Université de Franche-Comté

Laboratoire d'Automatique de Besançon, micron d'or catégorie 6 : micropince à deux doigts de serrage

Cette micropince à deux doigts de serrage (fig. 1) est l'un des premiers composants MOC (microrobot on chip)*. Les deux doigt de serrage peuvent se mouvoir indépendamment l'un de l'autre, dans deux directions différentes (Y et Z fig. 1), ce qui confère quatre mouvements indépendants à la micropince. Cette fonctionnalité n'est pas offerte par les rares micropinces existant déjà sur le marché, puisque celles-ci ne permettent, en général, qu'un mouvement d'ouverture / fermeture, les deux doigts de serrage n'étant pas indépendants. Dans le prototype du LAB ― Laboratoire d'Automatique de Besançon ―, seules les parties terminales de la micropince, c'est à dire les organes de préhension, sortent du composant. Ces doigts sont solidarisés dans le boîtier du composant avec la structure piézoélectrique générant les quatre mouvements. Toute la motorisation est ainsi intégrée à l'intérieur du boîtier. Il est possible de réaliser des micropinces de ce type dont la géométrie et le matériau des organes de préhension peuvent être adaptés aux objets à manipuler (fig. 2).
Les performances de la micropince : – chaque doigt présente une course de +/- 40 microns horizontalement, totalisant ainsi une ouverture-fermeture de la pince de 160 microns, et une course de +/- 80 microns verticalement, ce qui représente un mouvement de montée-descente de 160 microns – résolution nanométrique de positionnement des doigts – force de serrage : 100 milli-Newtons – force d'insertion (force relative au mouvement vertical des doigts) : 50 milli-Newtons – temps d'ouverture ou de fermeture : inférieur à la milliseconde – masse totale du composant : 6 grammes (la masse de la motorisation, qui permet tous les mouvements, étant de 0,2 gramme). Ces performances ne sont pas figées puisque, selon l'application et le design du composant, l'amplitude des mouvements et des forces peut varier. La commande des mouvements peut être mise en oeuvre, soit d'une manière téléopérée, dans le cas d'une utilisation manuelle ou semi-automatique, à partir, par exemple, d'un joystick ou d'un clavier, soit d'une manière automatique et programmable. Dans ce dernier cas, la reproductibilité des mouvements sera améliorée par le biais d'asservissements adéquats non réalisés à ce jour, le composant ne disposant pas encore de capteurs intégrés. Applications et perspectives : Les applications sont potentiellement nombreuses et diverses. Les premières, en cours de développement (en collaboration avec des partenaires européens) concernent : – la manipulation d'échantillons de formes et de matériaux divers, dont la dimension typique est la centaine de microns, pour les positionner sur une zone permettant la mesure de leurs caractéristiques mécaniques intrinsèques – la manipulation de petits composants en vue d'applications médicales. Les principales perspectives portent sur : – l'intégration de microcapteurs de forces mesurant notamment les efforts de serrage, ce qui permettrait non seulement de les contrôler automatiquement afin d'éviter l'endommagement des objets manipulés, mais aussi de faire remonter cette information à l'opérateur qui, à partir d'un joystick à retour d'effort, pourrait connaître en temps réel les efforts de serrage appliqués sur les objets – le développement d'une solution intégrée au composant permettant le changement aisé, voire automatique, des outils de préhension.

 

Nicolas Chaillet–Joël Agnus
LAB
Institut de Productique
Tél. 03 81 40 28 11
nicolas.chaillet@ens2m.fr joel.agnus@ens2m.fr

 

 

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