Quoique plusieurs travaux de recherche aient été entrepris durant les deux dernières décennies afin d'améliorer les méthodologies de conception de capteurs à jauges, aucune approche systématique de conception et d'évaluation de la performance, basée sur des considérations pratiques, n'a été développée. Compte tenu de ce constat, l'objectif principal de cette thèse de doctorat est d'élaborer une méthode systématique de conception de capteurs à jauges permettant au concepteur de faire un choix éclairé dans la sélection de la solution finale. Pour répondre à cet objectif, l'auteur propose une méthode systématique basée sur la résolution d'un problème d'optimisation multi-objectif. Cette méthode se déroule en trois temps : les étapes préliminaires, le processus itératif de résolution du problème d'optimisation et le traitement des résultats. La représentation graphique des résultats dans l'espace des objectifs du problème d'optimisation constitue le principal résultat de la méthode systématique développée dans le cadre de cette thèse. La méthode systématique est mise en oeuvre numériquement et illustrée par deux études de cas. Les résultats montrent l'efficacité de la méthode et son utilité pour le concepteur. Les deux études permettent également de constater l'applicabilité de la méthode systématique pour différentes topologies de capteurs à jauges : en plus de pouvoir être utilisée pour l'optimisation de diverses topologies, la méthode proposée constitue un excellent moyen de déterminer la topologie la plus performante pour une application spécifique.

Ce mémoire de maîtrise a été effectué à l'Université de Sherbrooke pour VélUS, le groupe de R&D sur le vélo. Il présente en détails le cheminement suivi pour la réalisation d'une pédale dynamométrique interchangeable et compacte pour vélo, de la problématique jusqu'à sa mise en service. La pédale dynamométrique est compatible avec la plupart des pédaliers de vélo et avec les chaussures de pédales de piste Shimano PD-6400 et de route Look CX-7. Elle mesure in situ les forces de locomotion développées par le cycliste sur elle-même et aussi sa propre position angulaire par rapport au pédalier. Le mémoire illustre d'abord le concept mécanique permettant d'effectuer les mesures: un corps d'épreuve instrumenté de jauges extensométriques et d'un encodeur optique. Il s'attarde ensuite à la conception du capteur, qui consiste à dimensionner le corps d'épreuve pour satisfaire toutes les exigences: le positionnement du pied, la résistance mécanique, la sensibilité, la masse et l'encombrement; dans ce chapitre, on développe une méthode de travail pour assurer un bon fonctionnement du capteur et pour maximiser sa sensibilité. Par la suite, le mémoire présente l'instrumentation, l'étalonnage ainsi que des mesures effectuées par la pédale dynamométrique.