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Fonctionnalités et utilisation des robots LEGOMindstorm

Stage «Hippocampe» d’initiation à la rechercheÉcole Normale Supérieure, Lyon

14 Mai 2014

Stage «Hippocampe» - Robots 1/23

Bienvenue !

Objectifs

Comprendre les fonctionnalités des robots LEGO MindstormÉcrire votre premier programmeCharger un programme dans le robot

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Plan

IntroductionQu’est-ce qu’un robot ?Les composantsNavigation etComportementProgrammation parblocsExemples

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Introduction

Isaac Azimov a popularisé la notion de robotiquedans les années 1930. Il propose trois lois régissantles robots de ses œuvres de science-fiction.

Un robot ne peut porter atteinte à un êtrehumain, ni, restant passif, permettre qu’unêtre humain soit exposé au danger.Un robot doit obéir aux ordres que lui donneun être humain, sauf si de tels ordres entrenten conflit avec la Première loi.Un robot doit protéger son existence tant quecette protection n’entre pas en conflit avec laPremière ou la Deuxième loi.

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Des utilisations variées

Figure: Mars Exploration Rover est une mission de laNASA ayant pour objectif d’étudier la planète Mars.

Tâches dangereuses pour l’homme

Décontamination d’équipementsExploration en milieu hostile

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Des utilisations variées

Figure: Fabrication de véhicules automobiles.

Tâches répétitives et/ou stressantes

Chaines de montagesTravail de précision

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Et bien d’autres encore...

SantéMilitaireJouetsAgricultureSurveillanceTransportsDivertissementBTPDomotique...

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Qu’est-ce qu’un robot ?

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Votre but : créer de l’intelligence !

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LEGO Mindstorm EV3

Figure: Robots EV3RSTORM et EXPLOR3R

Fonctionnalités500+ pièces et éléments techniquesProcesseur ARM9 et connectivité Internet3 moteurs interactifs, 6 capteurs différentsLogiciel de programmation par blocsContrôle via Télécommande ou application mobile

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Les composants

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La Navigation

Mouvement d’un point à un autreDéplacement sur une distance donnéeRotation selon un angle précisSuivi de trajectoire

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Le Comportement

Prise de décisionUne condition liée à une observationUne action à effectuer quand la condition est vérifiée

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Exemple 1

Nous souhaitons que le robot avance tout droit jusqu’à ce qu’il croise unobstacle. A la détection d’un obstacle, il doit effectuer une rotation à 90degrés.

Deux comportements

Avancer tout droitSi obstacle, arrêt et rotation

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Comment programmer le robot ?

Bloc de programmation : unité de commande

L’enchaînement des blocs de programmation entraîne une exécutioncohérente du robot

Différentes palettes sont disponibles dans l’environnement deprogrammation :

ActionContrôle du déroulementCapteurDonnéesAvancé

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Palette action

Moteur MoyenGros MoteurDéplacement et directionDéplacement charAffichageSonTémoin d’état de la brique

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Palette contrôle

DémarrerAttendreBoucleSélecteurInterruption de boucle

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Palette capteur

Boutons de la briqueCapteur de couleurCapteur infrarougeRotation du moteurMinuteurCapteur tactile

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Retour sur l’exemple 1

Nous souhaitons que le robot avance tout droit jusqu’à ce qu’il croise unobstacle. A la détection d’un obstacle, il doit effectuer une rotation à 90degrés.

Avancer tout droitBoucle : Répéter "Avancer"

Si obstacle, arrêt et rotationCondition : Détection d’un obstacleAction : Arrêt des moteurs puis rotation à 90 degrés

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Retour sur l’exemple 1

Avancer tout droitBoucle : Répéter "Avancer"

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Retour sur l’exemple 1

Avancer tout droitBoucle : Répéter "Avancer"

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Exemple 2 : Déplacement dans un plan

Etape 1 : Examiner la situation

Comprendre le problème et identifier vos objectifsQuelle ma situation de départ ?Quelle est ma condition d’arrivée ?Quels sont les capteurs nécessaires ?

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Exemple 2 : Déplacement dans un plan

Etape 2 : Définir le comportement global du robot

Est-ce que le parcours est connu ?Comment réagir face aux obstacles ?

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Exemple 2 : Déplacement dans un plan

Etape 3 : Découpage du comportement global

Mettre en évidence les étapes menant à l’objectifQuelles actions ?

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Exemple 2 : Déplacement dans un plan

Etape 4 : Définir la séquence d’étapes

Ecrire la séquence permettant de résoudre le problèmeQuel est l’ordre logique des étapes ?

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Exemple 2 : Déplacement dans un plan

Etape 5 : Traduire la séquence d’étapes

Exprimer chacune des étapes en terme de blocs de programmation

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Et maintenant...

Merci de votre attentionC’est à vous de jouer !

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