Automated Microassembly Using an Active Microgripper with Sensorized End-Effectors and Hybrid Force/Position Control
Microassemblage automatisé à l'aide d'une pince instrumentée en force et d'une commande hybride force/position.
Résumé
This work proposes the use of an active microgripper with sensorized end-effectors for the automation
of the microassembly of 3D hybrid MOEMS. Each of the two fingers of the microgripper is composed
of a piezoelectric actuator with an integrated piezoresistive force sensor. The integrated force sensor
presents innovative performances compared to the existing force sensors in literature. The force
sensors provide the ability to measure the gripping forces applied by the microgripper to grasp a microcomponent
and estimated the contact forces between the microcomponent and the substrate of
microassembly. A dynamic nonlinear model of the microgripper is developed. A hybrid force/position
control is used for the automation of the microassembly. In the hybrid force/position control formulation,
some axes are controlled in position and others are controlled in force. For the force controlled
axes, a new nonlinear force control scheme based on force tracking sliding mode impedance control
is proposed with parameter estimation. Using the proposed hybrid force/position control scheme, full
automation of the microassembly is performed, notably for the guiding of a flexible component in a
rail.
La thèse propose l’utilisation d’une pince active instrumentée en force pour automatiser l’assemblage
des MOEMS 3D hybrides. Chacun des doigts de la pince instrumentée est composé d’un actionneur
piézoélectrique et d’un capteur de force piézorésistif intégré. Le capteur de force intégré présente
des performances innovantes par rapport aux capteurs existants dans l’état de l’art. Cette pince offre
la possibilité de mesurer les forces de serrage appliquées par la pince pour saisir un microcomposant
et d’estimer les forces de contact entre le microcomposant et le substrat de micro-assemblage.
Un modèle dynamique et non linéaire est développé pour la pince instrumentée. Une commande
hybride force/position est utilisée pour automatiser le micro-assemblage. Dans cette commande, certains
axes sont commandés en position et les autres sont commandés en force. Pour les axes commandés en force, une nouvelle commande fondée sur une commande en impédance avec suivi de
référence est proposée selon un principe de commande non linéaire par mode glissant avec estimation
des paramètres en lignes. En utilisant le schéma de commande hybride force/position proposé,
une automatisation de toutes les tâches de micro-assemblage est réalisée avec succès, notamment
sur un composant flexible `a guider dans un rail.
Domaines
Sciences de l'ingénieur [physics]
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