la robotique au service de l’homme
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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 PresentationTRANSCRIPT
Démarche technologique de développement du projet
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•…
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
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)
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)
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
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
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
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
Démarche technologique de développement du projet
Synthèse
1. Appropriation du cahier des charges
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)
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?
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)
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
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
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
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
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
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?
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
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
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
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
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)
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
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)
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)
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)
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
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
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
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
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
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
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
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)
Démarche technologique de développement du projet
4. Réalisation et validation du prototype
Elaboration du trajet
Démarche technologique de développement du projet
DépartArrivée
4. Réalisation et validation du prototype
Programmation du robot
Démarche technologique de développement du projet
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)
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)
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€