Dans le cadre du developpement de systemes mecatroniques pour des applications a petite echelle, les structures flexibles deformables sont une alternative prometteuse aux systemes mecaniques articules, qui, outre des difficultes de miniaturisation et d’assemblage, peuvent presenter a cette echelle des problemes fonctionnels et d’usure lies aux jeux et aux frottements. Les ceramiques piezoelectriques font partie des materiaux actifs couramment utilises en microrobotique, pour actionner de telles structures flexibles.
Tous leurs avantages (performances en force, en bande-passante, en resolution nanometrique) font qu’on les exploite pour la conception de tres nombreux prototypes de micropinces a actionnement integre [1]. En outre, un interet important des materiaux piezoelectriques est la reversibilite de leur effet de couplage electromecanique, ce qui explique leur utilisation potentielle en microrobotique comme actionneurs et/ou capteurs ([2], [3], [4]).
La conception optimale d’une structure mecatronique necessite une strategie d’ensemble appropriee pour traiter le probleme du couplage entre le mecanisme, ses actionneurs, ses capteurs et sa commande. Une nouvelle methode innovante d’optimisation a ete introduite [5] basee sur l’agencement de blocs structurels et piezoelectriques actifs, pour obtenir des structures flexibles a actionnement integre. Le but de nos recherches est d’etendre cette methode pour aboutir a la conception optimale de structures monolithiques a actionnement et mesure
Cet article est structure de la facon suivante : en premier lieu, nous decrivons brievement l’idee fondamentale de la methode FlexIn pour la conception des mecanismes flexibles. Ensuite, nous presentons dans la section 3, le modele aux Elements Finis (EF) de poutres piezoelectriques conduisant a l’implementation d’une nouvelle bibliotheque de blocs sensitifs. La validation du modele par simulation est aussi etudiee pour quelques cas.
Pour demontrer l’interet de cette nouvelle methode de mesure, qui integre des blocs constitutifs passifs, actifs et sensitifs dans la meme structure, nous terminons par l’application du modele dans le cas d’une micropince a actionnement et mesure piezoelectriques integres (section 4). Enfin, nous concluons par les perspectives de la methode proposee dans le cadre general de la conception de smart structures pour la microrobotique, repondant ainsi aux besoins poses par des applications aux cahiers des charges tres divers.
