Projets en robotique
Objectifs
- Identifier les étapes clés de la conception d'un projet robotique.
- Analyser des exemples concrets de projets réalisables au collège.
- Comprendre le lien entre la programmation, la mécanique et les capteurs dans un robot.
Introduction
Imaginez un robot capable de trier vos déchets automatiquement, ou un petit rover qui explore une pièce comme sur Mars. Ces projets ne sont pas de la science-fiction, mais des réalisations concrètes que vous pouvez construire en classe. Aujourd'hui, nous allons découvrir comment des concepts technologiques simples se transforment en robots intelligents.
Comment concevoir et réaliser un projet de robotique fonctionnel pour le Brevet des Collèges ?
Les fondations d'un projet robotique : Du besoin à la conception
Tout projet robotique commence par l'identification d'un besoin ou d'une problématique. Par exemple : 'Comment aider une personne à mobilité réduite à ramasser un objet tombé au sol ?' ou 'Comment automatiser le tri des déchets dans la salle de technologie ?'. Une fois le besoin défini, on entre dans la phase de conception. Celle-ci suit une démarche de projet précise : recherche d'idées (brainstorming), choix de la solution technique, et modélisation (schémas, maquettes numériques). Il faut ensuite choisir les composants adaptés : un microcontrôleur (comme une carte Arduino Uno ou micro:bit), des actionneurs (moteurs à courant continu, servomoteurs pour les mouvements précis), et des capteurs (ultrasons pour la distance, infrarouge pour suivre une ligne, boutons-poussoirs). La structure mécanique peut être en Lego Technic, en pièces découpées au laser ou en impression 3D. La clé est de faire des choix cohérents et réalisables avec le temps et le budget du projet.
Points clés
- Un projet part toujours d'un besoin ou d'une problématique identifiée.
- La conception suit une démarche structurée : besoin, idées, solution, modélisation.
- Le choix des composants (microcontrôleur, actionneurs, capteurs) est crucial pour la faisabilité.
La programmation : Donner vie au robot
Un robot sans programme est comme un corps sans cerveau. La programmation permet de définir le comportement du robot en fonction des informations reçues par ses capteurs. On utilise souvent des langages graphiques (comme mBlock pour Arduino ou l'éditeur MakeCode pour micro:bit) ou textuels simples (comme le langage Arduino basé sur C/C++). Le principe fondamental est la boucle de contrôle : le programme lit en permanence l'état des capteurs, prend des décisions via des instructions conditionnelles (SI...ALORS...), et commande les actionneurs en conséquence. Par exemple, pour un robot suiveur de ligne : le programme lit en boucle les valeurs des capteurs infrarouges placés sous le robot. SI le capteur de gauche détecte du blanc (valeur haute), ALORS le moteur droit ralentit pour recentrer le robot sur la ligne. Cette logique 'capteur → traitement → actionneur' est au cœur de tous les robots autonomes. Il est essentiel de tester et déboguer son code étape par étape.
Points clés
- La programmation définit le comportement autonome du robot.
- La logique de base est une boucle : lire les capteurs, traiter l'information, actionner les moteurs.
- Les structures conditionnelles (SI...ALORS...) sont indispensables pour la prise de décision.
Applications pratiques
Exemple 1 : Le robot trieur de couleurs. Ce projet utilise une plateforme roulante, un bras motorisé et un capteur de couleur (comme le TCS34725). Le robot se déplace devant des objets, le capteur identifie leur couleur (ex: bleu pour le plastique, vert pour le verre), et le bras pousse l'objet dans le bac correspondant. Il fait appel à la programmation de séquences motrices et au traitement du signal du capteur. Exemple 2 : Le véhicule éviteur d'obstacles. Équipé d'un capteur à ultrasons (HC-SR04) à l'avant, ce robot avance en ligne droite. Quand le capteur détecte un obstacle à moins de 20 cm, le programme active une séquence de recul et de rotation pour changer de direction avant de repartir. C'est un excellent projet pour comprendre les boucles et les interruptions. Exemple 3 : Le bras manipulateur télécommandé. Piloté via une application Bluetooth, ce projet met l'accent sur la mécanique (engrenages, poulies) et la communication entre un smartphone et la carte Arduino. Ces projets sont parfaitement adaptés au Brevet.
Points clés
- Le robot trieur combine mobilité, capteur de couleur et actionneur précis.
- Le véhicule éviteur d'obstacles illustre la réaction en temps réel à l'environnement.
- Le bras télécommandé met en œuvre la communication sans fil et la mécanique.
À retenir
Un projet de robotique réussi pour le Brevet repose sur une démarche de projet claire, partant d'un besoin identifié. Il associe une conception mécanique réfléchie au choix de composants électroniques adaptés (microcontrôleur, capteurs, actionneurs). Enfin, c'est la programmation qui, via une boucle de contrôle, donne son autonomie et son intelligence au système en liant la perception (capteurs) à l'action (moteurs).
- Un projet robotique suit une démarche : besoin → conception → réalisation → programmation → test.
- L'interaction entre les capteurs (entrées), le programme (traitement) et les actionneurs (sorties) est essentielle.
- La faisabilité et la simplicité sont prioritaires pour un projet scolaire réussi dans les temps.
