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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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