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Programmation robot 2
Présentation de l'atelier 3
Objectifs pédagogiques 3
Déroulement de l'atelier 3
Matériel utilisé 3
Mission Bennu 4
Introduction 4
Tutoriels 4
Mission finale 5
Bilan 5
Programmation et robot 6
Ressources documentaires 8
Liens avec les programmes scolaires 8
Annexe 9
Présentation de l'atelierAujourd'hui, le numérique est utilisé partout et par tous.
Ordinateur, tablette, smartphone... Tous ces objets numériques font partie du quotidien.
Mais comment fonctionnent tous ces objets digitaux ?
Grâce à des programmes informatiques qui permettent à des ordinateurs, des robots
d’exécuter des actions.
La compréhension des mécanismes de base de la programmation permet aux jeunes de
comprendre le monde qui les entoure, de les rendre acteurs et non simples utilisateurs, de
développer leur culture numérique…
Cet atelier «Programmation Robot » permet d'initier les élèves à la programmation.
Objectifs pédagogiques
S'initier aux algorithmes et à la programmation
S'initier à la robotique
Aborder les sciences, la technologie et les mathématiques
Déroulement de l'atelier
L'atelier dure 90 minutes et se déroule en plusieurs temps :
Introduction (15 min) : un flashinfo en vidéo introduit le scénario puis des notions autour de la
programmation sont abordées.
« Tutoriels » (35 min) : les élèves s'exercent à programmer en apprenant à écrire des
algorithmes correspondant à des fonctions types de programmation.
Les élèves, répartis en groupes de 3, ont à leur disposition une tablette qui donne les instructions
pour accomplir les 2 à 3 tutoriels.
« Mission Bennu » (30 min) : en autonomie, les élèves écrivent un programme en réutilisant les
fonctions vues précédemment pour assurer une mission précise.
Les élèves doivent programmer leur robot qui doit se rendre sur la zone de conditionnement en
évitant les obstacles et déposer le minerai.
Bilan (10 min) :
Le médiateur et les élèves échangent sur les différents programmes réalisés.
Le médiateur aborde les différents éléments d'un programme, l'importance de la programmation
dans le monde numérique...
Matériel utilisé
Tablettes, robots Lego Mindstorm EV3, le logiciel de programmation ”Robot C”, ordinateur, tapis de
parcours.
Programmation robot 3
Mission Bennu
Introduction
Scénario : un flashinfo vidéo introduit le scénario
En 2040, une journaliste rappelle le discours de Barack Obama de 2010 annonçant les objectifs de la
NASA. Elle informe du lancement d'un programme d'exploitation de minerais sur l’astéroïde Bennu.
Les élèves incarnent une équipe de programmeur de la NASA qui a pour mission de programmer des
robots sur la plateforme d'exploitation de minerais de l'astéroïde Bennu.
Notions autour de la programmation
Comment communiquonsnous avec les machines? Comment écriton un programme informatique?
Quels appareils peuton programmer ? Architecture d'un robot.
Les tutoriels
Les tutoriels permettent aux élèves de s'exercer à programmer en apprenant à écrire des algorithmes
correspondant à des éléments types d'un programme. Ils découvriront les variables, les boucles
(répéter, attendre jusqu'à), les conditions (si… alors)
Le médiateur mène le 1er tutoriel avec toute la classe. Les élèves font ensuite les tutoriels en
autonomie sur la tablette et le pc : 2 ou 3 tutoriels différents en fonction du niveau. A chaque tutoriel,
ils exécuteront le programme et verront le robot de déplacer sur le tapis.
Les tutoriels leur permettront de réaliser la mission finale.
Chaque tutoriel comprend les étapes suivantes :
Visualisation d'une vidéo : les élèves observent les mouvements
et les réactions du robot
Texte à trous : ils complètent le texte à trous qui récapitule
les actions du robot le programme en langage naturel :
l'algorithme.
Rédaction du programme guidé : ils utilisent les blocs du
logiciel de programmation « Robot C » tout en étant guidés :
quand on sélectionne un bloc, la traduction en français
apparaît en infobulle et le texte du programme en langage
naturel se surligne en vert. Une fois le programme validé,
les élèves peuvent revoir la vidéo du robot en action en
synchronisation avec le programme.
Programmation sur le pc : ils recopient le programme créé sur
la tablette sur le pc avec le logiciel de programmation
« Robot C ». Puis, ils connectent le robot à l'ordinateur et
téléchargent le programme sur le robot. Le robot se déplace
sur le tapis de parcours en fonction du programme exécuté.
Tous les tutoriels sont en annexe.
Programmation robot 4
Programmation robot 5
La mission finale « mission Bennu »
En autonomie, les élèves doivent programmer leur robot en réutilisant les fonctions découvertes dans
les tutoriels pour assurer la mission finale « Mission Bennu » :
« Pour déposer le minerai, programmez votre robot pour qu'il se rende sur la zone
de conditionnement verte en évitant les obstacles rouge et blanc.
Vous disposez de différents capteurs pour mener à bien votre mission sur
l'astéroïde Bennu. »
Les élèves font leur programme directement sur l'ordinateur en utilisant le logiciel de programmation
« Robot C »
Ils ont accès sur la tablette à une aide comprenant :
le lexique des blocs : image du bloc, sa traduction et sa description
le rappel des tutoriels : visualisation des tutoriels
l'utilisation de Robot C : étapes de connexion et téléchargement du programme.
Exemple de programme d'une mission finale après avoir fait les 3 tutoriels 1, 3 et 4.
Bilan
Échanges sur les programmes réalisés
Le médiateur et les élèves échangent sur les différents programmes qui leur ont permis de mener à
bien leur mission.
Les différents éléments d'un programme et les enjeux de la programmation.
Le médiateur fait un point sur les différents éléments d'un programme : les variables, les
fonctions (conditions et boucles) sur l'interface graphique de « Robot C » puis en langage C.
Il aborde l'importance de la programmation dans le monde numérique et quelques métiers du
numérique.
Programmation et robot
compris et exécuté par le microprocesseur d'un robot, d'un ordinateur...
Un programme est composé de différentes parties :
les variables : nom qui va être donné à un élément qui va contenir une valeur. Les variables
peuvent être de plusieurs types : les chaînes de caractères, les valeurs numériques et les
booléens. La variable sert à stocker en mémoire des valeurs, de manière à ce qu'elles puissent
être réutilisés plus tard. En fonction du langage de programmation choisi, les termes permettant
de communiquer avec la machine sont différents.
Les boucles : sont des instructions permettant de répéter plusieurs fois une même action.
Quelques exemples : attendre que, répéter, répéter jusqu'à...
Les conditions : permettent d’afficher des résultats en fonction de l’existence ou non de
paramètres précis. Quelques exemples : si… alors – si… alors… sinon
La combinaison de variables, de boucles et de conditions est la base de tout algorithme.
Programmes réalisés avec le logiciel de programmation de « Robot C »
RobotC est un langage de programmation basé sur le langage C. C'est le premier langage en
robotique, spécialisé dans le domaine de l'éducation.
RobotC permet de programmer des robots tels que VEX, NXT, EV3 tout comme les Arduino MEGA
1280 et MEGA 2560. La syntaxe se rapproche beaucoup de celle d'autres langages de
programmation tels que C++ ou Python.
Programmation robot 6
Interface graphique Langage C
Histoire des langages de programmation
Il existe de multiples langages de programmation. Chacun étant adapté à des besoins spécifiques.
Initialement, les instructions du programme étaient rentrées dans la machine en code binaire,
spécifique à chaque type d’ordinateur. L’assembleur fut le premier langage qui a facilité cette saisie.
Par la suite des langages plus évolués ont été développés, comme FORTRAN (1956) destiné aux
calculs scientifiques ou COBOL (1959) utilisé pour la gestion des entreprises, mais ils sont lourds et
complexes. Avec l’avènement des microordinateurs, des langages simplifiés destinés au grand public
comme BASIC (1963) apparaissent. Le langage C (1972) est accessible à tous. Dès 1980, son
évolution C++ est employée dans les jeux vidéo. Avec Internet, apparaît JAVA (1995) utilisé dans les
applications Web et dans tous les objets connectés.
La programmation des robots Mindstorms se fait grâce à une interface graphique spécifique à LEGO,
mais il également possible de les programmer en langage JAVA.
Les robots
Tout robot est équipé de microprocesseurs pour exécuter un programme, d'actionneurs servant à
effectuer différentes actions, différents ordres (comme l'activation d'un moteur), de capteurs qui
permettent aux robots de recevoir des informations sur l'environnement (présence d'un objet,
température, luminosité…) ou sur les composants internes (comme la position d'un moteur).
Les robots Lego Mindstorms possèdent :
un logiciel de programmation par un système de blocs graphiques ;
une brique programmable intelligente (sur laquelle il est également possible de créer un programme)
qui commande des moteurs et des capteurs et permet aussi une communication sans fil (WiFi et
Bluetooth) ;
des capteurs : à ultrason (permettant d'éviter des obstacles, suivre une cible mobile ou détecter un
mouvement), tactile, de température, de couleur (détecte des couleurs ou une intensité lumineuse),
infrarouge, gyroscopique (mesure la vitesse et l'angle de rotation du robot) ;
deux grands moteurs et un moteur moyen (moins puissant mais plus rapide).
Le kit robotique Lego MINDSTORMS EV3 est utilisé dans les collèges et lycées pour l'apprentissage
des sciences et de la robotique. Il est également utilisé à des niveaux supérieurs grâce à sa capacité
à être programmé par des langages plus puissants comme RobotC et grâce à sa capacité à accueillir
un grand nombre de capteurs et accessoires supplémentaires.
Programmation robot 7
Ressources documentairesSites Internet
Programmation, langages de programmation
Interstices : les ingrédients des algorithmes : https://interstices.info/jcms/c_43821/lesingredientsdes
algorithmes
Interstices : la naissance des langages de programmations :
https://interstices.info/jcms/c_39194/naissancedeslangagesdeprogrammation
Commentça marche ?
http://www.commentcamarche.net/contents/6algortihmedefinitionetintroduction
http://www.commentcamarche.net/contents/617leslangagesinformatiques
http://www.commentcamarche.net/contents/618programmeinformatique
Logiciel en ligne pour une inititiation à la programmation
Scratch : https://scratch.mit.edu/
Studio.org : studiocode.org
Lightbot : https://lightbot.com/
Tangara : http://tangara.colombbus.org/server/web/
Robot et pédagogie :
Robot en classe : http://www.robotsenclasse.ch/larobotiquepedagogique
Edurobot : www.edurobot.ch
Eduscol : ressources pour l'ISN – initiation robotique
http://cache.media.eduscol.education.fr/file/ISN_Tle_S/24/5/lyceeGT_ressource_ISN_20_06_Tle_S_32_Initiation_Robotique_218245.pdf
Liens avec les programmes scolaires
Collège
Mathématique
Technologie
Socle commun de connaissances, de compétences et de culture
1 les langages pour penser et communiquer
2 les méthodes et outils pour apprendre
4 les systèmes naturels et les systèmes techniques
Éducation aux médias et à l’information
Lycée
Maths
Sciences de l’ingénieur, création et innovation technologique, Informatique et création numérique
(enseignement d’exploration en seconde)
Sciences de l'ingénieur (1ère + terminale S ) Informatique et sciences du numérique (terminale S)
Système d’information et numérique (1ère et terminale sti2d)
Système électronique et numérique (filière professionnelle)
Programmation robot 8
Programmation robot 9
AnnexeTutoriels
Tutoriel n°1 :Le robot avance lentement de 3 tours de roues, tourne à droite et baisse la pelle.
Avancer, tourner, actionner un moteur (baisser la pelle) sur un nombre de rotation moteur bienprécis.
Tutoriel n°2 :Le robot avance lentement et attend d’être à 10 cm de l’obstacle pour tourner à gauche et baisser la pelle.
Avancer à l'infini, tourner, actionner un moteur (baisser la pelle) sur un nombre de rotation moteurbien précis, utilisation de la fonction « attendre que » avec le capteur ultrason.
Tutoriel n°3 :Le robot avance lentement et attend d’être à 10 cm de l’obstacle pour s'arrêter.
Avancer à l'infini, utilisation de la fonction « attendre que » avec le capteur ultrason.
Tutoriel n°4 :Si le robot voit du rouge, il tourne à droite. Si le robot voit du vert, il tourne gauche.
Tourner, fonction « si/alors » avec capteur couleur.
Programmation robot 10
Tutoriel n°5 :Le robot répète l'action « avancer lentement » jusqu'à ce qu'il voit du vert puis il s'arrête.
Avancer à l'infini, « répéter jusqu'à » avec capteur couleur.
Tutoriel n°6 :Le robot répète l'action « avancer lentement » jusqu'à ce qu'il soit à 10 cm de l'obstacle puis ils'arrête.
Avancer à l'infini, « répéter jusqu'à » avec capteur ultrason.
Tutoriel n°7 :Si le robot voit du vert, il tourne à gauche sinon il tourne à droite.
Tourner sur un nombre de rotation moteur bien précis, fonction « si/alors/sinon » avec capteur couleur.
Tutoriel n°8 :Si le robot est à moins de 10 cm de l’obstacle, il recule sinon il baisse la pelle.
Avancer reculer, actionner un moteur (baisser la pelle) sur un nombre de rotation moteur bienprécis, fonction « si/alors/sinon » avec capteur ultrason.
Tutoriel n°9 :Le robot répète 4 fois l’action : avancer et tourner à droite.
Avancer, tourner sur un nombre de rotation moteur bien précis et la fonction boucle numérique.
Ce dossier a été réalisépar l'équipe de médiation scientifiquede la Cité des télécomsde Pleumeur-Bodou / 2016-2017
Pour toute information pédagogique,vous pouvez joindre l'équipe de médiationau 02 96 46 68 50