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Stage

Visualisation du stage: STA642

Stage 2019-2020

V.MANSARD

MEMS

MNBT

capteur, Biomécanique

Conception d’une plateforme de force en polymère pour l’étude de la locomotion des fourmis

Le projet proposé vise à concevoir une plateforme de force en micropilliers de polydimethylsiloxane (PDMS) afin d’analyser les forces de réaction au sol de fourmis lors de leur déplacement sans ou avec transport de charge. Des travaux récents (Merienne et al, 2019) ont montré que la cinématique de la locomotion des fourmis est quelque peu modifiée lors du transport de charge. En effet, il semblerait que les fourmis qui portent une charge s’accrochent au substrat avec les griffes situées à l’extrémité de leurs pattes pour éviter d’être déséquilibrées. Ces altérations biomécaniques sont révélées par l’analyse des vidéos mais leur compréhension est incomplète sans la mesure des forces de réaction au sol produites par les fourmis. Suivant la taille des fourmis ces forces peuvent varier de 5-6 µN à quelques dizaines de µN. Des capteurs ont été mis au point pour la mesure de ces forces mais ils sont, soit limités dans leur utilisation car ils ne permettent de mesurer les forces de réaction que d’une seule patte à la fois (Reinhardt & Blickhan, 2014), soit extrêmement longs et délicats à fabriquer (Takahashi et al, 2014). L’objectif de ce stage est de développer une plateforme de force en « tapis » constituée de micropilliers en PDMS  (Khare et al, 2015) permettant de mesurer les forces de réaction au sol lors de l’appui simultané de plusieurs pattes à partir de la mesure de la déformation des micropiliers. La longueur, le diamètre, et la densité de ces micropilliers devront être établi afin de mesurer de manière adéquate les forces exercées par les fourmis lors de leur locomotion.

 

Références :
Khare, S. M., Awasthi, A., Venkataraman, V., & Koushika, S. P. (2015). Colored polydimethylsiloxane micropillar arrays for high throughput measurements of forces applied by genetic model organisms. Biomicrofluidics, 9, 014111.

Merienne, H., Latil, G., Moretto, P., Fourcasié, V. (2019) Walking kinematics in the polymorphic seed harvester ant Messor barbarus: influence of body size and load carriage. doi: https://doi.org/10.1101/614362

Reinhardt, L., Blickhan, R. (2014). Ultra-miniature force plate for measuring triaxial forces in the micronewton range. Journal of Experimental Biology 217: 704-710.

Takahashi, H., Thanh-Vinh, N., Jung, U. G., Matsumoto, K., & Shimoyama, I. (2014). MEMS two-axis force plate array used to measure the ground reaction forces during the running motion of an ant. Journal of Micromechanics and Microengineering, 24, 065014.

 

Techniques qui seront utilisées par l’étudiant(e): prototypage, travail en salle blanche, étalonnage, traitement d’image, modélisation, travail avec des insectes.

 

Encadrement:

Christian BERGAUD, Vincent MANSARD (LAAS), Vincent FOURCASSIE (CRCA)

E-mail: christian.bergaud@laas.fr, vmansard@laas.fr, vincent.fourcassie@univ-tlse3.fr

Master

Possibilité d'indemnisation

1

4 à 6 mois

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