la robotique au service de l’homme

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Démarche technologique de développement du projet La robotique au ervice de l’homm

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La robotique au service de l’homme. Mise en situation. Notre collège créé et commercialise des robots qui permettent de surveiller des locaux. Les robots sont capables de : Se déplacer seuls en évitant les obstacles Interagir avec leur environnement …. Les centres d’intérêt. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

La robotique au service de l’homme

Page 2: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

Mise en situation

Notre collège créé et commercialise des robots qui permettent de surveiller des locaux.

Les robots sont capables de :• Se déplacer seuls en évitant les obstacles • Interagir avec leur environnement•…

Page 3: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

1. Appropriation du cahier des charges2. Recherche de solutions techniques 3. Revue de projet et choix de solutions4. Réalisation et validation du prototype5. Présentation finale du projet

Les centres d’intérêt

Page 4: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

S1 (4h)

Appropriation du cahier des charges

Formaliser une description du besoin Énoncer les fonctions de service Définir les critères d’appréciation des FS Compléter un cahier des charges simplifié

S2 (16h)

Recherche de solutions techniques

Proposer des solutions techniques différentes (Châssis, système de déplacement ←↕→, transmission du mouvement, détection d’obstacle… )

Évaluer le coût des solutions techniques proposées

Revue de projet et choix de solutions

Valider des solutions techniques Réaliser des représentations numériques avec un logiciel de CAO

S3 (8h)

Création, paramétrage et initiation à l’utilisation d’un espace numérique de travail

Réalisation et validation du prototype

Fabrication du robot Validation du prototype

S4 (18h)

Présentation finale du projet

Présentation d’un diaporama relatant les différentes étapes de

conception et de fabrication

S5 (6h)

Page 5: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

S1 (4h)

Appropriation du cahier des charges

Formaliser une description du besoin Énoncer les fonctions de service Définir les critères d’appréciation des FS Compléter un cahier des charges simplifié

S2 (16h)

Recherche de solutions techniques

Proposer des solutions techniques différentes (Châssis, système de déplacement ←↕→, transmission du mouvement, détection d’obstacle… )

Évaluer le coût des solutions techniques proposées

Revue de projet et choix de solutions

Valider des solutions techniques Réaliser des représentations numériques avec un logiciel de CAO

S3 (8h)

Création, paramétrage et initiation à l’utilisation d’un espace numérique de travail

Réalisation et validation du prototype

Fabrication du robot Validation du prototype

S4 (18h)

Présentation finale du projet

Présentation d’un diaporama relatant les différentes étapes de

conception et de fabrication

S5 (6h)

Page 6: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

Rechercher sur Internet les différentes catégories de robots

Robots personnels et domestiques - Robots professionnels et de service

Robots jouets

Enoncer le besoin

Dans quelle catégorie se classe le VigiBot ?

En quoi le VigiBot est différent d’une caméra de surveillance ?

A qui le VigiBot rend-t-il service ?

Sur quoi agit le VigiBot ?

Dans quel but utilise-t-on le VigiBot ?

La fonction globale du VigiBot

1. Appropriation du cahier des chargesFormaliser sans ambiguïté une description du besoin

Page 7: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

L’utilisateur

L’interface programmable

Les locaux à surveillerLes obstacles

La source d’énergie

Le milieu extérieur

La caméra

L’ordinateur

Recherche du milieu environnant

1. Appropriation du cahier des chargesÉnoncer et décrire sous forme graphique des fonctions que l’objet technique doit satisfaire

FP1 : Permettre à l’utilisateur de programmer le microcontrôleur

FP2 : Permettre à l’utilisateur distant de surveiller des locaux

Page 8: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

Les fonctions de service

FP1 : Permettre à l’utilisateur de programmer le microcontrôleur

FP2 : Permettre à l’utilisateur distant de surveiller des locaux

FC1 : Disposer d’une interface programmable

FC2 : Se déplacer dans les locaux sur une surface plane

FC3 : Etre stable sur une surface plane

FC4 : Disposer de sa propre source d’énergie

FC5 : Interagir avec le milieu qui l’entoure

FC6 : Détecter les obstacles sur le trajet

FC7 : Eviter les obstacles rencontrés sur le trajet

FC8 : Disposer d’un site Web embarqué

FC9 : Plaire à l’utilisateur

1. Appropriation du cahier des chargesÉnoncer et décrire sous forme graphique des fonctions que l’objet technique doit satisfaire

Page 9: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

Le cahier des charges

1. Appropriation du cahier des chargesDéfinir les critères d’appréciation d’une ou plusieurs fonctionsRédiger ou compléter un cahier des charges simplifié de l’objet technique

Page 10: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

Synthèse

1. Appropriation du cahier des charges

Page 11: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

S1 (4h)

Appropriation du cahier des charges

Formaliser une description du besoin Énoncer Les fonctions de service Définir les critères d’appréciation des FS Compléter un cahier des charges simplifié

S2 (16h)

Recherche de solutions techniques

Proposer des solutions techniques différentes (Châssis, système de déplacement ←↕→, transmission du mouvement, détection d’obstacle… )

Évaluer le coût des solutions techniques proposées

Revue de projet et choix de solutions

Valider des solutions techniques Réaliser des représentations numériques avec un logiciel de CAO

S3 (8h)

Création, paramétrage et initiation à l’utilisation d’un espace numérique de travail

Réalisation et validation du prototype

Fabrication du robot Validation du prototype

S4 (18h)

Présentation finale du projet

Présentation d’un diaporama relatant les différentes étapes de

conception et de fabrication

S5 (6h)

Page 12: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

Préparation de l’environnement numérique de travail

Créer un ENT pour les élèves

1. Appropriation du cahier des chargesChoisir un mode de dialogue ou de diffusion adapté à un besoin de communication.Choisir et utiliser les services ou les outils adaptés aux tâches à réaliser dans un travail de groupe collaboratif

Partage sur réseau?

Page 13: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

S1 (4h)

Appropriation du cahier des charges

Formaliser une description du besoin Énoncer Les fonctions de service Définir les critères d’appréciation des FS Compléter un cahier des charges simplifié

S2 (16h)

Recherche de solutions techniques

Proposer des solutions techniques différentes (Châssis, système de déplacement ←↕→, transmission du mouvement, détection d’obstacle… )

Évaluer le coût des solutions techniques proposées

Revue de projet et choix de solutions

Valider des solutions techniques Réaliser des représentations numériques avec un logiciel de CAO

S3 (8h)

Création, paramétrage et initiation à l’utilisation d’un espace numérique de travail

Réalisation et validation du prototype

Fabrication du robot Validation du prototype

S4 (18h)

Présentation finale du projet

Présentation d’un diaporama relatant les différentes étapes de

conception et de fabrication

S5 (6h)

Page 14: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

Les fonctions techniques

Recherche de solutions techniques

FC2 Se déplacer dans les locaux sur une surface planeCritères d’appréciation Niveau

Trajectoire de déplacement droite Avance et Recule

Possibilité de tourner sur place Tourner à gauche et à droite

Vitesse de déplacement réduite 10m par minute ±1m

Quels sont les différents problèmes à résoudre ?

Pb1 : Réaliser un système de commande des moteurs pour faire avancer ou reculer le robot

Pb2 : Trouver une alimentation en énergie

Pb2 : Réaliser un système de commande des moteurs pour faire pivoter le robot sur place

Pb3 : Réaliser un système de réduction de la vitesse de rotation des moteurs

Page 15: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

Schéma fonctionnel

2. Recherche de solutions techniques

Bloc fonctionnel Fonction à assurer

AlimentationFournir l’énergie électrique nécessaire au fonctionnement du moteur et de l’électronique du système.

Commande des moteursCommander la rotation de chaque moteur dans le sens des aiguilles d’une montre ou inversement selon l’information envoyée sur une des entrées

Transmission de mouvement et Réduction de vitesse

Transmettre le mouvement de rotation à la roue et après avoir adapté la vitesse à celle demandée dans le CDC

Page 16: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

Recherche de solutions techniques : Commande des moteurs

Recherche de solutions techniquesProposer des solutions techniques différentes qui réalisent une même fonction

Page 17: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

Recherche de solutions techniques : Commande des moteurs

2. Recherche de solutions techniquesProposer des solutions techniques différentes qui réalisent une même fonction

Page 18: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

Recherche de solutions techniques : Transmission de mouvement

Recherche de solutions techniquesProposer des solutions techniques différentes qui réalisent une même fonction

• Trouver 3 objets qui utilisent un système de transmission de mouvement de rotation

• Dessiner un petit croquis du système de transmission

• Décrire son fonctionnement

Observation de ce qui existe

Vélo Boite de vitesse Compresseur

Système de chaine Système d’engrenage Système à courroie

Page 19: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

Recherche de solutions techniques : Adaptation de la vitesse

Recherche de solutions techniquesPour quelques contraintes définir le niveau que doit respecter l’objet technique à concevoir

Relation entre la rotation de la roue et la distance de déplacement

Quelle est la distance parcourue par la roue du robot lorsqu’elle fait un tour complet?

Page 20: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

1 tour 0,25 m

Recherche de solutions techniques : Adaptation de la vitesse

Recherche de solutions techniquesPour quelques contraintes définir le niveau que doit respecter l’objet technique à concevoir

10 m 40 tours

7200 tr/min

40 tr/min

le CDC le robot doit se déplacer de 10 mètres par minute

Page 21: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

Recherche de solutions techniques : Adaptation de la vitesse

Recherche de solutions techniquesChoisir et réaliser une ou plusieurs solutions techniques permettant de réaliser une fonction donnée

ExpériencesRoue

dentéeD

Nombre de dents

NNombre de

toursDE/DS Ns/ NE

E 58 11,5 1,5

S 38 ≈1,5

Roue dentée

DNombre de dents

NNombre de

toursDE/DS NC/ NB

E 13 3

0,34 0,34

S 38 ≈1

s

Poulie ØDiamètre

NNombre de

toursØE/ØS NS/ NE

E 60 mm 1

2 2

S 30 mm 2

S

EES DDNN

S

EES NN

Page 22: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

Recherche de solutions techniques : Adaptation de la vitesse

2. Recherche de solutions techniquesChoisir et réaliser une ou plusieurs solutions techniques permettant de réaliser une fonction donnée

Proposer et réaliser 2 solutions différentes pour réduire la vitesse de rotation du moteur afin que le déplacement soit celui qui est demandé dans le CDC

Caractéristiques du moteur Plusieurs engrenages différents Des poulies de différents diamètres

7200 tr/min40 tr/min

Page 23: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

Recherche de solutions techniques : Adaptation de la vitesse

2. Recherche de solutions techniquesChoisir et réaliser une ou plusieurs solutions techniques permettant de réaliser une fonction donnée

Calculer le coût de chacune des deux solutions Catalogues Sites de fournisseurs sur Internet

Page 24: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

S1 (4h)

Appropriation du cahier des charges

Formaliser une description du besoin Énoncer Les fonctions de service Définir les critères d’appréciation des FS Compléter un cahier des charges simplifié

S2 (16h)

Recherche de solutions techniques

Proposer des solutions techniques différentes (Châssis, système de déplacement ←↕→, transmission du mouvement, détection d’obstacle… )

Évaluer le coût des solutions techniques proposées

Revue de projet et choix de solutions

Valider des solutions techniques Réaliser des représentations numériques avec un logiciel de CAO

S3 (8h)

Création, paramétrage et initiation à l’utilisation d’un espace numérique de travail

Réalisation et validation du prototype

Fabrication du robot Validation du prototype

S4 (18h)

Présentation finale du projet

Présentation d’un diaporama relatant les différentes étapes de

conception et de fabrication

S5 (6h)

Page 25: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

FC3 Etre stable sur une surface planeCritères d’appréciation Niveau

Bonne stabilité au sol 2 roues motrices et une roue folle

Surface occupée au sol 26cm x 20cm

Monter sur un tapis de sol Hauteur maxi du tapis = 1cm

2. Recherche de solutions techniquesProposer des solutions techniques différentes qui réalisent une même fonction

- Imaginer et dessiner un croquis du châssis

- Dessiner le châssis sur papier et faire une maquette en carton

- Calculer le coût de sa solution

Chaque élève du groupe :

Réaliser un schéma, un dessin scientifique ou technique par une représentation numérique à l’aide d’un logiciel de conception assistée par ordinateur

- Choix des matériaux

Page 26: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

S1 (4h)

Appropriation du cahier des charges

Formaliser une description du besoin Énoncer Les fonctions de service Définir les critères d’appréciation des FS Compléter un cahier des charges simplifié

S2 (16h)

Recherche de solutions techniques

Proposer des solutions techniques différentes (Châssis, système de déplacement ←↕→, transmission du mouvement, détection d’obstacle… )

Évaluer le coût des solutions techniques proposées

Revue de projet et choix de solutions

Valider des solutions techniques Réaliser des représentations numériques avec un logiciel de CAO

S3 (8h)

Création, paramétrage et initiation à l’utilisation d’un espace numérique de travail

Réalisation et validation du prototype

Réalisation des différentes parties du

robot

S4 (18h)

Présentation finale du projet

Présentation d’un diaporama relatant les différentes étapes de

conception et de fabrication

S5 (6h)

Page 27: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

3. Revue de projet et choix de solutionsValider une solution technique proposée

A ce stade, les élèves ont des solutions pour

Le système de commande des moteurs et de réduction de vitesse

Le système de détection d’obstacle et le système de détection d’une lumière restée allumée

Le châssisLa forme de la coque

La source d’énergie

Choisir une solution pour chaque problèmePour certaines solutions, faire une représentation numérique de la solution

(Repérer pour un objet technique donné, sa durée de vie et les conditions réelles ou imaginées de sa disparition)

(Identifier quelques procédés permettant de mettre en forme le matériau au niveau industriel et artisanal)

(Repérer dans un objet technique donné une ou des évolutions dans les principes techniques de construction

(Choisir, pour une application donnée, une énergie adaptée au besoin)

Page 28: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

S1 (4h)

Appropriation du cahier des charges

Formaliser une description du besoin Énoncer Les fonctions de service Définir les critères d’appréciation des FS Compléter un cahier des charges simplifié

S2 (16h)

Recherche de solutions techniques

Proposer des solutions techniques différentes (Châssis, système de déplacement ←↕→, transmission du mouvement, détection d’obstacle… )

Évaluer le coût des solutions techniques proposées

Revue de projet et choix de solutions

Valider des solutions techniques Réaliser des représentations numériques avec un logiciel de CAO

S3 (8h)

Création, paramétrage et initiation à l’utilisation d’un espace numérique de travail

Réalisation et validation du prototype

Fabrication du robot Validation du prototype

S4 (18h)

Présentation finale du projet

Présentation d’un diaporama relatant les différentes étapes de

conception et de fabrication

S5 (6h)

Page 29: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

4. Réalisation et validation du prototype

Planifier l’ensemble de la réalisation dans le temps

Usinage du châssis

Assemblage des systèmes de réduction

Réalisation des systèmes électriques•Conduire la réalisation du prototype

Usinage – Pliage ou Formage de la coque

Usinage des roues du robot

Usinage des supports des systèmes de transmission/Réduction de vitesse

• Énoncer les contraintes liées à la mise en œuvre d’un procédé de réalisation et notamment celles liées à la sécurité

•Rédiger les consignes relatives à la sécurité dans une fiche de procédure d’une opération

•Concevoir le processus de réalisation

•Définir à l’avance les contrôles à effectuer pour toute opération de

fabrication ou d’assemblage

•Justifier le choix d’un matériau au regard de contraintes de réalisation

•Créer le planning de réalisation de l’objet technique

Montage du robot•Rechercher l’information utile dans le plan d’actions, le suivi des

modifications et la planification des travaux à livrer

Page 30: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

1- Dresser la liste des opérations de fabrication,2- Déterminer l’ordre de succession des opérations,3- Etablir la durée des opérations,4- Dresser le planning des opérations.

1 Séance de 2 heures

4. Réalisation et validation du prototypeExemple d’activité : Planification de la réalisation dans le temps

Page 31: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

1 Dresser la liste des opérations de fabrication

- Usinage du châssis- Usinage des supports de transmission- Assemblage de la transmission- Assemblage du robot- Réalisation du circuit de commande des moteurs- Montage du système de détection- Essai de fonctionnement- Usinage / pliage ou formage de la coque-…

Les élèves dressent la liste de toutes les opérations qui interviennent dans la fabrication du robot

4. Réalisation et validation du prototypeExemple d’activité : Planification de la réalisation dans le temps

Page 32: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

2 Déterminer l’ordre de succession des opérations

la liste précédente est transformée en table en ajoutant deux colonnes :• Un code est attribué à chaque opération• Pour chaque opération on note dans la dernière colonne le code de l’opération qui la précède.

Liste des opérations Code Antériorité

Planification des opérations A aucuneUsinage des supports de transmission B AUsinage du châssis C AAssemblage de la transmission D BAssemblage du robot E D,G,F,HRéalisation de la commande des moteurs F AMontage du système de détection G CFormage de la coque H AEssai de fonctionnement I E

4. Réalisation et validation du prototypeExemple d’activité : Planification de la réalisation dans le temps

Page 33: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

3 Etablir la durée des opérations

Chaque opération est représentée par un rectangle comportant :•Le code de l’opération•La durée de l’opération•La date de début•La date de fin

0 22

A

2 31

B

2 3 ½1½

C

2 31

H

2 42

F

3 ½ 4 ½1

G

3 63

D

8 91

I

6 82

E

4. Réalisation et validation du prototypeExemple d’activité : Planification de la réalisation dans le temps

Page 34: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

4 Dessiner le planning des opérations

1 2 3 4 5 6 7 … xx

B DA C G E I

FH

On reporte ces opérations sur un calendrier en utilisant des couleurs

4. Réalisation et validation du prototypePlanification de la réalisation dans le temps

Page 35: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

Conclusions :

•La durée totale de fabrication du robot est estimée à xx heures,

•Les opérations B, F et H peuvent démarrer en même temps,

•Tout retard dans une des opérations B ou D entraînera un prolongement de la durée du projet

•Grace à la marge on décale B et C pour ne pas avoir d’attente sur la commande numérique

4. Réalisation et validation du prototypeExemple d’activité : Planification de la réalisation dans le temps

1 2 3 4 5 6 7 … xx

B D

A C G E I

F

H

Page 36: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

S1 (4h)

Appropriation du cahier des charges

Formaliser une description du besoin Énoncer Les fonctions de service Définir les critères d’appréciation des FS Compléter un cahier des charges simplifié

S2 (16h)

Recherche de solutions techniques

Proposer des solutions techniques différentes (Châssis, système de déplacement ←↕→, transmission du mouvement, détection d’obstacle… )

Évaluer le coût des solutions techniques proposées

Revue de projet et choix de solutions

Valider des solutions techniques Réaliser des représentations numériques avec un logiciel de CAO

S3 (8h)

Création, paramétrage et initiation à l’utilisation d’un espace numérique de travail

Réalisation et validation du prototype

Fabrication du robot Validation du prototype

S4 (18h)

Présentation finale du projet

Présentation d’un diaporama relatant les différentes étapes de

conception et de fabrication

S5 (6h)

Page 37: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

4. Réalisation et validation du prototype

Elaboration du trajet

Page 38: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

DépartArrivée

4. Réalisation et validation du prototype

Programmation du robot

Page 39: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

Page 40: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

S1 (4h)

Appropriation du cahier des charges

Formaliser une description du besoin Énoncer Les fonctions de service Définir les critères d’appréciation des FS Compléter un cahier des charges simplifié

S2 (16h)

Recherche de solutions techniques

Proposer des solutions techniques différentes (Châssis, système de déplacement ←↕→, transmission du mouvement, détection d’obstacle… )

Évaluer le coût des solutions techniques proposées

Revue de projet et choix de solutions

Valider des solutions techniques Réaliser des représentations numériques avec un logiciel de CAO

S3 (8h)

Création, paramétrage et initiation à l’utilisation d’un espace numérique de travail

Réalisation et validation du prototype

Fabrication du robot Validation du prototype

S4 (18h)

Présentation finale du projet

Présentation d’un diaporama relatant les différentes étapes de

conception et de fabrication

S5 (6h)

Page 41: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

5. Présentation finale du projetCréer et scénariser un document multimédia en réponse à un projet de publication

Les élèves vont durant tout le projet prendre des photos et réaliser un diaporama .

Présenter devant la classe l’évolution de leur projet (conception et réalisation)

Page 42: La robotique au  service de l’homme

Démarche technologique de développement du projet  

Les fournisseurs avec lesquels nous avons travaillé

http://www.gotronic.fr/catalog/robotique http://www.myavr.fr

http://www.a4.fr/

Le budget de notre robot est d’environ 100€