mini-projet « mécanisme

ACTIVITÉS PÉDAGOGIQUES SOUS FORME DE

MINI-PROJETS

ILLUSTRATION ET RETOUR D’EXPÉRIENCE

GILLES MOISSARD – DAVID VIOLEAU

Sommaire

- Définition des projets- Exemple 1 : mini projet « mécanisme » 1ère année- Exemple 2 : mini projet de fin d’année- Exemple 3 : mini projet « mécanisme » 2ème année

Des projets en cpge

- Contexte- Parcours de formation en cinq ans

- Structuré par des concours sélectifs au bout de deux ans-Programmes de SII

- « Le programme est élaboré en s’inspirant de l’approche projet,

sans pour autant prétendre former les élèves à la conduite de

projets »- « liberté pédagogique »

- Motivation- Activités guidées passivité

- Projet

Espace de liberté Travail collaboratif

Autonomie

- vertus potentielles de l’activité par projets- apprendre à s'organiser, individuellement et collectivement

- gagner en autonomie individuellement et au sein d'un groupe

- créer, inventer, innover

- Éléments clés- Objectif

- Doit être clair, motivant, accessible, nouveau- et répondre à une problématique crédible d’ingénierie

- Activité en groupe- L’activité doit être décomposable en plusieurs tâches

- Ressources- Documents explicites- Ressources matérielles et logiciels du laboratoire- L’enseignant (coaching positif)

- Restitution- Soutenance orale- Document de synthèse- Défis/challenge entre groupes ou classes

Mini-projet « mécanisme »

Problématique technique : Amélioration d’un système mécanique

Objectifs pédagogiques : • proposer un modèle mécanique d’un système• valider ce modèle• adapter le modèle en vu de répondre à une problématique d’amélioration

Organisation• Équipes de 3• Plusieurs systèmes dupliqués• Rôles à attribuer à chaque membre du groupe (expérimentation, simulation,

modélisation)• Rapport à rendre à la fin des 2 séances

Prérequis• Modélisation des liaisons, schématisation• Utilisation d’un logiciel de simulation numérique mécanique


Problématique technique : Amélioration d’un système mécanique

Besoin : renforcement des cuisses et hanchesNécessité de pousser latéralement et verticalement

Besoin : distribuer deux fois plus de savon pour un seul passage de main


AnalyserRapport élèves


Expérimenter

Analyser


Modéliser

Analyser

Expérimenter


Communiquer

Modéliser

Analyser

Expérimenter


Communiquer

Résoudre/Simuler

Modéliser

Analyser

Expérimenter


CommuniquerConcevoir

Résoudre/Simuler

Modéliser

Analyser

Expérimenter

Mini-projet de fin d’année

Problématique technique : Analyser et reproduire le retour à la base d’un robot aspirateur autonome

Objectifs pédagogiques : • Analyser une chaîne d’information• Analyser une chaîne d’énergie• Implanter un comportement

Organisation• Équipes de 4• 3 séances de 2h• 1 séance de revue de projet : présentation/compétition

entre groupes / classes

Matériel• 1 ou 2 bases émettrices • 1 robot par groupe (voire 2)• 1 oscilloscope par groupe• Arduino Uno, quelques composants électroniques

Documentations


Documentation à disposition• Documentation électronique du Probot• Programmes Arduino, exemples


Conduite du projet

3 séances de 2h

A chaque fin de séance :− par groupe avec l’enseignant− bilan de la séance− objectifs de la séance suivante

Séance 1− présentation du projet− les élèves s’approprient le projet, se répartissent les rôles− bilan

Séances suivantes− activités− bilan

Dernière séance− présentations en groupe− bilan


Analyse de la chaîne d’information

Identifier les signaux émis par la base• À l’oscilloscope grâce à un circuit électronique à réaliser

Acquérir les signaux et les traiter• Librairie Arduino IRRemote

Identifier les zones d’émission

Représenter graphiquement le comportement attendu


Analyse de la chaîne d’énergie

Analyser la logique de pilotage des moteurs• Câblage puis analyse d’un programme simple

Réaliser une bibliothèque de mouvements élémentaires• Avancer• Reculer• Tourner sur place de X ° à droite ou à gauche

Représenter graphiquement le comportement attendu


Implantation et Mise en commun

Bilan :


Problématique technique : Justifier l’exigence de simplicité de montage et concevoir la loi de commande du simulateur


Organisation• Équipes de 3• Tout le monde travaille sur la même problématique• Rôles à attribuer à chaque membre du groupe (expérimentation, simulation, modélisation)

Prérequis• Modélisation des liaisons, schématisation• Utilisation d’un logiciel de simulation numérique mécanique

Réussite• Droit de tester 60 secondes la loi trouvée sur le jeu !

Matériel• Acquisition et pilotage multipostes indispensables• Plusieurs PCs en réseau• Logiciel de simulation numérique mécanique


Expérience 1 : test avec logiciel constructeur (lois inconnues)

Proportionnalité entre :• accélération longitudinale du véhicule et angle de tangage

du siège• accélération latérale du véhicule et angle de roulis du

siège


Expérience 2 : Détermination des coefficients de couplage

Système instrumenté et pilotable en multiposte

Loi de commande : trouver les coefficients tels que

Difficultés : • Quelles consignes appliquées pour obtenir les mouvements

souhaités ?• Tracés des lois entrée-sortie• Problèmes d’offsets, de gains à résoudre• Unité des grandeurs…

Mini-projet « mécanisme »Modélisation - Simulation

Maquette volumique et module cinématique donnés

Epure paramétrée

Schéma cinématique réalisé

Validation paramétrage et modèle simulé (mobilités internes et utiles)Choix des mouvements

Aucune contrainte de montage (isostatique)

Mini-projet « mécanisme »Comparaison expérience-simulation

Difficultés : • Unités !!!• Grandeurs tracées• Compromis physique

CI : Projet mécanisme

Implantation des lois en python

Test en situation des lois implantées

Amélioration avec filtrage si nécessaire

Bilan sur les mini-projetsPour l’élève : • Acteur de sa formation• Nécessité d’une auto-évaluation des connaissances et compétences acquises

Pour l’enseignant : • Nécessité de bien définir les objectifs de formation visés par les mini-projets• Nécessité de mesurer les compétences acquises entre le début et la fin d’un mini-

projet