Premiers Pas avec le Robot EV3
Premiers Pas avec le Robot EV3
🎯 Objectif du chapitre : À la fin de ce chapitre, tu seras capable de programmer ton robot EV3 pour qu'il se déplace avec précision, détecte des obstacles, et saisisse des objets. Les bases pour créer un robot vraiment autonome !
Slides du chapitre
🗺️ Ce qu'on va apprendre aujourd'hui
| Leçon | Titre | Tu sauras faire... |
|---|---|---|
| 1 | Déplacements et rotations | Faire avancer le robot d'une distance précise |
| 2 | Objets et obstacles | Détecter un obstacle et réagir |
| 3 | Saisir et libérer | Utiliser un bras motorisé pour déplacer des objets |
Temps estimé : 2h30 à 3h de pratique
🧠 Avant de Commencer : Comprendre son Robot
Avant de se lancer dans la programmation, prenons 5 minutes pour comprendre comment notre robot "réfléchit".
Les Moteurs Encodés : Le Secret de la Précision
Tu t'es déjà demandé comment un robot sait qu'il a avancé de 50 cm exactement ? Il n'a pas d'yeux pour regarder le sol...
La réponse : les moteurs encodés.
Un moteur encodé, c'est un moteur normal avec un petit bonus : un compteur intégré qui compte chaque fraction de tour. C'est exactement comme le compteur kilométrique d'une voiture !
| 🚗 Dans une voiture | 🤖 Dans le robot EV3 |
|---|---|
| Compteur kilométrique | Encodeur du moteur |
| Compte les km parcourus | Compte les tours de roue |
| Affiche sur le tableau de bord | Renvoie l'info au programme |
Trois Façons de Contrôler un Déplacement
Dans l'application EV3, tu peux dire au robot de bouger de trois manières différentes :
| Méthode | Ce que tu dis au robot | Précision | Quand l'utiliser |
|---|---|---|---|
| ⏱️ Secondes | "Avance pendant 2 secondes" | ⭐ Faible | Tests rapides |
| 📐 Degrés | "Tourne tes moteurs de 360°" | ⭐⭐ Moyenne | Virages précis |
| 🔄 Rotations | "Fais 3 tours de roue" | ⭐⭐⭐ Haute | Distances exactes |
💡 Pourquoi les secondes sont imprécises ?
Parce que la vitesse du robot dépend de l'état des piles ! Avec des piles neuves, "2 secondes" = plus de distance qu'avec des piles faibles. Les rotations, elles, comptent les tours de roue : 3 tours = 3 tours, peu importe les piles.
Le Capteur Ultrason : Voir Sans les Yeux
Le capteur ultrason permet au robot de "voir" les obstacles devant lui. Mais comment ça marche ?
C'est le même principe que l'écholocation des chauves-souris ou le sonar des sous-marins :
Le capteur émet un son très aigu (inaudible pour nous) et mesure le temps que met l'écho à revenir. Plus c'est long, plus l'obstacle est loin !
Ce que le capteur peut détecter :
| ✅ Fonctionne bien | ⚠️ Difficile | ❌ Ne fonctionne pas |
|---|---|---|
| Murs | Surfaces molles (tissus) | Verre transparent |
| Boîtes en carton | Objets très petits | Miroirs (angle) |
| Ta main | Surfaces très inclinées | Trous / vide |
Portée : de 3 cm à 250 cm (2,5 mètres)
Le Pseudocode : Réfléchir Avant de Coder
Avant de construire une maison, on fait un plan. Avant de coder... on fait du pseudocode !
Le pseudocode, c'est écrire son programme en français avant de le traduire en blocs. Ça évite de cliquer au hasard et de se perdre.
Exemple pour un robot qui évite les obstacles :
DÉBUT DU PROGRAMME
RÉPÉTER indéfiniment :
Avancer tout droit
SI la distance devant < 20 cm ALORS
S'arrêter
Reculer un peu
Tourner à droite
FIN SI
FIN RÉPÉTER
FIN DU PROGRAMME
Une fois que tu as écrit ça, traduire en blocs EV3 devient beaucoup plus facile !
📝 Leçon 1 : Déplacements et Rotations
Prérequis
Tu dois avoir construit ta base motrice (train roulant) lors de la séance précédente. Si ce n'est pas fait, suis les instructions de montage "Se déplacer" dans l'application avant de continuer.
Objectif
Apprendre à programmer des déplacements précis et contrôlés avec la base motrice.
Le Défi Final
Faire parcourir exactement 84 cm à ton robot. Ni plus, ni moins !
Les Types de Virages
Ton robot peut tourner de plusieurs façons :
| Type de virage | Comment ça marche | Quand l'utiliser |
|---|---|---|
| Pivot | Une roue avance, l'autre recule | Tourner sur place (demi-tour) |
| Swing | Une roue avance, l'autre reste fixe | Virage moyen |
| Arc | Les deux roues avancent, mais à vitesses différentes | Virage doux en avançant |
Exercice Pratique
- Ouvre l'application EV3 Classroom
- Connecte ton robot via Bluetooth ou USB
- Teste les piles de programmation fournies
- Observe : quel bloc fait avancer ? tourner ?
- Mesure : place ton robot, lance le programme, mesure la distance parcourue
🧮 Trouver Comment Calculer la Distance
Pour atteindre le niveau Diamant (parcourir 84 cm avec précision), il va falloir réfléchir un peu ! Voici quelques questions pour te guider :
Étape 1 : Observer ta roue
- Qu'est-ce qu'une roue, géométriquement parlant ?
- Quand ta roue fait un tour complet, quelle distance parcourt-elle au sol ?
- Comment appelle-t-on la "longueur du pourtour" d'un cercle ?
Étape 2 : Se souvenir des maths
- Tu as sûrement appris au collège comment calculer cette fameuse longueur...
- Ça implique le diamètre (ou le rayon) et un nombre très célèbre qui commence par 3,14...
- Un indice : cherche "circonférence d'un cercle" si tu as oublié !
Étape 3 : Mesurer
- Prends ta roue EV3 et mesure son diamètre avec une règle
- Applique ta formule pour trouver la distance parcourue en 1 rotation
Étape 4 : Calculer
- Si tu sais quelle distance fait 1 rotation, comment trouver le nombre de rotations pour 84 cm ?
💡 Astuce : Tu peux aussi procéder par expérimentation ! Programme 1 rotation, mesure, et déduis le reste.
🎯 Auto-évaluation
| Niveau | J'ai réussi à... |
|---|---|
| 🥉 Bronze | Faire avancer le robot en ligne droite |
| 🥈 Argent | Faire différents types de virages |
| 🥇 Or | Créer un programme pour parcourir 84 cm |
| 💎 Diamant | Utiliser les maths pour calculer la distance exacte |
📝 Leçon 2 : Objets et Obstacles
Objectif
Utiliser le capteur ultrason pour détecter des obstacles et faire réagir le robot.
Construction Préalable
Avant de programmer, tu dois :
- Construire l'extension capteur ultrason (instructions dans l'app)
- Connecter le capteur sur le port 4
- Construire le cuboïde (l'obstacle à détecter)
Le Défi Final
Programmer le robot pour qu'il émette des bips de plus en plus rapides quand il s'approche d'un obstacle — exactement comme le radar de recul d'une voiture !
Comment Utiliser le Capteur
Le capteur renvoie un nombre : la distance en centimètres. Tu peux utiliser ce nombre dans des conditions :
SI distance < 30 cm ALORS
Ralentir
FIN SI
SI distance < 10 cm ALORS
S'arrêter complètement
Jouer un son d'alerte
FIN SI
Exercice Pratique
- Place le cuboïde à environ 50 cm devant le robot
- Programme : le robot avance jusqu'à détecter l'obstacle
- Ajoute : il s'arrête à 10 cm de l'obstacle
- Améliore : il joue un son quand il s'arrête
🎯 Auto-évaluation
| Niveau | J'ai réussi à... |
|---|---|
| 🥉 Bronze | Arrêter le robot devant un obstacle |
| 🥈 Argent | Afficher la distance sur l'écran du robot |
| 🥇 Or | Faire varier la fréquence des bips selon la distance |
| 💎 Diamant | Créer plusieurs zones (loin = lent, proche = rapide) |
📝 Leçon 3 : Saisir et Libérer
Objectif
Utiliser un outil motorisé pour capturer et déplacer des objets.
Construction Préalable
Tu dois ajouter le moteur moyen avec son extension :
- Construire l'extension moteur moyen (instructions dans l'app)
- Connecter le moteur sur le port A
- Garder le capteur ultrason branché (port 4)
Comment Fonctionne le Mécanisme ?
Ce n'est pas une pince qui attrape ! C'est plutôt un enclos mobile — un petit cadre qui peut monter et descendre :
- Le cadre descend autour du cuboïde (comme une cage qui se referme)
- Le cube est maintenant prisonnier dans l'enclos
- Le robot recule → le cube glisse avec lui
- Arrivé à destination, le cadre remonte → le cube est libéré !
C'est le même principe qu'un chariot élévateur simplifié.
Contrôler le Moteur Moyen
| Rotation | Ce qui se passe |
|---|---|
| Positive (+) | Le cadre descend → capture le cube |
| Négative (-) | Le cadre remonte → libère le cube |
⚠️ Attention : Ne force jamais le moteur en butée ! Si le cadre est déjà tout en bas, ne lui demande pas de descendre encore — ça peut abîmer le mécanisme. Limite le nombre de degrés.
Le Défi Final
Mission complète :
- Le robot avance vers le cuboïde
- Il détecte l'objet avec l'ultrason
- Il s'arrête à bonne distance (le cube doit être sous le cadre)
- Le cadre descend autour du cube
- Le robot recule → le cube glisse avec lui
- Arrivé au point de départ, le cadre remonte
- Le cube est libéré !
Exercice Pratique
- Teste d'abord le cadre tout seul : monter, descendre (combien de degrés ?)
- Vérifie que le cadre descend assez bas pour entourer le cube
- Combine : avancer + détecter + s'arrêter + descendre cadre
- Programme le retour : reculer + remonter cadre
- Ajuste les distances et timings si le cube s'échappe en route
🎯 Auto-évaluation
| Niveau | J'ai réussi à... |
|---|---|
| 🥉 Bronze | Faire monter et descendre le cadre au bon moment |
| 🥈 Argent | Combiner la détection ultrason avec le mouvement du cadre |
| 🥇 Or | Ramener le cuboïde au point de départ |
| 💎 Diamant | Ajuster pour différentes distances de départ |
🚀 Défis Bonus
Tu as fini les trois leçons ? Voici des défis supplémentaires !
Défi "L'Artiste" 🎨
Programme ton robot pour qu'il trace au sol la première lettre de ton prénom.
Indice : Décompose ta lettre en segments droits et en virages. Par exemple, un "L" = avancer + tourner 90° + avancer.
Défi "Le Parcours Complet" 🏁
Combine TOUT ce que tu as appris :
- Le robot avance jusqu'à un obstacle
- Il s'arrête à 10 cm
- Il attrape l'objet
- Il fait demi-tour (180°)
- Il revient au départ
- Il dépose l'objet
Bonus : Fais-le sans connaître à l'avance la position de l'objet !
📚 Vocabulaire à Retenir
| Terme | Définition |
|---|---|
| Encodeur | Capteur intégré au moteur qui compte les tours |
| Rotation | Un tour complet de roue (360°) |
| Ultrason | Son très aigu, inaudible par l'humain |
| Capteur | Composant qui mesure quelque chose (distance, lumière...) |
| Actionneur | Composant qui fait une action (moteur, bras...) |
| Pseudocode | Programme écrit en langage naturel avant le vrai code |
🔗 Pour Aller Plus Loin
- Application officielle : LEGO Education EV3 Classroom
- Documentation : education.lego.com
- Idées de projets : Les leçons 4, 5 et 6 du Robot Formateur (prochaines séances !)