électriques de plus en plus petites et performantes. En effet, la performance des machines électriques est limitée par les températures maximales admissibles dans certaines zones critiques telles que le bobinage, les aimants permanents et les roulements. Deux approches principales peuvent être utilisées pour étudier le comportement thermique de la machine: la méthode nodale ou le circuit à constantes localisées ou les modèles numériques. Dans notre étude, nous proposons d'appliquer la méthode nodale sur une machine électrique intégrée dans un environnement mécatronique complexe. Le modèle thermique développé de la machine est ainsi présenté avec ses différents éléments. En effet, un modèle précis dépend fortement de plusieurs paramètres thermiques tels que les coefficients d'échange convectif, les conductances de contact, les conductivités équivalentes du bobinage, et autres paramètres. En conséquence, des techniques d'analyse de sensibilité sont ensuite appliquées sur le modèle thermique pour identifier les paramètres d'influence significative sur les températures de la machine ainsi que pour la réduction de ce modèle. Ensuite, nous appliquons deux méthodologies d'identification des paramètres thermiques incertains sont développées et appliquées afin de recaler le modèle thermique de la machine. Cette étape permet la validation de ce modèle par rapport à des mesures thermiques sur une machine synchrone à aimants permanents internes installée sur un banc de caractérisation de machine électriques. Finalement, nous intégrons le modèle recalé dans une approche système mécatronique comportant les lois de commande de la machine ainsi que son convertisseur. Ceci permettra ainsi d'étudier l'influence de la température d'une machine électrique sur le système mécatronique complet
Electric machines play an important role in power conversion in several applications and fields. With the increasing demand for designing lighter and more efficient machines and optimizing the existing structures, thermal analysis becomes a necessary; in fact, the performance of electric machines islimited by the allowable temperatures in many critical components like windings, permanent magnetsand bearings. Two main approaches can be employed in order to study the machine thermal behavior : the lumped parameter thermal network (LPTN) or numerical models. Considering low-computationtime-consuming and the possibility to be integrated in a mechatronics system design, the LPTN method is considered in our study. The latter is mainly applied on electric machine integrated in a complex mechatronics environment. The thermal network is presented along with the definition of the principal elements constituting this network. In fact, an accurate and reliable network strongly depends on many critical parameters like heat transfer coefficients, interface gaps, impregnation goodness, among others. For this reason, different sensitivity analysis techniques are carried out in order to, first, identify the significance of uncertainties in the evaluation of these parameters on machine temperatures and second, to reduce the thermal network. Next, we propose two optimization algorithm-based identification methodologies in order to calibrate results of the thermal network with measured temperatures obtained from a test-bench of a permanent magnet based integrated starter-generator machine. The calibrated model is then integrated in a mechatronics system consisting of an electric model of the electric machine, along with its control strategy and the power converter. This final study allows us to evaluate the impact of the machine temperature rise on the mechatronic system

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Ben, messaoud Yethreb. "Modélisation analytique du couplage multi-physique magnétique-thermique dans la phase de préconception d'un système mécatronique." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLC079/document.

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Abstract:

Durant la phase de conception, les différentes équipes d’ingénierie procèdent à de multiples simulations par éléments finis traitant les comportements physiques variés afin d’assurer la vérification et la validation.Cependant, les résultats insatisfaisants engendrent des changements tardifs et par conséquent de longues itérations et des coûts croissants.Pour répondre à cette problématique, il est essentiel de prendre en considération les contraintes géométriques et multi-physiques dès la phase de préconception.En effet, un processus appelé SAMOS est développé visant à sélectionner l’architecture multi-physique 3D la plus adéquate tout en garantissant une collaboration efficace entre les équipes d’ingénieurs. D’ailleurs, il est basé sur deux extensions en SysML permettant l’enrichissement de l’architecture par des informations géométriques et multi-physiques.D’autre part, cette thèse se focalise sur l’étude des contraintes magnétiques et du couplage magnétique-thermique.Comme cette phase ne supporte pas les simulations par éléments finis, les modèles analytiques basés sur des géométries simplifiées sont suffisants pour fournir des résultats approximatifs satisfaisants.Dans ce contexte, différents modèles analytiques sont étudiés et validés à travers des simulations par éléments finis et des mesures pour plusieurs cas tels que les aimants permanents en Néodyme. En fait, l’augmentation de température ne fait pas seulement diminuer la densité du flux magnétique rémanente mais il est capable de causer des pertes irréversibles. En effet, lorsqu’on revient à la température initiale, les caractéristiques de l’aimant sont modifiées. Les différents facteurs affectant le processus de démagnétisation sont examinés.De plus, l’impact de la température sur les performances d’un moteur sans balais est étudié étant donné que ce dispositif représente un système mécatronique complexe
During the design phase, the different engineering teams make multiple FE simulations dealing with various physical behaviours in order to ensure both verification and validation.However, the unsatisfactory results lead to late changes and hence to long iterations and increasing costs.In order to tackle this problem, it is essential to take into account the geometrical and multi-physical constraints in the complex system architecture since the conceptual design phase.In fact, a process called SAMOS is developed aiming at selecting the most adequate 3D multi-physical architecture while ensuring an efficient collaboration between the engineering teams. Moreover, this framework is based on two SysML extensions which allow the enrichment of the architecture with geometrical and multi-physical data.Furthermore, this thesis focuses on magnetic constraints and magnetic-thermal coupling.Since this phase does not support long FE simulations, the analytical models based on simplified geometries are sufficient to provide satisfactory approximate results.In this context, different analytical models are studied and validated through FE simulations and measures for several cases such as NdFeB permanent magnets. Indeed, the temperature rise does not only decrease the remanent flux density but is able also to cause irreversible losses. In fact, once we go back to the initial temperature, the characteristics of the magnet are modified. The different factors impacting the demagnetization process are discussed.Besides, the temperature impact on brushless motors’ performances is studied since this device represents a complex mechatronic system

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Ejjabraoui, Kamal. "Contribution à la conception de systèmes mécatroniques automobiles : méthodologie de pré-dimensionnement multi-niveau multi-physique de convertisseurs statiques." Paris 11, 2010. http://www.theses.fr/2010PA112381.

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Abstract:

Les travaux de cette thèse sont effectués dans le cadre du projet O2M (Outil de Modélisation Mécatronique), labellisé par les pôles de compétitivité Mov'eo et System@tic, dont l'objectif est de développer une nouvelle génération d'outils dédiés aux différentes phases de conception de systèmes mécatroniques automobiles. Nous avons montré à travers de cette thèse l'absence d'une plateforme logicielle permettant la conception de l'ensemble des éléments d'une chaine d'actionnement mécatronique avec la même finesse et d'une méthodologie globale capable de formaliser le choix d'architecture et de considérer plusieurs contraintes multi-physiques y compris des contraintes d'intégration 3D. Dans ce contexte et au sein du sous-projet "Pré-dimensionnement" dont lequel ces travaux sont principalement concentrés, nous nous sommes intéressé au développement d'une approche de prédimensionnement de systèmes mécatroniques réalisée en trois niveaux : choix d'architecture et de technologies des composants, optimisation sous contraintes multi-physiques et optimisation avec intégration de la simulation numérique 3D. Une évaluation sur des outils de simulation et de conception les plus répandus sur différents critères a permis de conclure qu'une plateforme logicielle mécatronique peut être une association de certains outils tels que MATLAB-SIMULINK, DYMOLA, AMESim pour les niveaux 1 et 2 de prédimensionnement et COMSOL pour le niveau 3. Une adaptation de la démarche proposée est réalisée sur un élément essentiel de la chaine mécatronique, le convertisseur DC-DC. Des bases de données technologiques de composants actifs et passifs sont mises en place afin d'alimenter la démarche de pré-dimensionnement. Des modèles nécessaires à la réalisation de chaque niveau de cette démarche sont développés. Ils permettent dans le premier niveau de réaliser le choix d'architecture, d'estimer rapidement le volume des composants et de faire le choix technologique des composants selon une contrainte majeure (volume dans notre cas). Ils assurent dans le deuxième niveau l'optimisation sous contraintes multiphysiques (volume, rendement, température, spectre électromagnétique et commande). Enfin, dans le troisième niveau une association de deux logiciels (COMSOL pour la simulation éléments finis et MATLAB comme environnement d'optimisation) a été mise en place en vue d'une optimisation du placement des composants de puissance sous contrainte thermique en utilisant un modèle thermique plus fin basé sur la méthode des éléments finis. La démarche est appliquée à trois cahier des charges : convertisseur Buck, convertisseur Boost et l'onduleur triphasé. Des optimisations mono-objectif (volume) et multi-objectif (volume et rendement, volume et temps de réponse) sous contraintes multi-physiques ont été réalisées. Nous avons montré à travers ces optimisations l'impact direct des contraintes liées à la commande (temps de réponse, stabilité) au même titre que celles classiquement utilisées lors de la conception des convertisseurs statiques. De plus, nous avons montré la possibilité de lever des risques d'intégration 3D très tôt dans la phase de conception de ces convertisseurs. Cette démarche de pré-dimensionnement multi-niveau, multi-physique proposée a permis de répondre à des besoins exprimés par les partenaires industriels du projet O2M en termes de méthodologie de conception de systèmes mécatroniques automobiles.

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Leclercq, Maximilien. "Conception et intégration d'un système de vision pour la gestion du confort visuel dans le bâtiment." Lyon, INSA, 2009. http://www.theses.fr/2009ISAL0081.

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Abstract:

L'un des aspects de la réduction de la consommation d'énergie dans l'habitat concerne l'éclairage. Toutefois, celle-ci ne peut s'entendre qu'en tenant compte du confort visuel des occupants en fonction de la tâche réalisée, en particulier dans le tertiaire. L’étude de la perception humaine amène à conclure que l’éclairage naturel est la solution qui assure le meilleur confort. Toutefois, la gestion de la lumière du soleil est difficile et l’évaluation du confort reste subjective. Ce travail de thèse a abouti au développement d'une instrumentation innovante permettant de mesurer plusieurs critères ainsi qu'un indice de confort visuel et de piloter une ambiance visuelle tout en favorisant les apports naturels. Le capteur de confort visuel développé repose sur des informations produites par une caméra grand angle de type "fish-eye". Les images fournies permettent d'évaluer des critères globaux (luminance moyenne et barycentre des luminances) et locaux (points éblouissants et zones de fort contraste). Ceux-ci sont ensuite agrégés à l'aide d'un noyau flou afin de déterminer un indice de confort ; cette approche permet de tenir compte de la subjectivité de la notion de confort. La gestion du confort est réalisée en pilotant deux types d'actionneurs : des stores vénitiens et des luminaires. La commande mise en œuvre est basée sur une structure à boucles imbriquées permettant de contrôler les différents niveaux d'information de ce système : physique, optique, critères et indice de confort. S'appuyant sur un ensemble de modèles obtenus par identification, la structure de commande permet d'assurer la robustesse vis-à-vis des erreurs de modélisation et le rejet des perturbations. Ces développements ont été testés et validés expérimentalement dans une salle de type "openspace"
One aspect of the energy consumption reduction in buildings concerns the lighting. It cannot be considered without taking into account the visual comfort of people according to the task done, in particular in the tertiary sector. The study of the human perception leads to the conclusion that the natural lighting is the solution that allows the best comfort. However the management of the daylighting is difficult and the evaluation of the comfort remains subjective. This PhD work has led to the development of innovative equipments that allow firstly to measure several comfort criteria and thus to extract a comfort index, and secondly to implement the control of the visual ambiance while minimizing the energy consumption. The implemented comfort sensor relies on the extraction of information from images taken by a fish-eye camera in order to measure global (mean luminance, and barycentre of the luminance), and local criteria (dazzling points, and high contrast zones). These criteria are aggregated using fuzzy logic in order to determine a comfort index; this approach taking naturally into account the subjectivity among people of the concept of comfort. The management of the visual comfort relies on the control of two types of actuators: Venietian blinds and artificial lights. The implemented control is based on a structure with imbricate loops that allows the control of the different levels of information in this system (physical, optical, comfort criteria and index). It uses a set of models resulting from identification procedures and it is defined in order to reach a good robustness in regards with the model uncertainties and to reject perturbations. These implementations have been tested and validated experimentally within a room of openspace area type

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Sargsyan, Suren. "Conception et étude de systèmes mécatroniques basés sur la robotique de manipulation permettant de récupérer la motricité d'une personne." Ecole centrale de Nantes, 2013. http://www.theses.fr/2013ECDN0011.

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Abstract:

L'objectif de la thèse est la conception et l'analyse de systèmes portables pour la réhabilitation des fonctions motrices de l'homme, basés sur des mécanismes de manipulation optimisés en termes de poids et de consommation d'énergie. Les travaux concernent le développement de nouveaux dispositifs de réhabilitation électromécaniques contenant des éléments électroactif du type de polymère-métal-composite destinés à la réhabilitation et l'entretien des fonctions motrices de l'homme et de la modélisation, l'analyse et la conception de leurs systèmes biomécatroniques. Une nouvelle méthode pour un équilibrage précis des systèmes biomécaniques utilisant des ressorts, des contrepoids et des liens auxiliaires est proposée, en fournissant également un système d'ajustement de charge. Elle est applicable avec n’importe quel type de ressorts et permet non seulement de réduire les oscillations du moment des forces de gravité du contrepoids, mais aussi de contrôler sa loi de variation. La modélisation dynamique, le développement de la conception optimale et la méthodologie de contrôle d’un exosquelette avec des actionneurs électromécaniques pour les extrémités humaines sont effectuées en utilisant les équations de Lagrange-Maxwell. Les exemples numériques pour la détermination des lois de variation des tensions électriques de la commande et des puissances dans les actionneurs de l'exosquelette ont montré l'efficacité des méthodes proposées. La méthodologie de conception dynamique optimale et les algorithmes de calcul proposés ont été testés avec succès sur un exemple illustratif. La variation optimale des coordonnées généralisées, des tensions électriques de la commande et la puissance minimale des actionneurs ont été déterminés. Des actionneurs appropriés ont été sélectionnés. En conséquence, les tensions d'alimentation ont sensiblement été réduites. La méthodologie de la conception des systèmes de réhabilitation utilisant des actionneurs électroactifs du type polymère conducteur est proposée et testée
The aim of the thesis is the design and analysis of portable systems for rehabilitation of motor functions of humans, based on the manipulation mechanisms with improved weight, calibration and energy consumption characteristics. The work deals with the development of new electromechanical rehabilitation devices containing electroactive polymer-metal-composite elements intended for rehabilitation and maintenance of human motor functions, and modelling, analysis and design of their biomechatronic systems. A new method for an accurate balancing of biomechanical system using springs, counterweights and auxiliary links is proposed, providing also a load adjustment system. It is applicable with spring with any characteristic and allows not only the reduction of the oscillations of the moment of the gravitational forces of the counterweight, but also the control of its law of variation. The dynamic modelling, the development of an optimal design and the control methodology of human extremity exoskeleton with electromechanical actuators are performed, using Lagrange-Maxwell equations. The numerical examples for determination of laws of variation of electrical control voltages and powers in the exoskeleton’s actuators showed the effectiveness of the proposed methods. The proposed method of optimal dynamic design and the computational algorithms were successfully tested on an illustrative example of optimal control problem. The variation of the generalized coordinates, the electrical control voltages and the powers of actuators due to minimum power inputs criterions were determined. Appropriate actuators were selected. As a result, the power inputs have been significantly reduced. The methodology of design for the rehabilitation systems with application of modern electroactive conducting polymer-metal composite actuators is proposed and tested

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Fournier, Laurent. "Contribution à la modélisation d'un véhicule automobile et de son environnement : Algorithmes d'apprentissage pour la commande électronique de boîte de vitesse automatique." Limoges, 1996. http://www.theses.fr/1996LIMO0061.

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Naud, Olivier. "Modélisation hybride pour la supervision de systèmes mécatroniques : application à la stabilité en pente de machines mobiles." Toulouse, INSA, 2003. http://www.theses.fr/2003ISAT0003.

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Abstract:

Nous proposons une démarche d'élaboration de modèles hybrides pour la supervision d'équipements mécatroniques. Nous représentons les états qualitatifs pris par ces systèmes sous la forme d'un modèle discret de type automate fini. Nous avons élaboré une méthode de calcul de cet automate à partir d'un modèle essentiellement continu. Cette méthode s'appuie sur notre schéma dit semi-causal, qui représente la structure algébro-différentielle du modèle continu. Ce schéma utilise la sémantique causale du bond-graph qui est basée sur la dualité effort-flux. Il est annoté par des intervalles sur les variables, intervalles auxquels sont attachées des valeurs sémantiques et que nous appelons modalités. On distingue notamment les modalités structurelles, qui correspondent à des conditions limites ou des changements du modèle continu, et les modalités fonctionnelles, qui expriment les connaissances qualitatives d'usage et de surveillance. Pour valider cette approche, nous l'avons appliquée à la modélisation des bogies d'un engin forestier. Le but était de prévenir le retournement de l'engin dans les pentes. Les simulations dynamiques de l'engin forestier complet montrent que le modèle discret obtenu est représentatif de l'évolution du risque d'instabilité
We present a design approach for supervision-oriented hybrid models of mechatronic devices. We chose to express the qualitative states taken by such systems in the guise of a finite automaton. We proposed a method to build the automaton from an essentially continuous model. This method relies on our so-called half-causal graph which represents the algebraic and differential complexity of the continuous model. This diagram uses the causal semantics of the bond-graph, which is based on the effort-flow duality. It is annotated with intervals on the variables. Semantic values are attached to these intervals, which we call modalities. We distinguish, in particular, structural modalities, which correspond to limit conditions or changes in the continuous model, and functionnal modalities, which provide the qualitative information on the usage and monitoring. So as to validate this approach, we applied it to the modeling of the bogies of a forest machine. The goal was to prevent the machine from overturning on slopes. Simulations of the whole machine dynamics proved that the discrete model we obtained was very representative of the changes of the instability risk

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Khalfaoui, Sarhane. "Méthode de recherche des scénarios redoutés pour l'évaluation de la sûreté de fonctionnement des systèmes mécatroniques du monde automobile." Toulouse, INPT, 2003. http://www.theses.fr/2003INPT034H.

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Abstract:

La part croissante de l'électronique dans le secteur automobile a considérablement amélioré les services rendus par le véhicule. Toutefois, cela a rendu complexe la conception des systèmes mécatroniques sûrs. Ces systèmes, alliant mécanique, hydraulique, électronique et un calculateur, sont des systèmes dynamiques hybrides. Ces travaux portent sur l'aide à la conception des systèmes mécatroniques sûrs de fonctionnement. La thèse concerne l'analyse qualitative de ces systèmes pour l'obtention des scénarios redoutés. La connaissance de ces scénarios puis leur évaluation permet d'orienter le choix des concepteurs quant aux différents types d'architectures possibles proposées pour le systèmes à concevoir. Comme le système est hybride, nous avons choisi une modélisation associant Réseau de Pétri et équations différentielles. Nous proposons une méthode basée sur l'interprétation du modèle RdP en logique linéaire, ce qui permet d'extraire les relations de causalité menant à l'état redouté.

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Jardin, Audrey. "Contribution à une méthodologie de dimmensionnement des systèmes mécatroniques : analyse structurelle et couplage à l'optimisation dynamique." Lyon, INSA, 2010. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2010ISAL0003/these.pdf.

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Abstract:

Cette thèse s’inscrit dans le cadre de la conception de systèmes mécatroniques et traite plus spécifiquement du problème de leur dimensionnement. Dans ce sens, elle s’intéresse aux méthodes permettant de sélectionner les composants constituant leurs chaînes d’actionnement afin de satisfaire au mieux un cahier des charges donné. Puisque les lois concurrentielles actuelles demandent un renouvellement fréquent des produits malgré une complexité toujours croissante, les démarches adoptées pour traiter ce type de problème se doivent d’être les moins coûteuses en termes financiers mais aussi en termes de temps d’étude. Pour diminuer le nombre d’itérations du processus de conception, une solution possible est de reformuler le problème sous la forme d’un problème inverse où les inconnues du problème de dimensionnement sont directement calculées à partir des spécifications du cahier des charges sur les sorties du système. Dans cette optique, le laboratoire AMPERE propose une méthodologie de dimensionnement par modèles bond graph inverses. L’objectif de cette thèse est de contribuer au développement de cette méthodologie d’une part dans sa phase d’analyse structurelle (phase permettant de vérifier avant toute simulation si le problème inverse est correctement posé) puis, d’autre part, dans sa phase de dimensionnement (phase durant laquelle l’inversion du modèle est effectivement mise en oeuvre puis exploitée)
This thesis comes within the scope of mechatronic systems design and deals especially with the problem of their sizing. To that aim, it focuses on methods allowing the selection of the components constituting their actuating chains with respect to given requirements. Since current competitive rules require a frequent product renewal in spite of ever increasing product complexity, the adopted approaches for handling this kind of problem have to be less expensive in financial terms as well as in the duration of the design phase. So as to decrease the number of iterations during the design process, one possible is to reformulate the problem as an inverse problem where the unknowns of the sizing problem are directly determined from the requirements expressed on the system outputs. With that in mind, the laboratory Ampere suggests a sizing methodology based on the use of inverse bond graph models. The objective of this thesis is to contribute to the development of this methodology in its structural phase on one hand (i. E. Thes phase allowing to check before any numerical simulation if the inverse problem is well-posed) and in its sizing phase on the other hand (i. E. The phase where the model inversion is applied and exploited)

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Nehaoua, Lamri. "Conception et réalisation d'une plateforme mécatronique dédiée à la simulation de conduite des véhicules deux-roues motorisés." Phd thesis, Université d'Evry-Val d'Essonne, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00419371.

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Abstract:

Le sujet de thèse concerne la réalisation et la caractérisation d'un simulateur dynamique de véhicule deux-roues. La thèse est organisée en plusieurs parties essentielles. D'abord, une étude bibliographique est menée pour cerner la problématique de la simulation de conduite d'une manière générale en se focalisant sur les simulateurs de point de vue conception. Dans cette partie, on a pris connaissance des différentes architectures mécaniques utilisées auparavant ainsi que les problèmes liés. Le choix de l'architecture du simulateur est guidé par les besoins nécessaires d'avoir une perception suffisante au cours de la simulation de conduite. Notre objectif est de reproduire les effets inertiels (accélération, effort,..) les plus pertinents perçus dans une conduite réelle. Le second chapitre aborde la dynamique des véhicules et compare celle des deux-roues contre les automobiles. Des adaptations pour des modèles dynamiques de moto ont été présentées pour répondre à nos besoins en termes de rendus privilégiés. Le troisième chapitre présente les aspects conception, réalisation, caractérisation et identification du simulateur de moto mis au point dans le cadre de cette thèse. Il constitue la principale contribution de ces travaux de recherche. Les deux derniers chapitres sont dédiés aux algorithmes de contrôle/commande ainsi qu'essais expérimentaux sur la plateforme. Ces tests ont été réalisés en vue de la caractérisation et la validation de performances de toute la chaîne de simulation.

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Nehaoua, Lamri. "Conception et réalisation d’une plateforme mécatronique dédiée à la simulation de conduite des véhicules deux-roues motorisés." Thesis, Evry-Val d'Essonne, 2008. http://www.theses.fr/2008EVRY0045/document.

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Abstract:

Le sujet de thèse concerne la réalisation et la caractérisation d’un simulateur dynamique de véhicule deux-roues. La thèse est organisée en plusieurs parties essentielles. D’abord, une étude bibliographique est menée pour cerner la problématique de la simulation de conduite d’une manière générale en se focalisant sur les simulateurs de point de vue conception. Dans cette partie, on a pris connaissance des différentes architectures mécaniques utilisées auparavant ainsi que les problèmes liés. Le choix de l'architecture du simulateur est guidé par les besoins nécessaires d'avoir une perception suffisante au cours de la simulation de conduite. Notre objectif est de reproduire les effets inertiels (accélération, effort,..) les plus pertinents perçus dans une conduite réelle. Le second chapitre aborde la dynamique des véhicules et compare celle des deux-roues contre les automobiles. Des adaptations pour des modèles dynamiques de moto ont été présentées pour répondre à nos besoins en termes de rendus privilégiés. Le troisième chapitre présente les aspects conception, réalisation, caractérisation et identification du simulateur de moto mis au point dans le cadre de cette thèse. Il constitue la principale contribution de ces travaux de recherche. Les deux derniers chapitres sont dédiés aux algorithmes de contrôle/commande ainsi qu’essais expérimentaux sur la plateforme. Ces tests ont été réalisés en vue de la caractérisation et la validation de performances de toute la chaîne de simulation
This thesis deals with the design and realization of a dynamic mechanical platform intended to the motorcycle riding simulation. This dissertation is organized into several principal sections. First, a literature review is conducted to identify the driving simulation problematic in a general way by focusing on the simulator design. In this part, it was aware of the various mechanical architectures used previously as well as the related limitations. The choice of the simulator‘s mechanical architecture of is driven by the needs to have an sufficient perception during simulated driving situation. Our goal is to reproduce the most relevant inertial effects (acceleration, torque, ..) perceived in a real world driving. The second chapter discusses an exhaustive comparison between automotive vehicles dynamics against the two-wheeled vehicles against. Existing motorcycles dynamic models are adjusted and of have been adapted to meet our needs in terms of privileged inertial cues. The third chapter presents the design aspects, mechanical realization, characterization and identification of the motorcycle simulator developed within the framework of this thesis. It constitutes the main contribution of this research works. Finally, the last two chapters are dedicated to motion cueing /control algorithms and open-loop experimentation on the simulator’s platform. These tests were performed for the characterization and validation of performance of the entire simulation loop

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Turgeon, Philippe, and Philippe Turgeon. "Système mécatronique d'aide à l'alimentation pour les personnes vivant avec des troubles de mouvement aux membres supérieurs." Master's thesis, Université Laval, 2019. http://hdl.handle.net/20.500.11794/36902.

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Abstract:

Plusieurs personnes vivent avec des incapacités qui affectent le contrôle du mouvement des membres supérieurs. Ces troubles de mouvement peuvent être présents sous forme de contractions involontaires, de mouvements spasmodiques ou de tremblements. Ceux-ci limitent ces personnes dans la réalisation de plusieurs tâches de la vie quotidienne. Des aides techniques peuvent alors servir à faciliter les déplacements, à compenser un manque de tonus musculaire ou à permettre la manipulation d'objets. Plus particulièrement, des aides techniques sont conçues pour les personnes vivant avec des troubles de mouvement aux membres supérieurs pour leur permettre de s'alimenter de manière autonome. Par contre, plusieurs facteurs limitent l'utilisation des aides techniques actuelles, tels que leur prix élevé ou leur complexité d'utilisation. L'objectif de ce mémoire est le développement d'une nouvelle aide à l'alimentation pour les personnes vivant avec des incoordinations motrices au niveau des membres supérieurs. L'hypothèse est que l'utilisation de l'aide à l'alimentation développée permettra d'améliorer la capacité des personnes avec des troubles de mouvement à s'alimenter de manière autonome. Cette assistance augmenterait l'implication de l'utilisateur lors des repas tout en réduisant la charge de travail des aidants ou préposés. Deux systèmes ont été développés : une version passive et une version active. La version passive consiste en un assemblage de barres qui maintiennent l'orientation de l'ustensile constante et amorti mécaniquement les mouvements brusques involontaires. Une version active a ensuite été développée, où des actionneurs remplacent les amortisseurs mécaniques, afn d'offrir une assistance plus intelligente.
Plusieurs personnes vivent avec des incapacités qui affectent le contrôle du mouvement des membres supérieurs. Ces troubles de mouvement peuvent être présents sous forme de contractions involontaires, de mouvements spasmodiques ou de tremblements. Ceux-ci limitent ces personnes dans la réalisation de plusieurs tâches de la vie quotidienne. Des aides techniques peuvent alors servir à faciliter les déplacements, à compenser un manque de tonus musculaire ou à permettre la manipulation d'objets. Plus particulièrement, des aides techniques sont conçues pour les personnes vivant avec des troubles de mouvement aux membres supérieurs pour leur permettre de s'alimenter de manière autonome. Par contre, plusieurs facteurs limitent l'utilisation des aides techniques actuelles, tels que leur prix élevé ou leur complexité d'utilisation. L'objectif de ce mémoire est le développement d'une nouvelle aide à l'alimentation pour les personnes vivant avec des incoordinations motrices au niveau des membres supérieurs. L'hypothèse est que l'utilisation de l'aide à l'alimentation développée permettra d'améliorer la capacité des personnes avec des troubles de mouvement à s'alimenter de manière autonome. Cette assistance augmenterait l'implication de l'utilisateur lors des repas tout en réduisant la charge de travail des aidants ou préposés. Deux systèmes ont été développés : une version passive et une version active. La version passive consiste en un assemblage de barres qui maintiennent l'orientation de l'ustensile constante et amorti mécaniquement les mouvements brusques involontaires. Une version active a ensuite été développée, où des actionneurs remplacent les amortisseurs mécaniques, afn d'offrir une assistance plus intelligente.
Many people are living with neurological disorders such as cerebral palsy, stroke, muscular dystrophy or dystonia, that affect the control of upper limb movement. These motor disorders can be involuntary contractions, spasmodic movement or tremors. These disorders limit in the accomplishment of several tasks of daily life. Technical aids can then be used to facilitate movement, to compensate for a lack of muscle tone or to allow the manipulation of objects. In particular, assistive devices are designed for people with upper limb movement disorders to eat autonomously. Several factors limit the use of current assistive devices, such as their high price or high complexity. The aim of this thesis is the development of a new eating aid for people with upper limbs motor disorders. The hypothesis is that the use of the eating assistance developed will improve the ability of people with movement disorders to eat autonomously. This assistance would increase user involvement while reducing the workload of the caregiver. Two assistive prototypes have been developed : a passive version and an active version. The passive version consists of a bar assembly that maintains the constant orientation of the utensil and mechanically dampens involuntary movements. An active version was then developed, where actuators replace the mechanical dampers, in order to offer a more intellignent assistance.
Many people are living with neurological disorders such as cerebral palsy, stroke, muscular dystrophy or dystonia, that affect the control of upper limb movement. These motor disorders can be involuntary contractions, spasmodic movement or tremors. These disorders limit in the accomplishment of several tasks of daily life. Technical aids can then be used to facilitate movement, to compensate for a lack of muscle tone or to allow the manipulation of objects. In particular, assistive devices are designed for people with upper limb movement disorders to eat autonomously. Several factors limit the use of current assistive devices, such as their high price or high complexity. The aim of this thesis is the development of a new eating aid for people with upper limbs motor disorders. The hypothesis is that the use of the eating assistance developed will improve the ability of people with movement disorders to eat autonomously. This assistance would increase user involvement while reducing the workload of the caregiver. Two assistive prototypes have been developed : a passive version and an active version. The passive version consists of a bar assembly that maintains the constant orientation of the utensil and mechanically dampens involuntary movements. An active version was then developed, where actuators replace the mechanical dampers, in order to offer a more intellignent assistance.

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Dissertations / Theses on the topic 'Développement de la mécatronique'

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