Note ABES Analyse, conception et commande de manipulateurs en tenségrité : application à la manipulation magnétique Analysis, design and control of tensegrity-based manipulators : application to magnetic manipulation Mécanismes de tenségrité Manipulateurs Conception mécanique Commande cinématique Manipulation magnétique Capteur d'effort Mécanisme compliant Tensegrity mechanisms Manipulators Mechanical design Kinematic control Magnetic manipulation Force sensor Compliant mechanism 629.89 Robotique Manipulateurs (mécanismes) Génie mécanique Un grand nombre de contextes nécessitent une gestion appropriée des interactions entre un robot et son environnement. Néanmoins, le développement de manipulateurs robotisés adaptés à ces interactions tout en répondant à des problématiques de légèreté et de compacité est toujours un problème ouvert.Dans cette thèse, nous proposons une nouvelle solution à ce problème en exploitant des mécanismes de tenségrité, qui sont des mécanismes d’intérêt pour leur résistance, leur déployabilité et leur compliance. Nous visons ainsi le développement de manipulateurs en tenségrité.Pour discuter un tel développement, l’analyse, la conception, la commande et la perception sont abordées. Dans ce cadre, nous proposons tout d’abord des outils et des critères d’évaluation dédiés à ces systèmes particuliers. Deux méthodes de conception, la première basée sur un assemblage de blocs et la seconde sur une analogie avec les structures en ciseaux, sont ensuite élaborées pour effectuer le choix de l’architecture des manipulateurs. Ces méthodes sont exploitées pour concevoir deux manipulateurs respectant une contrainte de centre de rotation déporté, menant à la fabrication de prototypes et à des évaluations expérimentales. Après cela, nous mettons en place des commandes adaptées à la mise en mouvement de ces manipulateurs pour d’une part exploiter la redondance pouvant être présente en optimisant certaines performances d’intérêt, et d’autre part pour respecter les limites de fonctionnement. Suite à cela, ces contributions sont exploitées pour proposer une réponse préliminaire à un besoin dans le contexte biomédical. Ce travail mène ainsi au développement et à la fabrication d’un manipulateur dédié à une tâche de manipulation magnétique. Enfin, un capteur d’effort adapté à la gestion du contact est proposé. Pour cela, un transducteur avec une raideur nulle à la transition du contact est conçu et une nouvelle mesure optique exploitant des composants réalisés par fabrication additive est développée. Many contexts require appropriate management of the interactions between a robot and its environment. However, the development of robotic manipulators suited for these interactions while fulfilling needs in terms of weight and compacity is still an open issue. In this thesis, we address this problem by exploiting tensegrity mechanisms, which are of interest for their resistance, their deployability and their compliance. We thus aim the development of tensegrity-based manipulators.To discuss this development, we study the analysis, the design, the control and the instrumentation of such manipulators. We then firstly propose tools and evaluation criteria dedicated to these particular systems. Two design methods are then elaborated to select the architecture of tensegrity-based manipulators. The first one is based on the assembly of elementary blocks while the second one uses an analogy with scissor structures. These methods are exploited to design two manipulators which respect a remote center of motion constraint, leading to the construction of prototypes and experimental evaluations. After that, we propose control laws which are adapted to these manipulators by exploiting the redundancy that can be obtained to optimize a given criterion of interest as well as guarantying that operating limits are not reached. Following this work, these contributions are used to address a need in the biomedical context. This work then leads to the development and the manufacturing of a manipulator dedicated to magnetic manipulation. Finally, a novel force sensor for contact management is proposed. A transducer with a null stiffness at the contact transition is designed and a new optical measurement cell exploiting components created by additive manufacturing is developed. Electronic Thesis or Dissertation Text fr PDF 70407448 Université de Strasbourg Strasbourg 2022-12-31 https://theses.hal.science/tel-03855711 application/pdf 69926156 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2020/Begey_Jeremy_2020_ED269.pdf http://www.theses.fr/2020STRAD032/abes https://theses.hal.science/tel-03855711 https://theses.hal.science/tel-03855711 https://theses.hal.science/tel-03855711 Begey Jérémy 1995-03-18 FR 263473341 https://theses.fr/2020STRAD032 2020STRAD032 https://doi.org/10.70675/5ab28b0czdef2z475fzbc39zea2a606efd1c 2020-11-25 Robotique Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Renaud Pierre MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 075418401 Andreff Nicolas MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 154344710 Pierrot François MADS_PRESIDENT_DU_JURY 079213448 079213448 Védrines Marc MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 085778265 Wenger Philippe MADS_RAPPORTEUR_1 035621621 035621621 Gosselin Clément MADS_RAPPORTEUR_2 084705930 École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 156504863 Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 176969721 260728 ddc:620 Renaud Pierre Andreff Nicolas Pierrot François Védrines Marc Wenger Philippe Gosselin Clément École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg) PDF 70407448