La robotique au collège :Les robots deviennent des supports didactiques efficaces

LA PROGRAMMATION ET LES OBJETS CONNECTÉS À L’HONNEUR :
Analysons le contenu du nouveau programme: celui-ci se prête à l’étude d’objets communicants et programmables. Durant chaque cycle les mêmes compétences sont travaillées mais de façon plus approfondie chaque année.
L’apprentissage de la robotique à travers des activités simples peut commencer au cycle 3 (CM1, CM2, sixième):
Dès le cycle 3, les élèves doivent intégrer quelques notions compatibles avec la robotique. Parmi les connaissances devant être transmises, on peut noter avec intérêt celle-ci: « le stockage des données, notions d’algorithmes, les objets programmables ». D’autres parties du programme peuvent se prêter à l’étude de divers objets techniques, dont des robots faciles à utiliser.

Le cycle 4 (cinquième, quatrième, troisième) se prête davantage à l’utilisation de robots:
Le vocabulaire utilisé introduit des notions qui n’étaient pas évoquées aussi clairement dans l’ancien programme. Ainsi, les élèves doivent acquérir – entre autres – les connaissances suivantes (certaines paraissent similaires mais sont associées à des compétences différentes):
• « Représentation de solutions (croquis, schémas, algorithmes) »;
• « Objets connectés »;
• « Prototypage rapide de structures et de circuits de commande à partir de cartes standard »;
• « Notion d’algorithme »;
• « Notions d’algorithme et de programme »;
• « Notion de variable informatique »;
• « Déclenchement d’une action par un évènement, séquences d’instructions, boucles, instructions conditionnelles »;
• « Systèmes embarqués »;
• « Forme et transmission du signal »;
• « Capteur, actionneur, interface ».

Analyse et conception des robots

En cycle 4 , les élèves peuvent être confrontés à deux problèmes : - Créer un robot qui doit répondre à un cahier des charges - Faire l'analyse d'un robot qui existe déja (Mbot , rovio , ...)

La Conception des robots : plusieurs compétences et connaissances entre dans la réalisation d'un robot
- Analyse fonctionnelle
- Représentation graphique : Dessin 2D
- Conception numérique 2D / 3D /4D
- Réalisation des prototypes
- Etude du principe de fonctionnement de l'objet
- Etude des chaines d'énergie et chaîne d'information
- Etude des systèmes de communication (internet, réseau IP , bluetooth, wifii ... )

Il existe plusieurs types de carte programmable pour créer le cerveau de chaque robot :
I/ La carte ardino

Les cartes Arduino possèdent un microcontrôleur facilement programmable ainsi que de nombreuses entrées-sorties. Plusieurs cartes Arduino existent et qui se différencient par la puissance du microcontrôleur ou par la taille et la consommation de la carte. Le choix du type de carte Arduino s'effectue en fonction des besoins de votre projet. La carte Arduino UNO est la carte la plus couramment utilisée qui constitue un bon choix pour les débutants. L'ensemble des cartes Arduino se programment en C++ à l'aide d'un logiciel de programmation gratuit et open-source fourni par Arduino.
Ressources :
Initiation sur arduino
Commander une LED
Fonction ET
Fonction OU
Afficheur LCD
Servomoteur
II/ Le boitier autoprog

AutoProg est système programmable modulaire conçu pour mettre en œuvre ou concevoir facilement des maquettes d’automatisme. Le boîtier de commande AutoProg est équipé d’un microcontrôleur PICAXE de type 28X1 qui est reprogrammable à volonté en quelques secondes à l’aide l’interface de programmation graphique Programming Editor et d’un câble de programmation Picaxe. Une fois chargé avec un programme, le système AutoProg devient autonome (pas de liaison permanente avec le PC).
Ressources : Utilisation boitier autoprog

Exemple de robot à étudier au collège :

Le robot MBOT

mBot est un robot mobile plébiscité dans la sphère pédagogique. De bonne qualité avec son châssis en aluminium (d’un joli bleu), vous pourrez y ajouter de nombreux capteurs et actionneurs, ce qui en fait un robot évolutif. Vous pourrez également faire évoluer son design grâce aux différents packs. mBot se programme via le logiciel mBlock, une version de Scratch 2.0, ou via l’IDE Arduino. Ressource : Le robot mbot

Le robot Rovio

le robot rovio est un robot qui mesure 27,3cm de longeur, 25cm de largeur et 25cm de hauteur.Il a des roues holonomiques c'est à dire 3 roues en triangles composées de 10 mini-roues chacune. Il marche en réseau WIFI, il est équipé d'un haut parleur et d'un micro, d'une caméra VGA CMOS, d'un éclairage nocturne. On peut le controler à distance à l'aide d'un navigateur internet. Il a une autonomie de 30min. Une fois la batterie vide le robot peut retourner à sa base de chargement grâce à des capteurs sur sa plateforme de chargement . Ressource : Le robot rovio