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Destination Base HEXILIS 10 Missions pour apprendre à maitriser la construction et la programmation des LEGO MINDSTORMSŠ EV3
23/02/2016
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Explorer > Combiner > Transformer
23/02/2016
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Mission 1
Difficulté : Type mission : Aspect : Compétences :
• Lister le matériel Contexte : avant de partir en mission, de bons agents spéciaux doivent connaitre leur matériel. Un inventaire s’impose avant de partir en mission.
Objectif pédagogique : connaitre le nom des pièces et l’architecture du LEGO Mindstorms EV3. Ressources : Annexe A Résultat Livrable attendu :… de travail 23/02/2016 Document
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Mission 2
Difficulté : Type mission : Aspect : Compétences :
• Pour Choisir un châssis – Simple et polyvalent – Pour quel type de mission ? • Quoi & pourquoi, Comment, Où , Quand Contexte : pour accomplir leur mission, les agents STORMs ont besoin d’un robot polyvalent pouvant les aider dans un maximum de missions délicates.
Objectif pédagogique : connaitre l’architecture d’un robot LEGO MINSTORMS Ressources : Annexe B Résultat Livrable attendu : de travail 23/02/2016 Document 4
Mission 3
Difficulté : Type mission : Aspect : Compétences :
• 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 ? – Étudier les plans de la base – Algorithme des trajets… Objectif pédagogique : Ressources : Résultat Livrable attendu : 23/02/2016
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Mission 4
Difficulté : Type mission : Aspect : Compétences :
• Aller jusqu’à la porte d’entrée (1), et revenir à la base – Sans utiliser de capteurs tactile ou ultrason
Objectif pédagogique : Ressources : Annexe C 1 Résultat Livrable attendu : 23/02/2016
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Mission 5 • Aller jusqu’à la porte d’entrée (1), et revenir à la base en utilisant le capteur à ultrason.
Objectif pédagogique : Ressources : Annexe C 2 Résultat Livrable attendu : 23/02/2016
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Mission 6
Difficulté : Type mission : Aspect : Compétences :
• Suivre la ligne pour accéder à l’ordinateur de bord (2).
Objectif pédagogique : Ressources : Résultat Livrable attendu : 23/02/2016
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Mission 7
Difficulté : Type mission : Aspect : Compétences :
• Aller dans la salle du générateur (3) • Actionner le générateur (3)
Objectif pédagogique : Ressources : Résultat Livrable attendu : 23/02/2016
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Mission 8
Difficulté : Type mission : Aspect : Compétences :
• Déplacer le module de transmission qui bloque le passage (4). • Ou ramener le module de transmission à côté de l’ordinateur de bord (5).
Objectif pédagogique : Ressources : Annexe C 4 Résultat Livrable attendu : 23/02/2016
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Mission 9
Difficulté : Type mission : Aspect : Compétences :
• Retourner au hangar (6) • Neutraliser le gardien (G)
Objectif pédagogique : Ressources : Résultat Livrable attendu : 23/02/2016
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Mission 10
Difficulté : Type mission : Aspect : Compétences :
• Accéder à la sortie pour libérer les scientifiques (S).
Objectif pédagogique : Ressources : Résultat Livrable attendu : 23/02/2016
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Reste à faire • • •
Calibrer la difficulté des missions, Modéliser et Construire le décor, Typer les missions : – – – – – – – – – – – – – – – – –
23/02/2016
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 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 Document de travail
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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
– 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
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FESC
Annexe--A-Destination Destination Base HEXILIS Mission 1 : Comprendre les LEGO Mindstorms ZEX9963
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la brique EV3 les moteurs
Capteur de couleurs
Lego Mindstorms EV3
Gros Moteurs
Présentation du matériel
Moteur Moyen
Capteur de distance
• • les capteurs
On distingue 3 composants principaux:
•
Capteur tactile
Capteur gyroscopique
Ce sont ces composants qui permettront aux robots que tu vas construire d’agir et de réagir.
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La brique EV3
Lego Mindstorms EV3
LINUX ARM9 300 MHz 16 Mo 64 Mo 178x128/noir & blanc
Caractéristiques techniques de la brique EV3 Système d'exploitation : Processeur : Mémoire flash : Mémoire vive : Résolution de l'écran : La brique est l’ordinateur qui commande le robot. Les moteurs et les capteurs s’y connectent.
Présentation des boutons Un écran permet de visualiser les informations et son état (programme en cours, allumage, extinction...) et plusieurs boutons permettent de sélectionner les programmes ou les fonctions.
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Lego Mindstorms EV3
Présentation des lumières d’état
démarrage, mise à jour, arrêt occupé alerte, prêt alerte, en cours d'exécution prêt programme en cours d'exécution
Le témoin lumineux d'état de la brique qui entoure les boutons indique l'état actuel de la brique EV3. Il peut être vert, orange ou rouge et il peut clignoter. Voici les codes du témoin d'état de la brique: Rouge: Rouge clignotant: Orange: Orange clignotant: Vert: Vert clignotant:
Mise en marche de la brique EV3 Pour allumer la brique EV3, appuie sur le bouton central. Pendant le démarrage, le bouton devient rouge. Lorsque le bouton est vert, la brique est prête à être utilisée. Pour éteindre la brique EV3, appuie sur le bouton Retour jusqu'à ce que l'écran d'extinction s’affiche. L'option d'annulation X est déjà sélectionnée. Appuie sur le bouton droit pour sélectionner l'option de confirmation, puis appuie sur le bouton central pour confirmer. La brique s’éteint automatiquement si elle n’est pas utilisée durant un temps déterminé (par défaut: 30 min).
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PrĂŠsentation des connecteurs
Lego Mindstorms EV3
Les moteurs se branchent toujours sur les ports A, B, C et D. Les capteurs se branchent toujours sur les ports 1, 2, 3 et 4.
Attention! Les fiches sont fragiles!
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Les moteurs EV3
Lego Mindstorms EV3
Les moteurs EV3 sont à la fois des moteurs et des capteurs. Ils sont en effet équipés de capteurs de rotation précis au degré près. Par exemple, il est possible de programmer une rotation de 48°. Le Mindstorms EV3 est équipé de 3 moteurs: deux grands moteurs et un moteur moyen.
Grands moteur Le grand moteur est un moteur plus puissant, mais moins rapide. Il sera utilisé en priorité pour le déplacement des robots. Le grand moteur tourne à un régime de 160-170 tours par minute (tpm), avec un couple en rotation de 20 newtonscentimètres (Ncm) et un couple de blocage de 40 Ncm. Pour simplifier, le couple est l’effort que le moteur est capable de fournir en rotation autour d’un axe. C’est donc la force que le moteur est capable de donner dans son mouvement. Par exemple, lorsqu’un cycliste appuie davantage sur les pédales pour monter une côte ou pour accélérer, il développe davantage de couple.
Moteur moyen Le moteur moyen est un moteur moins puissant, mais plus rapide. Il est aussi plus léger. Il sera utilisé lorsqu’on aura besoin d’une réaction plus rapide qu’avec le gros moteur. Le moteur moyen tourne à un régime de 240-250 tpm, avec un couple en rotation de 8 Ncm et un couple de blocage de 12 Ncm.
Note: il n’existe pas de petit moteur.
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Les capteurs EV3 Le capteur de couleurs
Lego Mindstorms EV3
Le capteur de couleur peut détecter les couleurs ou l'intensité de la lumière. Trois modes d'utilisation sont disponibles: Couleur Intensité de la lumière réfléchie Intensité lumineuse ambiante. En mode Couleur, le capteur reconnaît sept couleurs (noir, bleu, vert, rouge, jaune, blanc et marron). En mode Intensité de la lumière réfléchie, le capteur mesure l'intensité de la lumière réfléchie en émettant une lumière rouge. Le capteur utilise une échelle allant de 0 (très sombre) à 100 (très clair). En mode Intensité lumineuse ambiante, le capteur mesure l'intensité de la lumière ambiante (p. ex. la lumière du jour ou le faisceau d'une lampe torche) qui pénètre par la fenêtre. Le capteur utilise une échelle allant de 0 (très sombre) à 100 (très lumineux). Tu peux utiliser le capteur de couleur pour suivre une ligne au sol, ou pour trier des boules de couleurs. Conseil d’utilisation: place le capteur perpendiculairement à la surface à mesurer.
Le capteur tactile
Enfoncé Relâché Heurté (enfoncé puis relâché)
Le capteur tactile est un capteur analogique qui détecte quand son bouton rouge est enfoncé et relâché. Il peut être programmé pour définir une action en utilisant trois possibilités: • • •
Tu peux utiliser le capteur tactile comme un interrupteur, ou pour arrêter le robot quand il rencontre un obstacle
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Lego Mindstorms EV3
Le capteur gyroscopique Le capteur gyroscopique détecte le mouvement de rotation sur un seul axe. Quand vous faites tourner le capteur gyroscopique dans le sens des flèches (sur le boîtier du capteur), le capteur détecte la vitesse de rotation en degrés par seconde (la vitesse maximale que le capteur peut mesurer est de 440 degrés par seconde). Il mémorise aussi l'angle de rotation total en degrés. Tu peux donc utiliser ce capteur pour détecter si une pièce est en mouvement. Tu peux aussi l’utiliser pour faire tourner le robot sur luimême jusqu’à ce qu’il atteigne la valeur voulue; par exemple 90°. La précision est de +/- 3 degrés.
Conseil d’utilisation: le capteur ne doit pas bouger lorsqu’il est connecté à la brique EV3.
Le capteur à ultrasons Le capteur à ultrasons mesure la distance des objets se trouvant devant lui. Il émet des ondes sonores à haute fréquence et mesure le temps qu'il faut au son pour être réfléchi et revenir au capteur. Les chauves-souris et les dauphins utilisent la même méthode pour chasser. C’est l’écholocalisation. Le capteur peut mesurer une distance comprise entre 3 et 250 centimètres (avec une précision de +/-1 cm). Le témoin allumé autour de l’œil du capteur indique que le capteur est en mode Mesure. Le témoin clignotant indique que le capteur est en mode Présence. En mode Présence, le capteur peut détecter un autre capteur à ultrasons qui fonctionne à proximité; le capteur détecte les signaux sonores, mais il n'en émet pas, comme le sonar d’un sous-marin. Tu peux utiliser le capteur à ultrasons pour éviter des obstacles, suivre une cible mobile ou détecter un mouvement.
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Les pièces
Lego Mindstorms EV3
Il est important d’avoir un vocabulaire commun pour se comprendre, en particulier pour nommer les nombreuses pièces qui constituent le Mindstorms EV3. Beaucoup de pièces (barres, axes...) existent dans des longueurs différentes. L’unité de
Exemples: brique 1x1M (rouge) et brique 1x2M (jaune)
mesure s’appelle le module (abrégée M) et correspond à une pièce de 1x1. Voici les principales familles de pièces:
Les bagues
Les chevilles
Les connecteurs
Les axes
Les poutres
Les briques
Les barres perforées
Les roues dentées et engrenages
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Lego Mindstorms EV3 Les axes Les poutres droites
Les connecteurs
Les roues dentées et engrenages Chevilles longues
Chevilles axés Les poutres coudées
Chevilles
Les bagues
FESC
Annexe--B-Destination Destination Base HEXILIS Mission 2 : Comprendre l’architecture d’un robot LEGO Mindstorms ZEX9963
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Accessoire Capteur Ă Ultrasons
Annexe--C-Destination Destination Base HEXILIS Annexes des Missions 3, 5, 7 & 8
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Annexe C 1 : Mission 3 Vue d'ensemble: construire un robot qui est capable de naviguer autour d'un parcours d’obstacles. Projet: Votre équipe STORM est à la recherche d’un nouveau robot d’intervention multifonction. Vous devez construire et tester un robot qui est capable de suivre un ensemble de commandes pour explorer votre zone d’intervention. Avant que le robot ne soit déployé, il doit être testé en profondeur pour vérifier qu'il fonctionnera comme prévu. Vous ne pouvez pas envoyer un Storm sur zone pour redémarrer le robot!
1 EV3 robot en kit par groupe 1 ordinateur par groupe Du ruban adhésif de masquage et un mètre ruban
Matériel requis • • •
Conseils pour l’animateur Le calcul élémentaire Les nombres décimaux et les fractions La relation entre le diamètre et la circonférence La conversion entre millimètres et pouces
Cette section portera sur les sujets suivants, entre autres • • • •
Lors de la mission 2, les apprentis roboticiens ont construit le robot RileyRover en suivant les instructions de construction. Lors de la mission 3, ils ont anticipé les trajets à prévoir pour accéder aux différents points d’accès. Pour la mission 4, ils vont devoir prendre connaissance des instructions à donner au robot.
Le logiciel EV3 Pour effectuer la programmation, nous aurons besoin de bien connaître le bloc « Déplacement et direction» qui se trouve dans la palette des blocs d'action (verte). La figure ci-dessous montre le bloc Déplacement et direction en soulignant les différentes entrées du bloc.
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Le bloc Déplacement et direction dispose de plusieurs parties différentes comme illustré ci-dessous. Le Sélecteur de Port identifie les ports auxquels les moteurs sont connectés. Si vous utilisez le modèle RileyRover, assurez-vous que le moteur gauche est connecté au port B et que le moteur droit est connecté au port C (câbles en croisé). Si ce n’est pas fait correctement, alors notre robot va tourner à gauche quand nous lui disons de tourner à droite et vice versa.
Le sélecteur de mode sélectionne la façon dont vous souhaitez contrôler la durée de rotation des roues : activé, désactivé, activé pendant un certain nombre de secondes, activé pendant une rotation d’un certain nombre de degrés ou d’un certain nombre de rotations.
Les entrées des blocs Les entrées des blocs changent en fonction du mode qui a été choisi. Direction: Vous pouvez soit entrer une valeur, soit faire glisser le curseur. « 0 » signifie tout droit, « -100 » signifie tourner à gauche de façon serrée et « 100 » tourner à droite de façon serrée. Les valeurs entre ces limites vous donneront divers virages, des virages très progressifs jusqu'à des virages très serrés. Puissance: Là encore, vous pouvez saisir un numéro ou faire glisser le curseur. « 100 » signifie « aussi vite que possible en avant », « -100 » signifie « aussi vite que possible en arrière » et « 0 » signifie puissance nulle (effectivement un arrêt). Des valeurs entre ces limites feront déplacer le robot à des vitesses différentes en avant ou en arrière. Rotations / degrés / secondes : Cette entrée (visible selon le mode choisi) détermine dans quelle mesure les roues du robot vont tourner. Par exemple « 2 » en mode « rotations » fera tourner les roues du robot de deux rotations, « 4,5 » en mode « secondes » fera tourner les roues du robot pendant quatre secondes et demie.
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Freiner à la fin: Quand le robot a terminé son mouvement, il peut soit appliquer immédiatement les freins pour les moteurs (VRAI) soit laisser les moteurs en roue libre (FAUX).
Choisissons le mode Activé pendant (rotations) pour le moment. Avec ce mode sélectionné, nous pouvons maintenant configurer les différentes entrées de blocs pour pouvoir répondre à la première question sur la fiche de travail de l'apprenti roboticien: Avancer de 2 rotations.
Si tout se passe comme prévu, les roues de votre robot devraient tourner d’exactement deux rotations.
Pour la mission 4: Avancer de 2 rotations = 352mm ou 13,9 pouces (si vous utilisez les roues fournies avec le EV3)
Avancer de 2 degrés = 1mm. Alors que le robot va à peine se déplacer, l’apprenti roboticiens devraient voir les moteurs « sursauter » un tout petit peu.
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Avancer pendant 2 secondes. Le déplacement du robot dépend de la puissance choisie. Deux secondes vers l’avant avec une puissance de 20% vont faire avancer le robot moins loin que deux secondes vers l’avant avec une puissance de 100%.
Jusqu'où ira le robot si les roues tournent de 3 rotations? Pour répondre à cette question, nous devons prendre des mesures pour déterminer les caractéristiques du mouvement du robot. C'est une bonne occasion de renforcer ou introduire la relation entre le rayon d'une roue et sa circonférence. Calculer la circonférence peut se faire soit mathématiquement soit expérimentalement en fonction de la capacité des apprentis roboticiens. Expérimentalement: Enlever une roue du robot et faire une marque sur le pneu soit avec une craie soit avec du ruban adhésif. Créer une marque de départ sur la table et aligner la marque du pneu avec elle. Maintenant, rouler lentement la roue jusqu'à ce que la marque de pneu touche le sol. Faire une autre marque à cet endroit et utiliser une règle pour mesurer la distance.
Circonférence Mathématiquement: La circonférence d'une roue peut être calculée en utilisant le formule: c = π × d où c = circonférence, π = 3,14 (environ) et d est le diamètre de la roue. La roue qui fait partie de l’ensemble standard EV3 a un diamètre de 56mm (2,2 pouces), ce qui correspond à une circonférence d'environ 176mm (6,9 pouces). Cela signifie que pour une rotation complète, le robot avancera de 176mm (6,9 pouces). Étant donné qu’une rotation complète fait 360 degrés, on peut calculer que 1 degré de rotation de la roue fera avancer le robot de 0,49mm.
Pour 3 rotations, le robot avancera de 528mm (20,8 pouces).
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Faire avancer le robot lentement de 5 rotations, puis le faire reculer de 1800 degrés aussi vite que possible. Encourager les apprentis roboticiens à calculer la correspondance entre 1800 degrés et la distance parcourue (1800/360 = 5 rotations). Ils doivent donc constater que le robot se retrouve exactement là où il a commencé.
Faire tourner votre robot Quand on demande aux apprentis roboticiens de faire tourner leurs robots autour d'un cercle complet (360 degrés), beaucoup d’entre eux vont simplement taper 360 degrés avant d’exécuter le programme. Lorsqu'il est exécuté, cependant, s'ils utilisent le RileyRover, ils vont constater que leur robot ne tourne pas de 360 degrés, mais en réalité beaucoup moins.
Cela se produit parce que le bloc Déplacement et direction est conçu pour contrôler la roue du robot, et non l'ensemble du robot. Si nous observons la roue, nous constaterons qu'elle a effectivement tourné d’exactement 360 degrés, tout comme on lui a dit de le faire. L'angle de rotation du robot dépend de plusieurs facteurs dont la taille des roues et la distance entre les roues. Pour trouver la durée requise pour faire tourner le robot de 360 degrés il est préférable de faire des expériences. Chaque conception du robot est légèrement différente, de sorte que le nombre de degrés nécessaires pour faire tourner complètement un robot peut varier considérablement, même avec des robots qui se ressemblent beaucoup.
ASTUCE: Le rayon de braquage du robot est défini par le point où les roues touchent le sol. Compte tenu du fait que l'EV3 a des roues larges, il est difficile de déterminer exactement où se trouve le centre de contact avec le sol. Les robots lourds (ou mal construits) peuvent causer une légère déformation des roues déplaçant le centre de contact un peu plus près du centre.
Pour la mission 4 : Conseil pour faire tourner votre robot autour d'un cercle complet (360 degrés). Continuez à augmenter le paramètre Dégrées des roues jusqu'à ce que le robot tourne de 360 degrés. Un virage serré avec l’entre « direction » du bloc Déplacement et direction réglée soit à gauche (-100) soit à droite (100) est nécessaire. Les apprentis roboticiens peuvent effectuer des essais avec des valeurs Page 7 sur 22
différentes jusqu'à ce qu'ils trouvent une solution acceptable. Pour tester, placez une longueur de ruban sur le sol. Démarrez le robot avec les deux roues sur la bande. Après une rotation parfaite (360°) du robot les deux roues doivent se retrouver sur la bande. Pour le RileyRover, avec des piles neuves, sur une surface lisse, un angle de 785 degrés d'un virage serré donne un virage du robot d’exactement 360 degrés. L’angle nécessaire pour votre robot peut varier un peu, mais devrait être proche de 785°.
Faire avancer de 500mm, tourner de 180 degrés et retourner au point de départ. Poser deux bandes de ruban espacées de 500mm comme distance d'essai.
2,90 rotations
La durée nécessaire pour avancer de 500mm peut être calculée en divisant 500mm par la circonférence de la roue (176mm). X = 500 / 176 X = 2,84 rotations OU
En utilisant de l'angle de braquage découvert ci-dessus, les apprentis roboticiens peuvent faire un calcul approximatif de ce qui est nécessaire pour faire un virage de 180 degrés. Pour la RileyRover, sur une surface plane, les roues doivent tourner d’environ 390 degrés (785/2) pour effectuer un virage précis de 180 degrés.
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Annexe C 2 : Mission 5 Vue d’ensemble : Équiper votre robot avec un capteur pour l’aider à détecter les obstacles. Projet : Pour explorer votre zone d’intervention, votre robot rencontrera sans doute des obstacles sur son chemin. Les responsables de l’Agence STORM demande que vous démontriez la capacité de votre robot de détecter des obstacles et de les éviter. Il est important que votre robot ne touche aucun de ces obstacles car nous ne voulons pas abîmer le robot ni contaminer l’environnement de notre recherche.
1 ensemble robot EV3 par groupe 1 ordinateur par groupe
Équipement requis • •
Connecter l’accessoire Capteur à Ultrasons à l’avant du robot et assurez-vous que le câble soit bien connecté. Pour ce chapitre nous allons connecter le capteur à ultrasons au port 4. Page 9 sur 22
Théorie Le capteur à ultrasons utilise la gamme des ultrasons pour déterminer la distance par rapport à un objet. Les capteurs à ultrasons, ou SONAR (SOund Navigation And Ranging) émettent une onde sonore de très haute fréquence à partir de l’une des deux ouvertures dans le capteur. Cette onde sonore est typiquement de 40 kHz, bien supérieur à ce qu’une oreille humaine peut détecter. Cette onde sonore voyage à travers l’air et est réfléchie par un objet avec l’écho retournant vers l’autre ouverture du capteur. En mesurant le temps nécessaire pour que le son fasse l’aller-retour, le capteur peut calculer l’éloignement de l’objet.
Le capteur à ultrasons peut calculer la distance le séparant d'un objet en mesurant la durée nécessaire pour que des ondes sonores réfléchies reviennent au capteur. La valeur que le capteur à ultrasons enverra dépend de la surface à partir de laquelle une onde sonore a été réfléchie. Les surfaces lisses et perpendiculaires donnent des résultats précis mais les surfaces irrégulières (telles que des mains, d’autres robots, des murs non-perpendiculaires etc.) peuvent donner des résultats différents. L’important ici est donc de faire beaucoup d’essais. Sachez que quand le capteur est très près du sol, des surfaces extrêmement rugueuses peuvent déclencher le capteur de façon inattendue.
Conseils pour l’animateur La première étape de ce défi et de détecter un obstacle et de s’arrêter. Dans ce cas, nous ne voulons pas dire aux roues du robot quelle distance elles doivent parcourir. Avancer de 5 rotations, par exemple, ne nous aidera pas si l’objet est à 10 rotations devant nous. Ce serait désastreux que si l’objet était à seulement 2 rotations !
Il est facultatif d’utiliser un organigramme pour planifier ce que le robot va faire.
Commencer à avancer
Attendre que l’obstacle soit détecté 10 sur 22 ArrêterPage les moteurs
Cette approche utilisera toujours le bloc Déplacement et Direction, mais plutôt que choisir un des modes Secondes, Degrés ou Rotations, nous utiliserons le mode Activé. Ceci enclenchera les moteurs et lancera le bloc de programmation suivant. Les moteurs continueront à tourner jusqu’à ce qu’un autre bloc Déplacement et Direction leur dise de faire autrement.
Le bloc Attendre
Chaque mode de capteur dans le bloc Attendre vous donne les options « Comparer » et « Changement ». Chaque option est différente et a une utilité spécifique.
Comparer et Changement
Le bloc suivant dira au robot d’attendre jusqu’à ce qu’un obstacle ait été détecté. On fait cela avec le bloc Attendre. Le bloc Attendre peut être configuré pour attendre pendant une durée spécifique où attendre jusqu’à ce qu’une condition ait été observée avec un capteur. Dans ce cas nous utiliserons le mode Capteur à Ultrasons.
• •
Comparer : ce mode prend la valeur et la compare avec une valeur spécifique, par exemple : attendre que la distance soit inférieure à 100 cm. Changement : ce mode ne cherche pas un nombre spécifique, mais plutôt un changement spécifique. Par exemple, attendre que la distance soit 50 cm plus près que quand il a commencé. Cela peut signifier que le robot commence, par exemple, à 200 cm et puis se rapproche de 50 cm, pour finir à 150 cm. Page 11 sur 22
Nous allons utiliser le mode « comparer » comme nous avons besoin de savoir
exactement à quelle distance nous sommes de l’objet. Pour finir de préparer le bloc, nous allons le configurer pour qu’il attende jusqu’à ce que la valeur envoyée par le capteur à ultrasons passe en dessous de 10 cm. Dans ce cas nous pourrions choisir ou bien « inférieur à » ou bien « inférieur ou égal à ». Nous avons presque fini ! Pour le moment le robot commence à rouler et continue à rouler jusqu’à ce qu’il détecte un objet à moins de 10 cm. Si nous laissons le programme tel quel le robot saura qu’il y a un autre objet mais sans lui dire ce que les moteurs doivent faire il le heurtera. Notre dernier bloc dira aux moteurs de s’arrêter.
Le programme complet
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Astuce : pour beaucoup d’applications robotiques, nous préférons éviter l’option « égal ». Il est rare, surtout avec des capteurs, qu’une valeur corresponde exactement à nos exigences. Imaginons que notre robot aille très vite ; que le capteur envoie une valeur de 11 cm, et que la prochaine valeur envoyée par le capteur soit de 9 cm. Comme le capteur n’envoie jamais une valeur d’exactement 10 cm, le robot ne s’arrêtera pas.
Le défi suivant Maintenant que notre robot a détecté l’obstacle, il aura besoin de s’en éloigner. À nouveau nous utiliserons un organigramme pour mieux voir comment accomplir cela. Commencer à avancer
Attendre que l’obstacle soit détecté
Arrêter les moteurs
Reculer un peu
Tourner un peu En utilisant le bloc Boucle que nous avons découvert plus tôt, nous pouvons créer un programme qui évitera le mur, et répéter ces instructions à tout jamais.
Attention ! Les apprentis roboticiens doivent aussi se rappeler que la distance mesurée par le capteur est mesurée à partir de l’avant du capteur qui ne coïncide pas nécessairement avec l’avant du robot. Faites particulièrement attention à toute accessoire ou partie du robot qui se trouve Page 13 sur 22
devant le capteur.
Les apprentis roboticiens peuvent trouver que les valeurs ne correspondent pas à ce qu’ils sont capables de mesurer avec une règle. Ceci est le résultat de l’onde ultrasonique qui se reflète de l’objet visé sous des angles inhabituels.
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Annexe C 3: Mission 7 Vue d'ensemble: Utiliser un accessoire de livraison de charge pour livrer ou actionner un objet à des endroits précis. Projet: Vous devez savoir mettre en œuvre un actionneur pour déclencher un « interrupteur » ou bien ramasser ou déposer un objet à un endroit précis.
1 ensemble robot EV3 par groupe 1 ordinateur par groupe Livres épais qui serviront de petits plateaux
Matériel Requis • • •
Conseils pour l’animateur …..
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Demandez aux apprentis roboticiens de fabriquer l’accessoire de livraison de charge et de le connecter à l'avant du robot. Connectez également l’accessoire du capteur à ultrasons qui devrait s'intégrer parfaitement sous l’accessoire de livraison de charge. Les exemples de programmes de ce chapitre utilisent une configuration avec le moteur moyen connecté au port D et le capteur d'ultrasons relié au port 1. Un organigramme de la façon dont ce problème pourrait être abordé est la suivante :
Attendre qu’un autre objet soit détecté
Lever le bras
Baisser le bras
Arrêter les moteurs
Commencer à avancer lentement
Reculer
Commencer à tourner lentement
Attendre que l’objet soit à moins de 5cm du robot
La plupart de ces tâches peut être réalisé en utilisant des blocs de programmation que nous avons rencontrés dans les chapitres précédents. Nous avons portant besoin d’utiliser un nouveau bloc pour activer l’accessoire de livraison de charge. L’accessoire de livraison de charge utilise le moteur moyen qui dispose de son propre bloc de programmation. Le bloc Moteur moyen fonctionne presque exactement comme le bloc Déplacement et direction, mais sans la partie « direction ». Le moteur moyen est configuré de telle sorte qu’un niveau de puissance positive fera tourner le moteur dans le sens horaire et une puissance négative fera tourner le moteur dans le sens contraire. Pour l’accessoire de livraison de charge, lever le bras est un mouvement positif alors que l'abaissement du bras est un mouvement négatif. Une rotation d’environ 90 degrés est nécessaire pour soulever et pour abaisser complètement le bras.
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Comme le bloc Moteur moyen peut accepter une puissance aussi bien négative que positive ainsi qu’une rotation aussi bien négative que positive, il y a deux façons de soulever et d’abaisser la barre, comme indiqué ci-dessous. Les deux façons sont tout aussi efficaces.
Exemple de Programme Page 18 sur 22
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Annexe C 4: Mission 8 Vue d'ensemble: Utiliser l’accessoire pince pour déplacer des objets. Projet: Divers obstacles peuvent se trouver sur le parcours de votre robot. Utilisez votre robot et un accessoire approprié pour dégager la zone.
1 ensemble robot EV3 par groupe 1 ordinateur par groupe Des objets à déplacer
Matériel Requis • • •
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Conseils pour l’animateur Demandez aux apprentis roboticiens de fabriquer l’accessoire « pince » et de le connecter à l'avant du robot. Connectez également l’accessoire du capteur à ultrasons qui devrait s'intégrer parfaitement sous la pince. Les exemples de programmes de ce chapitre utilisent une configuration avec le moteur moyen connecté au port D et le capteur à ultrasons relié au port 1.
Commencer à avancer lentement
Attendre que l’obstacle soit détecté
Commencer à tourner lentement
Ouvrir la pince
Reculer pour s’éloigner
Fermer la pince
Arrêter les moteurs
Grâce à cette pince et au capteur à ultrasons, le robot a la capacité de détecter, de saisir et d’éliminer les obstacles. Un organigramme de la façon dont cela pourrait être abordée est le suivant.
Attendre que l’objet soit à moins de 5cm du robot
Cette tâche est très similaire à celle du chapitre précédent. La principale différence réside dans l'utilisation de l’accessoire « pince ». Les bras de la pince sont reliés au moteur moyen à travers un engrenage à vis sans fin. Cela permet une réduction significative de la vitesse et une augmentation correspondante du couple. Pour activer le Gripper, utilisez le bloc Moteur moyen avec le mode « Activité pendant (secondes) ». Une puissance négative fermera les bras et une puissance positive les ouvrira. Faites quelques essais afin de déterminer pendant combien de secondes vous devez fermer les bras pour attraper l’objet en question.
Exemple de Programme
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ASTUCE : Dans l'exemple ci-dessus, nous avons fermé et ouvert l’accessoire pince en utilisant le mode « Activé pendant (secondes) » du bloc Déplacement et direction. C'est souvent un meilleur choix que les modes « Activé pendant (rotations) » ou « Activé pendant (degrés) » car il empêche le programme de se bloquer si la pince ne peut pas fermer complètement en raison d'un objet à saisir d’ampleur inattendue. Si le moteur de la pince est programmé pour fermer pendant 6 rotations, mais saisit l'objet après seulement 4 rotations, le programme n'atteindra jamais les 6 rotations requis et ne sera jamais capable d’avancer jusqu’au bloc de programmation suivant. Si le moteur de la pince est programmé pour fermer pendant 4 secondes (comme dans l'exemple ci-dessus), alors même si l'objet est saisi au bout de 3 secondes, le programme peut se poursuivre après l’écoulement des 4 secondes.
Attention ! Un des problèmes les plus courants que l’on rencontre avec ce programme est causé par le capteur à ultrasons. Comme cela a été indiqué dans le chapitre sur le capteur à ultrasons, les ondes sonores du capteur à ultrasons ne se déplacent pas dans une ligne parfaitement droite, mais divergent plutôt vers l'extérieur. Pour cette raison, de temps en temps le robot détecte l'objet avant qu’il ne soit directement en face du robot. Dans ce cas le robot ne va pas avancer directement vers l’objet, ce qui fait que la pince aura du mal à le saisir correctement. Cela peut être compensé si nécessaire en ajoutant un supplément de quelques degrés de rotation une fois que l'objet a été détecté.
Le prochain défi En utilisant le bloc Boucle, pouvez-vous modifier votre robot pour qu’il continue à chercher et à éliminer d’autres obstacles ?
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