HUMAN'EAU ÏDE

Nous sommes en classe de 3ème3 et nous participons au concours robotique. Voici ci-dessous notre revue de projet qui explique toute notre démarche pour la conception et la réalisation de notre robot.

SOMMAIRE

I. Appropriation du Cahier Des Charges

I.1 - Du besoin à l'idée

I.2 - Analyse du règlement : Rédaction du Cahier Des Charges

I.3 - Planification du projet

II. Recherche des solutions

II.1 - Le nuage de mots

II.2 - Le thème

II.3 - Le nom

II.4 - Le logo

II.5 - Une planche tendance

II.6 - Recherche de solutions : parcours du robot sur le circuit

II.7 - Le coût du robot

II.8 - Représenter une solution

III. Réalisations et tests

III.1 - Un programme, un algorithme, une application, et une position pour les capteurs

III.1.1 - Un algorithme

III.1.2 - Un premier programme

III.1.3 Un second programme testé et validé

III.2 - La réalisation pièce par pièce de notre robot

III.2.1 - Le châssis

III.2.2 - Les roues

III.2.3 - La réalisation finale du châssis

III.2. - Impression 3D robinet

III.3 - L'assemblage de Human'eau ïde

III.4 - Modélisation 3D du robot

III.5 - Bande annonce

III.6 - Le stand

IV. Bilan du projet

I. Appropriation du Cahier Des charges

I.1 - Du besoin à l'idée

Voici le besoin de notre robot. L'analyse du besoin est essentielle pour la construction du robot. Nous avons réalisé cette carte mentale grâce au logiciel X Mind. Notre robot doit être le plus rapide sur le circuit et être le plus esthétique possible.

I.2 - Analyse du règlement - Rédaction du Cahier des Charges

Le cahier des charges est indispensable durant un projet et doit être respecté tout au long de celui-ci. Il permet de relever les différentes fonctions techniques que doit réaliser l'objet. Nous l'avons représenté sous forme de carte mentale sur le logiciel X Mind. Nous avons par la suite, regroupé l'ensemble des fonctions techniques dans un tableau.

I.3 - Planification du projet

Avant de se lancer dans un projet, il est important de s'organiser pour ne pas perdre de temps et que chaque personne du groupe puisse avancer. Ainsi, nous nous sommes référés à ce planning pour savoir ce qu'il fallait faire à chaque séance de cours. 

II. Recherche des solutions

II.1 - Le nuage de mots

Le nuage de mots est constitué de 40 mots que nous avons tous choisis secrètement et ensuite mis en commun. Il nous a fait ressortir les mots les plus importants de notre robot. Ce nuage nous à permis à chacun de faire connaître nos envies pour ce futur robot en faisant ressortir en plus grande taille les mots essentiels.

II.2 - Le thème

Le thème que nous avons choisi tous ensemble est l'eau. La pénurie d'eau sera un problème majeur dans quelques années par la cause du réchauffement climatique. Notre robot alimentera les maisons et villes en eau en fonction de leur besoin, de manière efficace et intelligente.

II.3 - Le nom

Le nom de notre robot est "human' eau ïde", ce nom nous est venu suite à la création de notre nuage de mots qui mettait en avant les termes humanoïde et eau. L'idée nous est venue automatiquement au cours des recherches. Nous avons choisi ces mots car notre robot aura une forme humaine et contribuera à l'apport en eau. C'est donc un jeu de mot entre le ''o'' de humanoïde et de l'eau.

II.4 - Le logo

Notre logo se compose de plusieurs parties différentes :

- La planète Terre car la pénurie d'eau touchera probablement tout le globe.

- Un robinet qui représente l'apport en eau.

- Le nom "human' o ide" dont la syllabe "o" est représentée par une goutte d'eau.

- Le slogan ''just drink it'' qui s'inspire du célèbre slogan ''just do it'' 

II.5 - Une planche tendance

La planche tendance que nous avons réalisée à l'aide du logiciel Canva, regroupe toutes les parties importantes d'un projet :

- Le nuage de mot 

- Le nom

- Le thème (images d'inspirations)

- Les couleurs : le bleu représente l'eau et le gris est une couleur qui nous est venue assez naturellement car elle nous faisait penser à un monde assez futuriste notamment en liaison avec la ville et le monde urbain.

- Un texte explicatif

- Le logo

II.6 - Recherche de solutions : parcours du robot sur le circuit

Au cours de cette séance, nous avons énuméré les différentes fonctions techniques qui répondaient à la fonction principale : "Réaliser le circuit imposé de façon autonome". Par la suite, nous nous sommes lancés dans la recherche de toutes les solutions techniques possibles. Une fois toutes les solutions énumérées, nous avons sélectionné celles qui nous paraissaient les plus adaptées au fonctionnement de notre robot. 

Comme tout système embarqué, le système de notre robot se représente sous la forme de deux chaînes qui sont liées, et qui nous permet de visualiser les différentes pièces de notre robot.     

La première, est la chaîne d'information : elle va acquérir les informations extérieures, les transmettre à l'interface programmable, puis les communiquera à la chaîne d'énergie.     

La deuxième, est la chaîne d'énergie qui alimente le robot, distribue l'énergie, convertie cette énergie (électrique) en une autre énergie (mécanique) puis la transmet dans les circuits du robot.             

II.7 - Coût du robot

L'une des contraintes que nous devions respectée en particulier est le coût du robot. Ce tableau résume le prix de l'ensemble des pièces de notre robot afin que nous puissions savoir si nous étions toujours dans le budget. 

II.8 - Représenter une solution 

Nous avons tout d'abord réalisé plusieurs croquis même si selon les représentations de chacun, ils étaient difficilement compréhensibles, cela nous a permis de réfléchir au design de notre robot. En voici quelques exemples : 

III. Réalisation et tests 

III.1 - Un programme, un algorithme, une application, et une position pour les capteurs

III.1.1 Un algorithme

Pour commencer, nous avons en classe entière programmé le début du fonctionnement du de notre robot sous forme d'organigramme. Le robot doit donc : 

1. Démarrer automatiquement après avoir reçu l'ordre de l'utilisateur (bouton poussoir/bluetooth) 

2. Avancer automatiquement si les capteurs suiveurs de ligne droite et gauche indiquent 0.

3. Tourner à droite automatiquement lorsque le capteur de suiveur de ligne droite envoie 1 et le capteur suiveur de ligne gauche envoie 0.

4. Tourner à gauche automatiquement lorsque le capteur suiveur de ligne gauche envoie 1 et le capteur suiveur de ligne droite envoie 0.

5. S'arrêter automatiquement lorsque les capteurs suiveurs de ligne droite et gauche sont à 1.

CSLD = capteur suiveur de ligne droite

CSLG = capteur suiveur de ligne gauche

BP = bouton poussoir

III.1.2 Un premier programme

Voici notre premier programme simulé sur le logiciel Scratch.

Grâce à ce premier programme, nous avons déterminé l'emplacement des deux capteurs suiveurs de ligne. Pour cela, nous avons testé trois dispositions différentes, voici les vidéos des tests :

Premier test : 

Nous constatons que le robot effectue le parcours sans difficulté mais que l'écartement des capteurs ne lui permet pas de s'arrêter au niveau de la ligne noire. Nous ne choisirons donc pas cette possibilité car le robot ne s'arrêterait pas et continuerait de buter contre la zone d'arrêt.

Second test :

Nous remarquons que le robot effectue à nouveau normalement le parcours et que l'écartement des capteurs est bon puisqu'il arrive à s'arrêter au niveau de la ligne noire. Mais l'emplacement des capteurs est mauvais, car le robot s'arrête trop tard et que le devant du robot dépasse la butée. Nous ne choisirons donc pas cette possibilité car le robot s'arrêterait donc pas au bon moment. 

Troisième test :

Nous constatons sur la vidéo que le robot réalise le parcours normalement. De plus, il réussit à s'arrêter au niveau de la zone d'arrêt. Cette position des capteurs est idéale car elle permet au robot d'être autonome durant la réalisation du parcours mais aussi durant l'arrêt au niveau de la butée finale. C'est pour cela que nous choisirons cette possibilité qui nous permettra ainsi qu'à notre robot, de réaliser le parcours automatiquement sans avoir besoin de notre intervention.

III.1.3 Un second programme testé et validé

Afin que notre robot puisse avancer correctement lors du parcours, nous avons créé un programme, basé sur le premier, sur le logiciel mblock, en utilisant une carte Arduino et des capteurs suiveurs de ligne noire. Ainsi, nous avons testé l'efficacité de ce programme en remplaçant les moteurs en utilisant des DEL verte et rouge. Ce programme devait :

- Allumer les DEL verte et rouge (moteurs gauche et moteur droit) quand les capteurs suiveurs de ligne noire de gauche et de droite n'identifient pas la couleur noire (couleur blanche) = le robot avance tout droit jusqu'à ce qu'un (ou les) capteur(s) suiveur(s) de ligne noire identifie(nt) la couleur noire.

- Ne pas allumer les DEL verte et rouge (moteur gauche et moteur droit) quand les capteurs suiveurs de ligne noire  de gauche et de droite identifient la couleur noire (ligne noire) = le robot s'arrête au niveau de la butée.

- Eteindre la DEL verte (moteur gauche) quand le capteur suiveur de ligne noire de gauche identifie la couleur noire (ligne noire) au niveau du côté gauche = le robot tourne vers la gauche

- Eteindre la DEL rouge (moteur droit) quand le capteur suiveur de ligne noire de droite identifie la couleur noire (ligne noire) au niveau du côté droit = le robot tourne vers la droite

Nous avons ensuite téléversé le programme dans carte Arduino :

Voici les tests qui nous ont permis de valider le programme :

III.2 - La réalisation pièce par pièce de notre robot

III.2.1 - Le châssis

Voici le châssis de notre robot que nous avons modélisé à l'aide du logiciel Sketchup, puis usiné. Il a la forme d'une bouteille car c'est un objet qui fait allusion à l'eau, celle-ci étant le thème de notre robot. Comme vous pouvez le remarquer, il y a une petite encoche à l'arrière afin d'y insérer une goutte d'eau usinée en bleu.

III.2.2 - Les roues

Ensuite, nous avons réalisé la modélisation des roues et nous l'avons insérée dans un logiciel (GCAO) qui nous a permis de les usiner.

Les premières roues que nous avons obtenues, ont du être à nouveau usinées afin que les moteurs puissent correctement s'insérer à l'intérieur. Sur cette photo, nous pouvons observer que la roue de droite possède un petit trou dont le diamètre est inférieur à celui du trou de la roue de gauche.

 III.2.3 - La réalisation finale du châssis

Sur notre premier prototype nous avons effectué différentes mesures pour savoir où mettre les capteurs, les différentes mesures et cotations. 

Voici le châssis final de notre robot que nous avons modélisé à l'aide du logiciel Sketchup, puis usiné. Nous avons réalisé un second châssis afin que l'encoche soit plus large (pour que la goutte d'eau s'insère mieux) et que l'extrémité de la bouteille soit rallongée (pour une meilleure stabilité). Il y a également une encoche circulaire pour que le bocal s'insère et soit stable. Et enfin, on peut remarquer la présence de deux "trous" pour fixer les capteurs. 

III.2.4 - Impression 3D robinet

Afin que notre robot soit le plus en accord possible avec notre thème de l'eau, nous avons réalisé en impression 3D un robinet que nous allions fixer sur la goutte d'eau par la suite. 

III.3 - L'assemblage de Human'eau ïde

Une fois toutes les pièces usinées, il a fallu les assembler avec les moteurs, les capteurs, le microcontrôleur, et les fils électriques.

Notre robot est alors composé d'un châssis en forme de bouteille, de deux roues avec un robinet dessus, d'une goutte d'eau, d'un récipient bleu et d'un robinet noir. 

Voici notre robot plongé dans son univers : 

III.4 - Modélisation 3D du robot

Afin de représenter notre robot tel qu'il serait dans la réalité, nous l'avons modélisé à l'aide du logiciel Sketchup. De plus qu'une visualisation réaliste, cette modélisation plonge le robot dans son univers, la sécheresse.

III.5 - Bande annonce

Voici la bande annonce de robot qui explique l'histoire de sa création. Nous l'avons réalisée à l'aide du logiciel Adobe Spark.

III.6 - Le stand

Afin d'être préparés pour le concours, nous avons réalisé un stand. Le stand permet également que le robot soit le plus plongé dans son univers.

IV. Bilan du projet

En conclusion, nous pouvons dire que ce projet a été enrichissant et intéressant pour nous tous. En effet, ce projet a fait appel à tous ce que nous avons appris depuis l'année de 4ème, que ce soit l'analyse du besoin, le cahier des charges, la recherche de solutions, la programmation, la modélisation et l'usinage. Mais ce projet a également été source de nouveautés et de savoirs comme réaliser une bande-annonce, l'impression 3D, la réalité augmentée, et dans une plus grande mesure construire un robot. De plus, nous avons été confrontés à s'organiser entre nous, à coopérer ensemble pour avancer efficacement, et à s'entraider. 

RUAU Laurie

BEN AFIA Maysoun

GERGAUD Ewan

SOUBIRAN Luc