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Dissertations / Theses on the topic 'Mécatronique'
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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.
Full textAbstract:
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 4.0Mechatronics 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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Goulet, Mathieu. "Hexapode : développement mécatronique d'un robot marcheur." Thesis, Université Laval, 2006. http://www.theses.ulaval.ca/2006/23691/23691.pdf.
Full text
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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.
Full textAbstract:
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.
Full textAbstract:
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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Benkaci, Mourad. "Surveillance des systèmes mécatronique d'automobile par des méthodes d'apprentissage." Toulouse 3, 2011. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00647456.
Full textAbstract:
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-DIAPAMechatronic 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.
Full textAbstract:
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 CMOSThe 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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Desvaux, Melaine. "Optimisation mécatronique de multiplicateurs magnétiques pour le grand éolien." Thesis, Rennes, École normale supérieure, 2018. http://www.theses.fr/2018ENSR0014/document.
Full textAbstract:
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 mécaniquesNon communiqué
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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.
Full textAbstract:
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 constructionThis 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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Ganet-Mattei, Florent. "Fabrication additive de matériaux électroactifs pour applications à la mécatronique." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEI011/document.
Full textAbstract:
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’optimisationAdditive 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.
Full textAbstract:
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 actuelUroMems 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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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.
Full textAbstract:
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 humainThe 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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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.
Full textAbstract:
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.
Full textAbstract:
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 différencierThe 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.
Full textAbstract:
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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Ben, Said Amrani Nabil. "Evaluation de la fiabilité d’un système mécatronique en phase de développement." Thesis, Angers, 2019. http://www.theses.fr/2019ANGE0024.
Full textAbstract:
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’AeroReliability 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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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.
Full textAbstract:
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.
Full textAbstract:
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 soulignésThe 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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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.
Full textAbstract:
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.
Full textAbstract:
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.
Full textAbstract:
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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Hubert, Arnaud. "Contribution à la modélisation des systèmes mécatroniques et micro-mécatroniques." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00573375.
Full textAbstract:
Ce mémoire présente une synthèse des travaux de recherche conduit par l'auteur depuis la fin de sa thèse de doctorat en 2000. Ces travaux se situent dans le cadre des sciences de l'ingénieur et s'intéressent plus particulièrement à la modélisation et à la commande des systèmes mécatroniques. En effet, les dispositifs techniques construits par l'homme étant de plus en plus complexes, leur conception requière de plus en plus de compétences et de connaissances pluridisciplinaires. De plus, le processus de conception de ces dispositifs nécessitent désormais d'importantes phases préliminaires de modélisation. Celles-ci permettent de prédire le comportement du système conçu et ainsi d'aider à sa conception, non seulement au niveau du dispositif lui même (partie matérielle) mais également au niveau de la commande qui permettra d'atteindre les performances désirées (partie logicielle). Les travaux abordés portent plus spécifiquement sur les dispositifs micro-mécatroniques, c'est-à-dire sur les systèmes de très petite taille ou de grande précision mettant en oeuvre simultanément des parties électriques, mécaniques, thermodynamiques et informatiques dans lesquelles les phénomènes de couplages multiphysiques sont prépondérants. La réduction d'échelle influe fortement sur la conception, la réalisation et le fonctionnement de ces dispositifs, c'est pourquoi elle doit être prise en compte comme une contrainte de conception à part entière. Le manuscrit s'organise autour de trois grandes problématiques scientifiques qui sont abordés successivement dans trois chapitres. Après avoir présenté quelques règles et contraintes de conception associées aux micro-systèmes, le premier chapitre présente les outils de modélisation développés pour la conception et la simulation de micro-systèmes robotiques réalisés en technologie « salle blanche ». Le deuxième chapitre s'intéresse à la modélisation et à la conception de dispositifs micro-robotiques pour des applications de micro-manipulation (fonctions de préhension, de perception et de positionnement). Enfin le troisième chapitre aborde la problématique de la miniaturisation des systèmes de positionnement à haute résolution et le remplacement des systèmes classiques par des actionneurs utilisant des matériaux actifs. Ces travaux abordent principalement les matériaux piézoélectriques et les alliages à mémoire de forme magnétique. Les différents travaux de modélisation présentés dans cette HDR ont permis de concevoir un certain nombre de dispositifs réels sur lesquels ont pu être expérimentées les stratégies de commande développées au cours de ces années de recherche. Les performances de ces dispositifs ont été évaluées et confrontées aux résultats théoriques issus de simulations sur les modèles développés et présentés dans le document.
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Forget, Florent. "Modélisation et contrôle d'actionneurs pour la robotique humanoïde." Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30342.
Full textAbstract:
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 TalosHumanoid 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.
Full textAbstract:
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-NiThe 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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Steyn, Nico. "Virtual reality platform model and design in an enabled environment." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2013. http://www.theses.fr/2013VERS0066.
Full textAbstract:
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 virtuelleThis 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.
Full textAbstract:
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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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.
Full textAbstract:
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 collaborativeThis 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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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.
Full textAbstract:
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 variablesIn 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.
Full textAbstract:
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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Raka, Sid-Ahmed. "Méthodes et outils ensemblistes pour le pré-dimensionnement de systèmes mécatroniques." Thesis, Cergy-Pontoise, 2011. http://www.theses.fr/2011CERG0516.
Full textAbstract:
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 garantieThe 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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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.
Full textAbstract:
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 glissantThis 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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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.
Full textAbstract:
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’étatIn 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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Menyhardt, Karoly. "Sistem inteligent de protezare pentru membrul superior." Artois, 2008. http://www.theses.fr/2008ARTO0207.
Full textAbstract:
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’auteurThe 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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Belhadaoui, Hicham. "Conception sûre des systèmes mécatroniques intelligents pour des applications critiques." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Lorraine - INPL, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00601086.
Full textAbstract:
La criticité des systèmes complexes programmables nécessite de garantir un niveau de fiabilité et de sécurité convenable. Des études de sûreté de fonctionnement doivent être menées tout au long du cycle de développement du système. Ces études permettent une meilleure maîtrise des risques et de la fiabilité. Les points faibles sont mis en évidence et permettent aux concepteurs de spécifier des stratégies de reconfiguration avant la phase de prototype réel et les tests réels. Les études de sûreté de fonctionnement doivent être menées au plus tôt dans la phase de conception, afin de réduire les coûts et le nombre de prototypes nécessaires à la validation du système. Le travail présenté dans ce mémoire de thèse a pour objectif de définir une méthodologie de conception des systèmes complexes programmables dédiés à une application mécatronique [Belhadaoui et al., 2008-a], intégrant dès les premières phases du cycle de développement [Aït-Kadi et al., 2000], les aspects sûreté de fonctionnement. L'apport d'une telle méthodologie doit permettre de faire face à un certain nombre de contraintes propres au domaine des capteurs intelligents (les exigences de cahier des charges, le respect des normes législatives en vigueur). La méthodologie développée doit permettre de : Modéliser et simuler les comportements fonctionnels et dysfonctionnels des systèmes Estimer la fiabilité par modélisation Réaliser des mesures de sensibilité afin de connaître la contribution de chaque composant à la fiabilité du système Capitaliser la connaissance sur le système au cours des différentes phases d'évaluation (prévisionnelle, expérimentale et opérationnelle) pour affiner les estimations de fiabilité Ce Travail introduit le concept d'information en sûreté de fonctionnement. Nous interprétons la défaillance de celle-ci comme étant le résultat de l'initiation et de la propagation d'informations erronées à travers l'architecture d'un capteur intelligent dédié à une application mécatronique. Cette propagation s'est accompagnée de contraintes (partage de ressources matérielles et informationnelles, modes dégradés d'information...) qui tendent à influencer fortement la crédibilité de cette information. Nous débutons sur un état de l'art pour montrer l'intérêt de l'approche flux informationnel sur un cas d'étude complexe. Ceci est lié à la présence d'une partie programmable (interaction matériel-logiciel) et évidement du système hybride (signaux mixtes analogique-numérique). Cette nouvelle approche distingue, les phénomènes d'apparition et de disparition d'erreurs (matérielles, logicielles et environnementales), ainsi que les séquences de propagation aboutissant à un mode de dysfonctionnement du système. Grâce à cette distinction nous expliquons les concepts mal traités par les méthodes conventionnelles, tels que la défaillance simultanée, la défaillance de cause commune et abordons d'une manière réaliste les problématiques des interactions matériel-logiciel et celle des signaux mixtes. Les séquences de propagation d'erreurs générées permettent à l'aide d'un modèle markovien non homogène, de quantifier d'une manière analytique les paramètres de la sûreté de fonctionnement du système (fiabilité, disponibilité, sécurité) et de positionner le capteur dans un mode de fonctionnement parmi les six que nous avons définis suivant les spécifications du cahier des charges.
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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.
Full textAbstract:
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 completElectric 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.
Full textAbstract:
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 complexeDuring 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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Zhong, Xiaopin. "Analyse et conception de la fiabilité des systemes mécatroniques : méthodologies et applications sur suspension active." Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2010. http://www.theses.fr/2010ECDL0023.
Full textAbstract:
Analyse et conception de la fiabilité sont indispensables pour le processus de développement des systèmes mécatroniques. Toutefois, des outils puissants sont nécessaires en raison de la complexité croissante et de la cherté d'essai des systèmes mécatroniques. Cette complexité nous amène des difficultés de l'incertitude de modélisation et de la dépendance inconnus, tels que la dépendance fonctionnelle et temporelle. Pour faire face à une telle complexité, la fiabilité des outils d'analyse doivent être mathématiquement puissant, facile à utiliser et efficace de calcul.Les outils classiques ont une certaine quantité d'inconvénients lors de l'évaluation de la fiabilité au niveau du système. Par exemple, les méthodes basées sur la chaîne de Markov ont un problème infime d'explosion combinatoire et le formalisme de l'arbre de défaillance ne fonctionne que quand les composants sont indépendants les uns des autres. Bien que certaines extensions, comme les arbres de défaillance dynamiques, aient été faites pour pallier les lacunes, tous ne peuvent être traitées dans un cadre unique. Le formalisme des réseaux Bayésiens a été récemment considéré comme un outil prometteur de l'inférence statistique pour l'évaluation de fiabilité du système grâce à de nombreux avantages, tels que la capacité de modélisation de la dépendance incertaine, l'intégration de données provenant de diverses sources et les outils de raisonnement bien étudiés. D'autre part, la plus grande valeur ajoutée en mécatronique est en sous-système du contrôle et du traitement de l'information. Les ingénieurs se rendent compte que la conception de contrôleur d'un système dynamique ne peut pas négliger l'exigence de la fiabilité dynamique. Diverses incertitudes influencent non seulement les performances des contrôleurs, mais aussi la fiabilité. Cependant, peu de recherches ont examiné la fiabilité dynamique des contrôleurs.Dans cette recherche, nous avons étudié le formalisme des réseaux bayésiens et développé une méthode de l'évaluation de la fiabilité des systèmes mécatroniques complexes. Cette méthode étend l'analyse bayésienne sur les composants à celle sur les systèmes complexes et permet de considérer des incertitudes des paramètres des modèles asymétriques de temps à l'échec dans les systèmes complexes. Pour effectuer l'inférence dans notre modèle de réseau bayésien, nous avons développé un algorithme modifié de la propagation de croyances non-paramétrique qui est plus efficace dans le cas complexe par rapport à d'autres outils de raisonnement. Nous avons montré également comment effectuer l'analyse de sensibilité dans notre modèle de réseau bayésien qui a une structure non-déterministe.Un contrôleur linéaire dynamique-fiable a été conu pour le module de contrôle des systèmes mécatroniques. Nous avons établi un nouveau lien entre le probabilité de la défaillance du premier passage et les gains de rétroaction des contrôleurs, et obtenu une nouvelle contrainte dynamique de fiabilité pour les objectifs classiques. Le contrôleur linéaire dynamique-fiable est également étendu au formalisme de multiple-modèle pour que la réalisation d'un contrôleur dynamique-fiable soit applicable dans le cas nonlinéaire/non-gaussien. La performance du système peut encore être améliorée dans ce cadre en utilisant les méthodes de multiple-modèle plus avancées.Une grande quantité de résultats de simulation ont démontré que les méthodes développées ont été appliquées avec succès pour analyser et concevoir des systèmes de suspension active du véhicule et peuvent être appliquée à d'autres applications, telles que d'autres systèmes mécatroniques et systèmes de contrôle actif de constructionReliability analysis and design become indispensable for the development process of mechatronic systems. However, versatile tools are called for because of the increas•ing complexity and the testing expensiveness of mechatronic systems. Such complexity brings the difficulties of modeling uncertainty and unknown dependency, such as functional and temporal dependency. To deal with such complexity, reliability analysis tools need to be mathematically powerful, be easy to use and be computationally efficient.Conventional tools have a number of drawbacks when evaluating the reliability at system level. For instance, Markov chain based methods have a problem of infamous combinatorial explosion and fault trees formalism works under the assumption of component independency. Although sorne extensions, such as dynamic fault trees, have been made to make up for shortcomings, not all of them can be handled in one framework. Bayesian networks formalism is recently believed to be a promising statistical inference tool for system reliability assessment thanks to many advantages, such as the ability of modeling uncertain dependency, integrating data from diverse sources and the well-studied reasoning tools. On the other hand, the biggest value-added in mechatronics is in control/information processing subsystem. Engineers realize that the controller design of a dynamic system cannot neglect the dynamic reliability requirement. Various uncertainties influence not only the controller performance but also the reliability. However, little research has considered the dynamic reliability of controllers.In this research, we have investigated the Bayesian networks formalism and developed a new system reliability assessment method for complex mechatronic systems. This method extends Bayesian analysis on components to that on complex systems and allows to consider parameter uncertainties of various skewed time-to-failure models in complex systems. To perform the inference in our Bayesian network model, we developed a modified nonparametric beHef propagation which is more efficient in the complex case compared with other reasoning tools. We showed also how to perform the sensitivity analysis in our Bayesian network model that has a non-deterministic structure. A dynamic-reliable linear controller has been designed for the control module of mechatronic systems. We established a new link between the first-passage failure probability and controllers' feedback gains, and obtained a new dynamic-reliability constraint for classical objectives. The dynamic-reliable linear controller is also extended to the multiple model formalism for achieving a dynamic-reliable controller applicable to nonlinearjnon-Gaussian cases. The system performance can be further improved in this framework by using more advanced multiple model methods.A number of simulation results demonstrated that the developed methods have been successfully applied to analyze and design active vehicle suspension systems and can be applied to other applications, such as other mechatronic systems and active building control systems
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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.
Full textAbstract:
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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Charlot, Jean-François. "Logistique de la modélisation en conception de systèmes multi-technologiques." Bordeaux 1, 2005. http://www.theses.fr/2005BOR13118.
Full textAbstract:
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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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.
Full textAbstract:
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 sociétéThis 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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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.
Full textAbstract:
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.
Full textAbstract:
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 simulationThis 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.
Full textAbstract:
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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Chakchouk, Mohamed. "Conceptiοn d'un détecteur de système mécatronique mobile intelligent pour observer des molécules en phase gazeuse en ΙR." Electronic Thesis or Diss., Normandie, 2024. http://www.theses.fr/2024NORMIR06.
Full textAbstract:
Ce travail anticipe que, dans un monde technologique numérique en constante expansion, les percées technologiques dans l'analyse des données collectées par des dispositifs spectroscopiques permettront l'identification presque instantanée d'espèces connues observées in-situ dans un environnement spécifique, laissant l'analyse approfondie nécessaire aux espèces non observées. La méthode dérivée de la technologie RBDO (Reliability Based Design Optimisation) sera utilisé pour implémenter une procédure d’intelligence artificielle afin d'identifier les espèces observées à partir d'un capteur IR mobile. Afin d'analyser avec succès les données obtenues, il est nécessaire d'assigner de manière appropriée les espèces moléculaires à partir des données IR observées en utilisant les modèles théoriques appropriés. Ce travail se concentre sur l'observation à partir d'appareils mobiles équipés de capteurs, d'antennes et d'électronique appropriés pour capturer et envoyer des données brutes ou analysées à partir d'un environnement spectroscopique IR intéressant. Il est donc intéressant voir indispensable de se concentrer sur les outils théoriques basés sur la symétrie pour l'analyse spectroscopique des molécules, ce qui permet d'identifier les fenêtres IR à choisir pour l'observation dans la conception de l'appareil. Ensuite, en ajustant les paramètres théoriques spectroscopiques aux fréquences observées, le spectre d'une espèce moléculaire peut être reconstruit. Une déconvolution des spectres observés est nécessaire avant l'analyse en termes d'intensité, de largeur et de centre de raie caractérisant une forme de raie. Une stratégie adéquate est donc nécessaire lors de la conception pour inclure l'analyse des données pendant la phase d'observation, qui peut bénéficier d'un algorithme d'intelligence artificielle pour tenir compte des différences dans la signature spectrale IR à cet égard, le pouvoir analytique des données de l'instrument peut être amélioré en utilisant la méthodologie d'optimisation de la conception basée sur la fiabilité (RBDO). Basée sur le comportement multiphysique de la propagation des incertitudes dans l'arbre hiérarchique du système, la RBDO utilise une modélisation probabiliste pour analyser l'écart par rapport à la sortie souhaitée comme paramètres de rétroaction pour optimiser la conception au départ. Le but de cette thèse est de traiter les paramètres de fenêtres d'observation IR, afin de traiter les questions de fiabilité au-delà de la conception mécatronique, pour inclure l'identification des espèces par l'analyse des données collectéesThis work anticipates that, in an ever-expanding digital technology world, technological breakthroughs in the analysis of data collected by spectroscopic devices will allow the almost instantaneous identification of known species observed in-situ in a specific environment, leaving the necessary in-depth analysis of unobserved species. The method derived from RBDO (Reliability Based Design Optimization) technology will be used to implement an artificial intelligence procedure to identify observed species from a mobile IR sensor. To successfully analyze the obtained data, it is necessary to appropriately assign molecular species from the observed IR data using appropriate theoretical models. This work focuses on the observation from mobile devices equipped with appropriate sensors, antennas, and electronics to capture and send raw or analyzed data from an interesting IR spectroscopic environment. It is therefore interesting if not essential to focus on symmetry-based theoretical tools for the spectroscopic analysis of molecules, which allows to identify the IR windows to be chosen for observation in the design of the device. Then, by fitting the theoretical spectroscopic parameters to the observed frequencies, the spectrum of a molecular species can be reconstructed. A deconvolution of the observed spectra is necessary before the analysis in terms of intensity, width and line center characterizing a line shape. Therefore, an adequate strategy is needed in the design to include data analysis during the observation phase, which can benefit from an artificial intelligence algorithm to account for differences in the IR spectral signature. In this regard, the analytical power of the instrument data can be improved by using the reliability-based design optimization (RBDO) methodology. Based on the multi-physics behavior of uncertainty propagation in the hierarchical system tree, RBDO uses probabilistic modeling to analyze the deviation from the desired output as feedback parameters to optimize the design in the first place. The goal of this thesis is to address IR observation window parameters to address reliability issues beyond mechatronic design to include species identification through analysis of collected data
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Temporelli, Robin. "Commandes avancées d'embrayages mécatroniques : cas écoénergétique et cas vibratoire." Thèse, Université de Sherbrooke, 2017. http://hdl.handle.net/11143/11502.
Full textAbstract:
Le projet de recherche, initié en automne 2014 par le Centre des Technologies Avancées de Sherbrooke, partenariat entre Bombardier Recreational Products (BRP) et l’Université de Sherbrooke, se focalise sur le système de transmission d’un véhicule de sport-tourisme à trois roues dans le but de réduire, d’une part la consommation énergétique de ce dernier et d’autre part le niveau de vibration de ce dernier.
La première partie du projet de recherche vise à imaginer, modéliser, dimensionner, optimiser, concevoir et contrôler (end-to-end) un nouvel actionneur d’embrayage électrique innovant et moins énergivore que l’actuel actionneur d’embrayage électrohydraulique utilisé dans la transmission manuelle automatisée (AMT) du véhicule. Grâce à une stratégie de commande avancée, cette rupture technologique doit permettre d’être écoénergétique tout en ayant un niveau de performance élevé et pour un coût acceptable. La deuxième partie du projet de recherche vise à investiguer le sens physique et mathématique d’un phénomène d’oscillations transverses de la courroie de transmission – transmettant le couple du bloc moteur à la roue arrière – observé sur le véhicule pour certains régimes moteurs. Puis, proposer une solution mécatronique innovante, basée sur une stratégie de contrôle spécifique de l’actionneur d’embrayage du véhicule, afin de supprimer ces oscillations de courroie sans altérer l’expérience de conduite.
Ce document regroupe l’ensemble des travaux effectués et les résultats obtenus pour les deux projets de recherche. Dans un premier temps, la revue de l’état de l’art sur les embrayages, leurs actionnements et leurs stratégies de contrôle sont présentés. Puis, le nouveau dispositif d’actionnement d’embrayage dimensionné et optimisé et sa stratégie de contrôle sont développés. Ensuite, une nouvelle méthode agile et faible coût pour évaluer expérimentalement la consommation d’énergie d’un dispositif d’actionnement virtuellement intégré à un véhicule sur un cycle normalisé est exposée et appliquée à notre cas d’étude. Par la suite, les travaux réalisés pour comprendre le phénomène d’oscillations de courroie et la solution mécatronique proposée pour supprimer celui-ci sont présentés. Puis, la stratégie de contrôle spécifique de l’actionneur d’embrayage conçue, dans notre cas, pour supprimer les oscillations de courroie est développée en détail. Pour finir, les travaux effectués pour ces deux projets de recherche sont conclus en fin de document.
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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.
Full textAbstract:
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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Sleiman, Maya. "New actuation technologies for humanoid robotics and assistive devices." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2022. http://www.theses.fr/2022UPAST110.
Full textAbstract:
L’actionnement hydraulique a prouvé sacapacité à fournir des forces élevées dans un volume léger et compact. Pour cette raison, plusieurs robots humanoïdes utilisent cette technologie pour démontrer leur performance. Mais, cetactionnement s’accompagne de problèmes de fuiteliés à la présence de tubes hydrauliques. Cettethèse concentre sur la résolution de ce problèmeen adoptant deux approches. Dans la première, lespièces internes sont conçues selon une approchebio-inspirée pour conduire l’huile. Les pièces sontredéveloppées en forme de coquille avec des tubesen plastique intégrés, imprimés en 3D, puis moulés avec un matériau composite en carbone pourles renforcer. La deuxième solution vise à créer desunités de production d’énergie ponctuelles au niveau des joints. À cette fin, un actionneur servoélectro-hydraulique breveté est développé, modélisé et conçu. Les premiers prototypes sont fabriqués, testés et validésDuring the past years, hydraulic actuation has proven its capacity to deliver high forces ina lightweight and compact volume. For this reason,several humanoid robots make use of this technology to demonstrate performance in heavy-dutyactivities. Basically, hydraulic actuation is accompanied by leak problems linked to the presence ofhydraulic tubes. This research focuses on solvingthis problem by adopting two approaches. Adopting the first solution, internal parts are designedin a bio-inspired approach to drive pressurized oilto the actuated joints. All robotic parts are redeveloped in a shell design with integrated plastictubes, 3D printed, then molded with carbon composite material for strengthening. The second solution aims to create punctual power generationunits at the actuation joints. For this aim, a patented Servo Electro-Hydraulic Actuator is developed, modeled, and designed. The first prototypesare manufactured, tested, and validated
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Lô, Mambaye. "Contribution à l’évaluation d'architectures en Ingénierie Système : application à la conception de systèmes mécatroniques." Thesis, Montpellier 2, 2013. http://www.theses.fr/2013MON20257/document.
Full textAbstract:
La conception d'un système complexe est une étape cruciale. Ce constat est particulièrement vrai dans le cadre de la conception de systèmes mécatroniques, multi technologies et nécessitant une approche pluridisciplinaire et collaborative. Nous nous plaçons ici dans le cadre de l'Ingénierie Système (IS) qui se focalise sur la définition des besoins et des exigences, la recherche de concepts, puis la définition d'architectures fonctionnelles et organiques d'un système. L'IS promeut pour cela un certain nombre de concepts, de processus et une démarche maintenant éprouvés en industrie, souvent normalisés tout en faisant l'objet de nombreux travaux de recherche. En particulier, nous nous intéressons ici à un processus dit support de l'IS, le processus d'évaluation. Nous nous focalisons particulièrement sur l'évaluation de l'efficacité puis la comparaison des différentes solutions d'architectures fonctionnelles et organiques d'un système mécatronique qui émergent invariablement de la conception. Le but de ce processus est de guider et d'aider au choix, parmi ces architectures candidates mais souvent incomplètes ou à tout le moins immatures en début de conception, d'une solution permettant de maximiser la satisfaction des besoins de toutes les parties prenantes du système. La mise en œuvre de cette évaluation se heurte à plusieurs difficultés. Tout d'abord, la vision consensuelle et unifiée de données, informations et connaissances mais aussi des activités proprement dites d'évaluation, ‘au-dessus' des métiers impliqués dans la conception, reste limitée. C'est un premier verrou traité dans ces travaux car son absence est ainsi un frein à l'évaluation objective et partagée d'une solution. Pour contribuer à cette vision consensuelle, il est proposé un modèle conceptuel des données de l'évaluation en ingénierie système. Ensuite, l'estimation des conséquences des choix tout au long d'une conception résolument itérative et qui procède donc à petits pas, le traitement d'objectifs multiples voire contradictoires et la prise en compte de l'incertitude propre à la conception sont autant de problèmes classiques en conception. C'est le verrou central sur lequel ce travail a porté. L'estimation des choix de conception est traitée d'abord par une formalisation des liens de traçabilité entre les exigences, fonctions et composants de la conception. Cette formalisation est un préalable à la détection et correction des incohérences des liens de traçabilité en vue de l'identification automatisée des impacts potentiels des choix d'élément d'architecture sur les différents critères de satisfaction du système à faire. Une articulation entre les modèles de comportement du système à faire et les modèles de décision est ensuite proposée pour agréger le degré de satisfaction des objectifs de la conception, et ainsi assurer la gestion des objectifs multiples voire opposés des parties prenantes. Des techniques d'évaluation qualitative sont enfin proposées afin de trier les alternatives de solution de conception selon leur degré de satisfaction en tenant compte du niveau de maturité croissant mais incertain de la solution. Enfin, on peut regretter le manque d'un environnement de travail permettant de modéliser le système et de procéder aux analyses et évaluations de la solution. Les deux contributions synthétisées ci-dessus ont donc fait l'objet d'une intégration dans un atelier d'IS existant, offrant ainsi un continuum entre activités de conception et activités d'évaluation. Le résultat est ainsi un guide méthodologie outillé pour l'évaluation de systèmes mécatroniques en conception. Mots clés : Ingénierie Système, conception, évaluation, système complexe, système mécatronique, solution d'architecture, traçabilité, analyse qualitativeThe design step of a complex system is crucial. This observation is particularly true, when considering mechatronic, multi-technological systems, which require a multidisciplinary and collaborative approach. Our work is based on the System Engineering (SE) framework, which focuses on the needs and requirements definition, the conceptual design, and the definition of functional and organic architectures of a system. For this purpose, SE promotes some concepts, processes, and an approach currently widely practiced in the Industry, and even standardized while being a much studied research topic. More precisely, we are interested in a so-called support process of SE, the evaluation process. We are focusing on the effectiveness evaluation and then on the comparison of different functional and organic architecture solutions of a mechatronic system, which emerge invariably from the design. The goal of this process in guiding and helping to choose a solution among candidate architectures, often incomplete or immature in preliminary design, allows maximizing the satisfaction of the systems' stakeholders needs. However, the implementation of this evaluation faces to many difficulties. The consensual and unified vision of data, information, knowledge, and evaluation activities, above specialized engineering teams involved in the design, is still limited. Indeed, the lack of this common vision limits the objective and shared evaluation of a given solution. This is a first problem that we are addressing in our work. To contribute to this common vision, a conceptual model of evaluation data in SE is proposed.Subsequently, the estimation of the choices made all along such an iterative design, and which therefore proceeds by small steps, the management of multiple objectives sometimes contradictory and the consideration of the uncertainty inherent to design are classic problems in design. This constitutes the main problem which our work is answering. The estimation of the consequences of design choices on the system performance is first addressed by a formalization of traceability links between the requirements, functions, and components of the design. This formalization is prior to the detection and correction of inconsistencies of traceability links, in order to automatically identify potential impacts of the architectures' elements choices on different satisfaction criteria of the System Of Interest (SOI). An articulation between the SOI behavioral models and decision models is afterwards proposed for aggregating the satisfaction level of the design objectives, and then ensure the management of multiple and even contradictory objectives of the designers. Qualitative evaluation techniques are finally proposed for sorting the alternative design solutions according to their satisfaction level while considering the increasing maturity level but uncertain of the solution.Lastly, we often denote the lack of integrated environment for modeling the system and proceeding to the analyses and evaluations. The two above synthesized contributions have been integrated into a SE framework, offering a continuum between design activities and evaluation ones. The result is thereby a methodological and tooled guide for mechatronic systems evaluation during design. Keywords: System Engineering, design, evaluation, complex systems, mechatronics, architecture solution, traceability, qualitative analysis
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Abid, Houssem. "Intégration des systèmes mécatroniques dans les systèmes d'information." Thesis, Lyon, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAL0002/document.
Full textAbstract:
L’innovation industrielle tend vers des produits de plus en plus complexes de type mécatronique qui combine des domaines pluridisciplinaires. Les processus de conception de ces produits fait appel aux compétences d’acteurs issus des différents métiers et la création des différentes facettes des constituants nécessite l’utilisation d’outils spécialisés; pour autant il n’existe pas de véritable intégration globale au sein du système d'information permettant une gestion intégrée des différents savoir-faire et domaines de compétence malgré la capacité de certains systèmes comme le PLM. Ce travail présente une méthode de résolution générique. L'objet du présent document est de définir une approche globale pour l'intégration des données des systèmes mécatroniques dans un système PLM en utilisant une modélisation spécifique basé sur la caractérisation du cycle de vie et l'utilisation de SysML. Les premiers essais d’implémentation au sein du PLM Windchill, nous ont permis de valider qu’il était possible d’intégrer, avec une structure sémantique, des liens entre des objets métiers pluridisciplinairesIndustrial innovation aims towards more complex Mecatronics products which combine multidisciplinary domains. The design process of these products leans on several multi-business. The creation of components' facets requires the use of specialized tools. However there is no real global integration within the information system allowing an integrated management of various know-how and fields of expertise, in spite of capabilities certain systems as PLM. This work presents a generic resolution method. The object of this paper is to present a global approach for the integration of Mecatronics systems into a PLM system using a specific modeling. The first implementation tests within Windchill PLM system shows that it was possible to integrate with a semantic structure, links between multidisciplinary business objects
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Jallouli, Mehdi. "Méthodologie de conception d'architectures de processeur sûres de fonctionnement pour les applications mécatroniques." Thesis, Metz, 2009. http://www.theses.fr/2009METZ006S/document.
Full textAbstract:
L'importance croissante des systèmes électroniques embarqués implique de les rendre de plus en plus sûrs. En effet, certains systèmes tels que les systèmes mécatroniques fonctionnent dans des conditions environnementales sévères les exposants à des erreurs dues aux perturbations. Ainsi, les concepteurs doivent considérer ces erreurs avec attention pour élaborer des remèdes adaptés. Dans ce travail, un intérêt particulier est porté sur la sûreté de fonctionnement des architectures de processeur. Le paradigme du processeur à pile a été choisi puisqu'il présente un bon compromis entre simplicité et efficacité. L'approche que nous avons proposée, évaluée et validée, est basée sur le développement et l'exploitation d'un émulateur logiciel du processeur. La sûreté de fonctionnement est assurée par une exploitation mixte de techniques de protection : une détection matérielle d'erreurs et une correction logicielle. La technique de correction est implantée dans des benchmarks et est validée dans l'émulateur à travers une simulation de différents scenarii d’apparition d’erreurs. Divers paramètres sont évalués tels que la capacité de correction et le surcoût temporel. Cette technique de correction est indépendante de l'application et des moyens de détection, ce qui confirme l'aspect méthodologique de la démarche. Par ailleurs, dans le cadre de la collaboration sollicitée par le projet CIM'Tronic, nous avons fait converger nos travaux avec ceux de l'équipe du CRAN de Nancy/A3SI de Metz en appliquant l'approche du flux informationnel sur le jeu d’instructions du processeur. Nous avons montré la capacité de cette approche d'évaluer la fiabilité de l'ensemble processeur/applicationNowadays, embedded systems are becoming increasingly attractive for many applications. Furthermore, these systems should be more and more dependable. Indeed, systems such as mechatronic or automatically controlled ones often work in harsh environmental conditions making them more prone to errors due to disturbances. Thus, designers should consider ways to protect them against such errors. In this work, a special interest is dedicated to processor architecture dependability as we consider processor-based systems. The stack computer philosophy has been chosen for the processor architecture in order to achieve a good trade-off between simplicity and effectiveness. Our approach to introduce and evaluate the dependability is based on the development and the use of a software emulator of the processor to be designed. Dependability of the processor is ensured through the collaborative use of hardware and software protection techniques: hardware error detection means and software error correction means. The correction technique is implemented in benchmarks and is validated on the emulator through a simulation of various scenarios of errors appearance. Different parameters are evaluated such as correction capability and time overhead. This correction technique is independent from the target application and from the detection means, what confirms the methodological aspect of our approach. Otherwise, as requested by the CIM’tronic project, we integrated our work with the CRAN Nancy/A3SI Metz one by applying the information flow approach on the processor instruction set. We showed the ability of this approach to evaluate the whole processor/application dependability
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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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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)