Les Robots

 

En quatre ans les robots réalisés ont bien évolué. L'architecture mécanique s'est affinée et, depuis cette année, une proportion importante de pièces a été réalisée par nos élèves. Il s'agit des pièces issues de plaques en plastique ou en bois mais aussi celles réalisées sur une imprimante 3D. Les autres parties, en aluminium, sont usinées dans l'établissement. L'architecture des cartes électroniques reste parfaitement compréhensible par des élèves de seconde et permet de piloter en temps réel une trentaine de périphériques. Elles ont été utilisées pour commander des leds de puissance, des rampes de leds RGB, des haut-parleurs, des servo-moteurs, des moteurs à courant continu, une canne à selfies et même un gonfleur de matelas pneumatiques. Enfin l'interface de programmation est rapidement maîtrisée par les élèves et le système de contrôle est suffisamment précis pour permettre à des robots de danser, de s'illuminer, de marcher sur deux pattes, de chanter, de jouer du piano, de gratter une corde, de souffler dans une flûte, de faire des roulements de tambours ou d'utiliser un xylophone.

robots

Les élèves disposent donc d'un système de contrôle performant et suffisamment généraliste pour laisser libre cours à leur imagination. Par ailleurs, nos élèves disposent maintenant d'une assez large variété de robots et peuvent s'en inspirer pour concevoir leurs futures réalisations.

2010 : Gipsy, l'araignée

Le robot réalisé en 2011 se prénomme Gipsy. Il s'agit d'un hexapod : il nous avait semblé plus prudent que le premier occupant de notre ménagerie soit particulièrement stable. Chacune des six pattes de Gipsy était pilotée par une carte électronique. Gipsy a été présentée à Robocup Junior UK sans pouvoir concourir dans l'épreuve visée, les organisateurs nous ayant signalé trop tardivement une modification de la localisation de l'épreuve.

Gipsy a également concouru au championnat académique Robofesta et nous a ramené le premier d'une série de cinq titres de champion.

 

hexa1

2011 : Rango, le caméléon

Gipsy souffrait en particulier de surpoids et son successeur Rango bénéficie d'une architecture mécanique allégée qui lui permet de danser avec beaucoup de rythme. Il adore se trémousser avec sa copine Rangette sur les chansons de Boney M et en particulier Raspoutine.

Ses déhanchements lui ont permis de remporter Robocup Junior UK dans la catégorie danse en 2012. Il s'est également distingué à Robofesta et a remporté l'année suivante une médaille d'or aux Jeux Olympiques de robotique à San Francisco dans la catégorie Best of Show de la Junior League.

cameleon1 2012: Pingu and its friends and Gipsy II

L'architecture et la programmation des cartes électroniques qui contrôlent Gipsy I et Rango ne permettaient de piloter qu'un nombre réduit de moteurs. Chacun de ces robots supportent donc plusieurs cartes. Par ailleurs, la mise au point de la chorégraphie des robots était relativement fastidieuse car les microcontrôleurs devaient être reprogrammés avant d'être réinsérées sur les cartes. D'un autre côté, ce système particulièrement simpliste était parfaitement maîtrisé par les élèves.

En 2013, l'ambition était de faire marcher sur deux pattes des pingouins et de permettre à Gipsy de jouer du piano. Le système de contrôle des robots devait donc évoluer et la deuxième génération des cartes électroniques est construite autour d'un microcontrôleur plus puissant capable de piloter en parallèle une trentaine de périphériques. Il est par ailleurs possible d'élaborer la chorégraphie en temps réel via une connexion USB.

pingu

Le système supporté par les processeurs n'est donc plus totalement compréhensible par des élèves de seconde. Par contre ils continuent à apprendre à programmer le contrôle d'un périphérique seul (un moteur, une rampe de leds RGB, un haut-parleur…) ou de plusieurs successivement. D'un autre côté, ils prennent beaucoup plus de plaisir à utiliser ce système et exploiter au mieux les périphériques qu'ils ont souhaité intégrer dans leurs réalisations.

Pingu et ses amis ont été présentés aux Jeux Olympiques de robotique à San Francisco dans la catégorie Best of Show de la junior league. Ils ont obtenu la médaille de bronze ainsi qu'un peu plus tard le titre à Robofesta.

Gipsy2

Nous souhaitions également permettre à Gipsy de jouer du piano afin de l'engager Gipsy dans la catégorie des robots musiciens de la senior league. Gipsy a donc bénéficié d'une mise à jour de son système de contrôle et, engagée dans la cour des grands, elle s'est permis, par sa grâce et sa dextérité, de s'imposer. Et ceci face à des universitaires américains et mexicains. Elle a également obtenu un deuxième titre à Robofesta.

2013: Le Bagad d'Asimov

Cette année, les élèves ont retenu le thème des robots musiciens. Il s'agissait plus précisément de choisir un instrument de musique, de comprendre le principe physique exploité pour produire le son et d'adapter ce principe au monde de la robotique.

Par exemple, les instruments à vent sont basés sur une résonance dans une colonne d’air. En ce qui concerne la flûte, ce principe a été adapté à la main de l'homme en disposant des orifices le long d’un tube. Notre robot-flûte ne dispose pas de doigts et son tube résonnant ne présente donc pas de trous. Il est néanmoins capable de produire les mêmes sons tout en défilant et en dansant.

De même notre guitare n'intègre aucune frette. Pour modifier la hauteur des notes produites il modifie la tension des cordes. En d'autres termes, il réaccorde ses cordes tout au long de sa prestation. Il était prévu que le bagad d'Asimov soit constitué d'une flûte sans trous, d'une guitare sans barrettes, d'un piano mais aussi de deux xylophones et d'une batterie. Les expériences réalisées et les délais imposés nous ont néanmoins amené à nous concentrer sur quatre robots, les plus prometteurs.

bagad

C'était un projet pédagogiquement très intéressant car en plus de l'étude de la physique des instruments de musique, il induit de belles opportunités en termes culturels et linguistiques. Par ailleurs, cette dimension scientifique nous a permis de participer à deux concours axés sur les sciences et d'obtenir une troisième place à la finale locale de Faites de la Science ainsi que deux prix lors du concours de vidéo Raconte ta science : le prix du jury dans la catégorie lycée prix du public face à 18 autres réalisations.

Les élèves ont également participé à la treizième édition du concours académique de robotique : Robofesta. Cette année, les robots musiciens réalisaient la bande-son d'une pièce de théâtre muette : Dark Vador tente de récupérer son fils Luke mais Superman s'en mêle ! Le spectacle a conquis le jury : ils ont obtenu leur cinquième titre de champion académique. Ils ont également obtenu le premier prix spécial de cette compétition.

windbot

Windbot n’a pas de doigt. Sa flûte ne présente donc aucun orifice. Flûturama est néanmoins capable de générer différents sons en faisant coulisser un tube et en allongeant donc sa flûte. Pour jouer de son instrument Flûturama il était prévu que dispose de trois moteurs. Le premier sert à produire un souffle. Le second à faire coulisser le prolongateur. Le dernier devait permet d’interrompre le souffle entre deux notes mais ce système n'a finalement pas été réalisé.

woodbot

Les xylophones en bois sont constitués d'un nombre variable de lames. La hauteur de la note générée est fonction de la longueur de la lame et la richesse du timbre est très dépende du système de frappe retenu. Les marteaux ne sont pas fixés de manière rigide. Cette liberté de mouvement permet d'obtenir des sons secs qui s'apparentent à ceux obtenus par un vrai musicien.

Woodbot dispose de huit lames disposées le long de son ventre. L'ordre de celles-ci est choisi pour permettre l'utilisation simultanée des marteaux et permettre d'obtenir une rapidité suffisante pour jouer une mélodie.

Stringbot

La guitare est une des nombreuses déclinaisons des instruments à cordes tendues sur un manche et exploitant une caisse de résonance. La fréquence du son généré dépend du matériau de la corde, de la section de celle-ci, de la tension qu’il faut accorder et de la longueur utile que le guitariste fait varier en pinçant la corde au niveau d’une frette.

Stringbot possède trois cordes de nature différente. Il n’a pas de doigt et ne peut, comme un guitariste, pincer les cordes pour en faire varier la longueur utile. Pour jouer différentes notes il réaccorde systématiquement la tension de ses cordes. Stringbot est munie de trois moteurs pour tendre les cordes, trois moteurs pour déplacer les médiators et une caisse de résonance pour amplifier le son.

DrumbotLe tambourin est constitué d'un cylindre de bois ou de plastique, sur lequel est tendue une peau animale ou une surface plastique. Le timbre du son dépend de la matière et de l’épaisseur de la toile. Il dépend aussi du diamètre du tambourin et de la profondeur de la caisse de résonance.

Drumbot est d’humeur changeante. Parfois il se frappe le ventre, parfois il se tape la tête. L’un de ses tambourins est en métal, l’autre en bois. Il peut donc générer deux timbres de son bien différents. Pour obtenir un son sec et claquant, Drumbot dispose de deux systèmes de frappe conservant un degré de liberté.

2014: The Fantastic Beasts

En 2014 nous souhaitions progresser au niveau de l'esthétique de nos réalisations. Pour atteindre cet objectif, nous avons monté un partenariat avec la compagnie La Machine de Nantes. Les élèves ont visité leurs ateliers et présenté leur projet. Par ailleurs, une diplômée de l'École Européenne Supérieure d'Art de Bretagne a accompagné les élèves tout au long de l'année pour les conseiller et leur faire découvrir différentes techniques artistiques. La troupe des Fantastic Beasts est composée de cinq robots constitués de bois, de plexiglas, d'aluminium et de plastique. Différentes techniques de peinture, de gravure, de sculpture ont été explorées. Et le résultat a conquis le jury indien qui leur a décerné la médaille d'or. Ils ont obtenu également le titre de champion académique.

2014

2015: The RoboGames Team


En 2015 nous avons proposé aux élèves de choisir une épreuve des RoboGames et de concevoir un robot pour s’y distinguer. Le résultat est un groupe de robots très disparate avec un éléphant qui tague un éléphant avec des bombes de craie, un crabe et une araignée capable d’enjamber des obstacles, un humanoïde qui fait du roller et un qui essaie de courir, un robot qui joue du violon et deux autres qui préparent des cocktails… Les élèves ont franchi un cap en matière de complexité des robots et de leur programmation : usage intensif d’une imprimante 3D, paramétrisation du programme par exemple pour choisir le cocktail à réaliser. Sur ces huit robots, quatre ont été distingués aux RoboGames !

2015

2016: Retour aux sources

En 2017, les élèves devaient réaliser un robot avec pour objectif de se distinguer dans l’épreuve Free Style de Robot-SM. Ils ont réalisé 8 robots très différents : un arbre qui marche, un cochon qui fait des galipettes, une pieuvre qui fait des bulles, un dragon multicolore, un panda qui s’assoit, un Jedi qui manie le sabre, un papillon qui essaie de voler et un chat capable de prendre des selfies. Chacun de ces projets constituait un véritable challenge technique mais s’est pourtant matérialisé par un robot artistiquement très réussi.

2016

2017 : De l'interactivité

Pour l’édition 2017 de Robofest, nous avons décidé de proposer deux équipes, une équipe de 4 acrobates faisant des cabrioles mais aussi un groupe de 4 musiciens. Une contrainte du concours, nouvelle pour nous, est de présenter des robots proposant une certaine interactivité avec le public ou l’environnement. On a donc intégré des capteurs de son et de distance à nos robots et permis aux élèves de programmer une chorégraphie paramétrée par les informations fournies par ces capteurs.

2017

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