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Version 0.2 Système à enseigner : Darwin-OP Education

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Système à enseigner :

Darwin-OP

Education

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Sommaire

- De quoi s’agit-il ?

- Présentation du Système à Enseigner.

- Composition du Système à Enseigner.

- Présentation de l’Environnement Multimédia d’Apprentissage

- Couverture pédagogique en PCSI / PSI

- Couverture pédagogique en PTSI / PT – TSI - ATS

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Le Robot Humanoïde Darwin-OP (Dynamic Anthropomorphic

Robot With Intelligence – Open Source) est le dernier né des

robots humanoïdes. Il intègre toutes les dernières technologies et

des fonctionnalités très avancées.

Le Robot Darwin-OP Education est le fruit d’une collaboration

entre le laboratoire de robotique ROMELA, la société Robotis et

la société DMS.

De quoi s’agit-il ?

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Le Robot DARWIN-OP est un système permettant d’assister une

personne dans son environnement. Il s’agit d’une plateforme robotique,

open source, permettant d’évoluer dans l’environnement humain, de

décider et d’interagir avec les objets du quotidien et de communiquer

avec leurs propriétaires et le monde extérieur.

Diagramme BDD conforme à la représentation SYSML

De quoi s’agit-il ?

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Diagramme BDD conforme à la représentation SYSML

De quoi s’agit-il ?

Un concentré de technologie ! Des chaînes d’information avec une

carte mère à base PC (Intel Atom Z530 1,6G 4Go SSD) sous Linux,

une carte secondaire équipée d’un ARM CortexM3, centrale inertielle et

une connectivité exceptionnelle (Wifi, Ethernet, USB, HDMI). Des

chaînes d’énergie avec batterie et 20 servomoteurs asservis.

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Diagramme IBD conforme à la représentation SYSML

De quoi s’agit-il ?

Une Architecture claire et simple !

Le contrôleur principal (carte mère) avec sa connectivité exceptionnelle

(Wifi, Ethernet, USB et HDMI, caméra et entrée / sortie audio),

Le contrôleur secondaire avec accéléromètre 3 axes, gyromètre 3 axes,

des voyants ,des boutons de contrôle , et un bus de communication ..

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Diagramme IBD conforme à la représentation SYSML

De quoi s’agit-il ?

Une Architecture claire et simple !

Le bus de communication permettant le contrôle commande des

mouvements :

- 6 servomoteurs asservis par jambes,

- 3 servomoteurs asservis par bras,

- 2 servomoteurs asservis pour le tête.

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Une proposition d’organisation en ilot !

Le système à Enseigner est composé d’une partie matérielle et d’un

Environnement Multimédia d’Apprentissage permettent d’acquérir des

compétences et des connaissances par des démarches différentes. A

partir du système en fonctionnement, des modélisations et des

documents techniques informatiques.

Présentation du Système A Enseigner

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Un robot Darwin-OP en état de fonctionnement

Présentation du Système A Enseigner

Description à la norme SysML

Des logiciels d’analyse et programmation

Chargeur secteur et 3 batteries

Le système à Enseigner est complet, prêt à l’enseignement et intègre,

un robot Darwin-OP Education, des logiciels d’analyse et

programmation, un kit avec chargeur et 3 batteries, un lot de pièces de

rechange avec outillage, une série d’accessoire, description SysML,

modélisation 3D solidworks, et les SDK pour Labview, Matlab,....

Pièces de rechange et outillage

Accessoires

Modélisation 3D et Contrôle / commande

sous Labview

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Présentation de

l’Environnement Multimédia d’Apprentissage

Nous proposons un Environnement Multimédia d’Apprentissage

permettant d’aborder les compétences et connaissances des

programmes de Sciences Industrielles pour l’Ingénieur en Classes

Préparatoires aux Grandes Ecoles au travers de d’activités

informatisées, de documents techniques et ressources.

Documents techniques et ressources

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Couverture pédagogique pour les enseignements en STI2D.

Ces activités pédagogiques riches et variés, rigoureusement

conforme aux programmes de Sciences Industrielles pour

l’Ingénieur en Classes Préparatoires aux Grandes Ecoles et aux

recommandations pédagogiques institutionnelles.

Les activités des différentes filières sont fournies avec le système

à enseigner Darwin-OP Education.

Couverture pédagogique en SII pour les différentes filières en CPGE .

Couverture pédagogique

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Couverture pédagogique

Les activités pédagogiques intègrent une démarche de l’Ingénieur avec

la trilogie : le produit industriel avec son cahier des charges, le modèle

avec ses résultats théoriques et le produit du laboratoire avec ses

résultats expérimentaux.

Valider le modèle, valider le protocole, valider le produit en comparant les résultats et en expliquant les écarts.

Domaine Industriel

Domaine du modèle

Produit industriel Cahier des charges

Domaine du laboratoire

Produit du laboratoire Résultats expérimentaux

Modèle Résultats théoriques

Valider

le modèle

Valider

le protocole

Comparer les résultats

et expliquer les écarts

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Etude fonctionnelle des systèmes

Centres d’Intérêt PCSI

Couverture pédagogique

Une couverture complète du programme de PCSI

PCSI PSI

Cinématique du solide

Chaine d’information : la commande des systèmes

Etude des chaînes fonctionnelles

Modélisation cinématique des liaisons

Statique des solides

Automatique

Les constituants des chaînes fonctionnelles

Vérification des performances

Modèles de comportement des commandes

Analyse et modélisation des solutions

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Les systèmes séquentiels

Centres d’Intérêt PSI

Couverture pédagogique

Une couverture complète du programme de PSI

PCSI PSI

Dynamique des solides : Cinématique

Dynamique des solides : Puissance

Les chaînes de solides

Les systèmes asservis

Etude globale des systèmes

Vérification des performances

Etude des systèmes : analyse et synthèse

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Extrait de l’activité pédagogique CI1

Etude fonctionnelle des systèmes :

Problématique posée à l’équipe :

Réaliser une notice technique présentant le fonctionnement, la mise en

œuvre et les caractéristiques techniques du robot DARwIn-OP du point

de vue de l'utilisateur

Travail demandé :

En présence du robot DARwIn-OP, installé sur un îlot, en situation de

fonctionnement et des éléments du cahier des charges, les étudiants

doivent :

- mettre en œuvre le robot selon divers modes de fonctionnement ;

- classer le robot DARwIn-OP dans son domaine d’activité ;

- identifier les matières d’œuvre entrantes et sortantes du robot ;

- préciser les caractéristiques de la valeur ajoutée par le robot ;

- décrire l'architecture globale du robot et identifier les principaux

constituants ;

- identifier et caractériser les éléments de structure des sous-

ensembles bras, jambes et tête (chaînes d’énergie et d’information,

partie opérative, partie commande) à l'aide d'un modèle SysML ;

- relever les performances et les comparer aux caractéristiques du

dossier technique ;

- réaliser une notice technique (en une page numérique) présentant le

robot DARwIn-OP.

Résultats attendus :

L'étudiant doit rendre : la notice technique présentant le robot

DARwIn-OP avec ses caractéristiques techniques principales pour

l'utilisateur.

L'étudiant doit retenir : les définitions :

matières d’œuvre, valeur ajoutée,

fonction, performance ;

PCSI PSI

Activités Pratiques PCSI

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Extrait de l’activité pédagogique CI2

Cinématique du solide :

Problématique posée à l’équipe :

Vérifier le comportement cinématique du robot DARwIn-OP en phase

d'utilisation programmée en vue de l’édition d’un rapport de

performance.

Travail demandé :

En présence du robot DARwIn-OP en situation de fonctionnement,

accompagné du schéma cinématique et de son paramétrage, l'étudiant

doit :

- mettre en œuvre le robot et analyser la chaîne d’énergie,

- analyser le schéma cinématique et identifier les groupes

cinématiques équivalents ;

- analyser le paramétrage et la position relative des référentiels ;

- relever expérimentalement la vitesse angulaire du bras par rapport au

corps ;

- déterminer le torseur cinématique du bras par rapport au corps et de

l'avant-bras par rapport au corps ;

- produire le modèle de description cinématique du robot DARwIn-OP..

Résultats attendus :

L'étudiant doit rendre :

le rapport de performance cinématique du robot DARwIn-OP.

Pour cette évaluation, l'étudiant doit mobiliser les connaissances

suivantes :

Définition d’un solide indéformable : référentiels espace, temps ; repère

attaché à un référentiel ; équivalence entre référentiel et solide

indéformable.

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PCSI PSI

Activités Pratiques PCSI

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Extrait de l’activité pédagogique CI3

Chaine d’information : la commande des systèmes :

Problématique posée à l’équipe :

Vérifier les performances du bras du Robot DARwIn-OP en rapidité et

en position. Etablir une fiche de contrôle.

Travail demandé :

En présence du robot DARwIn-OP instrumenté et en situation de

fonctionnement, l'étudiant doit :

- mettre en œuvre le robot conformément aux données du cahier des

charges ;

- analyser le schéma fonctionnel du bras ;

- déterminer la fonction de transfert globale du bras ;

- analyser les performances du bras en liaison avec les signaux

canoniques d’entrée ;

- obtenir des résultats de simulation avec le logiciel Did'Acsyde ;

- optimiser le réglage de la précision et la vitesse du contrôle d’axe en

position ;

- comparer les résultats expérimentaux avec la mesure et critiquer le

modèle de connaissance ;

- établir le schéma-blocs et présenter une fiche technique.

Résultats attendus :

L'étudiant doit rendre :

la fiche technique présentant la modélisation par schéma-blocs du bras

du robot, les courbes de comportement et ses conclusions.

Pour cette évaluation, l'étudiant doit mobiliser les connaissances

suivantes :

l'expression d'une fonction de transfert ;

l'étude indicielle des systèmes ;

l'identification de la réponse à une sollicitation.

PCSI PSI

Activités Pratiques PCSI

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Extrait de l’activité pédagogique CI4

Chaine d’information : la commande des systèmes :

Problématique posée à l’équipe :

Optimiser le maintien en position sur sol instable.

Travail demandé :

En présence du système instrumenté et en situation de fonctionnement,

l'étudiant doit :

- s’approprier l'analyse fonctionnelle, temporelle et structurelle de la

solution proposée ;

- décrire le fonctionnement en utilisant un vocabulaire adéquat et les

outils de la communication technique ;

- vérifier les limites du maintien et mettre en évidence les paramètres

influant ;

- proposer une solution pour améliorer le système

Résultats attendus :

L'étudiant doit rendre :

une description fonctionnelle conforme ;

un relevé expérimental de la perte d’équilibre ;

une identification des paramètres conforme ;

un mouvement de la jambe d’appui comme solution.

L'étudiant doit retenir :

centre de gravité du robot ;

chaînes fonctionnelles en interaction.

PCSI PSI

Activités Pratiques PCSI

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Extrait de l’activité pédagogique CI5

Modélisation cinématique des liaisons :

Problématique posée à l’équipe :

Élaborer un document numérique présentant le modèle cinématique du

robot et la description de ses mouvements.

Travail demandé :

En présence du robot DARwIn-OP instrumenté et en situation de

fonctionnement, l'étudiant doit :

- mettre en œuvre le robot conformément aux données du cahier des

charges ;

- analyser les chaînes fonctionnelles des différents constituants du

robot ;

- proposer une modélisation des liaisons avec une définition précise de

leurs caractéristiques géométriques ;

- établir les mobilités du robot ;

- réaliser le graphe de structure ;

- réaliser un schéma cinématique 3D ; Associer le paramétrage

retenu ;

- préciser les champs de vitesse relatifs possibles entre les solides ;

- réaliser un document numérique de synthèse.

Résultats attendus :

L'étudiant doit rendre :

un document numérique la structure du mécanisme définie par un

graphe de liaisons et par son schéma cinématique 3D avec les

commentaires associés permettant de présenter le comportement

cinématique du robot.

L'étudiant doit retenir :

une méthodologie sur les paramétrages complexes et les

positionnements des référentiels ;

la modélisation des liaisons et leur schématisation.

PCSI PSI

Activités Pratiques PCSI

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Extrait de l’activité pédagogique CI6

Statique des solides :

Problématique posée à l’équipe :

Produire un document numérique décrivant le comportement du Robot

DARwIn-OP en phase d'utilisation et valider ses performances en

établissant la relation entre les valeurs maximales des efforts qui

s’exercent sur les différentes pièces du bras et le couple maximal que

doit exercer le moteur correspondant.

Travail demandé :

En présence du robot DARwIn-OP instrumenté et en situation de

fonctionnement, l'étudiant doit :

- sortir sa fiche de cours de la base de ressources pédagogiques ;

- mettre en œuvre le robot et l'amener dans la position correspondant

aux conditions imposées ;

- isoler les différents sous ensembles objet de l’étude ;

- placer les actions appliquées à chaque système isolé ;

- choisir la méthode et conduire le calcul jusqu'à la détermination

complète des inconnues de liaison ;

- exploiter, interpréter et comparer les résultats d'un logiciel de calcul

(analyse de la modélisation proposée et des résultats obtenus) avec les

mesures expérimentales réalisées avec Labview ;

- produire un document numérique présentant les résultats.

Résultats attendus :

L'étudiant doit rendre :

un document numérique explicitant les résultats des efforts qui sollicitent

le robot dans le cas d’utilisation retenu.

L'étudiant doit consolider ses connaissances concernant :

les actions mécaniques transmises par les liaisons ;

le principe fondamental de la statique ;

les conditions d’équilibre.

PCSI PSI

Activités Pratiques PCSI

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Extrait de l’activité pédagogique CI7

Automatique :

Problématique posée à l’équipe :

Produire un document de spécifications de codage d’informations, à

destination d’un programmeur et à partir de la capacité du robot

DARwIn-OP à reconnaître des informations portées sur des fiches et de

les traduire en messages sonores ou par des gestes ou des postures.

Travail demandé :

En présence du robot DARwIn-OP en situation de fonctionnement selon

le « Vision Processing Mode », l'étudiant doit :

- mettre en œuvre le robot et l'amener dans la position correspondant

aux conditions imposées ;

- analyser l’organisation graphique des fiches de démonstration mises à

disposition (base de données) ;

- déduire les éléments essentiels du codage utilisé ;

- écrire les équations logiques correspondant aux fiches existantes et

reliant les codes aux actions associées ;

-produire un document spécifiant le principe de la codification adoptée

pour les fiches existantes.

Résultats attendus :

L'étudiant doit rendre :

le document numérique spécifiant le principe de la codification adoptée

pour les fiches existantes ;

la fiche de formalisation des connaissances abordées.

L'étudiant doit retenir :

les principes de la codification des informations ;

les opérateurs logiques fondamentaux ;

les fonctions logiques de deux variables logiques ;

le codage de l’information

PCSI PSI

Activités Pratiques PCSI

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Extrait de l’activité pédagogique CI8

Les constituants des chaînes fonctionnelles :

Problématique posée à l’équipe :

Réaliser une notice descriptive des constituants en vue d'assurer la

maintenance du robot DARWIN-OP.

Travail demandé :

En présence du robot DARwIn-OP en situation de fonctionnement, les

étudiants doivent :

- mettre en œuvre le robot selon les différents modes de

fonctionnement proposés ;

- identifier le ou les transmetteurs de chaque chaine fonctionnelle

(chaque groupe identifiera une chaîne fonctionnelle différente) ;

- préciser les grandeurs d'entrée et de sortie pour chaque chaîne ;

- identifier la nature des grandeurs physiques échangées entre les

composants ;

- produire la notice descriptive sous forme numérique ;

- réaliser une synthèse des différents groupes.

Résultats attendus :

Les étudiants doivent rendre :

une notice descriptive complète des constituants permettant d'assurer la

maintenance du robot DARWIN-OP.

L'étudiant doit retenir :

les transmetteurs de puissance et les effecteurs : fonction, mobilité

fonctionnelle d'une partie opérative ;

les actionneurs et pré-actionneurs associés : fonction, typologie des

énergies d'entrée et de sortie.

PCSI PSI

Activités Pratiques PCSI

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Extrait de l’activité pédagogique CI9

Vérification des performances mécaniques :

Problématique posée à l’équipe :

Selon un point de vue concepteur, produire un rapport sur le principe et

la capacité du robot à se déplacer selon une trajectoire courbe.

Travail demandé :

En présence du robot DARwIn-OP instrumenté en situation de

fonctionnement, les étudiants doivent :

- mettre en œuvre le robot selon les modes de fonctionnement

proposés

- analyser le comportement du robot lors de son déplacement selon une

trajectoire courbe donnée ;

- expliciter le principe de ce déplacement à l'aide de modèles

graphiques et de paramètres appropriés ;

- mettre en œuvre plusieurs déplacements en faisant varier ces

paramètres ;

- élaborer un rapport qui décrit le principe du déplacement du robot en

trajectoire courbe et qui en définit les caractéristiques cinématiques.

Résultats attendus :

L'étudiant doit rendre :

une description du comportement cinématique du robot lors de son

déplacement en trajectoire courbe ;

un tableau de valeurs de paramètres en liaison avec le résultat obtenu.

L'étudiant doit consolider ses connaissances concernant :

la formulation d'hypothèses et l'élaboration de modèles ;

le mouvement relatif entre 2 solides ;

le choix de paramètres et l'influence de leur valeur relative.

PCSI PSI

Activités Pratiques PCSI

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Extrait de l’activité pédagogique CI10

Modèle de comportement des commandes :

Problématique posée à l’équipe :

Rédiger un rapport sur les performances des servo-moteurs du robot en

comparant le modèle de comportement et le modèle de connaissance.

Travail demandé :

En présence du robot DARwIn-OP instrumenté en situation de

fonctionnement, les étudiants doivent :

- mettre en œuvre le robot selon les différents modes de

fonctionnement proposés ;

- mettre en œuvre le module d'acquisition sous Labview et la chaîne de

mesure ;

- analyser le comportement d'une articulation du robot en liaison avec

les signaux harmoniques ;

- tracer le diagramme de Bode expérimentalement (modèle de

comportement) ;

- analyser le schéma-blocs du servo-moteur et obtenir des résultats de

simulation avec Did'Acsyde (modèle de connaissance) ;

- comparer les résultats et critiquer le modèle de connaissance ;

-rédiger le rapport et conclure.

Résultats attendus :

L'étudiant doit rendre :

les diagrammes de Bode selon les 2 modèles ;

le rapport sur la comparaison des modèles et les conclusions.

L'étudiant doit retenir :

le principe de représentation des systèmes selon le modèle de

connaissance (schéma-blocs et fonctions de transfert) ;

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Extrait de l’activité pédagogique CI11

Analyse et modélisation des solutions :

Problématique posée à l’équipe :

Selon un point de vue concepteur, réaliser une fiche présentant les

fonctions techniques liées à la chaîne d'information et à la chaîne

d'énergie.

Travail demandé :

En présence du robot DARwIn-OP en situation de fonctionnement, les

étudiants doivent :

- mettre en œuvre le robot conformément aux données du cahier des

charges ;

- identifier et caractériser les éléments de structure (sous-ensembles

fonctionnels, chaînes fonctionnelles, partie opérative, partie commande).

pour une chaîne fonctionnelle, décrire l'architecture des chaînes

d'information et d'énergie en les illustrant par des représentations

graphiques adaptées (chaque étudiant choisira une chaîne différente) ;

- caractériser les fonctions techniques réalisées par chaque constituant

ainsi que ses caractéristiques précises ;

- produire une fiche de synthèse pour la chaîne choisie. Le groupe

d'étudiant produira collectivement une fiche globale.

Résultats attendus :

L'étudiant doit rendre :

la fiche individuelle de synthèse présentant les fonctions techniques

réalisées par les constituants de la chaîne fonctionnelle choisie et la

fiche globale présentant la décomposition fonctionnelle du robot.

L'étudiant doit retenir :

les principes et outils nécessaires à la description fonctionnelle

technique.

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Extrait de l’activité pédagogique CI1

Les systèmes séquentiels :

Problématique posée à l’équipe :

Selon un point de vue technicien de maintenance, produire un grafcet

qui décrit le fonctionnement séquentiel du robot DARwIn-OP lors d'une

chute.

Travail demandé :

En présence du robot DARwIn-OP en situation de fonctionnement, une

structure multi-graphe vierge étant proposée sous AUTOMGEN, les

étudiants doivent :

- mettre en œuvre le robot conformément aux données du cahier des

charges ;

- identifier les tâches réalisées lors des différentes phases du

fonctionnement (déplacement, chute avant, chute arrière) ;

- identifier les informations qui déclenchent ces différentes phases ;

- mettre en œuvre le logiciel AUTOMGEN pour vérifier le

comportement global et comprendre la structure de la représentation

proposée (macro-représentations) ;

- compléter le grafcet proposé qui traduit le comportement du robot

(une tâche différente par étudiant ou par binôme) ;

- simuler et valider le comportement à l'aide d'AUTOMGEN ;

- produire le grafcet complet et le valider.

Résultats attendus :

Chaque étudiant ou chaque binôme doit rendre :

le grafcet partiel qui valide une tâche réalisée par le robot.

L'ensemble des étudiants doit rendre :

le grafcet complet qui valide le comportement complet du robot.

'étudiant doit retenir :

l'intérêt de la représentation multi-graphe ;

les principes de l'écriture et du fonctionnement

des macro-représentations.

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Extrait de l’activité pédagogique CI2

Dynamique des solides – Cinématique :

Problématique posée à l’équipe :

Pour se relever plus facilement après une chute et pour garder son

équilibre, le robot DARwIn-OP effectue un mouvement de balancier des

bras.

Selon un point de vue concepteur, produire une notice permettant de

comparer l'incidence de différents mouvements des bras lors de cette

opération..

Travail demandé :

En présence du robot DARwIn-OP en situation de fonctionnement, les

étudiants doivent :

- mettre en œuvre le robot conformément aux données du cahier des

charges ;

- observer le comportement du robot et comprendre les phénomènes

physiques associés ;

- vérifier le comportement à l'aide du modèle numérique proposé sous

SolidWorks et Méca3D ;

- comparer le comportement réel et le comportement simulé ;

- identifier les paramètres influents et étudier leur influence sur le

fonctionnement simulé ;

- déterminer les torseurs cinétique et dynamique d'un bras en

mouvement par rapport au buste (chaque étudiant ou chaque binôme

déterminera ces grandeurs pour un mouvement et une configuration

différente) ;

-définir les caractéristiques d'inertie du bras (coude bloqué).

Résultats attendus :

Chaque étudiant ou chaque binôme doit rendre :

une notice mettant en relation les paramètres influents

et les torseurs cinétique et dynamique ;.

L'ensemble des étudiants doit rendre une notice :

regroupant les différents résultats précédents ;

montrant l'influence du mouvement des

bras et de leur inertie sur l'équilibre

du robot ;

L'étudiant doit retenir :

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Extrait de l’activité pédagogique CI3

Dynamique des solides – Puissance :

Problématique posée à l’équipe :

Pour se relever plus facilement après une chute et pour garder son

équilibre, le robot DARwIn-OP effectue un mouvement de balancier des

bras.

Selon un point de vue concepteur, produire une notice permettant de

comparer les efforts dans l'épaule en fonction du mouvement des bras.

Travail demandé :

En présence du robot DARwIn-OP en situation de fonctionnement, les

étudiants doivent :

- mettre en œuvre le robot conformément aux données du cahier des

charges ;

- observer le comportement du robot et comprendre les phénomènes

physiques associés ;

- vérifier le comportement à l'aide du modèle numérique proposé sous

SolidWorks et Méca3D ;

- comparer le comportement réel et le comportement simulé ;

- identifier les paramètres influents et étudier leur influence sur le

fonctionnement simulé ;

- déterminer le torseur d'effort dans l'épaule lors du mouvement d'un

bras par rapport au buste (chaque étudiant ou chaque binôme

déterminera ce torseur pour un mouvement et une configuration du bras

différente) ;

- comparer les résultats et les analyser (activité à effectuer en groupe

sous forme de synthèse) ;

-comparer ces torseurs aux torseurs dynamiques et conclure (activité

à effectuer en groupe sous forme de synthèse).

Résultats attendus :

L'ensemble des étudiants doit rendre une notice :

regroupant les différents résultats et mettant

en évidence la correspondance entre les

efforts dans l'épaule, la configuration choisie

et le comportement dynamique d'un

système matériel.

L'étudiant doit retenir :

le principe fondamental de la dynamique.

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Extrait de l’activité pédagogique CI4

La chaîne des solides:

Problématique posée à l’équipe :

D'un point de vue concepteur, élaborer une notice permettant de vérifier

si les pieds du robot ont la mobilité suffisante pour obtenir un contact

plan avec le sol

Travail demandé :

En présence du système instrumenté et en situation de fonctionnement,

l'étudiant doit :

- mettre en œuvre le robot conformément aux données du cahier des

charges ;

- observer le comportement du robot et analyser la structure de la

chaîne de solides constituée du bassin, des jambes, des pieds et du sol

;

- proposer un modèle de liaison associé aux surfaces de contact des

pieds avec le sol ;

- proposer un bilan des paramètres pilotes qui permettent de

déterminer la position de chacun des solides de la chaîne ;

- déterminer le degré d’hyperstatisme à l'aide de Méca3D et les

conséquences engendrées ;

- déterminer les conditions géométriques associées à l’hyperstatisme

qui permettraient de rendre le modèle isostatique ;

- proposer des conditions de fonctionnement sur les paramètres pilotes

des pieds qui permettent de résoudre le problème. Les vérifier à l'aide

de Méca3D ;

- rédiger la notice.

Résultats attendus :

L'étudiant doit rendre :

la notice avec la modélisation de la chaîne cinématique,

les conclusions et les solutions envisagées.

L'étudiant doit retenir :

les relations de fermeture de chaîne géométrique

et cinématique ; les effets engendrés

par l'hyperstatisme ;

les solutions généralement retenues

pour rendre une chaîne de solides isostatique.

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Extrait de l’activité pédagogique CI5

Automatique – Les systèmes asservis :

Problématique posée à l’équipe :

Dans le but d'optimiser la chaîne de commande du bras, réaliser un

tableau comparatif des performances du bras (précision, rapidité,

stabilité) en fonction des paramètres de correction.

Travail demandé :

En présence du robot DARwIn-OP instrumenté en situation de

fonctionnement, les étudiants doivent :

- mettre en œuvre le robot selon le mode de fonctionnement proposé ;

le schéma-blocs du bras étant donné, réaliser une analyse harmonique

avec Did'Acsyde et faire tracer les diagrammes de Bode et de Black

pour différentes valeurs du correcteur ;

- analyser les tracés et mettre en évidence sa stabilité et sa

robustesse (marges de stabilité) ;

- déterminer la précision en régime permanent pour différentes valeurs

du correcteur ;

- mener une démarche de réglage d’un correcteur pour obtenir les

performances attendues ;

-constituer le tableau de synthèse des résultats et conclure.

Résultats attendus :

L'étudiant doit rendre :

les tracés des diagrammes et le tableau des performances en fonction

des paramètres de correction ;

la justification du choix des paramètres de correction pour obtenir les

performances attendues.

Pour cette évaluation, l'étudiant doit mobiliser les connaissances

suivantes :

les lieux de transfert et les marges de stabilité ;

la précision en régime permanent ;

l'influence d'une correction sur le comportement d'un système.

Critères d'évaluation :

les paramètres choisis pour réaliser les tracés

sont pertinents ; les tracés sont commentés

et les marges correctement mises en évidence ;

le choix du correcteur est justifié et pertinent.

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Extrait de l’activité pédagogique CI6

Etude globale des systèmes :

Problématique posée à l’équipe :

Un cahier des charges fonctionnel étant donné, réaliser un dossier de

conception visant à améliorer les performances du Robot DARwIn-OP

pour la prise d’objets.

Travail demandé :

En présence du robot DARwIn-OP instrumenté en situation de

fonctionnement, les étudiants doivent :

- mettre en œuvre le robot selon le mode de fonctionnement proposé

(saisie d'un objet posé au sol avec les deux bras) ;

- analyser le comportement et critiquer la solution existante au regard

du CdCf (analyse externe) ;

- proposer des possibilités de solution (une par étudiant ou par binôme)

en utilisant des graphes, schémas, etc. (analyse interne) ;

- réaliser une synthèse des solutions proposées (en groupe) ;

-rédiger le dossier de conception.

Résultats attendus :

Chaque étudiant ou chaque binôme doit rendre un document :

présentant la critique de la solution existante ;

décrivant une ou plusieurs solutions possibles.

L'ensemble des étudiants doit rendre un dossier de conception :

regroupant les différents solutions proposées ;

mettant en évidence les avantages et les inconvénients de chacune des

solutions ;

mettant en évidence la solution retenue.

L'étudiant doit retenir :

les différents outils utilisés pour concevoir ou étudier

une modification de solution existante.

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Extrait de l’activité pédagogique CI7

Vérification des performances :

Problématique posée à l’équipe :

Vérifier le dimensionnement des actionneurs dans le maintien et la

marche du robot.

Travail demandé :

En présence du système instrumenté et en situation de fonctionnement,

l'étudiant doit :

- s’approprier l'analyse fonctionnelle, temporelle et structurelle de la

solution proposée ;

- décrire le fonctionnement en utilisant un vocabulaire adéquat et les

outils de la communication technique ;

-vérifier les performances globales et le comportement des actionneurs

en formulant les hypothèses nécessaires et en proposant une

modélisation adaptée.

Résultats attendus :

L'étudiant doit rendre :

une description fonctionnelle conforme ;

un relevé expérimental de la puissance de crête ;

des résultats de la simulation numérique compatible avec les essais

expérimentaux ;

une validation des actionneurs.

L'étudiant doit retenir :

méthodes de calculs et de simulations ;

analyse des résultats dans le cas d’un humanoïde.

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Extrait de l’activité pédagogique CI8

Analyse et synthèse :

Problématique posée à l’équipe :

Optimiser le maintien en position sur sol instable.

Travail demandé :

En présence du système instrumenté et en situation de fonctionnement,

l'étudiant doit :

- s’approprier l'analyse fonctionnelle, temporelle et structurelle de la

solution proposée ;

- Décrire le fonctionnement en utilisant un vocabulaire adéquat et les

outils de la communication technique ;

- vérifier les limites du maintien et mettre en évidence les paramètres

influant ;

- proposer une solution pour améliorer le système.

Résultats attendus :

L'étudiant doit rendre :

une description fonctionnelle conforme ;

un relevé expérimental de la perte d’équilibre ;

une identification des paramètres conforme ;

un mouvement de la jambe d’appui comme solution.

L'étudiant doit retenir :

centre de gravité du robot ;

chaînes fonctionnelles en interaction.

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Centres d’Intérêt PTSI/PSI – TSI - ATS

Couverture pédagogique

A venir, rester informer sur www.dmseducation.com

PTSI PT TSI

A venir,

rester informer sur

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