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Destination Base HEXILIS
Document de travail
10 Missions pour apprendre à maitriser
la construction et la programmation des
LEGO MINDSTORMS© EV3
23/02/2016 1Document de travail
Explorer > Combiner > Transformer
23/02/2016 2Document de travail
Mission 1
• Lister le matériel
Difficulté :
Type mission :
Aspect :
Compétences :
Contexte : avant de partir en mission, de bons agents spéciaux
doivent connaitre leur matériel.
Un inventaire s’impose avant de partir en mission.
23/02/2016 3Document de travail
Objectif pédagogique : connaitre le nom des pièces et
l’architecture du LEGO Mindstorms EV3.
Ressources : Annexe A
Résultat Livrable attendu :…
Mission 2
• Pour Choisir un châssis
– Simple et polyvalent
– Pour quel type de mission ?
• Quoi & pourquoi, Comment, Où , Quand
Difficulté :
Type mission :
Aspect :
Compétences :
• Quoi & pourquoi, Comment, Où , Quand
23/02/2016 4Document de travail
Objectif pédagogique : connaitre l’architecture d’un robot
LEGO MINSTORMS
Ressources : Annexe B
Résultat Livrable attendu :
Contexte : pour accomplir leur mission, les agents
STORMs ont besoin d’un robot polyvalent
pouvant les aider dans un maximum de missions
délicates.
Mission 3
• En route vers la base HEXILIS
– Contexte : nous n’avons plus de nouvelles de la
base HEXILIS. Explorer la base pour savoir ce qui
se passe. Y-a-t-il des survivants ?
Difficulté :
Type mission :
Aspect :
Compétences :
se passe. Y-a-t-il des survivants ?
– Étudier les plans de la base
– Algorithme des trajets…
23/02/2016 5Document de travail
Objectif pédagogique :
Ressources :
Résultat Livrable attendu :
Mission 4
• Aller jusqu’à la porte d’entrée (1), et revenir à
la base
– Sans utiliser de capteurs tactile ou ultrason
Difficulté :
Type mission :
Aspect :
Compétences :
23/02/2016 6Document de travail
Objectif pédagogique :
Ressources : Annexe C 1
Résultat Livrable attendu :
Mission 5
• Aller jusqu’à la porte d’entrée (1), et revenir à
la base en utilisant le capteur à ultrason.
23/02/2016 Document de travail 7
Objectif pédagogique :
Ressources : Annexe C 2
Résultat Livrable attendu :
Mission 6
• Suivre la ligne pour accéder à l’ordinateur de
bord (2).
Difficulté :
Type mission :
Aspect :
Compétences :
23/02/2016 8Document de travail
Objectif pédagogique :
Ressources :
Résultat Livrable attendu :
Mission 7
• Aller dans la salle du générateur (3)
• Actionner le générateur (3)
Difficulté :
Type mission :
Aspect :
Compétences :
23/02/2016 9Document de travail
Objectif pédagogique :
Ressources :
Résultat Livrable attendu :
Mission 8
• Déplacer le module de transmission qui
bloque le passage (4).
• Ou ramener le module de transmission à côté
de l’ordinateur de bord (5).
Difficulté :
Type mission :
Aspect :
Compétences :
de l’ordinateur de bord (5).
23/02/2016 10Document de travail
Objectif pédagogique :
Ressources : Annexe C 4
Résultat Livrable attendu :
Mission 9
• Retourner au hangar (6)
• Neutraliser le gardien (G)
Difficulté :
Type mission :
Aspect :
Compétences :
23/02/2016 11Document de travail
Objectif pédagogique :
Ressources :
Résultat Livrable attendu :
Mission 10
• Accéder à la sortie pour libérer les
scientifiques (S).
Difficulté :
Type mission :
Aspect :
Compétences :
23/02/2016 12Document de travail
Objectif pédagogique :
Ressources :
Résultat Livrable attendu :
Reste à faire
• Calibrer la difficulté des missions,
• Modéliser et Construire le décor,
• Typer les missions :
– Mission Collecte : Objectif : collecter, trouver, lister des ressources
– Mission Puzzle : Objectif : résoudre un problème
– Mission Partage : Objectif : partager N ressources
– Mission représentation : Objectif : jouer un comportement, représenter un système
– Mission Conquête : Objectif : capture un territoire, une ressource
– Mission Croissance : Objectif : Augmenter le nombre de ressources du système
– Mission Tracking : Traquer et suivre le comportement d'un objet/personne/ressource et– Mission Tracking : Traquer et suivre le comportement d'un objet/personne/ressource et
comprendre son comportement
– Mission Expérience : Réaliser une expérience ou trouver les résultat d'une expérience
– Mission Réduction : Réduire le nombre de ressources d'un système
– Mission Labyrinthe : Trouver un chemin dans un "espace"
– Mission Raconte-moi une histoire : Créer une histoire
– Mission Livraison : Livrer des ressources
– Mission Trouver et Détruire : Trouver et corriger une erreur dans une ressource ou un objet
qui n'est pas à sa place
– Mission Eclaireur : Observer, noter et rédiger un rapport
– Mission Recherche : partir avec une question et revenir avec une réponse
– Mission Conception : Réaliser un produit qui sera utilisé dans une autre mission
– Mission Apprenti : un expert accompagne un apprenti pour lui apprendre quelque chose
23/02/2016 13Document de travail
Reste à faire
• Déterminer les Aspects abordés :
– aspect : technique
– aspect : matériel
– aspect : composants – structure
– aspect : manipulation
– aspect : outils/logiciel
– aspect : conception
• Lister les Compétences mise en œuvre badges passeport• Lister les Compétences mise en œuvre badges passeport
– vocabulaire : Connaitre le vocabulaire LEGO & Robotique: le nom des
pièces, le nom des composants, des outils
– actions : Connaitre le déplacement des objets : moteur/robot,
déplacement
– réaction : Connaitre les capteurs
– interaction : Savoir gérer les capteurs
– SPRI : Comprendre la problématique
– QQCOQP : Décomposer une problématique
– EDI, Environnement : Connaitre un environnement de travail : EV3,
Scratch,
23/02/2016 14Document de travail
FESC
Annexe-
BaseHEXILIS
Mission1:ComprendrelesLEGOMindstorms
ZEX9963
-A-Destination
BaseHEXILIS
ComprendrelesLEGOMindstorms
16
Destination
ComprendrelesLEGOMindstorms
LegoMindstormsEV3
Page2sur10
Présentationdumatériel
Ondistingue3composantsprincipaux:
•labriqueEV3
•lesmoteurs
•lescapteurs
Cesontcescomposantsquipermettrontauxrobotsquetuvasconstruired’agiretde
réagir.
Moteur
Moyen
Gros
Moteurs
Capteur
tactile
Capteur
gyroscopique
Capteurde
couleurs
Capteurde
distance
LegoMindstormsEV3
Page3sur10
LabriqueEV3
CaractéristiquestechniquesdelabriqueEV3
Systèmed'exploitation:LINUX
Processeur:ARM9300MHz
Mémoireflash:16Mo
Mémoirevive:64Mo
Résolutiondel'écran:178x128/noir&blanc
Labriqueestl’ordinateurquicommandelerobot.Lesmoteursetlescapteurss’y
connectent.
Présentationdesboutons
Unécranpermetdevisualiserlesinformationsetsonétat(programmeencours,
allumage,extinction...)etplusieursboutonspermettentdesélectionnerlesprogrammes
oulesfonctions.
LegoMindstormsEV3
Page4sur10
Présentationdeslumièresd’état
Letémoinlumineuxd'étatdelabriquequientourelesboutonsindiquel'étatactueldela
briqueEV3.Ilpeutêtrevert,orangeourougeetilpeutclignoter.Voicilescodesdutémoin
d'étatdelabrique:
Rouge:démarrage,miseàjour,arrêt
Rougeclignotant:occupé
Orange:alerte,prêt
Orangeclignotant:alerte,encoursd'exécution
Vert:prêt
Vertclignotant:programmeencoursd'exécution
MiseenmarchedelabriqueEV3
PourallumerlabriqueEV3,appuiesurleboutoncentral.
Pendantledémarrage,leboutondevientrouge.Lorsquele
boutonestvert,labriqueestprêteàêtreutilisée.
PouréteindrelabriqueEV3,appuiesurleboutonRetour
jusqu'àcequel'écrand'extinctions’affiche.
L'optiond'annulationXestdéjàsélectionnée.Appuiesurle
boutondroitpoursélectionnerl'optiondeconfirmation,puis
appuiesurleboutoncentralpourconfirmer.
Labriques’éteintautomatiquementsiellen’estpasutilisée
durantuntempsdéterminé(pardéfaut:30min).
LegoMindstormsEV3
Page5sur10
Présentationdesconnecteurs
LesmoteurssebranchenttoujourssurlesportsA,B,CetD.
Lescapteurssebranchenttoujourssurlesports1,2,3et4.
Attention!Lesfichessontfragiles!
LegoMindstormsEV3
Page6sur10
LesmoteursEV3
LesmoteursEV3sontàlafoisdesmoteursetdescapteurs.Ilssonteneffetéquipésde
capteursderotationprécisaudegréprès.Parexemple,ilestpossibledeprogrammerune
rotationde48°.
LeMindstormsEV3estéquipéde3moteurs:deuxgrandsmoteursetunmoteurmoyen.
Grandsmoteur
Legrandmoteurestunmoteurpluspuissant,maismoins
rapide.Ilserautiliséenprioritépourledéplacementdes
robots.
Legrandmoteurtourneàunrégimede160-170tourspar
minute(tpm),avecuncoupleenrotationde20newtons-
centimètres(Ncm)etuncoupledeblocagede40Ncm.
Poursimplifier,lecoupleestl’effortquelemoteurestcapabledefournirenrotationautour
d’unaxe.C’estdonclaforcequelemoteurestcapablededonnerdanssonmouvement.
Parexemple,lorsqu’uncyclisteappuiedavantagesurlespédalespourmonterunecôte
oupouraccélérer,ildéveloppedavantagedecouple.
Moteurmoyen
Lemoteurmoyenestunmoteurmoinspuissant,maisplus
rapide.Ilestaussiplusléger.Ilserautilisélorsqu’onaura
besoind’uneréactionplusrapidequ’aveclegrosmoteur.
Lemoteurmoyentourneàunrégimede240-250tpm,avec
uncoupleenrotationde8Ncmetuncoupledeblocagede
12Ncm.
Note:iln’existepasdepetitmoteur.
LegoMindstormsEV3
10
LescapteursEV3
Lecapteurdecouleurs
Lecapteurdecouleurpeutdétecterlescouleursou
l'intensitédelalumière.Troismodesd'utilisationsont
disponibles:
Couleur
Intensitédelalumièreréfléchie
Intensitélumineuseambiante.
EnmodeCouleur,lecapteurreconnaîtseptcouleurs(noir,
bleu,vert,rouge,jaune,blancetmarron).
EnmodeIntensitédelalumièreréfléchie,lecapteurmesure
l'intensitédelalumièreréfléchieenémettantunelumière
rouge.Lecapteurutiliseuneéchelleallantde0(trèssombre)à100(trèsclair).
EnmodeIntensitélumineuseambiante,lecapteurmesurel'intensitédelalumière
ambiante(p.ex.lalumièredujouroulefaisceaud'unelampetorche)quipénètreparla
fenêtre.Lecapteurutiliseuneéchelleallantde0(trèssombre)à100(trèslumineux).
Tupeuxutiliserlecapteurdecouleurpoursuivreuneligneausol,oupourtrierdesboules
decouleurs.
Conseild’utilisation:placelecapteurperpendiculairementàlasurfaceàmesurer.
Lecapteurtactile
Lecapteurtactileestuncapteuranalogiquequidétecte
quandsonboutonrougeestenfoncéetrelâché.Ilpeutêtre
programmépourdéfiniruneactionenutilisanttrois
possibilités:
•Enfoncé
•Relâché
•Heurté(enfoncépuisrelâché)
Tupeuxutiliserlecapteurtactilecommeuninterrupteur,ou
pourarrêterlerobotquandilrencontreunobstacle
LegoMindstormsEV3
11
Lecapteurgyroscopique
Lecapteurgyroscopiquedétectelemouvementderotation
surunseulaxe.Quandvousfaitestournerlecapteur
gyroscopiquedanslesensdesflèches(surleboîtierdu
capteur),lecapteurdétectelavitessederotationendegrés
parseconde(lavitessemaximalequelecapteurpeut
mesurerestde440degrésparseconde).Ilmémoriseaussi
l'anglederotationtotalendegrés.
Tupeuxdoncutilisercecapteur
pourdétectersiunepièceesten
mouvement.Tupeuxaussil’utiliser
pourfairetournerlerobotsurlui-
mêmejusqu’àcequ’ilatteignela
valeurvoulue;parexemple90°.La
précisionestde+/-3degrés.
Conseild’utilisation:lecapteurnedoitpasbougerlorsqu’ilestconnectéàlabriqueEV3.
Lecapteuràultrasons
Lecapteuràultrasonsmesureladistancedesobjetsse
trouvantdevantlui.Ilémetdesondessonoresàhaute
fréquenceetmesureletempsqu'ilfautausonpourêtre
réfléchietreveniraucapteur.Leschauves-sourisetles
dauphinsutilisentlamêmeméthodepourchasser.C’est
l’écholocalisation.
Lecapteurpeutmesurerunedistancecompriseentre3et
250centimètres(avecuneprécisionde+/-1cm).Letémoin
alluméautourdel’œilducapteurindiquequelecapteurest
enmodeMesure.Letémoinclignotantindiquequelecapteur
estenmodePrésence.
EnmodePrésence,lecapteurpeutdétecterunautrecapteuràultrasonsquifonctionneà
proximité;lecapteurdétectelessignauxsonores,maisiln'enémetpas,commelesonar
d’unsous-marin.
Tupeuxutiliserlecapteuràultrasonspouréviterdesobstacles,suivreuneciblemobileou
détecterunmouvement.
LegoMindstormsEV3
12
Lespièces
Ilestimportantd’avoirunvocabulairecommunpoursecomprendre,enparticulierpour
nommerlesnombreusespiècesquiconstituentleMindstormsEV3.
Beaucoupdepièces(barres,axes...)existentdansdeslongueursdifférentes.L’unitéde
mesures’appellelemodule(abrégéeM)etcorrespondàunepiècede1x1.
Exemples:brique1x1M(rouge)etbrique1x2M(jaune)
Voicilesprincipalesfamillesdepièces:
Lesbagues
Leschevilles
Lesconnecteurs
Lesaxes
Lespoutres
Lesbriques
Lesbarresperforées
Lesrouesdentéesetengrenages
Lego Mindstorms EV3
Chevilles
Les roues dentées et
engrenages
Les poutres droites
Les bagues
Les axes
Les poutres
coudées
Les connecteurs
Chevilles
longues
Chevilles
axés
FESC
Annexe-
BaseHEXILIS
Mission2:Comprendrel’architectured’un
robotLEGOMindstorms
ZEX9963
-B-Destination
BaseHEXILIS
:Comprendrel’architectured’un
robotLEGOMindstorms
16
Destination
:Comprendrel’architectured’un
AccessoireCapteuràUltrasons
Annexe-
BaseHEXILIS
AnnexesdesMissions
-C-Destination
BaseHEXILIS
AnnexesdesMissions3,5,7&8
16
Destination
Page2sur22
Page3sur22
AnnexeC1:Mission3
Vued'ensemble:construireunrobotquiestcapabledenaviguerautourd'unparcours
d’obstacles.
Projet:VotreéquipeSTORMestàlarecherched’unnouveau
robotd’interventionmultifonction.Vousdevezconstruireettester
unrobotquiestcapabledesuivreunensembledecommandes
pourexplorervotrezoned’intervention.Avantquelerobotnesoit
déployé,ildoitêtretestéenprofondeurpourvérifierqu'il
fonctionneracommeprévu.Vousnepouvezpasenvoyerun
Stormsurzonepourredémarrerlerobot!
Matérielrequis
•1EV3robotenkitpargroupe
•1ordinateurpargroupe
•Durubanadhésifdemasquageetunmètreruban
Conseilspourl’animateur
Cettesectionporterasurlessujetssuivants,entreautres
•Lecalculélémentaire
•Lesnombresdécimauxetlesfractions
•Larelationentrelediamètreetlacirconférence
•Laconversionentremillimètresetpouces
Lorsdelamission2,lesapprentisroboticiensontconstruitlerobotRileyRoverensuivantlesinstructionsde
construction.
Lorsdelamission3,ilsontanticipélestrajetsàprévoirpouraccéderauxdifférentspointsd’accès.
Pourlamission4,ilsvontdevoirprendreconnaissancedesinstructionsàdonneraurobot.
LelogicielEV3
Poureffectuerlaprogrammation,nousauronsbesoindebienconnaîtrelebloc«Déplacementetdirection»qui
setrouvedanslapalettedesblocsd'action(verte).Lafigureci-dessousmontreleblocDéplacementet
directionensoulignantlesdifférentesentréesdubloc.
Page4sur22
LeblocDéplacementetdirectiondisposedeplusieurspartiesdifférentescommeillustréci-dessous.
LeSélecteurdePortidentifielesportsauxquelslesmoteurssontconnectés.SivousutilisezlemodèleRileyRover,
assurez-vousquelemoteurgaucheestconnectéauportBetquelemoteurdroitestconnectéauportC(câbles
encroisé).Sicen’estpasfaitcorrectement,alorsnotrerobotvatourneràgauchequandnousluidisonsde
tourneràdroiteetviceversa.
Lesélecteurdemodesélectionnelafaçondontvoussouhaitezcontrôlerladuréederotationdesroues:activé,
désactivé,activépendantuncertainnombredesecondes,activépendantunerotationd’uncertainnombrede
degrésoud’uncertainnombrederotations.
Lesentréesdesblocs
Lesentréesdesblocschangentenfonctiondumodequiaétéchoisi.
Direction:Vouspouvezsoitentrerunevaleur,soitfaireglisserlecurseur.«0»signifie
toutdroit,«-100»signifietourneràgauchedefaçonserréeet«100»tourneràdroitede
façonserrée.Lesvaleursentreceslimitesvousdonnerontdiversvirages,desviragestrès
progressifsjusqu'àdesviragestrèsserrés.
Puissance:Làencore,vouspouvezsaisirunnumérooufaireglisserlecurseur.«100»
signifie«aussivitequepossibleenavant»,«-100»signifie«aussivitequepossibleen
arrière»et«0»signifiepuissancenulle(effectivementunarrêt).Desvaleursentreces
limitesferontdéplacerlerobotàdesvitessesdifférentesenavantouenarrière.
Rotations/degrés/secondes:Cetteentrée(visibleselonlemodechoisi)détermine
dansquellemesurelesrouesdurobotvonttourner.Parexemple«2»enmode«
rotations»feratournerlesrouesdurobotdedeuxrotations,«4,5»enmode«secondes
»feratournerlesrouesdurobotpendantquatresecondesetdemie.
Page5sur22
Freineràlafin:Quandlerobotaterminésonmouvement,ilpeutsoitappliquer
immédiatementlesfreinspourlesmoteurs(VRAI)soitlaisserlesmoteursenrouelibre
(FAUX).
ChoisissonslemodeActivépendant(rotations)pourlemoment.Aveccemodesélectionné,nouspouvons
maintenantconfigurerlesdifférentesentréesdeblocspourpouvoirrépondreàlapremièrequestionsurlafiche
detravaildel'apprentiroboticien:Avancerde2rotations.
Sitoutsepassecommeprévu,lesrouesdevotrerobotdevraienttournerd’exactementdeuxrotations.
Pourlamission4:
Avancerde2rotations=352mmou13,9pouces(sivousutilisezlesrouesfournies
avecleEV3)
Avancerde2degrés=1mm.Alorsquelerobotvaàpeinesedéplacer,l’apprenti
roboticiensdevraientvoirlesmoteurs«sursauter»untoutpetitpeu.
Page6sur22
Avancerpendant2secondes.Ledéplacementdurobotdépenddelapuissance
choisie.Deuxsecondesversl’avantavecunepuissancede20%vontfaireavancerle
robotmoinsloinquedeuxsecondesversl’avantavecunepuissancede100%.
Jusqu'oùiralerobotsilesrouestournentde3rotations?Pourrépondreàcette
question,nousdevonsprendredesmesurespourdéterminerlescaractéristiquesdu
mouvementdurobot.C'estunebonneoccasionderenforcerouintroduirelarelation
entrelerayond'uneroueetsacirconférence.
Calculerlacirconférencepeutsefairesoitmathématiquementsoitexpérimentalement
enfonctiondelacapacitédesapprentisroboticiens.
Expérimentalement:Enleverunerouedurobotetfaireunemarquesurlepneusoitavecunecraiesoitavec
durubanadhésif.Créerunemarquededépartsurlatableetalignerlamarquedupneuavecelle.Maintenant,
roulerlentementlarouejusqu'àcequelamarquedepneutouchelesol.Faireuneautremarqueàcetendroitet
utiliserunerèglepourmesurerladistance.
Mathématiquement:Lacirconférenced'unerouepeutêtrecalculéeenutilisantleformule:c=π×doùc=
circonférence,π=3,14(environ)etdestlediamètredelaroue.
Larouequifaitpartiedel’ensemblestandardEV3aundiamètrede56mm(2,2pouces),cequicorrespondàune
circonférenced'environ176mm(6,9pouces).
Celasignifiequepourunerotationcomplète,lerobotavancerade176mm(6,9pouces).Étantdonnéqu’une
rotationcomplètefait360degrés,onpeutcalculerque1degréderotationdelaroueferaavancerlerobotde
0,49mm.
Pour3rotations,lerobotavancerade528mm(20,8pouces).
Circonférence
Page7sur22
Faireavancerlerobotlentementde5rotations,puislefairereculerde1800degrésaussi
vitequepossible.Encouragerlesapprentisroboticiensàcalculerlacorrespondanceentre
1800degrésetladistanceparcourue(1800/360=5rotations).Ilsdoiventdoncconstaterquele
robotseretrouveexactementlàoùilacommencé.
Fairetournervotrerobot
Quandondemandeauxapprentisroboticiensdefairetournerleursrobotsautourd'uncerclecomplet(360
degrés),beaucoupd’entreeuxvontsimplementtaper360degrésavantd’exécuterleprogramme.Lorsqu'ilest
exécuté,cependant,s'ilsutilisentleRileyRover,ilsvontconstaterqueleurrobotnetournepasde360degrés,
maisenréalitébeaucoupmoins.
CelaseproduitparcequeleblocDéplacementetdirectionestconçupourcontrôlerlarouedurobot,etnon
l'ensembledurobot.Sinousobservonslaroue,nousconstateronsqu'elleaeffectivementtournéd’exactement
360degrés,toutcommeonluiaditdelefaire.L'anglederotationdurobotdépenddeplusieursfacteursdontla
tailledesrouesetladistanceentrelesroues.
Pourtrouverladuréerequisepourfairetournerlerobotde360degrésilestpréférabledefairedesexpériences.
Chaqueconceptiondurobotestlégèrementdifférente,desortequelenombrededegrésnécessairespourfaire
tournercomplètementunrobotpeutvarierconsidérablement,mêmeavecdesrobotsquiseressemblent
beaucoup.
Pourlamission4:
Conseilpourfairetournervotrerobotautourd'uncerclecomplet(360degrés).
ContinuezàaugmenterleparamètreDégréesdesrouesjusqu'àcequelerobot
tournede360degrés.Unvirageserréavecl’entre«direction»dubloc
Déplacementetdirectionrégléesoitàgauche(-100)soitàdroite(100)est
nécessaire.Lesapprentisroboticienspeuventeffectuerdesessaisavecdesvaleurs
ASTUCE:Lerayondebraquagedurobotestdéfiniparlepointoùlesrouestouchentle
sol.Comptetenudufaitquel'EV3adesroueslarges,ilestdifficilededéterminer
exactementoùsetrouvelecentredecontactaveclesol.Lesrobotslourds(oumal
construits)peuventcauserunelégèredéformationdesrouesdéplaçantlecentrede
contactunpeuplusprèsducentre.
Page8sur22
différentesjusqu'àcequ'ilstrouventunesolutionacceptable.
Pourtester,placezunelongueurderubansurlesol.Démarrezlerobotavecles
deuxrouessurlabande.Aprèsunerotationparfaite(360°)durobotlesdeuxroues
doiventseretrouversurlabande.
PourleRileyRover,avecdespilesneuves,surunesurfacelisse,unanglede785
degrésd'unvirageserrédonneunviragedurobotd’exactement360degrés.L’angle
nécessairepourvotrerobotpeutvarierunpeu,maisdevraitêtreprochede785°.
Faireavancerde500mm,tournerde180degrésetretourneraupointdedépart.
Poserdeuxbandesderubanespacéesde500mmcommedistanced'essai.
Laduréenécessairepouravancerde500mmpeutêtrecalculéeendivisant500mm
parlacirconférencedelaroue(176mm).
X=500/176
X=2,84rotationsOU2,90rotations
Enutilisantdel'angledebraquagedécouvertci-dessus,lesapprentisroboticiens
peuventfaireuncalculapproximatifdecequiestnécessairepourfaireunviragede
180degrés.PourlaRileyRover,surunesurfaceplane,lesrouesdoiventtourner
d’environ390degrés(785/2)poureffectuerunvirageprécisde180degrés.
Page9sur22
AnnexeC2:Mission5
Vued’ensemble:Équipervotrerobotavecuncapteurpourl’aideràdétecterlesobstacles.
Projet:Pourexplorervotrezoned’intervention,votrerobotrencontrerasansdoutedesobstacles
sursonchemin.Lesresponsablesdel’AgenceSTORMdemandequevousdémontriezla
capacitédevotrerobotdedétecterdesobstaclesetdeleséviter.Ilestimportantquevotrerobot
netoucheaucundecesobstaclescarnousnevoulonspasabîmerlerobotnicontaminer
l’environnementdenotrerecherche.
Équipementrequis
•1ensemblerobotEV3pargroupe
•1ordinateurpargroupe
Connecterl’accessoireCapteuràUltrasonsàl’avantdurobotetassurez-vousquele
câblesoitbienconnecté.Pourcechapitrenousallonsconnecterlecapteuràultrasons
auport4.
Page10sur22
Théorie
Lecapteuràultrasonsutiliselagammedesultrasonspourdéterminerladistancepar
rapportàunobjet.Lescapteursàultrasons,ouSONAR(SOundNavigationAnd
Ranging)émettentuneondesonoredetrèshautefréquenceàpartirdel’unedesdeux
ouverturesdanslecapteur.Cetteondesonoreesttypiquementde40kHz,bien
supérieuràcequ’uneoreillehumainepeutdétecter.Cetteondesonorevoyageà
traversl’airetestréfléchieparunobjetavecl’échoretournantversl’autreouverturedu
capteur.Enmesurantletempsnécessairepourquelesonfassel’aller-retour,le
capteurpeutcalculerl’éloignementdel’objet.
Lecapteuràultrasonspeutcalculerladistanceleséparantd'unobjeten
mesurantladuréenécessairepourquedesondessonoresréfléchies
reviennentaucapteur.
Lavaleurquelecapteuràultrasonsenverradépenddelasurfaceàpartirdelaquelle
uneondesonoreaétéréfléchie.Lessurfaceslissesetperpendiculairesdonnentdes
résultatsprécismaislessurfacesirrégulières(tellesquedesmains,d’autresrobots,
desmursnon-perpendiculairesetc.)peuventdonnerdesrésultatsdifférents.
L’importanticiestdoncdefairebeaucoupd’essais.Sachezquequandlecapteurest
trèsprèsdusol,dessurfacesextrêmementrugueusespeuventdéclencherlecapteur
defaçoninattendue.
Conseilspourl’animateur
Lapremièreétapedecedéfietdedétecterunobstacleetdes’arrêter.Danscecas,nous
nevoulonspasdireauxrouesdurobotquelledistanceellesdoiventparcourir.Avancerde
5rotations,parexemple,nenousaiderapassil’objetestà10rotationsdevantnous.Ce
seraitdésastreuxquesil’objetétaitàseulement2rotations!
Ilestfacultatifd’utiliserunorganigrammepourplanifiercequelerobotvafaire.
Commenceràavancer
Attendrequel’obstaclesoitdétecté
Arrêterlesmoteurs
Page11sur22
CetteapprocheutiliseratoujoursleblocDéplacementet
Direction,maisplutôtquechoisirundesmodesSecondes,
DegrésouRotations,nousutiliseronslemodeActivé.Ceci
enclencheralesmoteursetlanceraleblocdeprogrammation
suivant.Lesmoteurscontinuerontàtournerjusqu’àcequ’un
autreblocDéplacementetDirectionleurdisedefaire
autrement.
LeblocAttendre
Leblocsuivantdiraaurobotd’attendrejusqu’àcequ’unobstacleaitétédétecté.Onfait
celaavecleblocAttendre.LeblocAttendrepeutêtreconfigurépourattendrependantune
duréespécifiqueoùattendrejusqu’àcequ’uneconditionaitétéobservéeavecuncapteur.
DanscecasnousutiliseronslemodeCapteuràUltrasons.
CompareretChangement
ChaquemodedecapteurdansleblocAttendrevousdonnelesoptions«Comparer»et«
Changement».Chaqueoptionestdifférenteetauneutilitéspécifique.
•Comparer:cemodeprendlavaleuretlacompareavecunevaleurspécifique,
parexemple:attendrequeladistancesoitinférieureà100cm.
•Changement:cemodenecherchepasunnombrespécifique,maisplutôtun
changementspécifique.Parexemple,attendrequeladistancesoit50cmplus
prèsquequandilacommencé.Celapeutsignifierquelerobotcommence,par
exemple,à200cmetpuisserapprochede50cm,pourfinirà150cm.
Page12sur22
Nousallonsutiliserlemode«comparer»commenousavonsbesoindesavoir
exactementàquelledistancenoussommesdel’objet.
Pourfinirdepréparerlebloc,nousallonsleconfigurerpourqu’ilattendejusqu’àce
quelavaleurenvoyéeparlecapteuràultrasonspasseendessousde10cm.Dansce
casnouspourrionschoisiroubien«inférieurà»oubien«inférieurouégalà».
Nousavonspresquefini!Pourlemomentlerobotcommenceàrouleretcontinueà
roulerjusqu’àcequ’ildétecteunobjetàmoinsde10cm.Sinouslaissonsle
programmetelquellerobotsauraqu’ilyaunautreobjetmaissansluidirecequeles
moteursdoiventfaireilleheurtera.Notredernierblocdiraauxmoteursdes’arrêter.
Leprogramme
complet
Page13sur22
Astuce:pourbeaucoupd’applicationsrobotiques,nouspréféronséviterl’option«égal».Ilest
rare,surtoutavecdescapteurs,qu’unevaleurcorrespondeexactementànosexigences.
Imaginonsquenotrerobotailletrèsvite;quelecapteurenvoieunevaleurde11cm,etquela
prochainevaleurenvoyéeparlecapteursoitde9cm.Commelecapteurn’envoiejamaisune
valeurd’exactement10cm,lerobotnes’arrêterapas.
Ledéfisuivant
Maintenantquenotrerobotadétectél’obstacle,ilaurabesoindes’enéloigner.Ànouveau
nousutiliseronsunorganigrammepourmieuxvoircommentaccomplircela.
EnutilisantleblocBouclequenousavonsdécouvertplustôt,nouspouvonscréerun
programmequiéviteralemur,etrépétercesinstructionsàtoutjamais.
Attention!
Lesapprentisroboticiensdoiventaussiserappelerqueladistancemesuréeparlecapteur
estmesuréeàpartirdel’avantducapteurquinecoïncidepasnécessairementavecl’avant
durobot.Faitesparticulièrementattentionàtouteaccessoireoupartiedurobotquisetrouve
Commenceràavancer
Attendrequel’obstaclesoitdétecté
Arrêterlesmoteurs
Reculerunpeu
Tournerunpeu
Page14sur22
devantlecapteur.
Lesapprentisroboticienspeuventtrouverquelesvaleursnecorrespondentpasàcequ’ils
sontcapablesdemesureravecunerègle.Ceciestlerésultatdel’ondeultrasoniquequise
reflètedel’objetvisésousdesanglesinhabituels.
Page15sur22
AnnexeC3:Mission7
Vued'ensemble:Utiliserunaccessoiredelivraisondechargepourlivrerouactionnerunobjetàdes
endroitsprécis.
Projet:Vousdevezsavoirmettreenœuvreunactionneurpourdéclencherun«interrupteur»ou
bienramasseroudéposerunobjetàunendroitprécis.
MatérielRequis
•1ensemblerobotEV3pargroupe
•1ordinateurpargroupe
•Livresépaisquiservirontdepetitsplateaux
Conseilspourl’animateur
…..
Page16sur22
Page17sur22
Demandezauxapprentisroboticiensdefabriquerl’accessoiredelivraisondecharge
etdeleconnecteràl'avantdurobot.Connectezégalementl’accessoireducapteurà
ultrasonsquidevraits'intégrerparfaitementsousl’accessoiredelivraisondecharge.
Lesexemplesdeprogrammesdecechapitreutilisentuneconfigurationavecle
moteurmoyenconnectéauportDetlecapteurd'ultrasonsreliéauport1.Un
organigrammedelafaçondontceproblèmepourraitêtreabordéestlasuivante:
Laplupartdecestâchespeutêtreréaliséenutilisantdesblocsdeprogrammation
quenousavonsrencontrésdansleschapitresprécédents.Nousavonsportantbesoin
d’utiliserunnouveaublocpouractiverl’accessoiredelivraisondecharge.
L’accessoiredelivraisondechargeutiliselemoteurmoyenquidisposedesonpropre
blocdeprogrammation.LeblocMoteurmoyenfonctionnepresqueexactement
commeleblocDéplacementetdirection,maissanslapartie«direction».Le
moteurmoyenestconfigurédetellesortequ’unniveaudepuissancepositivefera
tournerlemoteurdanslesenshoraireetunepuissancenégativeferatournerle
moteurdanslesenscontraire.Pourl’accessoiredelivraisondecharge,leverlebras
estunmouvementpositifalorsquel'abaissementdubrasestunmouvementnégatif.
Unerotationd’environ90degrésestnécessairepoursouleveretpourabaisser
complètementlebras.
CommenceràtournerlentementArrêterlesmoteurs
Attendrequ’unautreobjetsoitdétectéBaisserlebras
CommenceràavancerlentementLeverlebras
Attendrequel’objetsoitàmoinsde5cm
durobot
Reculer
Page18sur22
CommeleblocMoteurmoyenpeutaccepterunepuissanceaussibiennégativeque
positiveainsiqu’unerotationaussibiennégativequepositive,ilyadeuxfaçonsde
souleveretd’abaisserlabarre,commeindiquéci-dessous.Lesdeuxfaçonssonttout
aussiefficaces.
ExempledeProgramme
Page19sur22
Page20sur22
AnnexeC4:Mission8
Vued'ensemble:Utiliserl’accessoirepincepourdéplacerdesobjets.
Projet:Diversobstaclespeuventsetrouversurleparcoursdevotrerobot.Utilisezvotrerobotet
unaccessoireappropriépourdégagerlazone.
MatérielRequis
•1ensemblerobotEV3pargroupe
•1ordinateurpargroupe
•Desobjetsàdéplacer
Page21sur22
Conseilspourl’animateur
Demandezauxapprentisroboticiensdefabriquerl’accessoire«pince»etdele
connecteràl'avantdurobot.Connectezégalementl’accessoireducapteuràultrasons
quidevraits'intégrerparfaitementsouslapince.Lesexemplesdeprogrammesdece
chapitreutilisentuneconfigurationaveclemoteurmoyenconnectéauportDetle
capteuràultrasonsreliéauport1.
Grâceàcettepinceetaucapteuràultrasons,lerobotalacapacitédedétecter,de
saisiretd’éliminerlesobstacles.Unorganigrammedelafaçondontcelapourraitêtre
abordéeestlesuivant.
Cettetâcheesttrèssimilaireàcelleduchapitreprécédent.Laprincipaledifférence
résidedansl'utilisationdel’accessoire«pince».Lesbrasdelapincesontreliésau
moteurmoyenàtraversunengrenageàvissansfin.Celapermetuneréduction
significativedelavitesseetuneaugmentationcorrespondanteducouple.Pouractiver
leGripper,utilisezleblocMoteurmoyenaveclemode«Activitépendant(secondes)
».Unepuissancenégativefermeralesbrasetunepuissancepositivelesouvrira.
Faitesquelquesessaisafindedéterminerpendantcombiendesecondesvousdevez
fermerlesbraspourattraperl’objetenquestion.
ExempledeProgramme
CommenceràtournerlentementArrêterlesmoteurs
Attendrequel’obstaclesoitdétectéFermerlapince
CommenceràavancerlentementReculerpours’éloigner
Attendrequel’objetsoitàmoinsde5cm
durobot
Ouvrirlapince
Page22sur22
ASTUCE:Dansl'exempleci-dessus,nousavonsferméetouvert
l’accessoirepinceenutilisantlemode«Activépendant(secondes)
»dublocDéplacementetdirection.C'estsouventunmeilleur
choixquelesmodes«Activépendant(rotations)»ou«Activé
pendant(degrés)»carilempêcheleprogrammedesebloquersi
lapincenepeutpasfermercomplètementenraisond'unobjetà
saisird’ampleurinattendue.Silemoteurdelapinceest
programmépourfermerpendant6
rotations,maissaisitl'objetaprès
seulement4rotations,leprogramme
n'atteindrajamaisles6rotationsrequis
etneserajamaiscapabled’avancer
jusqu’aublocdeprogrammation
suivant.
Silemoteurdelapinceestprogrammé
pourfermerpendant4secondes
(commedansl'exempleci-dessus),
alorsmêmesil'objetestsaisiauboutde3secondes,le
programmepeutsepoursuivreaprèsl’écoulementdes4secondes.
Attention!
Undesproblèmeslespluscourantsquel’onrencontreavecceprogrammeestcausé
parlecapteuràultrasons.Commecelaaétéindiquédanslechapitresurlecapteurà
ultrasons,lesondessonoresducapteuràultrasonsnesedéplacentpasdansune
ligneparfaitementdroite,maisdivergentplutôtversl'extérieur.Pourcetteraison,de
tempsentempslerobotdétectel'objetavantqu’ilnesoitdirectementenfacedurobot.
Danscecaslerobotnevapasavancerdirectementversl’objet,cequifaitquela
pinceauradumalàlesaisircorrectement.Celapeutêtrecompensésinécessaireen
ajoutantunsupplémentdequelquesdegrésderotationunefoisquel'objetaété
détecté.
Leprochaindéfi
EnutilisantleblocBoucle,pouvez-vousmodifiervotrerobotpourqu’ilcontinueà
chercheretàéliminerd’autresobstacles?

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