Les robots

Séquence « Comment rendre une voiture (un robot) autonome » 

Séquence n°1     

Voiture autonome

Expression de la problématique de la séquence :

Comment rendre une voiture (un robot) autonome, en étant capable :

• de circuler dans un environnement complexe en respectant le code de la route,
• et de retrouver ou reconnaître son chemin ?

Organisation de la séquence en séance

Séance 1

Séance 2

Séance 3

Séance 4

Intitulé de la séance

La voiture sans conducteur (contexte).

Fonctionnement de base de la voiture sans conducteur

Eviter les accidents

Suivre un itinéraire en respectant le code de la route. Reconnaître et retrouver son chemin.

Durée

1h30

3h

1h30 à 2h

3h

Problématique de la séance

Comment fonctionne une voiture sans conducteur ?

 Comment assurer les fonctions de base de la voiture sans conducteur ?

Comment éviter les accidents ?

Comment rendre la voiture autonome dans un environnement complexe (urbain).

Comment retrouver, reconnaître son itinéraire ?

Activité des élèves

Activité 1 :  film

Enoncer les fonctions de la voiture sans conducteurs.

 Activité 2 :

Enoncer les problèmes technologiques à résoudre pour rendre une voiture autonome.

Activité 3 : Proposer des solutions  techniques pour résoudre les problèmes

Activité 1 :

- Programmer les fonctions de base du robot dans scratch

Activité 2 :

- Programmer les fonctions de base du robot : Mise en route, arrêt, rotation, déplacement en ligne.

- Réaliser un parcours simple.

Activité 1 :

- Utiliser le capteur d’obstacle (étalonner et programmer) pour s’arrêter et éviter l’obstacle.

Activité 1 : (robot + scratch)

- Se guider entre les bâtiments.

Activité 2 : (robot + scratch)

- Suivre une route (tracée) et s’arrêter devant un obstacle.

- Suivre une route et compter les intersections pour rentrer au garage

Activité 3 :

- regrouper tous les programmes. 

Résultats attendus

Retrouver les fonctions (principale et de service) :

- transporter un passager d’un point A à un point B sans intervention du conducteur

- respecter le code le route.

- Eviter les accidents.

Décomposer les fonctions de la voiture sans conducteur en problèmes technologiques à résoudre :

• Comment mettre en marche / arrêter le robot (avant, arrière, gauche, droite, plus ou moins vite)

• Comment détecter / éviter un obstacle
• Comment suivre un parcours (la route)
• Comment reconnaître les panneaux les intersections...

• Comment retrouver son chemin, reconnaître son itinéraire

Proposer des solutions techniques.

• Demander aux moteurs de se mettre en marche, de s’arrêter, d'accélérer ou de ralentir pour mettre en marche ou modifier la vitesse du robot.
• Arrêter un des deux moteurs pour permettre au robot de tourner.
• Mettre en route ou arrêter les moteurs des roues quand un capteur a détecté un changement de situation.
• Utiliser un capteur infrarouge ou ultrason pour détecter un obstacle.
• Détecter les couleurs au sol avec un capteur infrarouge pour suivre une ligne de couleur ou l'éviter.
• Utiliser des capteurs de présences infrarouge ou ultrason pour détecter les panneaux ou les bâtiments.
• Utiliser une variable de comptage pour compter le nombre d’intersections franchies et reconnaître son parcours.

- Piloter un robot pour assurer les fonctions de base de la voiture sans conducteur :

Résolution graphique des problèmes sur scratch2 puis programmation du robot moway.

Le robot se déplace en ligne, réalise des rotation, se rend à des point précis d’un parcours et fini par le boucler.

Mise en évidence d’un décalage entre les trajectoires attendues et les trajectoires réalisées par le robot.

- Découverte du fonctionnement (étalonnage et programmation) de capteurs analogiques :

- Visualisation des valeurs des variables dans scratch2 et établissement d’un tableau de correspondance entre les valeurs des variables et les grandeurs physiques associées.

- Programmation des capteurs dans scratch2 dans des boucles conditionnelles.

- Le robot réalise l’entièreté du parcours précédant en incrémentant une variable de comptage permettant de compter les intersection et donc de se reconnaitre dans un parcours, afin de rentrer au garage au bon moment.

Démarche pédagogique

Investigation

Résolution de problème

Résolution de problème

Résolution de problème

Domaine du socle

D1 D4 D5

D1 D4 D5

D1 D4 D5

D1 D4 D5

Compétences principales

Ecrire, mettre au point et exécuter un programme.

Ecrire, mettre au point et exécuter un programme.

Ecrire, mettre au point et exécuter un programme.

Ecrire, mettre au point et exécuter un programme.

Compétences associées

- Analyser le comportement attendu d’un système réel et décomposer le problème posé en sous-problèmes afin de structurer un programme de commande.

- Écrire un programme dans lequel des actions sont déclenchées par des événements extérieurs.

- Ecrire, mettre au point (tester, corriger) et exécuter un programme en réponse à un problème donné [commandant un système réel et vérifier le comportement attendu].

- Écrire, mettre au point (tester, corriger) et exécuter un programme commandant un système réel et vérifier le comportement attendu.

- Écrire un programme dans lequel des actions sont déclenchées par des événements extérieurs.

- Ecrire, mettre au point (tester, corriger) et exécuter un programme en réponse à un problème donné [commandant un système réel et vérifier le comportement attendu].

- Écrire, mettre au point (tester, corriger) et exécuter un programme commandant un système réel et vérifier le comportement attendu.

- Écrire un programme dans lequel des actions sont déclenchées par des événements extérieurs.

- Ecrire, mettre au point (tester, corriger) et exécuter un programme en réponse à un problème donné [commandant un système réel et vérifier le comportement attendu].

- Écrire, mettre au point (tester, corriger) et exécuter un programme commandant un système réel et vérifier le comportement attendu.

- Écrire un programme dans lequel des actions sont déclenchées par des événements extérieurs.

- Ecrire, mettre au point (tester, corriger) et exécuter un programme en réponse à un problème donné [commandant un système réel et vérifier le comportement attendu].

Connaissances

» Systèmes embarqués.

» Forme et transmission du signal.

»Capteur, actionneur, interface.

»Notions d’algorithme et de programme.

»Notion de variable informatique.

»Déclenchement d’une action par un évènement, séquences d’instructions, boucles, instructions conditionnelles.

» Forme et transmission du signal.

»Capteur, actionneur, interface.

»Notions d’algorithme et de programme.

»Notion de variable informatique.

»Déclenchement d’une action par un évènement, séquences d’instructions, boucles, instructions conditionnelles.

» Forme et transmission du signal.

»Capteur, actionneur, interface. 

»Notions d’algorithme et de programme.

»Notion de variable informatique.

Ressources

Film

Film

Didacticiel Scracth et pilotage du  robot moway

Film

Didacticiel Scracth et pilotage du  robot moway

Film

Didacticiel Scracth et pilotage du  robot moway

Fiches connaissances associées

IP-2-3-FE4-Systèmes embarques

IP-2-3-FE5-Forme et transmission signal

IP-2-3-FE6-Capteur, actionneur, interface

IP-2-3-FE1-Notion d'algorithme et de programme

IP-2-3-FE2-Notion de variable informatique

IP-2-3-FE3-Declenchement d'une action

IP-2-3-FE5-Forme et transmission signal

IP-2-3-FE6-Capteur, actionneur, interface

IP-2-3-FE1-Notion d'algorithme et de programme

IP-2-3-FE2-Notion de variable informatique

IP-2-3-FE3-Declenchement d'une action

IP-2-3-FE5-Forme et transmission signal

IP-2-3-FE6-Capteur, actionneur, interface

IP-2-3-FE1-Notion d'algorithme et de programme

IP-2-3-FE2-Notion de variable informatique