Les origines des Primates font l’objet d’importantes controverses. La radiation initiale des premiers Primates ainsi que leurs liens phylogénétiques précis au sein des Euarchonta (le clade incluant les Primates, Scandentia, Dermoptères et Plesiadapiformes) sont débattus. De plus, l’interprétation fonctionnelle et évolutive de certains caractères morphologiques qui définissent les Primates est incertaine. Parmi eux, se trouvent l’acquisition de capacités de préhension manuelle et pédale, avec un pied spécialisé dans la saisie et un gros orteil opposable, ainsi que des ongles remplaçant les griffes sur les phalanges distales. De ce fait, le morphotype ancestral des Primate est très étudié, bien que l’arborealité et la petite taille de nos premiers ancêtres soient consensuelles. Le but de cette thèse était de revisiter certains aspects encore flous des origines des Primates, en se concentrant sur les mécanismes de préhension de la main et du pied, à travers une approche interdisciplinaire mêlant éthologie, biomécanique, anatomie comparée et analyse phylogénétique. Un réexamen du genre Plesiadapis (Plésiadapiforme) conduit au questionnement de l’hypothèse récente concernant les relations phylogénétiques des premiers primates. De plus, une étude quantitative des postures manuelles et pédales en relation au type de support utilisé lors de la locomotion, suivie d’une analyse morphologique des métapodes et phalanges de mains et pieds, ont été conduites sur différentes espèces de Primates et non-Primates. Les résultats furent ensuite couplés de façon intégrative afin de relier les caractères morphologiques à leur fonction, tout en évaluant leur importance phylogénétique. Les résultats de ces travaux permettent de proposer des hypothèses alternatives concernant deux caractères clés chez les Primates, comme la fonction initiale des ongles : liés plutôt à une capacité sensorielle que mécanique ; ainsi que concernant le scenario environnemental qui a pu conduire à l’évolution de leurs capacités de préhension pédale : supports fins verticaux et non la niche de fines branches. Également, un nouveau type de capteur de force spatialement résolu a été créé dans l’optique de mieux caractériser les contraintes biomécaniques en jeu lors de la locomotion arboricole. Ce dernier a des applications dans différents domaines, comme la robotique. / Primate origins are subject to important controversies. The initial radiation of first Primates and their precise relationships within Euarchontans (the clade including Primates, Scandentians, Dermopterans, and Plesiadapiformes) are still debated. Moreover, the functional and evolutionary interpretation of some of the morphological characters that define Primates is still uncertain. Among them are the acquisition of manual and pedal prehensile abilities, with a specialized grasping foot bearing an opposable hallux, and nails instead of claws on the distal phalanges. Thus, the ancestral morphotype of Primates is under active investigation, despite the consensus on the arboreality and small size of our early ancestors. This PhD dissertation aimed at revisiting some blurry aspects of primate origins focusing on hand and foot grasping mechanisms, through an interdisciplinary approach blending ethology, biomechanics, comparative morphology and phylogenetics. A reappraisal of the genus Plesiadapis (Plesiadapiformes) led to question a recent hypothesis on early Primates’ phylogeny. In addition, a quantitative analysis of manual and pedal postures relatively to substrate type used during locomotion, followed by a morphological study of hand and foot metapodials and phalanges were also conducted on series of primate and non-primate species. The results were analyzed in an integrative way to relate morphological features to functional attributes, along with assessing their phylogenetic importance. Among many results, this work allowed proposing alternative hypotheses regarding two key characters of primates, the primary function of nails: more linked to sensitivity than to a mechanical advantage; and the environmental scenario that may have driven the evolution of hallucal grasping capabilities: small vertical substrates instead of the fine branch niche. Moreover, in an effort to better understand biomechanical constraints at play during arboreal locomotion, a novel spatially-resolved force sensor was created, which has potential applications in various fields such as robotics.

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.

En fauteuil roulant d’athlétisme, l’amélioration des performances par la maximisation des forces transmises au fauteuil est souvent l’avenue préconisée. L’optimisation de la poussée est pourtant complexe. Plus de force fournie par l’athlète ne veut pas nécessairement dire plus de force efficace transmise aux roues pour faire avancer le fauteuil. Un prototype d’outil de mesure et de rétroaction temps réel a été conçu et validé afin de mieux comprendre et d’améliorer la technique de la poussée des athlètes en fauteuil roulant. La structure de la roue instrumentée a été fabriquée à la main avec de la fibre de carbone laminée sur une base de corecell. Un concept utilisant une plaque d’interface a été retenu. Pour la mesure, une cellule de force 6 axes JR3 a été utilisée entre la structure de la roue et la plaque d’interface. L’assemblage de ces 3 composantes (roue, cellule de force et plaque d’interface) permet la mesure de tous les forces et moments appliqués sur la roue par l’athlète. La roue a été conçue selon les dimensions (diamètre et épaisseur) d’une roue de fauteuil roulant de course standard afin d’être utilisée de façon interchangeable avec celle-ci. Une plateforme microcontrôleur Arduino Uno a été utilisée pour contrôler la lecture et l’émission des données de la cellule de force vers une base de réception (compact Rio). Un émetteur sans fil Xbee a été sélectionné pour l’envoi des données sans fil. Un circuit de conditionnement des signaux (décalage, gain, filtration) a été développé pour faire l’interface entre la cellule de force et le circuit du microcontrôleur. Le tout est alimenté par des batteries lithium-polymère régulées par un circuit d’alimentation développé spécifiquement pour ce projet. Le défi [de] majeur de ce projet a résidé dans la lecture, l’émission sans fil, la réception, l’affichage et l’enregistrement à haut débit et en temps réel des données de forces et de moments. Ce défi n’est d’ailleurs pas complètement atteint à l’heure de l’écriture de ce mémoire. Plusieurs propositions de solutions sont proposées à la fin du mémoire pour résoudre ce problème. Jusqu’à présent, le concept de roue instrumentée a été validé pour s’assurer que le [i.e. les] données mesurées soient bien transmis [i.e. transmises], reçues, enregistrées et affichées en temps réel. Le débit de communication a également été validé. La stabilité de la communication pose encore problème à l’heure actuelle. Il a été déterminé que tant que ce problème n’était pas réglé, il ne valait pas la peine d’investir trop d’effort dans la calibration du capteur. Ce problème de stabilité de la communication rend d’ailleurs le prototype non utilisable pour une campagne de mesure sur des athlètes en ce moment. De plus amples efforts devront être fournis afin de stabiliser la communication. Des suggestions sont formulées à ce sujet dans le chapitre 7 de ce mémoire.

Les équipementiers automobiles d’organes à hautes exigences sécuritaires travaillent sans cesse sur l’amélioration de la sûreté de fonctionnement de leurs systèmes et préparent leur insertion dans l’air du véhicule autonome. Dans ce cadre, nous avons travaillé sur la conception et le développement d’un capteur de force pour la direction à assistance électrique (DAE) avec le défi de proposer une solution sans fil, facile à fabriquer et à intégrer au système. Dans cette thèse, des travaux de modélisation et d’expérimentation ont porté principalement sur deux aspects : le capteur de force et son alimentation sans fil. Pour la mesure de force, une solution basée sur l'utilisation d'un matériau piézoélectrique a été proposée. L’utilisation d’un tel matériau pour la mesure de la composante dynamique de la force est largement répandu, cependant la mesure statique reste extrêmement réduite aux applications MEMS (mesure de pression). La technique repose sur l’onde acoustique de volume (Bulk Acoustic Wave). Un échantillon piézoélectrique inséré dans une structure, soumis à une force voit sa fréquence de résonance varier. Des travaux de modélisation analytique, éléments finis et multi-échelle ainsi que de l’expérimentation ont permis de comprendre les phénomènes physiques mis en jeux dans ce type de transducteur et de proposer des orientations pour la conception du transducteur de force optimal. Un démonstrateur a été mis en place permettant la mesure d’une force statique maximale de 1500 N. L'alimentation sans fil du capteur est assurée par la technique du couplage magnétique résonant. Vu le caractère conducteur et ferromagnétique de l’environnement du système de direction, une approche de modélisation basée sur la méthode des éléments finis et la méthode des constantes localisées a été mise en place afin d’étudier le comportement d’une telle technique dans cet environnement. Par la suite, une conception a été proposée et un prototype a été réalisé. Des mesures expérimentales ont montré que la conception répond au cahier des charges imposé par l’entreprise. / Original equipment manufacturer for automotive components with high safety requirements are continually working to improve the system safety and prepare their integration to the driverless car. Within this context, we worked on the design and development of a force sensor for the electric power steering (EPS) system with the challenge of providing a wireless solution, easy to manufacture and to integrate to the system. In this thesis, modeling and experimental activities have focused mainly on two aspects: the force sensor and its wireless power supply system. For force measurement, a solution based on piezoelectric material was proposed. The use of such material to measure the dynamic component of the force is widespread; however, static force measurement remains extremely limited to MEMS applications (pressure measurement). The technic utilizes the bulk acoustic wave (BAW). The resonance frequency of a piezoelectric specimen positioned within a mechanical structure varies with an externally applied force. Analytic modeling activities, finite element method based and multi-scale approach with experimentation activities allow the understanding of the physical mechanisms behind the observed behavior of the transducer and to propose guidance for optimal design of the force transducer. A demonstrator was set up and showed a static force measurement capability up to 1500N.The wireless power supply is achieved by the resonant magnetic coupling technique. In order to analyze the effect of the environment of the electric power steering system characterized by conductive and ferromagnetic parts, a modeling approach based on the finite element method and the lumped-element method was adopted. Afterwards, a design was proposed and a prototype was carried out. The experimental measurement shows that the design meets the company requirements.

La détection tactile et la détection de glissement jouent un rôle important en permettant la manipulation robotique dextre des objets. Ainsi, le développement d'un système de capteur tactile entièrement intégré à haute résolution présente un intérêt certain. Ces travaux traitent de la conception et de la mise en place d'un système tactile intrinsèque basé sur un ensemble de capteurs MEMs de force à 3 axes et la détection du glissement avec ce système. Afin de créer un système tactile, les capteurs de force à 3 axes sont protégés par un revêtement, une étude sur le revêtement est réalisée. Deux systèmes intrinsèques différents basés sur un ensemble de capteurs de force à 3 axes sont développés, le premier est utilisé comme test de faisabilité de ce type de système. Le deuxième système intrinsèque est adapté à un doigt robotique à surface souple. Les systèmes proposés mesurent trois composants de force, le couple normal à la surface de contact et la position du centre de contact appliqué sur sa surface sensible. Les deux systèmes sont caractérisés et testés. La détection du glissement avec un système tactile intrinsèque est testée également. La détection du glissement est faite par l'application de la théorie de la surface limite et du modèle de contact viscoélastique. / Tactile sensing and slip detection plays an important role in enabling robotic dexterous object manipulation. Thus developing a high-resolution fully integrated tactile sensor system is of great interest. This work deals the design and implementation of an intrinsic tactile sensing system based on a set of 3-axis force MEMs sensors and the detection of slippage with such system. In order to create a tactile system the 3-axis force sensors are protected by a coating, a study about the coating is made. Two different intrinsic systems based on an array of 3-axis force sensors are developed, the first one is used a feasibility test of this kind of system. The second intrinsic system is adapted to a robotic finger with soft surface. The proposed systems measures three-force components, the normal torque to the contact surface, and the position of the contact centroid applied to its sensitive surface. Both systems are characterized and tested. The detection of slippage with an intrinsic tactile system is tested. The application of the limit surface theory and the viscoelastic model of contact make the detection of slippage.

Biomechanics, an emerging science, refers to the mechanical characterization of biological tissues. Recent work published in this field demonstrate the role of mechanical processes and properties on the biological tissues functionalities, and especially at the microscopic scale (cell biomechanics). Biomechanical data acquisition is however quite challenging. This requires appropriate measurement tools (for forces, strain, ...) to cope with the biological sample and environment constraints (biocompatibility, size, anisotropy, ...). In parallel, the fast developments observed these last years in microtechnologies lead to interesting research possibilities. The family of MEMS [MicroElectroMechanical Systems] devices for instance introduces a new potential of interaction with the microscopic world. The integration of this technology in the field of cellular biomechanics is thus a natural choice. In that context, this work aims to design a 3-axis microforce sensor to measure biological tissues deformations at the microscopic scale. The MEMS device, fabricated on SOI [Silicon on Insulator] wafers, is based on piezoresistive and capacitive force transductions. It can be used as an actuator at least in one direction. This thesis describes the design, fabrication and test of the 3-axis system. A 1-axis prototype, exclusively capacitive, is first realized and acts as the foundation of the 3-axis device. The 1-axis force sensor, tested on the [0 ? 350[mu]N ] range shows a sensitivity in the order of 4.85mV/[mu]N (G=2000) and a resolution of 1.24[mu]N (linearity until 100[mu]N ). A new 3-axis geometry is then proposed to improve the direction decoupling efficiency of 2-axis capacitive sensors presented in publications and add a third detection axis. The decoupling is achieved using a"two frames" geometry and piezoresistors implanted in a configuration only sensitive to an out-of-plane loading. The three transducers performances are analysed individually. Tested on a range of 250? N , the sensors show a linear behaviour on the whole forces domain in the out-of-plane axis (piezoresistors) and until 100[mu]N in the in-plane direction (electrostatic combs). The piezoresistive and capacitive transducers are characterized by sensitivities of 0.93mV/[mu]N (g=400) and 6.35mV/[mu]N (G=500) respectively (on the linear part), with resolutions of 7[mu]N and 0.161[mu]N. The dynamical behaviour of the sensor allows its use above the kHz. The cross-talk sensitivities of each transducer are evaluated to 1-5% of their axis sensitivity (decoupling). The work presented in this thesis demonstrates the feasability of a 3-axis MEMS force sensor based on capacitive (in-plane sensing) and piezoresistive (out-of-plane sensing) detection. The proof of concept refers to the fabrication and performances (sensitivity, resolution, decoupling) of the proposed design.

Ce travail de thèse présente la conception, la caractérisation et l'utilisation d'un système de toucher artificiel pour l'étude de la reconnaissance tactile de textures. Le système de toucher artificiel se compose d'un doigt artificiel et d'un dispositif d'exploration permettant un déplacement automatisé du doigt sur les échantillons. Le doigt artificiel fonctionne grâce à un micro-capteur d'efforts tri-axes MEMS recouvert d'une peau artificielle (ou enrobage) en polyuréthane. Le MEMS mesure ainsi les trois composantes spatiales des efforts transmis par l'enrobage lorsque celui-ci est sollicité. Afin de déplacer le doigt artificiel et ainsi d'explorer des surfaces, deux dispositifs motorisés ont été successivement conçus. Grâce au premier dispositif, nous avons rapidement mis en place des expériences d'exploration de surfaces, afin d'évaluer les possibilités de discrimination de textures de notre doigt artificiel. Le second dispositif, permet une meilleure maitrise des différents paramètres de l'exploration comme la vitesse de déplacement ou la force appliquée. Il permet également de caractériser le doigt artificiel, lors d'une simple mise en contact ou pendant la friction du doigt sur une surface. Une étude de ce type a notamment permis une meilleure compréhension du comportement du doigt artificiel et des phénomènes mis en jeu lors de l'exploration tactile de textures. Les premières expériences d'exploration de surfaces montrent une bonne sensibilité du doigt artificiel pour la détection de la périodicité de l'armure d'un tissu, ou pour la discrimination de deux textures de différentes natures (papier v.s. tissu). Le doigt artificiel est ensuite évalué avec une expérience de discrimination de 10 textures de papiers. Les signaux d'exploration obtenus de cette expérience mettent en évidence certains problèmes de reproductibilité des mesures. Toutefois, associé à plusieurs algorithmes de classification mis en place, le doigt artificiel montre de bonnes performances à la discrimination des 10 textures, particulièrement grâce aux caractéristiques spectrales extraites du signal. Plusieurs réalisations de cette expérience, avec différents protocoles de mesures, permettent de valider les résultats de classification, et d'étayer certaines hypothèses sur le comportement de notre système de toucher artificiel et plus généralement à propos de la reconnaissance tactile de textures.

La micromanipulation a un grand potentiel pour révolutionner la recherche biologique et les soins médicaux. À petite échelle, microrobots peuvent effectuer des tâches médicales avec peu invasive, et d'explorer la vie à un niveau fondamental. Pinces optiques sont l'une des techniques les plus populaires pour la manipulation biologique. La production de petits lots qui exige une grande flexibilité repose principalement sur le processus de téléopération. Cependant, le niveau limité d'intuitivité rend de plus en plus difficile de conduire efficacement les tâches de manipulation et d'exploration dans le micromonde complexe. Dans de telles circonstances, des chercheurs pionniers ont proposé d'incorporer l'haptique dans la boucle de contrôle du système OTs, qui vise à gérer les tâches de micromanipulation de manière plus flexible et plus efficace. Cependant, la solution n'est pas encore complète, et il ya deux défis principaux à résoudre dans cette thèse: Détection de force 3D, qui doit être précis, rapide et robuste dans un espace de travail suffisamment grand; Haute vitesse jusqu'à 1 kHz force de rétroaction, ce qui est indispensable pour permettre une sensation tactile fidèle et d'assurer la stabilité du système. Dans la micromanipulation des pinceaux optiques, la vision est un bon candidat pour l'estimation de la force puisque le modèle force-position est bien établi. Cependant, le suivi de 1 kHz dépasse la vitesse des procédés de traitement classiques. La discipline émergente de l'ingénierie biomorphe visant à intégrer les comportements de vie dans le matériel informatique ou le logiciel à grande échelle rompt le goulot d'étranglement. Le capteur d'image asynchrone basé sur le temps (ATIS) est la dernière génération de prototype de rétine de silicium neuromorphique qui enregistre seulement les changements de contraste de scène sous la forme d'un flux d'événements. Cette propriété exclut le fond redondant et permet la détection et le traitement des mouvements à grande vitesse. La vision événementielle a donc été appliquée pour répondre à l'exigence de la rétroaction de force 3D à grande vitesse. Le résultat montre que les premières pinces optiques haptiques 3D à grande vitesse pour une application biologique ont été obtenues. La réalisation optique et les algorithmes de suivi événementiel pour la détection de force 3D à grande vitesse ont été développés et validés. L'exploration reproductible de la surface biologique 3D a été démontrée pour la première fois. En tant que puissant capteur de force 3D à grande vitesse, le système de pinces optiques développé présente un potentiel important pour diverses applications. / Micromanipulation has a great potential to revolutionize the biological research and medical care. At small scales, microrobots can perform medical tasks with minimally invasive, and explore life at a fundamental level. Optical Tweezers are one of the most popular techniques for biological manipulation. The small-batch production which demands high flexibilities mainly relies on teleoperation process. However, the limited level of intuitiveness makes it more and more difficult to effectively conduct the manipulation and exploration tasks in the complex microworld. Under such circumstances, pioneer researchers have proposed to incorporate haptics into the control loop of OTs system, which aims to handle the micromanipulation tasks in a more flexible and effective way. However, the solution is not yet complete, and there are two main challenges to resolve in this thesis: 3D force detection, which should be accurate, fast, and robust in large enough working space; High-speed up to 1 kHz force feedback, which is indispensable to allow a faithful tactile sensation and to ensure system stability. In optical tweezers micromanipulation, vision is a sound candidate for force estimation since the position-force model is well established. However, the 1 kHz tracking is beyond the speed of the conventional processing methods. The emerging discipline of biomorphic engineering aiming to integrate the behaviors of livings into large-scale computer hardware or software breaks the bottleneck. The Asynchronous Time-Based Image Sensor (ATIS) is the latest generation of neuromorphic silicon retina prototype which records only scene contrast changes in the form of a stream of events. This property excludes the redundant background and allows high-speed motion detection and processing. The event-based vision has thus been applied to address the requirement of 3D high-speed force feedback. The result shows that the first 3D high-speed haptic optical tweezers for biological application have been achieved. The optical realization and event-based tracking algorithms for 3D high-speed force detection have been developed and validated. Reproducible exploration of the 3D biological surface has been demonstrated for the first time. As a powerful 3D high-speed force sensor, the developed optical tweezers system poses significant potential for various applications.

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.

Un microscope à force atomique (AFM) est utilisé pour caractériser des matériaux isolant ou semi-conducteur avec une résolution pouvant atteindre l'échelle atomique. Ce microscope est constitué d'un capteur de force couplé à une électronique de contrôle pour pouvoir correctement caractériser ces matériaux. Parmi les différents modes (statique et dynamique), nous nous focalisons essentiellement sur le mode dynamique et plus particulièrement sur le fonctionnement sans contact à modulation de fréquence (FM-AFM). Dans ce mode, le capteur de force est maintenu comme un oscillateur harmonique par le système d'asservissement. Le projet ANR Pnano2008 intitulé : ”Cantilevers en carbure de silicium à piézorésistivité métallique pour AFM dynamique à très haute fréquence" a pour objectif d'augmenter significativement les performances d'un FM-AFM en développant un nouveau capteur de force très haute fréquence. Le but est d'augmenter la sensibilité du capteur et de diminuer le temps nécessaire à l'obtention d'une image de la surface du matériau. Le système de contrôle associé doit être capable de détecter des variations de fréquence de 100mHz pour une fréquence de résonance de 50MHz. Etant donné que les systèmes présents dans l'état de l'art ne permettent pas d'atteindre ces performances, l'objectif de cette thèse fut de développer un nouveau système de contrôle. Celui-ci est entièrement numérique et il est implémenté sur une carte de prototypage basée sur un FPGA. Dans ce mémoire, nous présentons le fonctionnement global du système ainsi que ses caractéristiques principales. Elles portent sur la détection de l'écart de fréquence de résonance du capteur de force. / An atomic force microscope (AFM) is used to characterize insulating materials or semiconductors with a resolution up to the atomic length scale. The microscope includes a force sensor linked to a control electronic in order to properly characterize these materials. Among the various modes (static and dynamic), we focus mainly on the dynamic mode and especially on the frequency modulation mode (FM-AFM). In this mode, the force sensor is maintained as a harmonic oscillator by the servo system. The research project ANR Pnano2008 entitled: "metal piezoresistivity silicon carbide cantilever for very high frequency dynamic AFM" aims to significantly increase the performance of a FM-AFM by developing new very high frequency force sensors. The goal is to increase the sensitivity of the sensor and to decrease the time necessary to obtain topography images of the material. The control system of this new sensor must be able to detect frequency variations as small as 100mHz for cantilevers with resonance frequencies up to 50MHz. Since the state-of-the-art systems doe not present these performances, the objective of this thesis was to develop a new control system. It is fully digital and it is implemented on a FPGA based prototyping board. In this report, we present the system overall functioning and its main features which are related to the cantilever resonant frequency detection. This detection is managed by a phase locked loop (PLL) which is the key element of the system.