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Lycée JH Fabre Carpentras Démarche de projet : Le robot Sumo sur 7

Projet pluri technologique

Le Robot Sumo

2nd Enseignement d’Exploration

Sciences de l’Ingénieur

Objectif : Découvrir à travers la conception d’un robot sumo la démarche de projet. Introduction L’enseignement d’exploration est basé sur la découverte de certains enseignements afin de réaliser une bonne orientation. Donc sur le choix d’une spécificité si l’élève poursuit ses études dans un enseignement technologique (STI2D ou SSI). Afin d’effectuer un choix, nous proposons en pré-projet une série d’activité qui tente de couvrir les différentes disciplines qu’il pourra rencontrer. Puis pour valider son choix de le développer dans le projet. Point de départ Nous possédons juste le châssis d’un robot Turtle 2W deux roues motrices, le but du projet est : � De concevoir une lame protectrice pour combattre ; � De réaliser une application sous Android pour

commander le robot via une carte Arduino sous Bluetooth ;

� De dessiner un logo de l’équipe afin de la placer sur la lame ; � De créer une page web afin de communiquer avec l’extérieur et que l’on mettra sur le site du lycée.

Autours de ces différentes tâches il y a d’autres activités, comme monter le robot, faire le câblage, choisir une solution pour l’autonomie en énergie… Réglementation Un robot sumo est un robot qui a pour but de sortir d'un cercle (le Dohyo) un autre robot en n'utilisant que ses roues, à la manière du sumo. Un combat consiste en 3 rencontres de 2 minutes chacune. Le premier à remporter 2 points est déclaré vainqueur du combat.

Diagramme des exigences


Démarche de projet Pour partir à la découverte les différentes phases d’un projet

Différentes phases du projet Phase 1 : Préparation au projet

Afin de tenter de faire un tour d’horizon sur les différentes facettes de la technologie, nous proposons les activités suivantes :

• Réalisation d’une page Web (programmation en HTML avec le logiciel Netbeans ) • Eclairage d’une maison (Découverte des circuits lumières sur logiciel de simulation Schémaplic

puis réalisation sur maquette) • Programmation du robot prog (logiciel téléchargeable sur

http://www.physicsbox.com/indexrobotprogfr.html qui permet la programmation d’un robot virtuel à l’aide d’un organigramme)

• Dessinez un jeu de morpion (dessiner les pièces d’un morpion sous Solidworks par extrusion et symétrie puis assemblage sur un plateau)

• Programmation d’un automate de type Zélio (réalisation des tables de vérités pour satisfaire un problème posé)

• Découverte de l’environnement Arduino par la programmation sous Ardublock • Réalisation d’une application sous Android afin de commander un Arduino en Bluetooth.

A la fin de ces activités l’élève a la possibilité de se positionner sur la partie qui lui correspond le plus sur le projet pluri technologique. Phase 2 : Définition du projet


Positionnement de chaque élève selon ses sensibilités, il y a toujours possibilité si l’élève n’est pas intéressé de s’occuper de la création du logo (activité assez généraliste). Taches à accomplir :

• Choix du matériel • Assemblage sous Solidworks des pièces du robot • Réalisation de croquis puis modélisation sous Solidworks de la lame protectrice • Impression de la pièce avec l’imprimante 3D • Réalisation de l’application Android dans l’environnement App Inventor 2 • Réalisation du programme sous Ardublock • Recherche et création d’un logo d’équipe • Création d’une page web à retrouver sur le site de l’établissement montrant le travail de l’équipe

(photos et vidéo) afin de communiquer avec l’extérieur.

Phase 3 : Conception

Chaîne de l’information

Chaîne de l’énergie


Travail de l’équipe « conception de la lame » : Les différentes pièces du robot on était modélisé sous Solidworks, il ne reste plus qu’à l’assembler. Ce qui permet de modéliser la lame protectrice puis de vérifier qu’elle s’assemble bien sur le robot. Une fois la lame modélisée, il faut placer le logo de l’équipe dessus :

Robot assemblé

Travail de l’équipe « conception de la programmation » : Programmation de l’interface Android sous App Inventor 2 Il faut tout d’abord réaliser l’interfaçage avec l’utilisateur (image de gauche) puis la programmation de cette interface (image de droite).

Interface utilisateur

Programmation de l’interface

Programmation de la carte Arduino La communication entre la tablette et le robot de l’Interface Homme Machine se fait en Bluetooth, par l’intermédiaire d’un shield Bluetooth à placer sur la carte Arduino. L’utilisation d’une programmation graphique sous ArduBlock permet de réaliser assez simplement un programme sans à avoir à coder en langage Arduino. Afin d’alimenter en énergie les moteur, on place un shield motor. Sous Ardublock, il existe des blocs Motor Shield qui permettent de piloter le robot aisément. Il faut pour cela installer la version augmenté de Ardublock (à télécharger sur : http://duinoedu.com/dl/logiciels/ardublock/ardublock_augmente/) et la bibliothèque associée (à télécharger sur : http://duinoedu.com/dl/lib/dupont/EDU_MotorShield_Dupont/ ).


Programme Arduino sous ArduBlock Version Beta 0.60

Phase 4 : Réalisation / prototypage

Matériel à disposition :

� Châssis Turtle 2WD 2 roues motrices de chez DFRobot � Carte Arduino UNO � Shield Moteur � Shield Bluetooth � Tablette en Android et possédant du bluetooth

Les élèves montent le robot puis y installent la lame.


Dans le même temps on peut réaliser des essais sur les moteurs électriques pour valider les différents programmes. Puis on peut compléter/créer la page web présentant les différentes phases du projet. On peut demander a un groupe de réaliser un tableau des affrontements des différentes équipes, afin d’organiser les combats de Robot et ainsi désigner un vainqueur !

Phase 5 : Restitution

Conclusion

Dans un premier temps tous les élèves ont effectué les différentes activités initiales. L’élève a ainsi la possibilité de se positionner au niveau du projet par rapport à ses affinités. Le projet pluri-technologique lui a permis de valider son choix pour une éventuelle poursuite d’étude dans cette filière.


Améliorations Activité d’initiation plus approfondi (pour une meilleure maîtrise de Solidworks, page web code CSS) Réflexion sur les possibilités d’utilisation d’une énergie plus « propre » (recharge par panneaux solaires, pile à combustible…) Amélioration du programme

� Faire varier la vitesse du moteur � Commander le robot grâce à l’accéléromètre � Ajouter une LED pour signaler la fin du temps de combat ou bloquer le pilotage

Proposer plusieurs type de robot Championnat en aller/retour

Planification

Phase Durée Tâches à accomplir Réalisation

Définition du projet / Présentation

1 h Répartition des tâches Enumération des différentes solutions répondant au diagramme des exigences

Carte mentale sous Mindview

Conception préliminaire

3 h Choix du matériel Document Word

Conception détaillée

8h

Programmation Assemblage du Robot Modélisation de la lame Logo

Programme sous : • Arduino • App Inventor 2 Modélisation sous Solidworks Création de la page web Création du logo

Prototypage/Essais 4h Assemblage /Essais des programmes Photos, vidéo, documents Word Restitution 4h Préparation de l’oral Diaporama

Total 20h

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Documents

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