Les Robots⚓
Le mBot⚓
Présentation du robot
Le petit robot mBot de la société MakeBlocks ne se présente plus, utilisé dans de nombreux ateliers, associations écoles, pour ses qualités pédagogiques et son environnement de programmation graphique (mBlock : http://www.mblock.cc/) ‘à la Scratch'.
(le logiciel mBlock à été développé en collaboration avec les formateurs de technologie de l'académie de Nantes)
Analyse de la carte mCore
La carte mCore embarque différents capteurs et actionneurs. Chacun d'entre eux sont reliés à des broches de la carte mCore qui est en fait une base de carte arduino Uno avec des modules intégrés comme la gestion de moteurs. La carte se connecte à l'ordinateur via un câble USB, bluetooth ou wifi (2.4 Ghz) selon le modèle.
Actions et actionneurs
- le robot vendu de base, est capable de se déplacer :
il est équipé de deux moteurs indépendants reliés chacun à une roue (qui devient donc une roue motrice).
- il peut émettre des sons grâce à un buzzer.
- il peut émettre de la lumière grâce à 2 DEL 3 couleurs (RGB) dont la couleur est paramétrable.
- d'autres actionneurs peuvent être branchés en option ( afficheur 128 led, motoréducteur, blocs 4 led, afficheur 7 segments... )
Boutons et capteurs
Pour interagir avec son environnement et y recueillir des informations, on retrouve sur le robot :
- un module Wifi qui permet de recevoir les ordres émis par l'ordinateur.
- un capteur de luminosité qui le renseigne sur la luminosité ambiante.
- un module à ultrasons qui lui permet de « voir » les obstacles à l'avant et d'en connaître la distance.
- un module de suivi de ligne au sol à infrarouge.
- un bouton paramétrable.
- un bouton de mise sous tension.
- d'autres capteurs peuvent être branchés en option ( humidité, flamme, fumée,gyroscope...)
Le BlueBot⚓
Présentation du robot
Le robot BlueBot est un robot de sol Bluetooth, contrôlable via votre tablette ou votre PC. Différente de sa cousine Beebot en raison de sa coquille transparente, Bluebot est une coccinelle attrayante au design pédagogique car l'enfant peut identifier les composants du robot. La BlueBot est aisément rechargeable via un câble USB ou sur une station d'accueil Beebot.
Chaque pas (déplacement) mesure 15 cm, chaque pivotement correspond à un quart de tour.
Les boutons de commande installées sur son dos, lui procure une approche intuitive de l'algorithme :
- Une touche « clear » pour effacer le programme en mémoire
- Une touche « pause » pour introduire une attente d'une seconde
- Une touche « go » pour lancer le programme
Le clavier du robot ne comporte pas de nombre et la répétition d'une action est obtenue par la répétition de la touche. Pour faire avancer le Bee-Bot de 4 pas, on appuie 4 fois sur la touche « avance d'un pas ». Le robot accepte une programmation de 40 instructions maximum.
Le Bluetooth
Autre nouveauté introduite grâce à la liaison Bluetooth, le clavier de commande et les cartes-instructions : L'élève positionne sur la réglette, de la gauche vers la droite, des cartes-instructions correspondant au programme qu'il souhaite faire exécuter au robot BlueBot. Il y a des cartes de type « Avance d'un pas », « Recule d‘un pas », « Pivote à droite », « Pivote à gauche ». On insère les cartes (10 au maximum) sur le clavier de commande puis en appuyant sur le bouton situé à droite du clavier (GO), on envoie les instructions correspondantes au robot, qui les exécute ensuite.
Le Thymio⚓
Présentation du robot
Le robot Thymio est un robot de sol Bluetooth, contrôlable via votre PC ou en mode automatique. Le Thymio est aisément rechargeable via un câble USB (batterie Lipo).
Pour assurer le bon fonctionnement du robot, ses capteurs doivent être calibrés.
Thymio est pré-programmé avec six comportements. Ces comportements sont toujours présents dans le robot. Pour choisir un comportement, il suffit de démarrer le robot et de sélectionner une couleur grâce aux boutons flèches, le bouton central permettant de démarrer le comportement. Lorsque le comportement est actif, le bouton central permet de revenir au menu de sélection des comportements.
Les capteurs et actionneurs
Le Thymio est pourvu de plusieurs capteurs...
9 capteurs infrarouge (portée environ 10cm)
5 boutons tactiles
1 accéléromètre trois axes
1 thermomètre
1 microphone
1 capteur infrarouge (récepteur pour télécommande)
...et d'actionneurs :
39 LEDs
2 moteurs DC
1 haut-parleur
Allumer et éteindre Thymio
Pour allumer le robot, il suffit d'appuyer et de maintenir le doigt sur le rond qui se trouve au centre des flèches jusqu'à ce que le robot émette un son et devienne vert. Cela prend quelques secondes.
Pour éteindre le robot, il suffit de maintenir le doigt sur le rond central quelques secondes jusqu'à ce que le robot joue une mélodie et s'éteigne complètement.
Comportements pré-programmés
Thymio amical (mode VERT):
Thymio peut suivre votre main main ou un objet à une certaine distance. Si vous vous rapprochez trop, il reculera. N'éloignez pas votre main trop vite ou Thymio risque de vous perdre.
Prenez un Thymio en mode explorateur (jaune) qui part en éclaireur et placez derrière lui un Thymio en mode amical, il le suivra jusqu'au bout du monde.
Thymio explorateur (mode JAUNE) :
Thymio explore le monde tout en évitant les obstacles.
Thymio peureux (mode ROUGE) :
Thymio II détecte les chocs, la chute libre et montre la direction de la gravité.
Thymio suit une piste (mode TURQUOISE) :
La piste doit être au minimum de 4cm de large et avoir un contraste élevé , le mieux c'est noir sur blanc .
Les niveaux de détection peuvent être calibrer quand le mode "enquêteur" est activé :
Appuyer simultanément sur les flèches boutons avant et arrière du robot avec les capteurs au dessus de la piste pour calibrer le niveau de noir .
Appuyer simultanément sur les flèches boutons gauche et droite du robot avec les capteurs au dessus du blanc pour calibrer le niveau de blanc .
Thymio obéissant (mode MAUVE) :
Thymio II suit les ordres donnés par les boutons ou une télécommande.
Thymio II réagit au son (mode BLEU) :
On peut commander le robot avec des clappements de main.
1 clap = tourne ou avance tout droit
2 claps = marche / arrêt
3 claps = fait un cercle
Les logiciels de programmation⚓
mBlock (de la société MakeBlock)⚓
Origine
Le logiciel mBlock est du type "Scratch".
On y retrouve les mêmes zones que dans le logiciel d'origine développé par le MIT, avec en plus un menu PILOTAGE pour piloter le mBot et bien plus...
Téléversement
Le microprogramme mBlock doit être téléversé dans la carte mCore pour son bon fonctionnement. Une seule fois suffit si on utilise le robot qu'avec le menu mBlock.
1) Pour celà on choisit la carte mBot (mCore) dans le menu choix de la carte.
2) On se connecte au robot mBot en utilisant le moyen de communication adapté à son modèle de robot : Série (USB), Bluetooth ou Wifi, menu Connecter.
3) On Met à jour le microprogramme si celà n'a JAMAIS été fait ou si un autre programme est présent dans la carte mCore du robot.
Les menus
Vous disposez de plusieurs robots
- Si vous avez plusieurs robot mBot à gérer, en Bluetooth, l'appariement peut être fastidieux. Notez l'adresse MAC sur votre robot pour pouvoir reconnaitre plus facilement votre matériel.
- Si vous avez opté pour la version Wifi 2.4Ghz, repérez chaque clé Wifi avec un numéro correspondant à chaque robot. Le repérage sera ainsi plus facile pour vous et vos élèves.
Enfin, si cette gestion reste compliquée (on ne sait plus quel robot appartient à quel élève et quel ordinateur), le simple reste encore la connexion filaire en USB... mais on perd la liberté du sans fil.
Mode réseau
Une des améliorations particulièrement intéressante de mBlock par rapport à Scratch est la fonction réseau. Vous pouvez utiliser cette fonctionnalité pour créer des jeux multijoueurs, des forums de discussion, des œuvres d'art interactives collectives ou des choses comme des machines à voter.
Dans le menu App, sélectionnez "Connecter", "Réseau", il affichera toutes les applications mBlock qui sont actives sur votre réseau local. Par exemple, si les ordinateurs d'une classe sont reliés au même routeur, ils se voient dans ce menu (sauf si le routeur est configuré pour désactiver la diffusion "broadcast"). Cliquez sur un élément pour vous connecter à un ordinateur exécutant mBlock (hôte) en tant que «invité».
Chaque application mBlock peut être un "hôte" ou un "invité". «Invité» signifie que vous vous connectez à un autre ordinateur et «Hôte» signifie que d'autres personnes se connectent à vous. «Hôte» et «invités» dans la même pièce (signifie que les invités connectés au même hôte et l'hôte lui-même) peuvent jouer les uns avec les autres.
Si vous ne pouvez pas voir l'ordinateur auquel vous voulez vous connecter (par exemple, ils ne sont pas sous le même routeur), vous pouvez choisir une "Connexion personnalisée" dans le menu réseau. Une boîte de dialogue vous demandera l'adresse IP de l'hôte.
Mode coopération
Lorsque vous êtes connecté à un autre ordinateur: les blocs «ENVOYER A TOUS» et «QUAND JE RECOIS» s'appliqueront à d'autres utilisateurs dans votre «réseau».
Les applications tablette pour le mBot⚓
mBlock App (Android / iOs)
Mode pour apprendre la programmation par blocs.
Mode de programmation par blocs.
MakeBlock App (Android / iOs)
L'application tablette pour le BlueBot⚓
Android - Windows
L'application (en Anglais en janvier 2017) gratuite Blue-Bot (disponible sur Ios et sur Androïd) constitue une ressource numérique nouvelle et extrêmement pertinente dans la mesure où elle permet de contrôler le robot à distance et de résoudre des problèmes liés aux déplacements de celui-ci.
Pour Android : https://play.google.com/store/apps/details?id=air.BlueBot&hl=fr
Pour windows 10 : http://www.easytis.com/com/BlueBotInstall.exe
L'application
Les concepteurs de l'application tablette ont centré les différents modules sur la résolution de problèmes qui constitue effectivement l'essence même des activités de robotique pédagogique.
Les problèmes liés aux déplacements des robots de plancher sont liés à trois variables didactiques essentielles :
- La position et/ou l'orientation du robot au départ
- La position et/ou l'orientation du robot à l'arrivée
- La suite des instructions permettant de passer de l'état initial à l'état final
On agit généralement sur ces trois variables en en donnant deux et en laissant à l'élève la tâche de trouver la dernière.
Les modes de programmation
Il existe plusieurs mode de programmation possibles .
LE MODE EXPLORE : quatre types d'activités sont proposés :
- Le mode « pas à pas » : A chaque instruction (« Avance d'un pas », « Recule d‘un pas », « Pivote à droite », « Pivote à gauche ») donnée, le robot se déplace et le programme se construit alors verticalement sur la gauche de l'écran.
- Le mode « programmation basique » : Il s'agit du mode de programmation classique où l'on prévoit, à l'avance, l'ensemble des instructions qu'on veut faire exécuter au robot. Une fois le programme terminé, on appuie sur la touche « GO » pour le lancer.
- Le mode « répétition » : Dans ce mode, la structure de contrôle « répétition indicée » peut être utilisée et l'on pourra programmer, par exemple: Répète 4 fois [avance d'un pas].
- Le mode « pivotement de 45 degrés » : Apparaissent deux nouvelles flèches , qui permettent de pivoter de 45° à droite ou à gauche.
LE MODE CHALLENGE : quatre types d'activités sont proposés :
- Aller de A à B : Dans ce mode, l'application donne la position et l'orientation du robot au départ. Elle donne aussi la position du robot à l'arrivée et elle demande à l'élève de chercher la suite des instructions permettant de passer de l'état initial à l'état final.
- Obstacles : Comme dans l'activité précédente, mais en introduisant des cases « interdites » obligeant le robot à effectuer des détours.
- Moins de flèches : Faire effectuer des parcours au robot avec un nombre réduit de flèches-instructions ; en utilisant seulement la touche « Recule » et « Pivote à droite », par exemple.
- Cherche l'arrivée : Dans ce mode, l'application donne la position et l'orientation du robot au départ et aussi la suite des instructions permettant de passer de l'état initial à l'état final. Elle demande à l'élève de prévoir la position finale du robot à l'arrivée.
Il existe également la possibilité d'associer un son à chaque instruction et donc d'enregistrer, par exemple, les phrases (« Avance d'un pas », « Recule d‘un pas », « Pivote à droite », « Pivote à gauche ») correspondant à chaque bouton. Cela fonctionne bien si le robot est appairé à la tablette et c'est particulièrement intéressant pour des élèves déficients visuels qui peuvent ainsi « entendre le déplacement du robot ».
On peut sauvegarder (et donc recharger) jusqu'à 9 activités. Certains modes de la tablette ne sont pas disponibles si on n'est pas connecté au robot Blue-Bot par Bluetooth.
Programmation visuel VPL pour thymio⚓
Le logiciel
Pour démarrer la programmation visuelle (VPL), vous devez d'abord installer le logiciel, et brancher votre Thymio à votre ordinateur.
La programmation visuelle est un des composant d'Aseba. Cet environnement VPL (pour Visual Programming Language) a été conçu pour programmer Thymio facilement avec des images. On écrit un programme en assemblant des pairs de blocs d'événement et d'action. La fenêtre ressemble à l'image ci-contre.
La barre d'outils (1)
Contient les boutons pour ouvrir et sauvegarder des fichiers, lancer ou arrêter l'exécution du programme, et changer de mode d'édition.
Le programme (2)
Cette zone est dédiée à la construction du programme. Le programme défini le comportement du robot.
Le compilateur (3)
Cette ligne indique si la programmation entre événements et actions est cohérentes.
Les blocs d'événements (4)
déterminent quand le robot doit démarrer une action. Ces blocs peuvent être ajoutés au programme en cliquant dessus ou en les glissant sur le carré orange qui apparaît dans le programme.
Les blocs d'action (5)
Ces blocs déterminent comment le robot doit réagir.
Le programme texte (6)
Si vous lancez directement le VPL, le programme texte correspondant au programme graphique est généré automatiquement dans cette zone.
Connecter le Thymio avec le logiciel
Si Thymio n'est pas connecté lorsque vous démarrez le programmes, vous verrez s'afficher la fenêtre de choix de robot ci contre.
Connectez Thymio et cliquez sur 1.
Serial port (Si Thymio est connecté par USB) 2.
Thymio-II Robot 3.
Et Connecter.
Les blocs évènements
Le mode avancé
Cliquer sur le bouton mode avancé dans la barre d'outils permet de construire des programmes avec un état interne.
Cela permet également d'utiliser des versions avancées de certains blocs ainsi que de nouveaux blocs.
Contactez votre atelier Canopé pour plus d'explications.
Exemples de programme⚓
Pour le mBot avec mBlock⚓
Tester le fonctionnement du robot
Pour tester le fonctionnement du robot avec la télécommande sans fil, il est nécessaire d'écrire un programme comprenant des instructions correspondant à la télécommande. Je vous conseille donc de faire le programme comme suit :
L'instruction « Quand ... pressé » se trouve dans la catégorie « évènements », les instructions en jaunes dans la catégorie « Contrôle » et les instructions en bleus dans la catégorie « Pilotage ».
Fichier à télécharger
Le mode suiveur de ligne
De base, le robot mBot est muni de 2 capteurs de luminosité associés pour créer un suiveur de ligne.
Testez le programme suivant.
Remarquez que le capteur de suiveur de ligne renvoie l'information sous forme de chiffre :
0, lorsqu'il détecte la ligne noire.
1, lorsqu'il ne détecte pas la ligne noire à droite, donc il faut aller à gauche.
2, lorqu'il ne détecte pas la ligne noire à gauche, donc il faut aller à droite.
Le programme suiveur de ligne est disponible en pièce jointe à la fin de cette article.
Fichier à télécharger
Le mode explorateur
De base, le robot mBot est muni d'un capteur à ultrason mesurant la distance en cm à un obstacle.
Fichier à télécharger
