Дисертації: "Capteurs de force/torque"

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Castano, Cano Davinson. "Design of Multi-Axis Resonant Force/Torque Sensor for Robotics." Thesis, Besançon, 2016. http://www.theses.fr/2016BESA2089.

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Анотація:

Les capteurs de force / couple au poignet utilisés dans les applications robotiques augmentent les performances et la flexibilité des tâches automatisées. Ils offrent également de nouvelles possibilités dans le processus de fabrication, où un contact physique entre la pièce et l'environnement est requis. La large diffusion de ces capteurs est pour le moment limitée par leurs caractéristiques. En guise d'alternative aux capteurs de force existants dans le jeu de contraintes, notre travail présente une structure composite résonante, sensible aux multiples composantes de la force prises en compte via l'effet de précontrainte. Des patchs piézoélectriques liés structurellement sont utilisés pour amener la structure à sa résonance, qui est décalée en fonction des forces appliquées. La relation entre la force et le décalage de fréquence est modélisée en tenant compte de la multi-physique de cette structure intelligente. Un prototype a été testé et validé
Wrist force/torque sensors used in robotic applications increase the performances and flexibility of the automated tasks. They also offer new possibilities in the manufacturing process, where physical contact between the work-piece and environment is required. The wide spreading of these sensors is for now restricted by their features. As an alternative to the existing straingauges force sensors, our work presents a resonant composite structure, which is sensitive to multiple components of force that are considered via the pre-stress effect. Structurally bonded piezoelectric patches are used to bring the structure to its resonance, which is shifted according to applied forces. The relationship between force and frequency shift is modelled considering the multi-physics of this smart structure. A prototype was tested and validated

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ANDRADE, CHAVEZ FRANCISCO JAVIER. "Force-Torque Sensing in Robotics." Doctoral thesis, Università degli studi di Genova, 2019. http://hdl.handle.net/11567/942466.

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Анотація:

Being able to perform dynamic motions repeatably and reliably is an active research topic. The present thesis aims to contribute to this by improving the accuracy of force-torque sensing in robots. It focuses primarily on six axis force-torque sensors, although other sources of force-torque sensing are explored. Force sensing technologies, calibration procedures of these sensors and the use of force-torque sensing in robotics are described with the aim to familiarize the reader with the problem to solve. The problem is tackled in two ways: improving the accuracy of six axis force-torque sensors and exploring the use of tactile sensor arrays as force-torque sensors. The contributions of this thesis are : the development of the Model Based In situ calibration method for improving measurements of sensors already mounted on robots and the improvement in performance of the robot as a consequence; the design of a calibration device to improve the reliability and speed of calibration; and the improvement of force sensing information of a capacitive tactile array and its use on a robot as force-torque information source. The developed algorithms were tested on the humanoid robotic platform iCub.

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Gunzel, Charles A. "FSR based force torque transducer design." Thesis, Monterey, Calif. : Springfield, Va. : Naval Postgraduate School ; Available from National Technical Information Service, 1993. http://handle.dtic.mil/100.2/ADA271337.

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Mohy, El Dine Kamal. "Control of robotic mobile manipulators : application to civil engineering." Thesis, Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020), 2019. http://www.theses.fr/2019CLFAC015/document.

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Анотація:

Malgré le progrès de l'automatisation industrielle, les solutions robotiques ne sont pas encore couramment utilisées dans le secteur du génie civil. Plus spécifiquement, les tâches de ponçage, telles que le désamiantage, sont toujours effectuées par des opérateurs humains utilisant des outils électriques et hydrauliques classiques. Cependant, avec la diminution du coût relatif des machines par rapport au travail humain et les réglementations sanitaires strictes applicables à des travaux aussi risqués, les robots deviennent progressivement des alternatives crédibles pour automatiser ces tâches et remplacer les humains.Dans cette thèse, des nouvelles approches de contrôle de ponçage de surface sont élaborées. Le premier contrôleur est un contrôleur hybride position-force avec poignet conforme. Il est composé de 3 boucles de commande, force, position et admittance. La commutation entre les commandes pourrait créer des discontinuités, ce qui a été résolu en proposant une commande de transition. Dans ce contrôleur, la force de choc est réduite par la commande de transition proposée entre les modes espace libre et contact. Le second contrôleur est basé sur un modèle de ponçage développé et un contrôleur hybride adaptatif position-vitesse-force. Les contrôleurs sont validés expérimentalement sur un bras robotique à 7 degrés de liberté équipé d'une caméra et d'un capteur de force-couple. Les résultats expérimentaux montrent de bonnes performances et les contrôleurs sont prometteurs. De plus, une nouvelle approche pour contrôler la stabilité des manipulateurs mobiles en temps réel est présentée. Le contrôleur est basé sur le « zero moment point », il a été testé dans des simulations et il a été capable de maintenir activement la stabilité de basculement du manipulateur mobile tout en se déplaçant. En outre, les incertitudes liées à la modélisation et aux capteurs sont prises en compte dans les contrôleurs mentionnés où des observateurs sont proposés.Les détails du développement et de l'évaluation des différents contrôleurs proposés sont présentés, leurs mérites et leurs limites sont discutés et des travaux futurs sont suggérés
Despite the advancements in industrial automation, robotic solutions are not yet commonly used in the civil engineering sector. More specifically, grinding tasks such as asbestos removal, are still performed by human operators using conventional electrical and hydraulic tools. However, with the decrease in the relative cost of machinery with respect to human labor and with the strict health regulations on such risky jobs, robots are progressively becoming credible alternatives to automate these tasks and replace humans.In this thesis, novel surface grinding control approaches are elaborated. The first controller is based on hybrid position-force controller with compliant wrist and a smooth switching strategy. In this controller, the impact force is reduced by the proposed smooth switching between free space and contact modes. The second controller is based on a developed grinding model and an adaptive hybrid position-velocity-force controller. The controllers are validated experimentally on a 7-degrees-of-freedom robotic arm equipped with a camera and a force-torque sensor. The experimental results show good performances and the controllers are promising. Additionally, a new approach for controlling the stability of mobile manipulators in real time is presented. The controller is based on zero moment point, it is tested in simulations and it was able to actively maintain the tip-over stability of the mobile manipulator while moving. Moreover, the modeling and sensors uncertainties are taken into account in the mentioned controllers where observers are proposed. The details of the development and evaluation of the several proposed controllers are presented, their merits and limitations are discussed and future works are suggested

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Mahadevan, Arjun. "Force and Torque Sensing with Galfenol Alloys." The Ohio State University, 2009. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1259727083.

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West, Jerry. "Orthoplanar Spring Based Compliant Force/Torque Sensor for Robot Force Control." Scholar Commons, 2017. http://scholarcommons.usf.edu/etd/6637.

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Анотація:

A compliant force/torque sensor for robot force control has been developed. This thesis presents methods of designing, testing, and implementing the sensor on a robotic system. The sensor uses an orthoplanar spring equipped with Hall-effect sensors to measure one component of force and two moment components. Its unique design allows for simple and cost effective manufacturing, high reliability, and compactness. The device may be used in applications where a robot must control contact forces with its environment, such as in surface cleaning tasks, manipulating doors, and removing threaded fasteners. The compliant design of the sensor improves force control performance and reduces impact forces. Sensor design considerations are discussed, followed by a discussion of the proposed design concept. Theoretical compliance and stress analysis of the orthoplanar spring is presented that allows for rapid design calculations; these calculations are validated via finite element analysis. A mechanical design method is given which uses the results of the compliance and stress analysis. Transducer design is then addressed by developing a model of the sensor. The design methods are used to design a prototype sensor which is tested to determine its instrument uncertainty. Finally, the sensor is implemented on a robotic platform to test its performance in force control.

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Islam, Mohammed Rakibul. "Cogging Torque, Torque Ripple and Radial Force Analysis of Permanent Magnet Synchronous Machines." University of Akron / OhioLINK, 2009. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=akron1239038005.

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Li, Feng Frank. "Design and analysis of fingertip Stewart Platform force/torque sensor." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1998. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/tape17/PQDD_0020/MQ37577.pdf.

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Iagnemma, Karl David. "Manipulator identification and control using a base-mounted force/torque sensor." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 1997. http://hdl.handle.net/1721.1/42678.

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Yuan, Yi. "Torque ripple reduction in a permanent magnet synchronous machine using repetitive control techniques (Drift)." Nantes, 2014. http://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show.action?id=d81a622d-ce54-4be1-8bed-491ba10fa201.

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Анотація:

Les machines synchrones à aimants permanents (MSAP) sont de plus en plus utilisées dans de nombreuses applications grâce à leur efficacité, fiabilité et performances. Cependant, les oscillations de couple peuvent provoquer des oscillations de la vitesse qui sont considérées comme un problème majeur dans certaines applications à faible vitesse. Par conséquent, la commande répétitive (CR) est choisie pour sa forte capacité à réduire ces perturbations périodiques et réduire les oscillations de couple. Il existe deux problèmes principaux lors de l’application de la CR à une MSAP. D’abord, la CR ne peut réaliser la réduction souhaitée que dans le cas d’une vitesse constante. Grâce à la relation fixe entre ces oscillations et la position du rotor, nous proposons de prendre l’angle mécanique comme la nouvelle variable du fonctionnement de la CR. Ce nouveau régulateur est appelé régulateur répétitif basé sur la position angulaire. L’avantage de ce contrôleur est sa capacité de réduction même dans le cas d’une vitesse variable. Le deuxième inconvénient de l’application de la CR est sa difficulté d’implantation dans les systèmes industriels. Ainsi, nous proposons d’ajouter le contrôleur répétitif dans un capteur de vitesse et de développer une nouvelle technique appelée capteur répétitif intelligent. Avec ce capteur, l’application de la technique de CR ne requiert aucune modification du contrôleur, mais il est nécessaire de remplacer le capteur normal par le capteur répétitif intelligent. Finalement, ces deux nouvelles techniques sont réalisées ensemble sur un banc d’essais et leur efficacité est validée par des résultats expérimentaux
Permanent magnet synchronous machines (PMSMs), due to their attractive efficiency, reliability and performance, are rapidly gaining popularity in many applications. However, torque ripples of PMSM generally cause speed ripples, which are considered as an important hindrance in some low speed applications. The repetitive control (RC), which is particularly suitable for the reduction of periodic disturbance, is chosen to achieve the torque ripple reduction, because torque ripples of PMSM can be considered as periodic disturbances. The use of the RC for machine torque ripple reduction is not new. However, the reduction is always achieved at a given speed. This is due to the nature of the RC. So as to extend the use of the RC to varying speeds, the angle-based RC technique, which takes the mechanical angle as the running variable, is considered in this work. Thanks to the fixed relationships between the torque ripples and the mechanical angle, the angle-based repetitive controller can keep its rejection capability, whether the speed is constant or not. Besides, applying the RC in a PMSM drive requires to implement a new controller, which is hardly achievable for commercial systems. In order to apply the RC for PMSM drives, this paper proposes to include the RC into a speed sensor, forming a particular speed sensor called repetitive smart sensor. Accordingly, the torque ripple reduction can simply be accomplished by changing a conventional speed sensor for a repetitive smart one. Finally, the efficiency of the proposed angle-based repetitive smart sensor is verified through experimental results

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Shaw, I., BS Shaw, JF Cilliers, and DT Goon. "Influence of visual feedback on knee extensor isokinetic concentric and eccentric peak torque." African Journal for Physical, Health Education, Recreation and Dance, 2009. http://encore.tut.ac.za/iii/cpro/DigitalItemViewPage.external?sp=1001651.

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Анотація:

Abstract Isokinetic normative data can be invaluable in identifying an individual’s strengths and weaknesses, and thus lead to a more effective use of the individual’s time to minimise or overcome his weaknesses while maintaining or improving existing strength. However, visual feedback (VF) may significantly affect the result of isokinetic testing, resulting in erroneous conclusions if not accounted for. Additionally, the previous use of VF to obtain increased strength values has resulted in inconsistent findings. The purpose of this study was to examine the effect of VF on concentric and eccentric knee extensor peak torque. Twenty-two sedentary, college-aged male and female volunteers were assigned to either Group 1 (n = 11) or Group 2 (n = 11) to either perform knee extensor concentric-eccentric (con-ecc) isokinetic testing with VF or without VF (no-VF) using a crossover method. After a one-week rest, the two groups underwent knee extensor con-ecc isokinetic testing using the alternative testing condition. Each test consisted of five maximal knee extensor con-ecc isokinetic testing contractions at 60° per second on the Cybex Norm system. The data indicated significant (p < 0.05) differences in the concentric peak torque of Group 1, Group 2 and Combined Group following VF when compared to no-VF. The eccentric peak torque of Group 1, Group 2 and Combined Group was found not to be significantly different following VF when compared to no-VF. Further, no significant interaction effect as a result of the different groups was found. Visual feedback of torque output can improve maximum voluntary concentric contraction in isokinetic dynamometry, but not maximum voluntary eccentric contraction. It is thus recommended that VF should be consistently provided during isokinetic testing, since it can also be used to help detect and correct errors in performance as well as derive reinforcement from correct performances.

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Yesudasu, Santheep. "Cοntributiοn à la manipulatiοn de cοlis sοus cοntraintes par un tοrse humanοïde : applicatiοn à la dépaléttisatiοn autοnοme dans les entrepôts lοgistiques". Electronic Thesis or Diss., Normandie, 2024. https://theses.hal.science/tel-04874770.

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Анотація:

Cette thèse de doctorat explore le développement et l'implémentation d'URNik-AI, un système de dépalettisation automatisé basé sur l'intelligence artificielle (IA), conçu pour manipuler des boîtes en carton de tailles et de poids variés à l'aide d'un torse humanoïde à double bras. L'objectif principal est d'améliorer l'efficacité, la précision et la fiabilité des tâches de dépalettisation industrielle grâce à l'intégration de la robotique avancée, de la vision par ordinateur et des techniques d'apprentissage profond.Le système URNik-AI est composé de deux bras robotiques UR10 équipés de capteurs de force/torque à six axes et d'outils de préhension. Une caméra RGB-D ASUS Xtion est montée sur des servomoteurs pan-tilt Dynamixel Pro H42 pour obtenir des images haute résolution et des données de profondeur. Le cadre logiciel comprend ROS Noetic, ROS 2 et le framework MoveIt, permettant une communication fluide et une coordination des mouvements complexes. Ce système assure une haute précision dans la détection, la saisie et la manipulation d'objets dans divers environnements industriels.Une contribution importante de cette recherche est l'implémentation de modèles d'apprentissage profond, tels que YOLOv3 et YOLOv8, pour améliorer les capacités de détection et d'estimation de pose des objets. YOLOv3, entraîné sur un ensemble de données de 807 images, a atteint des scores F1 de 0,81 et 0,90 pour les boîtes à une et plusieurs faces, respectivement. Le modèle YOLOv8 a encore amélioré les performances du système en fournissant des capacités de détection de points clés et de squelettes, essentielles pour la manipulation précise des objets. L'intégration des données de nuage de points pour l'estimation de la pose a assuré une localisation et une orientation précises des boîtes.Les résultats des tests ont démontré la robustesse du système, avec des métriques élevées de précision, rappel et précision moyenne (mAP), confirmant son efficacité. Cette thèse apporte plusieurs contributions significatives au domaine de la robotique et de l'automatisation, notamment l'intégration réussie des technologies robotiques avancées et de l'IA, le développement de techniques innovantes de détection et d'estimation de pose, ainsi que la conception d'une architecture de système polyvalente et adaptable
This PhD thesis explores the development and implementation of URNik-AI, an AI-powered automated depalletizing system designed to handle cardboard boxes of varying sizes and weights using a dual-arm humanoid torso. The primary objective is to enhance the efficiency, accuracy, and reliability of industrial depalletizing tasks through the integration of advanced robotics, computer vision, and deep learning techniques.The URNik-AI system consists of two UR10 robotic arms equipped with six-axis force/torque sensors and gripper tool sets. An ASUS Xtion RGB-D camera is mounted on Dynamixel Pro H42 pan-tilt servos to capture high-resolution images and depth data. The software framework includes ROS Noetic, ROS 2, and the MoveIt framework, enabling seamless communication and coordination of complex movements. This system ensures high precision in detecting, grasping, and handling objects in diverse industrial environments.A significant contribution of this research is the implementation of deep learning models, such as YOLOv3 and YOLOv8, to enhance object detection and pose estimation capabilities. YOLOv3, trained on a dataset of 807 images, achieved F1-scores of 0.81 and 0.90 for single and multi-face boxes, respectively. The YOLOv8 model further advanced the system's performance by providing keypoint and skeleton detection capabilities, which are essential for accurate grasping and manipulation. The integration of point cloud data for pose estimation ensured precise localization and orientation of boxes.Comprehensive testing demonstrated the system's robustness, with high precision, recall, and mean average precision (mAP) metrics confirming its effectiveness. This thesis makes several significant contributions to the field of robotics and automation, including the successful integration of advanced robotics and AI technologies, the development of innovative object detection and pose estimation techniques, and the design of a versatile and adaptable system architecture

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Chakraborty, Sayan. "Experimental modeling of EVA tasks and workload using force-torque sensing apparatus." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 1990. http://hdl.handle.net/1721.1/42457.

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Rafla, Nader Iskander. "Visually guided tactile and force-torque sensing for object recognition and localization." Case Western Reserve University School of Graduate Studies / OhioLINK, 1991. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=case1059578946.

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Andrade, José Henrique Araújo Lopes de. "Acoustic radiation force and torque on suspended objects in an inviscid fluid." Universidade Federal de Alagoas, 2014. http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/1694.

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Анотація:

Recent advances and interest in ultrasound particle manipulation calls for theoretical understanding of acoustic radiation force and torque exerted on a configuration of multiple particles. In this thesis we theoretically study the acoustic radiation force and torque exerted by an arbitrary acoustic beam on a cluster of spherical particles in an inviscid fluid. The method is based on the partial-wave expansion (PWE) and the translational addition theorem for spherical wave functions. The combination of (PWE) and addition theorem Method enable us to solve the associated multiple scattering problem by numerically computing the (PWE) coefficients in a system of linear equations. On the other hand, when we consider the radiation force and torque exerted on a single sphere, the addition theorem has the advantage to solve this problem in a closed form. After obtaining the PWE coefficients, the acoustic radiation force and torque is computed through the farfield series solution. To illustrate the method, the acoustic radiation force and torque exerted on a single or multiple spheres are analyzed. In the case of a single sphere, the force is generated by a spherically focused ultrasound beam, where as the torque is generated by a Bessel vortex beam. For the multiple spheres configuration, the radiation force is induced by a traveling and a standing plane wave. In a specific configuration of three olive oil droplets suspended in water, with radii of the order of the wavelength, we found that rescattering events produce an acoustic interaction force, which significantly changes the radiation force on each droplet depending on the inter-droplet distance. In addition, we have found for the first time that an acoustic interaction torque due to the nonsymmetric spatial distribution of the acoustic energy density to the droplets. Further more, our study does not have restrictions on the spheres size compared to the wave length, nor on their composition material, which includes rigid, void, compressional liquid, elastic and viscoelastic solids, and layered material. Finally, this study has direct applications on methods for noncontact object handling by acoustic waves such as acoustic levitation, acoustical tweezers, and acoustophoresis in lab-on-a-chip devices.
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
Recentes avanços e interesse em manipulação de partículas necessitam de uma maior compreensão teórica da força de radiação e torque acústico exercidos sobre uma configuração de múltiplas partículas. Nesta tese, nós estudamos teoricamente a força de radiação e torque acústico exercido por um feixe acústico arbitrário em um conjunto de partículas esféricas suspensas em um fluido não viscoso. O método baseia-se na expansão de ondas parciais (EOP) e no teorema translacional da adição para funções de onda esférica. A combinação do método de ondas parciais com o teorema da adição nos permitir resolver o problema de espalhamento mútiplo computando numericamente os coeficientes da expansão em um sistema de equações lineares. Por outro lado, quando consideramos a força e torque de radiação exercidos sobe uma única esfera, o teorema da adição tem a vantagem para resolver este problema exatamente. Após a obtenção dos coeficientes, a força e o torque de radiação são calculados usando um método em séries no campo distante. Para ilustrar o método, a força e o torque exercidos sobre uma ou multiplas esferas são analisados. Para o de uma única esfera, a força de radiação é gerada por um feixe de ultrassom focalizado. Para uma configuração de multiplas esferas, a força de radiação é induzida por ondas planas e estacionarias. Numa configuração específica de três gotas de azeite suspensas em água, com raios da ordem do comprimento de onda, verificou-se que as ondas reespalhadas produzem uma força de interação acústica, o que altera significativamente a força de radiação em cada gota em função da distância inter-gota. Além disso, verificou-se, pela primeira vez que um torque de interação acústico devido a uma distribuição espacial não simétrica da densidade de energia acústica para as gotas. Além disso, nosso estudo não tem restrições quanto ao tamanho esferas em comparação com o comprimento de onda, nem sobre a sua composição, que inclui rígida, líquida, elástica e sólidos viscoelásticos. Por fim, este estudo tem aplicações diretas sobre os métodos de manipulação de objetos sem contato por ondas acústicas, tais como a levitação acústica, pinças acústicas e acoustophoresis em dispositivos lab-on-a-chip.

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Weill-Duflos, Antoine. "Interfaces et capteurs pour une chaine de micro-téléopération." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066147/document.

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Анотація:

La téléopération ouvre des possibilité nouvelles d'interaction avec le micro-monde. Avec des systèmes adaptés il devient possible de manipuler des éléments aux échelles microscopiques. L'ajout d'un retour haptique apporte une information supplémentaire nécessaire à une interaction naturelle. Cette thèse aborde la problématique de la conception d'une chaîne de téléopération haptique par la conception de ses éléments clefs. La première partie décrit l'optimisation de l'interface haptique à un degré de liberté haute fidelité issue des précédents travaux du laboratoire. Un premier travail augmente la précision des efforts produits. Cette amélioration est liée à une optimisation de la mesure de la vitesse de l'interface à des fréquences d’échantillonnage élevées. Un second point traite de la validation et quantification précise des forces de l'interface. La deuxième partie décrit deux nouveaux capteurs de force conçu spécifiquement pour les interactions avec le micro-monde. Ces fonctionnent sur le même principe de mesure par compensation. Deux approches sont suivies pour augmenter les fréquences des forces mesurable par le capteur. La première s'attache à réduire la masse en concevant un nouveau capteur à l'échelle micrométrique avec des technologies MEMS. Une deuxième approche modifie la conception du capteur et supprime la raideur dans le guidage. La troisième partie décrit la conception d'une nouvelle interface haptique à plusieurs degrés de liberté. Les éléments clefs de sa conception sont l'utilisation d'un palier à air, pour un guidage sans frottement, et de moteurs linéaires à induction, pour une inertie réduite
Teleoperation opens up new possibilities for interaction with the micro-world. Adequate systems make it possible for human to manipulate elements on microscopic scales. An added haptic feedback provides information crucial for a natural interaction. A bilateral coupling between the subsystems offers the best haptic transparency. This thesis addresses the design of a complete haptic teleoperation chain by focusing on its key elements. Three parts are detailed: The first part describes improvements of the high fidelity one degree of freedom haptic interface designed previously. First, the precision of the forces produced is improved. This improvement is related to the measurement of the motor velocity at high sampling frequencies. Then, the device is precisely caracterized. The second part describes the design of two new force sensors designed specifically for interactions with the micro-world. The forces are measured by compensation. Two approach are observed to expand the frequencies of forces measurable by the sensors. First approach try to reduce the mass, a new sensor on a micrometric scale is built with MEMS technologies. The second approach offer a new design of the sensor. In particular, the stiffness in the guidance is removed. The third part describes the design of a new haptic interface with multiple degrees of freedom. This interface combines the performances of the one degree of freedom interface with a 2D configuration. The key elements of its design are the an air bearing for frictionless guidance and linear induction motors for reduced inertia

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Hickok, Mark D. "Effects of bit type on maximum torque and axial force using manual screwdrivers." Thesis, Marquette University, 2014. http://pqdtopen.proquest.com/#viewpdf?dispub=1548501.

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The screwdriver is a tool that has been among the most widely used hand tools for decades and continues to be used in the workplace to perform a variety of fastening tasks. Advancements in fastener technology have been complemented by the development of new types of screwdriver bits. While designs may vary, so do the force application requirements placed on the tool user. The primary objective of this experiment is to analyze the relationship between user torque and screwdriver bit design. A further objective is to utilize the results to develop an effort metric by which bits of different designs can be compared. In this experiment, three types of screwdriver bit designs (straight, Phillips, and combination of straight/Phillips (ECX)) were tested to determine how the design affects the amount and type of force applied by the user when performing a fastening task. The designs were tested to simulate fastener tightening and loosening operations. Sixteen participants were tested in this study. Although there was no significant effect, the data suggest that the Phillips bit design allow subjects to exert the maximum torque and the minimum axial force. This divergence suggests that the Phillips bit may have a higher biomechanical effort ratio, which is greater torque for the same or lower axial force. Finally, the data suggest there is little difference in user torque exertion between the ECX bit and the straight bit designs. Subjective assessment indicated that users overwhelmingly preferred the Phillips bit design. Bit designs requiring less axial force for the same torque exertion level reduce the overall muscular effort of the user, allowing work to be completed more efficiently and may reduce the risk of musculoskeletal disorder affecting the wrist, elbow, and shoulder. Results may also assist designers by allowing them to select fasteners that provide sufficient mechanical integrity of the design while maximizing user effectiveness.

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Goyhenex, Gehin Claudine. "Conception et réalisation d'un capteur résonant piézoélectrique pour la mesure de force statique." Chambéry, 1998. http://www.theses.fr/1998CHAMS005.

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L'objectif de ce travail de thèse concerne la conception et la réalisation d'un capteur piézoélectrique permettant de mesurer des forces statiques, étude réalisée à la demande de deux sociétés industrielles. Les systèmes piézoélectriques sont des systèmes actifs qui ne permettent pas d'effectuer des mesures véritablement statiques. C'est pourquoi la voie des résonateurs, dont la fréquence propre varie en fonction de la force appliquée, a été exploitée. Ce travail s'est articulé autour d'un logiciel de modélisation par éléments finis, ANSYS. Cet outil permet de prévoir et comprendre le comportement de structures quelconques en régime statique comme en régime dynamique et de prendre en compte les effets couplés, comme la piézoélectricité. Deux montages, basés sur deux architectures différentes, ont été étudiés. Le premier est un résonateur constitué d'une lame de quartz collée sur un corps d'épreuve. Expérimentalement, les résultats obtenus concernant les dérives thermique et temporelle, ne permettent pas d'envisager l'application industrielle du capteur. Toutefois, l'exploitation des éléments finis a permis de montrer qu'il était possible de caractériser la qualité du collage d'une structure par l'étude de ses fréquences propres. La colle est modélisée par des éléments élastiques dont la valeur est ajustée dans le logiciel de manière à retrouver la valeur de la fréquence propre mesurée de la structure. Le second résonateur, plus original, est constitué d'un diaphragme métallique sur lequel la force à mesurer est appliquée par l'intermédiaire d'un élément spécifique. L'outil de modélisation par éléments finis associé à la méthode des plans d'expériences a permis d'établir la règle de fabrication de ce capteur, c'est à dire de déterminer le point d'application de la force sur le diaphragme. Cela a été validé par la réalisation d'une série de prototypes. La réponse du capteur à la force est linéaire et le fluage peu important. C'est cette voie d'étude qui a été choisie. Enfin, une étude des tolérances géométriques du capteur par la modélisation prévoit un résonateur aux tolérances assez larges, ce qui est en parfait accord avec la production de masse à faible coût.

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BUEB, JEAN-LUC. "Mesures de contractions d'organes in vitro : evolution des capteurs de force, et comparaison de 2 modeles de capteurs isometriques." Strasbourg 1, 1987. http://www.theses.fr/1987STR10737.

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Weight, Ryan G. "High-Torque Capacity Compliant Centrifugal Clutches." Diss., CLICK HERE for online access, 2004. http://contentdm.lib.byu.edu/ETD/image/etd383.pdf.

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Hancock, Philip Jackson. "Adaptive Torque Control of a Novel 3D-Printed Humanoid Leg." Thesis, Virginia Tech, 2020. http://hdl.handle.net/10919/99408.

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Анотація:

In order to function safely in a dynamic environment with humans and obstacles, robots require active compliance control with force feedback. In these applications the control law typically includes full dynamics compensation to decouple the joints and cancel out nonlinearities, for which a high-fidelity model of the robot is required. In the case of a 3D-printed robot, components cannot be easily modeled due non-uniform densities, inconsistencies among the 3D printers used in manufacturing, and the use of different plastics with mechanical properties that are not widely known. To address this issue, this thesis presents an adaptive control framework which modifies the model parameters online in order to achieve satisfactory tracking performance. The inertial properties are estimated by adapting with respect to functions of the unknown parameters. This is achieved by rewriting the robot dynamics equations as the product of a matrix of known nonlinear functions of the joint states and a vector of constant unknowns. The result is a nonlinear system linearly parameterized in terms of the of the unknowns, which can be estimated using adaptation laws derived from Lyapunov stability theory. The proposed control system consists of an outer-loop impedance controller to regulate deviations from the nominal trajectory in the presence of disturbances, and an inner-loop force controller to track the joint torques commanded by the outer-loop. The proposed system is evaluated on an early prototype consisting of a 3DOF leg, and two actuator test setups for the low-level controller.
Master of Science
In order to function safely in a dynamic environment with humans and obstacles, a robot must be able to actively control its interaction forces with the outside environment. In these applications a high-fidelity model of the robot is required. In the case of a 3D-printed robot, the components in the robot cannot be easily modeled due non-uniform densities, inconsistencies among the 3D printers used in manufacturing, and the use of different plastics with mechanical properties that are not widely known. To address this issue, this thesis presents an adaptive control framework which actively modifies the model parameters in order to achieve satisfactory tracking performance. In this work, the equations of motion of the robot are manipulated in such a way that the unknown quantities are separated from the known quantities. The unknowns are updated in real time using adaptive laws derived from Lyapunov stability theory. The proposed control system consists of a high-level torque controller to regulate deviations from the nominal trajectory, and a low-level force controller to track the joint torques commanded at the high-level. The proposed system is evaluated on an early prototype of the robot consisting of a 3 degree of freedom leg, and two actuator test setups for the low-level controller.

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Uhart, Maylis. "Amélioration de la précision du placement de fibres robotisé en utilisant un schéma de commande hybride externe force / vision." Nantes, 2014. http://www.theses.fr/2014NANT2028.

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Анотація:

Les matériaux composites sont de plus en plus utilisés dans le domaine exigeant de l’aéronautique. Pour répondre à ce besoin grandissant, l’entreprise Coriolis Composites a développé une solution de placement de fibres robotisé qui est déjà sur le marché. Ce process utilise un bras manipulateur industriel. La tâche de dépose des fibres nécessite un effort de compactage adapté suivant le matériau utilisé. Pour le robot, les trajectoires outils sont générées à partir de la programmation hors-ligne. Cependant, la précision du drapage peut être améliorée. Cette thèse présente l’utilisation de l’asservissement en force pour contrôler l’effort de compactage et l’utilisation de l’asservissement visuel pour contrôler la position latérale de la bande en cours de dépose. Un dispositif expérimental a été mis en oeuvre en utilisant des éléments industriels similaires aux moyens de Coriolis Composites et une application logicielle a été développée en intégrant un capteur d’effort à six composantes et une caméra industrielle. Le schéma proposé est composé de trois boucles externes qui génèrent les consignes de position pour le contrôleur industriel. L’utilisation de ce schéma mixte force - vision - position a permis d’améliorer la précision et la qualité de la dépose des bandes
Composite materials are increasingly used in the demanding field of aeronautics. To meet this growing need, the company Coriolis Composites has developed an Automated Fibre Placement device already on the market. This process uses an industrial manipulator robot. This fibre placement task requires a compacting strength adapted to the material used. For the robot, the reference trajectories in position of each tape are prescribed off-line. However, accuracy problems of tape placement appear. This thesis shows the use of force servoing to control the compacting strength and the use of visual servoing to control the lateral position of the tape. An experimental setup has been designed based on industrial devices similar to Coriolis Composites ones and a software application has been developed using a six axis force sensor and an industrial camera. The proposed scheme is composed of three external loops which generate the position setpoint for the industrial controller. The use of this force - visual combined servoing has improved the accuracy and the quality of the placement tapes

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Desmaële, Denis. "Design of a planar resonant force sensor with an application to cell mechanics." Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066477.

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Анотація:

Dans l’avenir, le développement de nouvelles plateformes autonomes et portatives capables de mesurer rapidement le module de Young de cellules biologiques pourraient révolutionner la recherche biomédicale. Le module de Young se révèle en effet aujourd’hui être un indicateur de plus en plus pertinent pour la détection précoce de diverses maladies dégénératives cellulaires. La mesure du module de Young à l’échelle cellulaire peut de plus permettre d’apprécier l’action de principes actifs pour le développement de nouveaux traitements médicamenteux ciblés. Cependant, la valeur du module de Young ne peut encore à l’heure actuelle être utilisée comme un indicateur fiable. Cette thèse présente la conception, la modélisation et la validation expérimentale d’un nouveau capteur de force visant à pallier certaines limitations actuellement rencontrées. Contrairement à la plupart des dispositifs développés jusqu’à présent, le capteur de force présenté dans cette thèse consiste en une structure planaire résonante offrant un coefficient de qualité élevé. La structure a été pensée non seulement pour conserver des performances élevées même en présence de liquide, mais également pour caractériser différents types de cellules (cellules en suspension ou cellules adhérentes). De plus, les résultats obtenus dans le cadre de cette thèse démontrent que la structure proposée permet d’estimer rapidement le module de Young de cellules sans avoir nécessairement recours à un modèle analytique ou à un microscope

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Nelson, Alexandra T. "Press fit design : force and torque testing of steel dowel pins in brass and nylon samples." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2005. http://hdl.handle.net/1721.1/36722.

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Анотація:

Thesis (S.B.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Mechanical Engineering, February 2006.
Includes bibliographical references.
An experimental study was conducted to determine the accuracy of current press fit theory when applied to press fit design. Brass and nylon hex samples were press fitted with hardened steel dowel pins. Press fit force and torque required to induce slipping were measured experimentally. Sample dimensions and material properties were utilized to predict expected force and torque levels, which were then measured experimentally. Brass press fit forces proved difficult to predict due to plowing effects in tight interference press fits where material yielding was observed. However, once vertical force was removed, torque was applied to each sample. The observed torque values matched press fit theory well suggesting that the interface pressure of the press fit can be accurately predicted by theory. The brass torque samples matched theory well once material yield conditions were taken into account. The creep sensitivity of the nylon samples made predictions over the testing period unreliable. Results show the need for further testing with specific attention to precision in sample machining and measurements. Other considerations include press fit interface roughness and plowing effects during press fitting.
by Alexandra T. Nelson.
S.B.

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Tucker, John R. "The design, manufacture and verification of a high capacity force and moment measurement system /." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1998. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/tape17/PQDD_0010/MQ36189.pdf.

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Fail, Abderrahim. "Etude de capteurs-émetteurs et des procédés de télétransmission associés : applications à la rééducation des membres inférieurs." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1990. http://www.theses.fr/1990INPL055N.

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Анотація:

Après un rappel sur les techniques de mesures, la première partie est consacrée à la conception et la réalisation de capteurs de contraintes mécaniques ainsi que le traitement des signaux recueillis; principalement les problèmes de rejection en mode commun et de dérive en température associés à l'amplification. La deuxième partie traite la transmission et la réception des données. En transmission, divers procédés de modulation et de codage numérique sont proposés ainsi que le choix de l'émetteur RF et les problèmes d'adaptation d'antenne. En réception, la démodulation et le décodage associés à l'émission ainsi que le filtrage des signaux FM et la compensation de dérive en température sont exposés de façon détaillée. La troisième partie décrit des applications biomédicales utilisant un capteur télémétrique de force

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Merrien, Arnaud. "Conception de capteurs de force pour l'étude de la saisie d'objets en prises pollicidigitale et palmaire." Le Mans, 2001. http://www.theses.fr/2001LEMA1023.

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Chedevergne, Fany. "Baropodomètre écologique : développement d'un chausson à semelle instrumentée pour l'analyse de la marche." Besançon, 2008. http://www.theses.fr/2008BESA2024.

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Анотація:

L'analyse des pressions plantaires est un procédé auquel les praticiens recourent de plus en plus pour observer les troubles de l'équilibre et de la marche de leur patient. Qualifier et quantifier l'appui du pied au sol permet de juger de la santé du système neuro-musculaire, d'établir un diagnostic médical, de réaliser un suivi, mais aussi de prévenir de futurs traumatismes. Les outils d'acquisition des pressions plantaires, ou baropodomètres, sont multiples et variés mais leur fonctionnalité ne répond pas complètement au besoin médical. Peu d'entre eux permettent l'observation de la marche pieds nus et aucun ne la permet de façon reproductible sur de nombreux pas consécutifs. C'est pourquoi, cette étude porte sur un nouvel outil baropodométrique préalablement mis au point dans notre laboratoire: un chausson équipé de capteurs de force. Un premier prototype est d'abord analysé, testé et caractérisé et se révèle n'être adapté qu'à une utilisation clinique avec des individus sains. Après plusieurs améliorations mécatroniques, un nouveau prototype est proposé pour l'analyse de la marche de tout individu quelle que soit sa pathologie. Le traitement des données est également développé à l'intention du praticien pour lui permettre une analyse aisée et rapide de la marche grâce à un système d'affichage graphique précis. Les premières applications cliniques montrent que l'outil est encore perfectible quant à sa précision de mesure. Cependant, l'évolution de la répartition des pressions plantaires est clairement indiquée au cours du temps. L'outil est utilisable aussi bien en milieu clinique qu' en contexte écologique chez le patient lui-même. L'analyse de l'équilibre comme celle de la locomotion pourront se faire de façon plus spontanée et régulière que ce soit chez les patients âgés sujets aux risques de chutes, ou chez les patients diabétiques sujets aux risques d'ulcères, ou encore de façon post-opératoire chez un individu en rééducation, et de façon large queIle que soit la pathologie du sujet
More and more often, practitioners use the plantar pressure analysis to observe their patient's balance and gait troubles. The health of the neuro-muscular system can be known by qualifying and quantifying the foot laying on the floor. It ables to diagnose, to follow the cure and also to prevent from possible traumas Severals and various baropodometrical tools are available but their functionalities can't totally answer the medical demands. Few of them can record barefoot walk and none do it over numerous step with good reproducibility. That's why this study deals with a new baropodometrical device developed in our lab which is a medical shoe equipped with force sensors. The analysis of the first prototype reveals a limited use fitting only healthy people. After several mechatronical improvements, a new prototype, which could be used with any individual whatever the pathology he suffers, is proposed. Beside, a data processing is developed to plot easily and rapidly the dynamics solicitation of the foot during the gait The first clinical applications lead to the conclusion that the device is still perfectible concerning its measurement accuracy. Nevertheless, the evolution of the plantar pressure distribution is clearly given along the time. The prototype is usable in a clinical context as weIl as in an ecological context at the patient's home. The balance and the locomotion analysis could be proceed with a more spontaneous and regular method. This would be better for following elderly people to prevent them from faIls, or diabetic individuals and their risk of ulcer, or operated patient during their readaptation, and more widely anyone with any pathology

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Gundogmus, Omer. "SIMULTANEOUS TORQUE RIPPLE AND ACOUSTIC NOISE MITIGATION IN SWITCH RELUCTANCE MACHINES." University of Akron / OhioLINK, 2020. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=akron1579790717180753.

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Alahmari, Sami Khaloufah M. "Muscle force production and neuromuscular fatigue responses to neuromuscular electrical stimulation and tendon vibration." Thesis, Queensland University of Technology, 2022. https://eprints.qut.edu.au/236174/1/Sami_Alahmari_Thesis.pdf.

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Анотація:

Neuromuscular electrical stimulation is an intervention that produces artificial muscle contractions and is used to rehabilitate people with motor impairments. However, a typical problem is the occurrence of rapid fatigue, which limits the training stimulus. This thesis investigated whether the addition of tendon vibration and concurrent activation of upper limb muscles could minimise fatigue and maximise torque produced by the calf muscles during neuromuscular electrical stimulation. The experiments in this thesis showed that superimposition of tendon vibration can increase the amount of torque produced by calf muscles, and that the addition of sustained handgrip contraction could further increase this torque.

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Dong, Fanghong. "Cartesian Force Estimation of a 6-DOF Parallel Haptic Device." Thesis, KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), 2019. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-264990.

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Анотація:

The haptic device recreates the sense of touch by applying forces to the user. Since the device is “rendering” forces to emulate the physical interaction, the force control is essential for haptic devices. While a dedicated force/torque sensor can close the loop of force control, the additional equipment creates extra moving mass and inertia at the tool center point (TCP). Therefore, estimating the Cartesian force at the TCP has continuously been receiving attention over the past decades. The objective of this thesis project is to develop a real-time force estimation algorithm based on the proportional current-torque relationship with the dynamic modeling of the TAU haptic device. The algorithm can be further used for the force control of the device. The research questions of the thesis are: how to design and develop an algorithm for the TAU that used for Cartesian contact force estimation, how to set up the force estimation test bench and how to evaluate the results of the force estimation algorithm. In order to achieve the force estimation algorithm, a virtual environment is built to simulate the real-time haptic physics. Then an external force/torque sensor is installed at the TCP to get the measurement of the Cartesian force at the TCP. The force estimation algorithm calculates the Cartesian force at the TCP based on the current measurement of the DC motors at the six joints. The estimation result of the Cartesian force at the TCP is then compared with the force/torque sensor measurement to determine if the estimation algorithm is sufficiently accurate. The analysis of the estimation accuracy emphasizes the feasibility of Cartesian force estimation on the TAU haptic device.
En haptikenhet gör det möjligt att förmedla en känsla av kontakt i en virtuell värld genom att skapa krafter som motverkar en rörelse . Hur denna kraft skapas och kontrolleras är av stor vikt för att få den så verklighetstrogen som möjligt. Om man har en kraftsensor kan den användas till att utforma en kraftreglering med återkoppling, men på bekostnad av en ökad massa och tröghet vid användarens hand. Detta har medfört ett ökat intresse under de senaste åren för att på olika sätt försöka uppskatta den kraft som återkopplas till användaren utan att behöva en kraftsensor. Målet för detta examensarbete är att utveckla en algoritm för att uppskatta en kontaktkraft i realtid baserat på antagandet att motormomentet är proportionellt beroende av strömmen. Algoritmen kan sedan användas för att konstruera en sluten reglerloop med kraftåterkoppling för en haptisk enhet. Forskningsfrågorna som behandlas i detta examensarbete är;  hur kan vi utforma en algoritm för estimering av kontaktkrafter för haptikenheten TAU  hur kan vi utforma en experimentell försöksuppställning för mätning av de verkliga kontaktkrafterna från TAU vid kontakt.  hur kan vi använda resultaten från experimenten för utvärdering av algoritmen För testning och utvärdering av algoritmen har en virtuell värld skapats för att efterlikna en simuleringsmiljö som haptikenheten är tänkt att användas i. En kraftsensor har monterats under det verktyg som användaren håller i när enheten används när ett typiskt ingrepp ska övas i en simulator, t.ex. borrning i en tand. Vid experimenten beräknar algoritmen den uppskattade kontaktkraften som användaren känner baserat på den uppmätta strömmen för de sex motorer som aktiveras av kontakten. Dessa beräknade värden har sedan jämförts med de från kraftsensorn uppmätta för att avgör om algoritmen är tillräckligt noggrann. Analysen visar att noggrannheten är tillräckligt bra för att vara en lovande ansats till att användas för kraftuppskattning vid reglering av kontaktkraft för haptikenheten TAU.

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Kovaleski, Joao Luiz. "Etude, modélisation et réalisation de capteurs d'accélération et force à base de polymère piézoélectrique PVF2." Grenoble 1, 1992. http://www.theses.fr/1992GRE10122.

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Анотація:

Le pvf2 s'avere bien adapte chaque fois que l'une ou moins de ses proprietes intrinseques est exploitee. En vue de la realisation de capteurs accelerometriques, nous avons etudie les proprietes du pvf2 et nous avons analyse le comportement d'une lame de pvf2 soumise a une contrainte de compression. Nous avons developpe des modeles electriques du pvf2 qui nous permettent d'effectuer des simulations a l'aide du logiciel spice. Ces modeles nous ont permis de definir les caracteristiques theoriques de nos capteurs que nous avons pu correler avec les resultats experimentaux. A la suite de ces etudes theoriques nous avons realise des capteurs accelerometriques. Parmi ceux-ci nous retiendrons l'accelerometre sismique et le capteur d'activite. Ces deux capteurs sont interessants car ils presentent des caracteristiques extremes, tant sur le plan metrologique que sur le plan dimensionnel. Enfin, nous avons aussi a partir des etudes faites sur les caracteristiques des accelerometres a masses inertielles developpe un capteur gyrometrique susceptible de delivrer des signaux proportionnels aux grandeurs liees a un mouvement de rotation. En nous basant sur les travaux de modelisation, nous avons explore le domaine des basses frequences. A partir d'un algorithme de lecture de charge pour aborder le domaine des mesures de forces statiques, nous avons developpe une implementation capable de restituer une image de la force statique appliquee

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Marangoni, Rafael R. [Verfasser], Thomas [Akademischer Betreuer] Fröhlich, Tino [Gutachter] Hausotte, and Dorothea [Gutachter] Knopf. "Traceable multicomponent force and torque measurement / Rafael Romos Marangoni ; Gutachter: Tino Hausotte, Dorothea Knopf ; Betreuer: Thomas Fröhlich." Ilmenau : TU Ilmenau, 2019. http://d-nb.info/1184797226/34.

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Sargeant, Ramon Bradley. "A multi-axial optical fibre and linear polarizer based force and torque sensor for dexterous robotic fingertips." Thesis, King's College London (University of London), 2014. http://kclpure.kcl.ac.uk/portal/en/theses/a-multiaxial-optical-fibre-and-linear-polarizer-based-force-and-torque-sensor-for-dexterous-robotic-fingertips(a9c419a3-901e-4a56-9b02-00648539d17e).html.

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Анотація:

As robots play a more pervasive role in our everyday activities more and more research emphasis is being placed on having robots interact directly with humans, whether in terms of taking care of the elderly, medical interventions or performing dangerous or hazardous tasks. Another trend is for robots to use existing human tools to perform desired actions since it is also not always possible or cost effective to design special tools for every robot. This trend has led to the development of anthropomorphic dexterous manipulators that can perform equally or better than the human hand. Thus the accelerating trend is not only to design a dexterous manipulator but to focus on its ability to grasp and manipulate different and sometimes unknown objects. One of the most researched types of grasp is the precision grasp which accounts for over 80 % of the grasps performed by humans on a daily basis. Precision grasps are grasps involving the fingertips and are generally used for tasks that require fine manipulation skills. Fingertip sensors are therefore important for dexterous manipulators since humans can identify salient properties of an object and formulate effective manipulation strategies solely by grasping the object. This PhD project focuses on developing fingertip sensors, specifically force and torque fingertip sensors that can be integrated into the fingertip of an existing dexterous manipulator and gather contact force and torque information during a grasping event. Another goal is to make the sensor magnetic resonant (MR) compatible so that it can be used in high magnetic environments, as in the case of medical, magnetic resonance imagining applications. To accomplish these goals two sensors were developed based on light intensity modulation and novel sensing structures. Optical sensing schemes were chosen because they are not susceptible to magnetic interference, the sensor and its light source can be separated by long distances without significant signal attenuation and the size and weight of the actual sensing element can be reduced since the processing electronics can be positioned far from the sensing structure. The first sensor developed, as part of this PhD work, was a 2-DOF sensor which used a combination of axially-aligned fibres and linear polarizers to modulate the light to measure the applied force and torque respectively. The use of linear polarizers as the main sensing technique for force and torque sensing is a new area of research since linear polarizers have a defined response curve and can be easily cut into any desired shape and size. The experiments conducted with the 2-DOF sensor showed that the linear polarizer response was superior to traditional axially-aligned and reflective techniques and it was tolerant of small deviations and twists in the sensing structure. The second sensor improved on the first sensor by increasing the number of degrees of freedom from two to six by using a parallel-type 3-UPS (Universal Prismatic Spherical) sensing structure to allow measuring six degrees of movement. All of the joints of the sensing structure were made of nitinol flexures to reduce friction and all of the links were made of plastic and bonded together to produce a flexible but light and strong structure. Another improvement was that all of the optical modulation sensors on the sensing structure were based on linear polarizers thereby reducing the possibility of misalignment errors caused by the transmitting and receiving fibres moving out of axial alignment. The new sensor therefore satisfies the design requirements and the experiments conducted showed that Light Intensity Modulation (LIM) using linear polarizers and an appropriate sensing structure can produce an accurate and versatile force and torque sensor.

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Nazeer, Sébastien. "Conception et réalisation de micro-capteurs de pression pour l’instrumentation d’interface à retour d’effort." Thesis, Paris 11, 2012. http://www.theses.fr/2012PA112140/document.

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Ce travail de thèse présente la conception et la réalisation d’un capteur de pression 3D flexible pouvant être intégré dans un gant ou sur un outil de chirurgie pour qualifier et quantifier les forces de préhension notamment sous contraintes normales et de cisaillement. Un état de l’art présente d’abord les technologies se prêtant à cette application. Puis, le choix est porté sur la conception et le dimensionnement à partir de la loi de Hooke, d’un capteur matriciel capacitif tri-axe de 8 x 8 x 3 cellules/cm² à partir d’un diélectrique flexible de faible module d’Young autour de 1 MPa. Les cellules conçues ont une capacité nominale voisine de 0,5 pF. Une variation de 30% est attendue à une force maximale envisagée de 100 N/cm². La dynamique visée est de 1 à 1000. Elle correspondant à une résolution de 0,15 fF ou 100 mN/cm². La fabrication du capteur souple est abordée en prenant en compte la caractérisation des matériaux support, notamment le Kapton, dans un flux de microfabrication. Les problèmes de métallisation et d’adhérence d’électrodes sur PDMS conduisent au développement d’un procédé basé sur la technologie de transfert de film adapté aux électrodes enfouies dans le PDMS. Des résultats de simulation sous ANSYS valident le principe physique exploité. Ils sont confirmés par des mesures électriques statiques et en charge du capteur tactile pour des forces de 10 mN à 20 N
This PhD work presents the design and realization of a 3D flexible force sensor that can be integrated in surgical gloves or tools to qualify and quantify the grip forces including normal and shear stress. A state of the art first presents the suitable technologies for this application. Then, the choice is focused on the design and dimensioning, using Hooke’s law, of a capacitive tri-axis sensor of 8 x 8 x 3 cells/cm² matrix from a flexible dielectric of low Young’s modulus around 1 MPa. Designed cells have a nearby nominal capacitance of 0.5 pF. A variation of 30% is expected at maximum force range of 100 N/cm². The aimed dynamic is 1 to 1000. It corresponds to a resolution of 0.15 fF or 100 mN/cm². The flexible sensor fabrication is tackled by taking into account the characterization of support materials, notably the Kapton, in a stream of microfabrication. Metallization and adhesion of electrodes on PDMS problems lead to the development of a process based on film transfer technology adapted to electrodes buried in PDMS. On the basis of ANSYS simulations, the operating physical principle is validated. They are confirmed by static and in charge electrical measurements of the tactile sensor for forces ranging from 10 mN to 20 N

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Helali, Saloua. "Conception et réalisation de matériaux biofonctionnels pour des dispositifs capteurs impédimétriques." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2005. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/shelali.pdf.

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La biofonctionnalisation est une étape clé pour la réalisation du biocapteur et donc pour l'obtention de bonnes performances analytiques. Deux procédures de fonctionnalisation de la surface d'or ont été étudiées par mesure d'impédance. Nous avons, en premier lieu, formé sur l'électrode d'or une monocouche auto-assemblée mixte de 1,2 dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-(biotinyl) (biotinyl-PE) et d'acide 16-mercaptohexadecanoique (MHDA). L'immobilisation de l'anticorps sur la couche SAM est assurée par la neutravidine qui avec ces quatre sites peut relier les biotines immobilisées sur la surface d'or avec celle de l'anticorps biotinylé. Deux couples anticorps-antigène : Biotinyl-antiHemoglobine/Hemoglobine et Biotinyl-Fab fragment K47/Atrazine ont été détectés. La deuxième procédure celle de l'immobilisation d'une couche des particules magnétiques marquées par la streptavidine en appliquant un champ magnétique de 300 mT
The biofonctionnalisation is a key step for the realization of the biosensor and thus for obtaining good analytical performances. Two procedure of fonctionnalization of the gold surface were studied by impedance spectroscopy. Initially, we formed on the gold electrode a mixed self-assembled monolayer consisting of 1,2 dipalmitoyl-Sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-(biotinyl) (biotinyl-EP) and acid 6-mercaptohexadecanoic (MHDA). The tethered neutravidin was used the biotin sites present in the mixed monolayer, with those associated to the biotinyl-antibody. Two antibody-antigen system : Biotinyl-antiHemoglobine/Hemoglobine and Biotinyl-Fab K47/Atrazine fragment were detected. Second procedure that of the immobilization of a layer of the magnetic particles marked by the streptavidine by applying magnetic fields of 300 mT

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Lakhmi, Riadh. "Étude de micropoutres sérigraphiées pour des applications capteurs." Thesis, Bordeaux 1, 2011. http://www.theses.fr/2011BOR14358/document.

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Dans cette thèse, des structures MEMS de type micropoutre ont été conçues pour des applications capteurs. Un procédé de fabrication alternatif au silicium, associant la technique de sérigraphie à l'utilisation d’une couche sacrificielle (SrCO3), a été utilisé pour la réalisation de micropoutres piezoélectriques (PZT, matériau servant à la fois d’actionneur et de transducteur) dans un premier temps. Des tests de détection en phase gazeuse ont été réalisés avec et sans couche sensible avec succès à l’aide du mode de vibration non conventionnel 31-longitudinal. Le toluène a notamment pu être détecté à des concentrations voisines de 20ppm avec une couche sensible PEUT. D’autres espèces telles que l’eau, l’éthanol ou l’hydrogène ont été détectés sans couches sensibles afin de s’affranchir des contraintes liées à celle-ci (vieillissement notamment). Des tests préliminaires de caractérisation en milieu liquide ont également été réalisés avec dans l’optique la détection d’espèces en phase liquide. Par ailleurs, un capteur de force a été conçu et réalisé avec le même procédé de fabrication. Ce dernier est composé d’une micropoutre en matériau diélectrique sur laquelle est intégrée une piezorésistance servant à la transduction du signal associé à la déformation subie par la micropoutre. Des détections de force en mode statique (sans actionneurs) ont permis de caractériser les capteurs, notamment en termes de sensibilité, de gamme de force et de force minimale détectable ou encore de linéarité
The project concerns the conception, fabrication and characterization of cantilever-type MEMS structures for sensors applications. An alternative process to silicon related ones, associating the screen-printing technique to a sacrificial layer (SrCO3), was used to realize piezoelectric cantilevers (PZT material utilized as actuator and transducer) in a first time. Detections in gas phase were performed successfully with and without sensitive layer thanks to the unusual 31-longitudinal vibration mode. Namely, we were able to detect toluene at concentrations as low as 20ppm with a PEUT sensitive layer. Other species like water, ethanol or hydrogen could be detected without sensitive layer in order to get rid of the sensitive layer-related issues (ageing for example). Preliminary characterizations were carried out in liquid phase in a view to perform liquid phase detection. Besides, a cantilever-based force sensor, fabricated thanks to the same fabrication process was designed. This last one integrates a piezoresistor allowing the transduction of the mechanical signal linked to the strain overcome by the microcantilever. Force detections in static mode (without any actuator) permitted the sensors’ characterization. Indeed, their sensitivity, force range, minimal detectable force and linearity were carried out

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Roche, Denis. "Conception et réalisation d'un capteur piézoélectrique de contraintes de cisaillement pour structure adaptative." Lyon, INSA, 1995. http://www.theses.fr/1995ISAL0062.

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Cette étude concerne la conception, la modélisation et la fabrication de capteurs piézoélectriques destinés à la mesure des contraintes de cisaillement statiques et dynamiques dans les écoulements hydrodynamiques. Les phénomènes qui régissent ces écoulements sont encore mal connus et aucun dispositif ne permet, à ce jour, une mesure précise et fiable des contraintes de frottement sur la paroi. Une étude prospective des différentes solutions envisageables a d'abord été menée. Trois axes de recherche ont été principalement explorés. L'utilisation du mode de cisaillement d'une céramique ferroélectrique s'est avérée d'une sensibilité insuffisante mais nous a permis de déterminer avec précision le coefficient piézoélectrique d l5· Le second volet de nos travaux a été consacré à l'exploitation de la dérive en fréquence d'une ligne à retard à ondes de surface sous l'action d'efforts de cisaillement. Cette étude nous a permis de fixer les limites d'utilisation de ce dispositif Le troisième et dernier axe de recherche a consisté à concevoir et à réaliser un capteur original de type élément flottant, comportant deux ou plusieurs bilames piézoélectriques. La flexion de ces bilames assure la conversion de la force de cisaillement en une charge électrique mesurée à l'aide d'un simple amplificateur de charge. Inspiré de ce principe, un transducteur entièrement enrobé dans une résine polymère, a été optimisé à l'aide de la modélisation par éléments finis puis fabriqué. Ce capteur constitue un matériau composite qui présente les performances requises pour l'application recherchée
The scope for our work is the conception, the modelling and the realisation of a piezoelectric sensor for the measurement of static and dynamic shear stresses in hydrodynamic flow. The values of the shear stresses ta be measured in a laminar or a turbulent flow are only of a few Pascal. The usual types of piezoelectric sensors can not perform this measurement with a satisfactory accuracy. Three different solutions have been investigated in out:'thesis work. The use of the shear mode of a piezoelectric ceramic has first been studied. Surface Acoustic Wave (SAW) devices have then been proposed. As these surface waves are very sensitive to external perturbation,. The shear stresses are responsible for a resonance frequency shift. The third device is a floating element type sensor. It consists of a sensing armature, in contact with the flow, and attached ta a fixed one by at least two piezoelectric bimorphs. The floating armature allows the measurement of the drag force counterbalancing the shear effort. This sensor has a high sensitivity and can perform quasi-static and dynamic shear stress measurement using a simple charge amplifier. Another concept, based on the last principle, is the composite transducer. This sensor is entirely embedded and constitutes a composite material, which has the shear stress sensitivity required

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Haidacher, Steffen. "Contact point and object position from force-torque and position sensors for grasps with a dextrous robotic hand." [S.l. : s.n.], 2004. http://deposit.ddb.de/cgi-bin/dokserv?idn=972223711.

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Goodson, Caleb Benjamin. "Mechanical Redesign and Fabrication of a 12 DOF Orthotic Lower Limb Exoskeleton and 6 Axis Force-Torque Sensor." Thesis, Virginia Tech, 2020. http://hdl.handle.net/10919/100734.

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Анотація:

This thesis details several modifications to the mechanical design of the Orthotic Lower Limb Exoskeleton (OLL-E) that improve upon the functionality and manufacturability of parts and their assemblies. The changes made to these parts maintain or improve the factor of safety against yield and fatigue failure as compared to the original designs. Design changes are verified by FEA simulations and hand calculations. The changes included in this thesis also allowed parts that were previously difficult or impossible to manufacture using traditional methods to be made in house or outsourced to another machine shop. In addition to the mechanical design changes, this thesis also details the design and implementation of a six axis force-torque sensor built into the foot of OLL-E. The purpose of this sensor is to provide feedback to the central control system and allow OLL-E to be self-balancing. This foot sensor design is calibrated and initial results are discussed and shown to be favorable.
Master of Science
Recent developments in the fields of robotics and exoskeleton design have increased their feasibility for use in medical rehabilitation and mobility enhancement for persons with limited mobility. The Orthotic Lower Limb Exoskeleton (OLL-E) is an exoskeleton specifically designed for enhancing mobility by allowing users with lower limb disabilities such as spinal cord injuries or paraplegia to walk. The research detailed in this thesis explains the design and manufacturing processes used to make OLL-E as well as providing design details for a force sensor built into the exoskeleton foot. Before manufacturing could take place some parts needed to be redesigned and this thesis provides insight into the reasons for these changes. After the manufacturing and design process was completed the OLL-E was assembled and the project can now move forward with physical testing.

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Démoulin, Damien. "Les billes magnétiques comme capteurs de force : application à la pression de croissance de filaments d'actine." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00733095.

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Анотація:

Les colloïdes superparamagnétiques sont utilisés dans de nombreuses études pour appliquer une force sur des cellules ou des molécules d'ADN. Dans une première partie, nous explorons le processus physique par lequel ces objets acquièrent une imantation leur permettant d'exercer des forces. Nous montrons comment la présence de quelques gros grains ferromagnétiques dans les colloïdes leur permet de s'orienter dans un champ externe. La robustesse de ce modèle est démontrée par sa généralisation à plusieurs tailles de colloïdes et sa cohérence avec les propriétés du ferrofluide ayant servi à les fabriquer. Dans une seconde partie, la réaction de filaments d'actine à la pression exercée par des colloïdes superparamagnétiques est étudiée. Nous sondons ainsi le mécanisme par lequel la polymérisation d'actine peut générer les forces à l'origine du phénomène de motilité cellulaire. La maîtrise de l'organisation des filaments autorise à étudier deux situations idéales. Dans l'une les filaments sont très fluctuants, et nous montrons que leur longueur est indépendante de la force appliquée. Ceci n'est plus vrai dans la deuxième situation, où les filaments rigides poussent face à la charge. Nous mesurons ainsi pour la première fois l'effet d'une force sur la vitesse de polymérisation de l'actine. Un modèle numérique de type Brownian ratchet sans partage de la charge permet de décrire la force générée.

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Murphy, Devon Patrick. "Analysis of a Rotary Ultrasonic Motor for Application in Force-Feel Systems." Thesis, Virginia Tech, 2008. http://hdl.handle.net/10919/34989.

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Анотація:

A qualitative analysis of a rotary traveling wave-type ultrasonic motor (USM) used to supply feedback forces in force-feel systems is carried out. Prior to simulation, the subsystems and contact mechanics needed to define the motorâ s equations of motion are discussed along with the pitfalls of modeling a USM. A mathematical model is assembled and simulated in MATLAB Simulink. Accompanying the dynamic model, a new reduced model is presented from which predictions of USM performance can be made without a complicated dynamic model. Outputs from the reduced model are compared with those of the dynamic model to show the differences in the transient solution, agreement in the steady state solution, and above all that it is an efficient tool for approximating a motorâ s steady state response as a function of varying the motor parameters. In addition, the reduced model provides the means of exploring the USMs response to additive loading, loads acting in the direction of motor motion, where only resistive loads, those opposite to the motor rotation, had been considered previously. Fundamental differences between force-feel systems comprising standard DC brushless motors as the feedback actuators and the proposed system using the USM are explained by referencing the USM contact mechanics. Outputs from USM model simulations are explored, and methods by which the motor can be implemented in the force-feel system are derived and proven through simulation. The results show that USMs, while capable of providing feedback forces in feel systems, are far from ideal for the task. The speed and position of the motor can be controlled through varying stator excitation parameters, but the transient motor output torque cannot; it is solely a function of the motor load, whether additive or resistive.
Master of Science

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Wang, Yawen. "Torque Load Effect on Multi-Point Mesh and Dynamics of Right-angle Geared Drives." University of Cincinnati / OhioLINK, 2013. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ucin1384870250.

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Smith, Gregory. "An Analysis of Critically Enabling Technologies for Force and Power Limiting of Industrial Robotics." University of Dayton / OhioLINK, 2017. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=dayton1501860011636585.

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Watanabe, Renato Naville. "Simulação computacional do sistema neuromuscular para o estudo da variabilidade do torque exercido durante uma flexão plantar." Universidade de São Paulo, 2012. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3142/tde-30032012-123747/.

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Анотація:

A variabilidade da força muscular, geralmente em uma tarefa de força constante e isométrica, tem sido estudada tanto de forma experimental quanto com o uso de ferramentas computacionais. No entanto, a maioria dos estudos utilizando simulações computacionais tem sido feita em tarefas que utilizam apenas um músculo, geralmente da mão. Até onde se tem conhecimento, não foi feito um estudo, nem experimental nem teórico, abrangendo o comportamento da variabilidade do torque durante a flexão plantar de uma forma geral. Considerando isso, esse trabalho tem como objetivo estudar a variabilidade do torque de flexão plantar por meio de simulações e de modelos matemáticos, comparando os resultados com os obtidos em experimentos realizados localmente. Uma primeira tentativa foi feita utilizando um modelo de contração muscular do tipo Hill ativado pela envoltória dos sinais de eletromiograma captados de cada um dos três músculos do tríceps sural. Essa abordagem não foi bem sucedida em termos da reprodução dos resultados experimentais obtidos de variabilidade do torque em humanos, embora tenha reproduzido bem o valor médio do torque da flexão plantar. Essa impossibilidade em reproduzir os dados experimentais de variabilidade do torque com um modelo ativado por envoltória do eletromiograma provavelmente deveu-se à perda de informação no eletromiograma sobre os disparos dos motoneurônios. Em uma segunda tentativa, os disparos individuais dos motoneurônios foram obtidos de um simulador desenvolvido localmente, chamado de ReMoto, capaz de fornecer os instantes de disparos de todos os modelos de motoneurônios que ativam cada músculo, além de ser capaz de fornecer a força produzida por esse músculo, calculada a partir da força produzida pelas unidades motoras individualmente. No entanto, a versão original do ReMoto foi parametrizada quase que totalmente utilizando dados de gatos e, por isso, foi necessário modificar diversos parâmetros (como amplitude dos abalos e amplitude do potencial de ação da unidade motora) e modelos (como limiar de recrutamento e saturação da força) antes de utilizar o simulador para o estudo da variabilidade do torque. Também foi adicionado um segundo modelo de gerador de força, que consegue reproduzir melhor as características temporais dos abalos das unidades motoras. Adicionalmente, um modelo do tipo Hill também foi modificado para ser ativado pelo conjunto de motoneurônios do simulador ReMoto. Novas simulações foram feitas com a nova versão do simulador (adaptada a dados de humanos) e os resultados foram condizentes com os dados experimentais (variabilidade do torque e do eletromiograma), indicando que os modelos no simulador são uma representação razoável do que acontece no ser humano.
The muscle force variability, usually in a constant and isometric force task, has been studied both experimentally and using computational tools. However, most studies using computer simulations have been made on tasks that use only one muscle, usually in the hand. As far as is known, no study has analyzed, either theoretically or experimentally, the overall behavior of the torque variability during plantar flexion. Therefore, this work aims to study the plantar flexion torque variability by means of mathematical models and simulations, comparing the results with those obtained in human experiments carried out locally. A first attempt was made using a Hill-type muscle contraction model activated by the electromyogram obtained from each of the three triceps surae muscles. This approach was not successful in terms of reproducing the torque variability results obtained from humans, although it estimated well the average value of plantar flexion torque. This inability to reproduce the torque variability found in experimental data was probably due to the information loss in the electromyogram of the spike times of motoneurons. In a second approach, the firing of individual motoneuron were obtained from a neuromuscular simulator developed locally, called ReMoto, capable of providing the spike times of all motoneuron models that activate each muscle and the respective muscle force. The latter is generated in the simulator from the forces generated by each motor unit that composes the muscle. However, the ReMoto original version was almost completely parameterized using data from cats and, hence, it was necessary to modify various parameter values (such as motor unit twitchs and action potential amplitudes) and models (such as the recruitment threshold and force saturation) before using the simulator to study torque variability in humans. Besides the second order twitch model already implemented in the original version of the simulator, two other models were implemented in this work. One was a more refined twitch model and the second was a Hill-type model modified to be activated by the ReMoto simulator motoneuron pool. New simulations were run with the new version of the simulator (adapted to human data) and the fittings to the experimental data (torque and electomyogram envelope variability) were good, suggesting that the models in the simulator are a reasonable representation of what occurs in the living human being.

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Cailliez, Jonathan. "Contributions à la modélisation et la commande de capteurs de forces actifs pour la méso et micro-robotique." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2020. http://www.theses.fr/2020SORUS278.

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Анотація:

Cette thèse porte sur le développement d’une instrumentation originale et présentant des performances au-delà de l’état de l’art pour la caractérisation et la mesure de forces aux petites échelles. Les travaux présentés couvrent la mesure d’une large gamme de forces mises en jeu en méso et micro-robotique, allant des forces intermoléculaires de l’ordre de quelques µN à des forces de l’ordre du Newton. Le point central réside dans le développement et la mise en œuvre de capteurs basés sur une technologie active particulièrement adaptée pour la caractérisation de forces à gradient variable grâce à une raideur du capteur quasi-infinie en boucle fermée. Trois contributions principales ont été apportées. Sur le plan méthodologique, une nouvelle approche de commande hybride robuste basée sur un placement de structures propre a été proposée et validée expérimentalement dans le cadre de la caractérisation robuste de force d’interaction intermoléculaires en utilisant un microscope à force atomique (AFM). Cette caractérisation a permis de définir les bases du cahier des charges pour la conception et la commande de capteurs actifs mieux a même de caractériser finement les zones instables dans lesquelles les gradients de force sont importants. La seconde contribution réside dans le développement, la conception, la commande et la mise en œuvre d’un capteur actif original de type MEMS (Microsystème électromécanique) ayant la particularité de posséder une caractéristique électromécanique linéaire sur l’ensemble de sa plage de mesure, i.e. +- 20 µN, avec une bande passante supérieure à 2kHz. La troisième contribution réside dans la proposition d’une nouvelle architecture pour la mesure active de forces sur des plages allant du mN au N basée sur un actionnement magnétique et un palier d'air. Ce capteur a été mis œuvre pour la mesure de force magnétique présentant des zones instables lorsque la distance entre la pointe du capteur et l’échantillon magnétique est inférieur à un certain seuil. Les perspectives de cette thèse sont nombreuses en science des matériaux, en biologique et plus généralement en physique. Elle ouvre une nouvelle voie dans la recherche scientifique en microscopie à force atomique active
This thesis focuses on the development of an original instrumentation, with performances beyond the state of the art, for the characterization and the measurement of forces at the small scales. The work covers the measurement of a wide range of forces involved in meso and micro-robotics, from intermolecular forces of the order of a few µN to forces at the Newton level. The focus lies in the development and implementation of sensors based on an active technology particularly adapted for the characterization of forces with a variable gradient thanks to a quasi-infinite sensor stiffness in closed loop. Three main contributions have been made. On the methodological aspect, a new robust hybrid control approach based on Eigen structure assignment has been proposed and experimentally validated for the robust characterization of intermolecular interaction forces using an Atomic Force Microscope (AFM). This characterization has allowed defining the basis of the specifications for the design and the control of active sensors better suited to finely characterize unstable areas in which the force gradients are important. The second contribution lies in the development, design, control and implementation of an original MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) type active sensor with the particularity of having a linear electromechanical characteristic over its entire measurement range, i.e. +- 20 µN, with a bandwidth greater than 2kHz. The third contribution lies in the proposition of a new architecture for the active measurement of forces over ranges from mN to N based on a magnetic actuation and an air bearing. This sensor has been implemented for the measurement of magnetic forces with unstable areas when the distance between the sensor tip and the magnetic sample is below a certain threshold. The perspectives to this thesis are numerous in materials science, biology and more generally in physics. It particularly opens a new path in scientific research related to active AFM

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Boucher, Mathieu. "Limites et précision d'une analyse mécanique de la performance sur ergocycle instrumenté." Poitiers, 2005. http://www.theses.fr/2005POIT2260.

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En biomécanique, la modélisation du corps humain constitue un enjeu majeur dans l'estimation, lors d'une tâche imposée, des efforts musculaires et de la dépense métabolique sous-jacente. En parallèle, l'évaluation des qualités physiques réalisée en médecine du sport a besoin d'une caractérisation du mouvement des athlètes et de leurs interactions avec l'environnement extérieur, afin de comparer objectivement les mesures physiologiques. Le pédalage dans ces deux approches fait référence. L'objectif de ce travail est donc d'étudier les limites de l'analyse mécanique de la performance sur ergocycle reposant sur la dynamique inverse, limites inhérentes aux outils de mesure et à l'adéquation entre les données d'entrée de la modélisation du geste de pédalage et les données mesurées. L'évaluation de l'incertitude des grandeurs initiant le calcul des efforts articulaires permet d'en estimer les conséquences sur la précision de chaque paramètre mécanique utilisé dans l'analyse de la performance
In biomechanics, the modelling of the human body is a major stake to estimate, in an imposed task, muscular effort and subjacent metabolic expenditure. In parallel, the evaluation of physical abilities in sport medicine needs to characterize the athletes' motion and their interactions with the external environment, in order to compare physiological measurements more objectively. These two orientations are based mainly on the activities of cycling. The objective of this work is thus to study the limits of the mechanical analysis of the performance on ergocycle using inverse dynamics technique. These limits depend on the measuring instruments and on the adequacy between the data input of the cycling model and the data measured. The evaluations of the uncertainty of the quantities used in the calculation of the intersegment effort allow to estimate the consequences of them on the precision of each mechanical parameter used in the analysis of the performance

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Afsharian, Reza, and Antonios Theodoropoulos. "Modular friction test rig for measuring torque and tension in threaded fasteners." Thesis, KTH, Maskinkonstruktion (Avd.), 2018. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-235540.

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This report describes the development of a modular friction test rig for threaded fasteners. This device can measure the shank torque and the clamp force during the tightening of threaded bolts, with a size of M3-M14 and clamp length of 30-160mm. The design allows the use of several load and torque cells and the range is up to 100kN clamp load and 200Nm applied torque. The test rig will be used for research purposes by Atlas Copco to determine the frictional characteristics in tightening and will allow the experiments on bolts with several materials, coatings and surface finishes. This report concludes to a design proposal evaluated with analytical methods and a prototype 3D model that demonstrate the working principle of the test rig. The measurements are taken from custom-made sensors that are developed with high standards, are easily interchangeable and can be calibrated individually. In addition, a device is developed to allow the user to change the stiffness of the joint. Finally, a future recommendation is made to allow the measurement of the under-head torque. This proposal is a breakthrough compared to other test rigs, and will assist in verifying the friction measurements and having high precision results.
Denna rapport beskriver utvecklingen av en modulär friktionsprovrigg för gängade fästelement. Den utvecklade enheten kan mäta moment och klämkraft under åtdragning av gängade skruvar, med en storlek mellan M3 och M14 och klämlängd på 30-160mm. Designen möjliggör användning av flera last- och vridmomentceller och intervallet är upp till 100kN klämbelastning och 200Nm påfört vridmoment. Provriggen är en forskningsrigg, och den kommer att användas av Atlas Copco för att bestämma friktionsegenskaperna i åtdragning och möjliggöra experiment på skruvar av olika material, och med olika ytbeläggningar och ytbehandlingar. Denna rapport avslutas med ett designförslag, som utvärderas analytiskt och testprincipen demonstreras med hjälp av en prototyp. Mätningarna tas från skräddarsydda sensorer, som kan kalibreras individuellt och som är enkelt utbytbara. Dessutom är en anordning utvecklad för att tillåta användaren att ändra styvheten hos förbandet. Slutligen ges en rekommendation för en vidareutveckling, som möjliggör mätning av skallmomentet. Detta förslag är ett genombrott jämfört med andra existerande testriggar, och kommer att bidra till att verifiera friktionsmätningarna med hög precision.

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Lakhmi, Riadh. "Etude de micropoutres sérigraphiées pour des applications capteurs." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00671386.

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Dans cette thèse, des structures MEMS de type micropoutre ont été conçues pour des applications capteurs. Un procédé de fabrication alternatif au silicium, associant la technique de sérigraphie à l'utilisation d'une couche sacrificielle (SrCO3), a été utilisé pour la réalisation de micropoutres piezoélectriques (PZT, matériau servant à la fois d'actionneur et de transducteur) dans un premier temps. Des tests de détection en phase gazeuse ont été réalisés avec et sans couche sensible avec succès à l'aide du mode de vibration non conventionnel 31-longitudinal. Le toluène a notamment pu être détecté à des concentrations voisines de 20ppm avec une couche sensible PEUT. D'autres espèces telles que l'eau, l'éthanol ou l'hydrogène ont été détectés sans couches sensibles afin de s'affranchir des contraintes liées à celle-ci (vieillissement notamment). Des tests préliminaires de caractérisation en milieu liquide ont également été réalisés avec dans l'optique la détection d'espèces en phase liquide. Par ailleurs, un capteur de force a été conçu et réalisé avec le même procédé de fabrication. Ce dernier est composé d'une micropoutre en matériau diélectrique sur laquelle est intégrée une piezorésistance servant à la transduction du signal associé à la déformation subie par la micropoutre. Des détections de force en mode statique (sans actionneurs) ont permis de caractériser les capteurs, notamment en termes de sensibilité, de gamme de force et de force minimale détectable ou encore de linéarité.

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Lu, Wenzhe. "Modeling and control of switched reluctance machines for electro-mechanical brake systems." Connect to resource, 2005. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc%5Fnum=osu1123550135.

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Анотація:

Thesis (Ph. D.)--Ohio State University, 2005.
Title from first page of PDF file. Document formatted into pages; contains xvii, 158 p.; also includes graphics (some col.). Includes bibliographical references (p. 137-148). Available online via OhioLINK's ETD Center

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Дисертації з теми "Capteurs de force/torque"

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