Sensing and actuation for the design of upper limb prosthetics

Résumé

Cette thèse a eu pour objectif l’amélioration des prothèses de membre supérieur. Pour ce faire, et en se basant sur les besoins reportés par les utilisateurs, nous avons ciblés deux aspects principaux des prothèses contemporaines: les sensations et l’actionnement. Le rétablissement des capacités prioprioceptives au travers d’uns membre artificiel est vitale pour leur contrôle instinctif et précis. Dans le but de mesurer la position des prothèses, nous avons conçu des capteurs microfluidiques souples utilisant des liquides conducteurs, comme l’alliage eutectique de Gallium et d’Indium (eGaIn) ou les liquides ioniques à temperature ambiante (RTIL), scéllés dans un élastomère de faible raideur. Ces capteurs ont été utilize tout d’abord pour mesurer des étirements unidirectionels, puis des forces normales grâce à l’utilisation de l’imagerie par impédance tomographique dans une peau souple microfluidique, et finalement intégrés dans une peau artificielle souple qui a été utlisé pour mesurer les mouvements d’une main humaine. Les actionneurs electromagnétiques conventionels sont peu adaptés à l’actionnement des prothèses. Les tâches de préhension necessite typiquement un couple fort à faible vitesse, tandis que les actionneurs conventionels sont conçus pour être efficaces à hautes vitesses. En conséquence, nous avons conçu l’actionneur à "Aimants Permanents Programmable" (PPM). Cet actionneur unique, basé sur la magnétisation d’aimants permanents par des impulsions de courant, est capable de soutenir un torque conséquent à une vitesse nulle et sans aucune dépense énergétique. Pour cette raison cet actionneur est particulièrement adapté pour des tâches comme la préhension ou la marche, et représente un nouveau type d’actionneur electromagnétique qui permettra un actionement efficace, dans des conditions de couple élevé et de basse vitesse, pour des applications de type robotiques et prothétiques.

Date	16 janv. 2018
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Vincent Duchaine (Directeur(-trice)) & Yong Lae Park (Codirecteur(-trice))