Découvrir le robot mBot
Objectifs
- Identifier les principaux composants matériels du mBot et leur fonction.
- Comprendre le principe de la programmation par blocs pour commander un robot.
- Réaliser un premier programme simple permettant au mBot d'exécuter une action basique.
Introduction
Imaginez un robot capable de suivre une ligne, d'éviter des obstacles tout seul, ou même de jouer une petite mélodie. Ce n'est pas de la science-fiction, c'est le mBot que vous allez découvrir aujourd'hui ! Dans cette leçon, nous allons passer de simples spectateurs à de véritables programmeurs en herbe.
Comment un robot comme le mBot perçoit-il son environnement et exécute-t-il des actions précises à partir d'un programme informatique ?
Le mBot : un robot éducatif et ses composants
Le mBot est un robot éducatif conçu pour apprendre la robotique et la programmation de manière ludique. Il est construit autour d'une carte électronique centrale, le 'mCore', qui est le cerveau du robot. Cette carte intègre un microcontrôleur (un petit ordinateur dédié) qui exécute les programmes que nous allons écrire. Le mBot est équipé de capteurs qui lui servent de sens pour percevoir son environnement. Les deux principaux sont le capteur ultrason, situé à l'avant, qui mesure les distances (comme les chauves-souris utilisent les ultrasons) pour éviter les obstacles, et le capteur suiveur de ligne, situé sous le robot, qui détecte les contrastes entre le noir et le blanc pour suivre un tracé. Pour interagir avec le monde, le mBot dispose d'actionneurs : deux moteurs à courant continu qui entraînent les roues (ce qui permet de le faire avancer, reculer, tourner) et une LED RVB (Rouge, Vert, Bleu) intégrée à la carte mCore qui peut produire des millions de couleurs. Il est alimenté par une batterie rechargeable. En résumé, le mBot suit le cycle classique de tout système automatisé : il CAPTE des informations via ses capteurs, les TRAITE avec son programme sur la carte mCore, puis AGIT sur son environnement via ses actionneurs (moteurs, LED).
Points clés
- Le cerveau est la carte mCore (microcontrôleur).
- Les capteurs (ultrason, suiveur de ligne) sont les 'sens' du robot.
- Les actionneurs (moteurs, LED) sont les 'muscles' et moyens d'expression.
Programmer le mBot : le langage par blocs mBlock
Pour donner des instructions au mBot, nous utilisons un langage de programmation visuel appelé 'mBlock', basé sur Scratch. Au lieu d'écrire du code texte complexe, nous assemblons des blocs colorés qui représentent des commandes, comme un puzzle logique. Cette méthode est idéale pour débuter. Les blocs sont catégorisés : les blocs de mouvement (pour contrôler les moteurs), les blocs de capteurs (pour lire les valeurs du suiveur de ligne ou de l'ultrason), les blocs de lumière et de son (pour la LED et le buzzer), et les blocs de contrôle (comme les boucles 'répéter' ou les conditions 'si...alors'). Un programme pour le mBot commence souvent par le bloc événement 'quand le drapeau vert est cliqué', qui lance l'exécution. Par exemple, pour faire avancer le robot pendant 2 secondes, on assemble : [quand drapeau vert cliqué] + [avancer à la puissance 100] + [attendre 2 secondes] + [arrêter les moteurs]. La logique de programmation consiste à créer une séquence d'instructions précises et dans le bon ordre. On parle d'algorithme : une suite finie d'opérations pour résoudre un problème, comme 'éviter un mur'.
Points clés
- mBlock utilise une programmation visuelle par assemblage de blocs.
- Les blocs sont organisés par catégories selon leur fonction (mouvement, capteurs...).
- Un programme est un algorithme, une séquence logique d'instructions.
Applications pratiques
Maintenant, passons à la pratique ! Nous allons réaliser deux défis classiques. Premier défi : 'Le robot vigilant'. L'objectif est de programmer le mBot pour qu'il avance tout droit, mais s'arrête à 10 cm d'un obstacle (comme un livre) et émette un son d'avertissement. Pour cela, vous devrez utiliser une boucle 'répéter indéfiniment' contenant une condition 'si...alors'. La condition sera : 'si la distance mesurée par le capteur ultrason est inférieure à 10 cm'. Dans ce cas, le robot doit arrêter ses moteurs et jouer une note avec le buzzer. Sinon, il continue d'avancer. Deuxième défi : 'Suiveur de ligne de base'. Placez le mBot sur une ligne noire tracée sur un fond blanc. Le programme devra utiliser le capteur infrarouge suiveur de ligne. L'algorithme est : tant que le capteur détecte du noir (la ligne), le robot avance tout droit. Dès qu'il détecte du blanc (il sort de la ligne), il doit faire un petit virage pour retrouver la ligne. Ces défis illustrent parfaitement le cycle CAPTER (mesurer distance ou couleur) -> TRAITER (tester la condition dans le programme) -> AGIR (arrêter/tourner/jouer un son).
Points clés
- Défi 1 : Utiliser le capteur ultrason avec une condition pour éviter un obstacle.
- Défi 2 : Utiliser le capteur suiveur de ligne dans une boucle pour suivre un tracé.
À retenir
Le mBot est un système robotique complet composé d'une carte de contrôle (mCore), de capteurs pour percevoir l'environnement et d'actionneurs pour agir. Il se programme à l'aide du logiciel mBlock qui utilise une interface par blocs, permettant de créer des algorithmes de manière intuitive. En assemblant des séquences d'instructions, on peut lui faire exécuter des tâches complexes comme éviter des obstacles ou suivre une ligne.
- Un robot fonctionne sur le principe CAPTER -> TRAITER -> AGIR.
- mBlock permet de programmer facilement le mBot en assemblant des blocs logiques.
- Les conditions ('si...alors') et les boucles ('répéter') sont essentielles pour créer des comportements intelligents.
