Academic literature on the topic 'Mécanismes bistables'

Ce document est dédié à l'étude de l'actionnement des structures bistables basées sur des poutres flambées. De tels systèmes vont pouvoir être utilisés comme micro-interrupteurs ou dans des interfaces tactiles. De par leur taille et les performances statiques exigées, leur conception et leur fabrication restent délicates. On souhaite apporter grâce à ce travail des outils pour la conception. Trois grandes parties composent ce travail. Une première partie, théorique, permet de développer un modèle nouveau pour le calcul de comportement de ses structures. Une seconde partie permet de valider le modèle dans le cas de la force localisée, les résultats d'un banc de test ayant été confrontés directement aux résultats du modèle. Ensuite, des tests dynamiques permettent de compléter les résultats précédents pour illustrer les comportements transitoires. Enfin, une dernière partie montre les résultats obtenus pour l'actionnement de ces structures par des matériaux actifs.

La posture, composante statique du contrôle moteur permettant une position érigée du corps, repose sur une décharge tonique des motoneurones innervant nos muscles antigravitaires. La décharge prend la forme de « potentiel de plateau » au niveau de motoneurones matures chez de nombreux vertébrés. Pour déterminer une éventuelle concordance entre l'émergence des propriétés de plateau et le développement postural, notre travail a eu pour but d'étudier la maturation et la nature ionique des potentiels de plateau des motoneurones innervant le muscle triceps surae (extenseur de la cheville) chez le rat nouveau-né.La réalisation de ces travaux de thèse nous a permis de dégager un mécanisme fondamental dans la genèse des propriétés de plateau des motoneurones lombaires. Ce mécanisme dont le fondement repose sur l'activation d'un « ménage à trois » jouerait un rôle majeur dans le développement moteur chez le rat. Dans la mesure où les potentiels de plateau des motoneurones sont fortement perturbés à la suite d'une lésion médullaire, cette avancée scientifique permettra éventuellement de mieux comprendre l'origine de certains déficits sensori-moteurs (spasticité, hyperalgésie...) et le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques
Posture allowing an erect posture of the body relies on spiking activity of motoneurons innervating antigravitary muscle. Discharge could take the form of plateau potential on mature motoneurons of numerous vertebrates. To determine a possible concordance between the emergence of plateau potential and postural control development, we studied the maturation and ionic nature of plateau potential of motoneurons innervating triceps surae muscle of neonatal rat.The conclusion of our work allows us to propose a fundamental mechanism in the genesis of plateau potential on lumbar motoneurons. This mechanism based on a "ménage a trois" seems to play an important role in the neonatal motor development. This scientific advance could eventually lead to a better understanding of the origin of some sensori-motor impairments (spasticity, hyperalgesia...) and development of therapeutic strategies

Au cours de la dernière décennie, des travaux de recherche importants ont été effectués dans le domaine de la microrobotique. Ces travaux concernent la conception, la fabrication et la commande de microrobots destinés à exécuter diverses tâches dans le micromonde (le monde des objets de taille micrométrique). Il s'agit notamment de tâches de manipulation d'objets artificiels ou biologiques à des fins de positionnement, de caractérisation ou de tri mais aussi pour le micro-assemblage industriel. Les recherches effectuées ont montré l'efficacité des matériaux actifs pour l'actionnement des microrobots. Toutefois, en dépit de leur haute résolution intrinsèque, ces matériaux présentent des inconvénients qui rendent la commande des microrobots difficile. Le comportement de ces matériaux et plus généralement des actionneurs qui les utilisent est souvent complexe, non linéaire et parfois non stationnaire. L'implantation de lois de commande nécessite donc l'emploi de capteurs et d'instruments coûteux et encombrants pour le traitement des signaux et l'exécution en temps réel. Dans le but de lever les difficultés citées précédemment et d'ouvrir des perspectives nouvelles pour la conception et la commande de microrobots, nous proposons une nouvelle approche pour la microrobotique appellée « microrobotique numérique » qui utilise un concept de modularité et une commande en boucle ouverte. Ces nouveaux microrobots sont construits à partir de « modules élémentaires » possédant deux états mécaniques stables et répétables. La position de l'extrémité du microrobot dépend de l'état des différents modules bistables qui le composent. Cette approche introduit un nouveau paradigme en microrobotique permettant la conception de cinématiques diverses adaptées au micromonde. Les principaux avantages de cette nouvelle microrobotique sont la modularité, l'absence de capteurs, la flexibilité, la possibilité de réaliser des robots microfabriqués et l'absence d'asservissement. Cette thèse propose la conception, la microfabrication et la caractérisation d'un module bistable.

Ce manuscrit porte sur l'actionnement de mécanismes bistables et plus particulièrement celui d'une poutre flambée soumise à une force ponctuelle. L'étude est faite par deux approches distinctes : une étude statique puis dynamique du comportement de la poutre, chacune de ces parties est validée par une étude expérimentale. Afin de prendre en compte les non-linéarités dues aux grands déplacements et grandes rotations de la poutre, nous utilisons une modélisation basée sur le modèle Elastica d'Euler. Ce modèle est enrichi par la prise en compte du caractère extensible de la poutre. L'approche statique du comportement de la poutre porte, en premier lieu, sur les différences entre les modèles extensible et inextensible. Nous exposons les écarts entre ces deux modèles en s'appuyant sur une méthode énergétique et en comparant les diagrammes de bifurcation. Dans l'étude du basculement de la poutre d'une position d'équilibre stable à une autre, la modélisation utilisée permet de décaler la force d'actionnement le long de la poutre bistable. En utilisant une approche énergétique couplée à une décomposition modale, une étude très détaillée de l'influence de ce décalage est exposée. Un banc de mesures à une échelle macroscopique est conçu afin de valider l'ensemble de nos études statiques. L'étude du comportement dynamique de la poutre se décompose en deux parties. Dans un premier temps, une approche linéaire est réalisée, elle met en évidence le phénomène de croisement des deux premiers modes de vibration. L'ensemble de ces résultats est ensuite comparé à une modélisation par éléments finis et à des essais expérimentaux à partir du prototype conçu précédemment. Cette campagne d'essais permet de valider la modélisation analytique en comparant les modes et fréquences propres de la poutre. La seconde partie de l'étude dynamique concerne la réponse non-linéaire de la poutre soumise à un actionnement forcé. Le modèle utilisé est basé sur une décomposition modale suivant les modes de flexion et de compression de la poutre. Nous observons la contribution de chaque mode et nous mettons en évidence l'avantage de solliciter la poutre à sa fréquence de résonance pour obtenir le claquage de celle-ci avec un minimum d'effort. Une dernière partie traite de la conception d'un banc de mesures pouvant dans le futur valider expérimentalement les résultats obtenus
This manuscript focuses on the operation of bistable mechanisms and especially the buckled beam subjected to a point force. The study is conducted by two distinct approaches: static and dynamic study of the beam, each of these parts is validated by an experimental study. To take into account the nonlinearities due to large displacements and large rotations of the beam, we use a model based on the Euler Elastica model. This model is enhanced by the inclusion of the extensible beam. First, the static approach of the buckled beam focuses on the differences between the models extensible and inextensible. We explain the differences between these two models based on energy method and comparing the bifurcation diagrams. In consideration of the tilting of the beam of a stable equilibrium position to another, the modeling allows shifting the actuating force along the beam bistable. Using an energetic approach coupled with a modal decomposition, a very detailed study of the influence of this shift is exposed. Experimental measurements on a macroscopic scale is designed to validate all of our static studies. The study of the dynamic behavior of the beam is divided into two parts. As a first step, a linear approach is carried out, it highlights the phenomenon of crossing the first two modes of vibration. All these results are then compared to a finite element modeling and experimental testing from prototype designed previously. This series of tests to validate the analytical model by comparing the modes and frequencies of the beam. The second part of the study concerning the dynamic non-linear response of the beam subjected to forced actuation. The model used is based on a modal decomposition according to the modes of bending and compression of the beam. We observe the contribution of each mode and we demonstrate the advantage of seeking the beam to its resonance frequency to obtain the snap through thereof with a minimum of effort. A final section discusses the design of a experimental prototype in the future measures that experimentally validate the results

Le diagnostic et le traitement des maladies gastro-intestinales ont connu un développement important au cours des dernières années avec l'invention des capsules endoscopiques qui facilitent l'accès aux différentes sections du tube digestif.Bien que ces capsules puissent assurer certaines fonctions telles que l'inspection du tractus gastro-intestinal et l'administration des médicaments, le prélèvement de microbiote nécessite encore une intervention chirurgicale pour prélever des échantillons du liquide intestinal.Nous proposons, à travers ces travaux de thèse, un dispositif de prélèvement de microbiote capable de naviguer dans le tractus gastro-intestinal, de prélever un échantillon du liquide intestinal et de le protéger de toutes contamination pendant le transite jusqu’à sa sortie du corps humain. Nous utilisons une structure bistable pour assurer la fermeture la capsule après le prélèvement et une éponge pour le déclenchement. La solution que nous proposons est sans danger pour le corps humain car elle ne contient aucun composant électronique, aucune batterie et elle ne nécessite aucune intervention externe. Pour fabriquer la capsule, nous exploitons la fabrication additive. Cette technologie nous offre la possibilité d’utiliser un matériau biocompatible à un coût relativement faible et permet d'accélérer le cycle de conception du prototype
The diagnosis and the treatment of gastro-intestinal pathologies have experienced significant development in recent years with the invention of endoscopic capsules which facilitate the access to different sections of the gastro-intestinal tract.Although these capsules can perform several functions such as gastrointestinal tract inspection and drug delivery, microbiota sampling still requires surgery in order to collect intestinal liquid samples.We propose through this work a microbiota sampling device that navigates through the gastro-intestinal tract, takes a sample of the intestinal fluid and protects it from any contamination as the device navigates in the human body. We use a bistable structure to close the capsule after sampling and a sponge for the triggering.The device is safe for the human body, as it does not contain electronic components, batteries and does not require any external intervention.To manufacture the microbiota sampling capsule, we use additive manufacturing. This technology offers the use of biocompatible material at a relatively low cost and allows fast prototyping cycle