Dans les systèmes mécaniques ou mécatroniques, les actionneurs sont les composants utilisés pour convertir l’énergie d’entrée, généralement l’énergie électrique, en tâche mécanique telles que le mouvement, la force ou une combinaison des deux. Actionneur analogique et actionneur numérique sont les deux types d’actionneurs les plus communs. Les actionneurs numériques possèdent les avantages du contrôle en boucle ouverte, faible consommation d’énergie par rapport aux actionneurs analogiques. Cependant, les actionneurs numériques présentent deux inconvénients majeurs. Les erreurs de fabrication de ces actionneurs doivent être contrôlées précisément parce que, contrairement à des actionneurs analogiques, une erreur de fabrication ne peut pas être compensée par la loi de commande. Un autre inconvénient est leur capacité à réaliser les tâches continues en raison de leur corse discrète. Un assemblage de plusieurs actionneurs numériques peut néanmoins réaliser des tâches multiples discrètes. Cette thèse porte sur la caractérisation et l’optimisation d’une conception expérimentale actionneurs tableau numériques pour l’application planaire de transport. Le premier objectif principal de la présente thèse est axé sur la caractérisation de l’ensemble des actionneurs existants et aussi une application planaire de transport sur la base du tableau des actionneurs. A cette fin, une modélisation de la matrice des actionneurs essais expérimentaux ont été effectués afin de déterminer l’influence de certains paramètres sur le comportement des actionneurs de tableau. Le deuxième objectif est de concevoir une nouvelle version du tableau actionneurs sur la base de l’expérience du premier prototype. Une optimisation de la conception a ensuite été réalisée en utilisant des techniques d’algorithmes génétiques tout en tenant compte de plusieurs critères. / In mechanical or mechatronical systems, actuators are the components used to convert input energy, generally electrical energy, into mechanical tasks such as motion, force or a combination of both. Analogical actuator and digital actuator are two common types of actuators. Digital actuators have the advantages of open-loop control, low energy consumption and etc compared to analogical actuators. However, digital actuators present two main drawbacks. The manufacturing errors of these actuators have to be precisely controlled because, unlike to analogical actuators, a manufacturing error cannot be compensated using the control law. Another drawback is their inability to realize continuous tasks because of their discrete stroke. An assembly of several digital actuators can nevertheless realize multi-discrete tasks. This thesis focuses on the experimental characterization and optimization design of a digital actuators array for planar conveyance application. The firs main objective of the present thesis is focused on the characterization of the existing actuators array and also a planar conveyance application based on the actuators array. For that purpose, a modeling of the actuators array and experimental test has been carried out in order to determine the influence of some parameters on the actuators array behavior. The second objective is to design a new version of the actuators array based on the experience of the first prototype. An optimization of the design has then been realized using genetic algorithm techniques while considering several criteria.

L’objectif de la thèse est de développer un dispositif de micro positionnement intégrant à la fois les actionneurs et les capteurs. Un dispositif a été conçu afin de réaliser des déplacements dans les plans sur une course millimétrique. Le dispositif compact ne nécessite pas de système de guidage additionnel et selon le mode d’utilisation de ces moteurs, il est capable de réaliser des translations dans le plan ou des rotations autour d’un axe perpendiculaire au plan. Le dispositif comprend quatre moteurs électromagnétiques linéaires fixés orthogonalement sur une structure en forme de croix. Chaque moteur consiste en une paire de bobines planes entrelacées fixe et une barre ’aimants mobile. Un capteur de déplacement intégré dans la structure en croix permettant de mesurer le déplacement de celle-ci a été conçu et fabriqué. Ce capteur est constitué d’une tête de mesure à fibres optiques placé face à un réseau en silicium réalisé par des techniques de microfabrication. Afin de minimiser les erreurs d’assemblage, la structure en croix a également été micro fabriquée. Le dispositif est capable de réaliser un déplacement de 10 mm et une rotation de ±11° autour de l’axe perpendiculaire au plan du dispositif. La résolution de déplacement du dispositif est de 1,4 µm avec une précision de 31 nm en boucle fermée. Le dispositif peut également atteindre une vitesse de déplacement de 12 mm/s. / The objective of thesis is to develop an integrated micro positioning system for micro applications. A unique micro positioning system design capable to deliver millimeter level strokes with pre-embedded auto guidance feature in micro application has been realized. The design integrates, a stack of orthogonally arranged four electromagnetic linear motors. Each linear motor consists of a fixed planar electric drive coil and mobile permanent magnet array. The optimal design of the system delivers a small footprint size. In addition, to measure and control the displacement, a high resolution compact optical displacement measurement sensor has been designed and fabricated in silicon material using microfabrication technology. Furthermore, a light weight silicon cross structure was fabricated using dry etching technology to reduce components assembly errors. The device is capable to deliver 10 mm displacement stroke with a rotation of ±11° about an axis perpendicular to the plane of the device. The displacement resolution of the device is 1.4 µm with a precision of 31 nm in closed loop control. The device can realize displacement with a speed of 12 mm/s.