Contribution à l'étude de la micromanipulation robotisée en milieu liquide : conception et modélisation d'un système de micromanipulation immergée par changement de phase.

This work is related to the micromanipulation issue, defined as the manipulation of objects sized between 1 micron and 1 mm. The behaviour of these objects is strongly disturbed by adhesion and surface forces and their manipulation are complex and not repeatable. We demonstrate that these forces are reduced when artificial micro-objects, usually used in air or vacuum, are submerged in water. In this context, we propose an original principle of submerged phase changing micromanipulation. The micro-object is handled by an ice microvolume created in water, and released thawing ice without adhesion perturbations. The validation of the principle is done developing and testing a prototype manipulating objects sizing 600 microns. The study of the system based on two Peltier modules needs thermal modelling that we propose to carry out using electric analogy. An original thermal model of a long beam similar to our heat sink is proposed. This original modelling can be applied to other thermal microactuators as there are often in a cantilever shape. The thermal model using electric analogy of the complete device is achieved and validated experimentally. This work proposes a new simulation tool for thermal microsystems and an original and promising micromanipulation method. Further works deal with the control system in order to apply it to practical applications.Ces travaux portent sur la micromanipulation, manipulation des objets dont la taille est comprise entre 1 micron et 1 mm. Le comportement de ces objets est fortement perturbé par les forces d'adhésion et les forces surfaciques, rendant les tâches de manipulation complexes et peu répétables. Nous démontrons que l'immersion des micro-objets artificiels dans l'eau permet de réduire sensiblement ces forces par rapport à l'air ou le vide.Dans ce contexte, nous proposons un principe innovant de micromanipulation immergée par changement de phase. Le micro-objet est saisi à l'aide d'un microvolume de glace créé dans l'eau et relâché par fonte de la glace sans effets perturbateurs dus aux forces d'adhésion. Le prototype expérimental réalisé a permis de valider ce principe sur des objets d'une taille typique de 600 microns. L'étude du fonctionnement du système, basé sur deux modules à effet Peltier, nécessite une modélisation thermique que nous proposons de mener en utilisant l'analogie électrique. La modélisation de géométries de type élancée, semblable à celle d'un radiateur de notre système et également couramment utilisée dans les micro-actionneurs thermiques, a été effectuée. Cette étude originale dépasse notre cadre applicatif, pouvant être utilisée plus généralement dans les microsystèmes thermiques. Cet outil de modélisation thermique a aussi conduit à la modélisation du prototype, validée expérimentalement. Ces travaux ont permis la production d'un outil de simulation thermique pour les microsystèmes et d'une méthode de micromanipulation originale et prometteuse. Les perspectives portent sur l'étude de la commande du système afin d'être implanté dans un contexte applicatif