Robotique

Ce module entièrement pratique (20 h de TP) initie les étudiants de L2 à la robotique : ce qu’est un robot, sa place dans l’histoire des sciences et des techniques, ses composants (capteurs, actionneurs, unité de commande, alimentation) et sa programmation. Les étudiants découvrent d’abord le robot éducatif Thymio, qu’ils programment de façon visuelle puis textuelle, avant d’entrer « dans l’intimité » d’un robot (fonctionnement physique des capteurs et des moteurs, calculs de vitesse, de distance et d’autonomie) et de fabriquer leur propre robot à base de carte Arduino, jusqu’au projet de robot « musicouleur » qui transforme une distance en sons et en couleurs. Le cours s’inspire du parcours « S’initier à la robotique » (OpenClassrooms) et débouche, selon le calendrier, sur la participation à un concours de robotique. Pour des futurs spécialistes de cybersécurité, il montre aussi qu’un robot est un système embarqué connecté qu’il faut protéger (mises à jour, appairage, sûreté de fonctionnement).

Objectifs d’apprentissage

• Définir un robot, retracer les grandes étapes de son histoire et citer ses domaines d’application.
• Identifier les principaux composants d’un robot et expliquer la boucle perception – décision – action.
• Programmer le robot Thymio en mode visuel (VPL) et textuel (Aseba) à partir d’événements et d’actions.
• Expliquer et calculer le fonctionnement des capteurs et actionneurs (ultrason, infrarouge, moteurs, PWM, codeurs).
• Câbler et programmer un robot Arduino exécutant une tâche complexe, en respectant les règles de sécurité électrique.
• Préparer une participation à un concours de robotique en équipe.

Prérequis

Algorithmique et programmation (S1-S2), notions d’électricité (loi d’Ohm, tension, courant) et de logique.

Plan du cours

1. Leçon 1 — Introduction à la robotique, matériel et découverte du Thymio
2. Leçon 2 — Programmer son premier robot Thymio
3. Leçon 3 — Dans l’intimité d’un robot : capteurs, actionneurs et commande
4. Leçon 4 — Fabriquer son robot Arduino et programmer un robot musicouleur

Modalités d’évaluation

Volume horaire : 0 h de CM, 0 h de TD, 20 h de TP et 20 h de TPE ; 2 crédits. Évaluation : contrôle continu sur les TP (comptes rendus, grilles de contrôle, démonstration des robots, 50 %) et épreuve terminale pratique de réalisation d’un défi robotique en binôme avec soutenance courte (50 %).

Bibliographie

• OpenClassrooms, cours en ligne S’initier à la robotique (openclassrooms.com), référence de la description officielle.
• Site officiel Thymio (thymio.org) : documentation de Thymio, de VPL et du langage Aseba.
• Arduino, documentation officielle et référence du langage (docs.arduino.cc).
• Michael Margolis, Arduino Cookbook, O’Reilly.
• Bruno Siciliano et Oussama Khatib (dir.), Springer Handbook of Robotics, Springer.