La robotique et les systèmes embarqués
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Objectifs
► Prérequis
• S’approprier un cahier des charges
• Connaitre les étapes d’une démarche de projet et les solutions techniques choisies
• Repérer et comprendre la communication et la gestion de l’information
• Expliquer comment un objet programmable fonctionne de façon simple
► Attendus
• Imaginer, concevoir et programmer des applications nomades
• Observer et décrire le comportement d’un robot ou d’un système embarqué et les éléments de sa programmation
• Agencer un robot (capteurs, actionneurs) pour répondre à une activité et à un programme donnés
• S’approprier un cahier des charges
• Connaitre les étapes d’une démarche de projet et les solutions techniques choisies
• Repérer et comprendre la communication et la gestion de l’information
• Expliquer comment un objet programmable fonctionne de façon simple
► Attendus
• Imaginer, concevoir et programmer des applications nomades
• Observer et décrire le comportement d’un robot ou d’un système embarqué et les éléments de sa programmation
• Agencer un robot (capteurs, actionneurs) pour répondre à une activité et à un programme donnés
1. SAVOIR - Définition
L’automate est un ensemble
d'équipements mécaniques et
électriques qui commande un système
automatisé, tel qu'un portail automatique par
exemple. Un automate est donc une machine qui fonctionne
de façon répétitive selon un
programme bien défini sans tenir compte de son
environnement.
Un robot agit également selon un programme
donné. Cependant, le robot est capable de prendre
en compte des données collectées dans son
environnement par les différents capteurs dont il
est équipé.
Un système embarqué est un
système technique de taille
réduite, présent dans certains objets
techniques, et qui se compose
d’éléments électroniques et
informatiques. Selon un programme informatique
établi, le système embarqué
gère l’ensemble des informations
nécessaires à la réalisation
d’une fonction technique bien précise
spécifiée dans un cahier des charges.
La programmation informatique est la
caractéristique commune d’un automate,
d’un robot et d’un système
embarqué.
Exemple :
Certaines voitures ont un système embarqué innovant, avec un programme informatique qui permet de détecter très rapidement la fatigue du conducteur (et donc d’éviter des accidents), à partir des informations reçues sur les trajectoires réalisées par le véhicule.
Certaines voitures ont un système embarqué innovant, avec un programme informatique qui permet de détecter très rapidement la fatigue du conducteur (et donc d’éviter des accidents), à partir des informations reçues sur les trajectoires réalisées par le véhicule.
2. SAVOIR-FAIRE
► Imaginer, concevoir et programmer des
applications nomades
► Observer et décrire le comportement d’un robot ou d’un système embarqué et les éléments de sa programmation
► Agencer un robot (capteurs, actionneurs) pour répondre à une activité et à un programme donnés
Exemple :
Le développement d’une application de pilotage d’un système d’arrosage depuis un smartphone comprend les tâches suivantes.
Le développement d’une application de pilotage d’un système d’arrosage depuis un smartphone comprend les tâches suivantes.
- Analyser le fonctionnement des chaines d’information et d’énergie du système d’arrosage.
- Définir un protocole de communication adéquate entre le smartphone et ces chaines d’information et d’énergie.
- Penser à un algorithme qui pourra préciser les conditions (jour, heure, ensoleillement, humidité, etc.) dans lesquelles l’arrosage peut être activé depuis le smartphone.
- Définir les instructions du programme.
► Observer et décrire le comportement d’un robot ou d’un système embarqué et les éléments de sa programmation
Exemple : Le déplacement d’un objet
technique avec un robot comprend les deux étapes
suivantes.
Étape 1 : Observation et description du robot.
Étape 1 : Observation et description du robot.
- Connaissance des différents composants du robot (partie commande et partie opérative).
- Apprentissage du langage de programmation spécifique au robot.
- Réalisation d’essais de modes de déplacement pour une bonne prise en main avec des instructions très simples, comme aller tout droit ou encore tourner de 30 degrés.
- Mise en œuvre des éléments de
programmation suivants.
- Trajectoires attendues.
- Enchainements de mouvements : avancer, reculer, tourner.
- Gestion des capteurs.
- Traitement du signal.
- Simulation, correction et optimisation du programme.
► Agencer un robot (capteurs, actionneurs) pour répondre à une activité et à un programme donnés
Exemple :
Pour mesurer des distances et éviter des obstacles, il existe deux principaux types de capteurs qui peuvent être installés sur un robot.
Pour mesurer des distances et éviter des obstacles, il existe deux principaux types de capteurs qui peuvent être installés sur un robot.
- Les capteurs de distance à ultrasons (mesure d’une distance).
- Les capteurs de distance infrarouges (mesure d’un angle).
3. À RETENIR - Glossaire
Système embarqué : Système
technique de taille réduite, dont sont
équipés certains objets techniques,
et qui se compose d’éléments
électroniques et informatiques. Selon un programme
informatique donné, il gère
l’ensemble des informations nécessaires
à la réalisation d’une fonction
technique bien précise.
Application nomade : Logiciel informatique qui peut
être exécuté depuis un appareil
électronique pour communiquer avec un ou plusieurs
objets connectés.
Objet connecté : Objet électronique
connecté sans fil, qui permet de partager des
données avec un appareil électronique
(notamment un ordinateur, une tablette
électronique et un smartphone).
Robot : Machine capable d’effectuer de
manière autonome des tâches qui ont
été programmées.
Robotique : Activité consacrée
à la conception, à la fabrication et
à l'intégration de robots.
Algorithme : Suite ordonnée
d’opérations élémentaires qui
mène à un résultat souhaité
et qui permet de résoudre un problème. Un
algorithme représente la structure de base
d’un programme informatique.
Programme : Suite ordonnée
d’instructions et de commandes, écrites dans
un langage donné, qui permet la réalisation
de plusieurs tâches. Un programme représente
la traduction informatique d’un algorithme dans le
langage de programmation informatique choisi.
Capteur : Instrument qui est utilisé pour
acquérir des informations de nature analogique et
qui permet de mesurer une grandeur physique.
Actionneur : Équipement qui produit un
phénomène physique à partir de
l’énergie qu’il reçoit.
C’est le cas d’un moteur qui
génère un mouvement à partir
d’un courant électrique.
Interface : Ensemble d’éléments
matériels (composants électroniques,
électriques, pneumatiques et mécaniques) ou
virtuels (programmes) qui permettent
l’échange d’informations entre les
chaines d’énergie et d’information
d’un objet technique
Automate : Ensemble d'équipements
mécaniques et électriques qui commande un
système automatisé tel qu'un portail
automatique.
Système automatique : Objet technique dont la
chaine d’énergie est pilotée par la
chaine d’informations et qui effectue un travail de
façon autonome.
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