Un kit de robotique adapté aux écoles

Le kit robotique Éducation Nationale ESPeRobo – édition collège a été conçu pour être manipulé de façon répétitive par les élèves. En effet, avec ce kit, vous n’aurez pas besoin de vis, puisqu’il vous suffit d’imbriquer les éléments pour construire rapidement et simplement des robots ! Le professeur pourra ainsi se concentrer sur l’essentiel : enseigner la programmation en Python.

Des manuels de cours en libre accès pour programmer des robots en Python

Au kit robotique Éducation Nationale ESPeRobo – édition collège, sont associées 14 heures de cours dont les manuels sont consultables sur cette page de notre site École Robots. Au sommaire du 1er manuel :
Une première partie propose de programmer des feux de signalisation pour assimiler les notions de base de la programmation et du langage Python (séquence, boucle et condition).
La deuxième partie propose, quant à elle, de programmer plusieurs types de voitures autonomes à l'aide notamment d'un photoréflecteur infrarouge. Les élèves seront, en effet, amenés à programmer une voiture anticollision, antichute ou encore de circuit.

Une carte programmable puissante à programmer en Python et une extension pour aller plus loin

La carte programmable du kit se distingue par sa puissance et son autonomie. Munie d’un processeur ESP32, elle intègre également de multiples capteurs : panneau LED, boutons-poussoirs, buzzer, capteur de lumière, accéléromètre, boussole ou encore gyroscope. Son extension sur laquelle se clipse la carte permet de programmer des actionneurs (servomoteurs et moteurs CC) et capteurs supplémentaires. Codez vos robots avec le logiciel Studuino:bit qui propose deux environnements de programmation possibles :

• Un équivalent de Scratch 3.0 personnalisé pour programmer les capteurs et actionneurs du kit.
• Un éditeur Python.

Partie 1 – Programmer des LED

Objectif : Acquérir les bases du langage Python à travers la programmation de feux de signalisation.

Chapitre 1 : Programmer des séquences	Objectif : allumer une LED en Python.Notions abordées : Séquence, objet et propriété, méthode et paramètre. Importer un objet d’une bibliothèque. Exécuter une méthode pour laquelle sont définies des paramètres (allumer la LED aux coordonnées x-y en telle couleur). Exercice : Programmer un feu de signalisation.
Chapitre 2 : Programmer des boucles	Objectif : Programmer une boucle en Python.Notions abordées : Différencier les 2 types de boucle et les instructions for et while. Dessiner un organigramme figurant une boucle. L’indentation en programmation. Exercice : Programmer un feu piéton dont la séquence d’allumage tourne en boucle.
Chapitre 3 : Programmer des conditions	Objectif : Programmer une condition en Python.Notions abordées : Dessiner un organigramme figurant une condition. La syntaxe des conditions : instructions if-else et opérateurs relationnels. Programmer le bouton-poussoir A de la carte. Exercice : Programmer un feu de signalisation muni d’un bouton-poussoir pour piéton (si le bouton est pressé, le feu piéton passe au vert, clignote, puis repasse au rouge).
Chapitre 4 : Apprentissages avancés – programmer des buzzers	Objectif : programmer un feu de signalisation accessible avec un buzzerNotion abordée : La fonction en PythonExercice : Faire passer le feu piéton au vert et lancer le buzzer pour indiquer aux personnes malvoyantes qu’elles peuvent traverser.
Chapitre 5 : Apprentissages avancés – programmer des capteurs de lumière	Objectif : programmer une LED à s’allumer quand la luminosité est faible.Notions abordées : Programmer un capteur de lumière. Savoir déterminer un seuil. Exercice : Programmer la LED à s’allumer quand le capteur de lumière détecte une luminosité inférieure au seuil établi.

Partie 2 – Programmer des voitures

Objectif : Programmer en Python des voitures de plusieurs sortes : anticollision, antichute, de circuit.

Chapitre 1 : Programmer des moteurs CC	Objectif : Programmer une voiture à rouler en Python.Notions abordées : Les classes en programmation. Régler la vitesse, la direction et le freinage d’un moteur en Python. Exercice : Programmer une voiture à avancer, reculer, s’arrêter.
Chapitre 2 : Programmer des voitures	Objectif : Programmer sa voiture à tourner.Exercices : Programmer des virages et des rotations à droite et à gauche. Programmer la voiture à rouler dans un cercle.
Chapitre 3 : Faire une voiture anticollision	Objectif : Programmer une voiture qui détecte un obstacle et s’arrête.Notion abordée : Le photoréflecteur infrarougeExercices : Déterminer un seuil indiquant l’absence ou la présence d’un obstacle. Dessiner un organigramme. Écrire un programme anticollision.
Chapitre 4 : Faire une voiture antichute	Objectif : Programmer une voiture capable de s’arrêter au bord d’un bureau.Exercices : Déterminer un seuil pour le photoréflecteur pour différencier le sol du vide. Planification des actions lorsque la voiture détecte du vide et organigramme. Écrire le programme antichute en Python.
Chapitre 5 : Faire une voiture de circuit	Objectif : Programmer une voiture qui suit un chemin.Exercices : Déterminer un seuil pour le photoréflecteur pour différencier la ligne noire (le chemin) du blanc. Planification des actions et organigramme. Écrire le programme de la voiture de circuit en Python.

Partie 1 : La barrière automatique

Objectif : Réutiliser les notions vues dans le manuel n°1 pour élaborer et programmer un nouveau robot.

Chapitre 1 : Notions de base sur les servomoteurs	Objectif : Programmer sa barrière à se lever et se baisserPlan du chapitre : Construction d’une barrière automatique Comment fonctionne un servomoteur ? Programmer un servomoteur
Chapitre 2 : Création d’une barrière pousse-bouton	Objectif : Programmer sa barrière à s’ouvrir à l’appui d’un boutonPlan du chapitre : Construction d’une barrière pousse-bouton (ajout d’un capteur tactile) Savoir récupérer les valeurs du capteur tactile Établir la séquence d’actions à programmer Transposer la séquence d’actions en un organigramme Programmer la barrière pousse-bouton
Chapitre 3 : Création d’une barrière activée par un réflecteur	Objectif : Programmer sa barrière à s’ouvrir automatiquement lorsqu’elle détecte une présencePlan du chapitre : Construction d’une barrière activée par un réflecteur Tester et observer les valeurs du photoréflecteur infrarouge Trouver un seuil pour déterminer la présence ou l’absence d’une personne Élaboration d’un organigramme Programmation d’une barrière activée par un réflecteur
Chapitre 4 : Techniques avancées	Objectif : Améliorer sa barrière pour résoudre des problèmes de sécuritéPlan du chapitre : Résolution de problèmes Qu’est-ce qu’une variable ? Programmation des solutions

Partie 2 : Le transporteur

Objectif : Réutiliser les notions vues dans le manuel n°1 et 2 pour élaborer et programmer un nouveau robot.Ce manuel, beaucoup plus concis que le manuel n°2 de programmation appliquée, est davantage un cahier d’exercices qui invite les élèves à mettre en pratique de façon moins guidée tout le savoir acquis sur la programmation en Python.

1. Fiche de présentation de la mission 

Après une courte introduction au thème du manuel qui porte sur les véhicules à guidage automatique utilisés dans les usines, est présenté l’exercice qui prend la forme d’une mission. Pour l’accomplir, les élèves devront programmer une voiture munie d’un bras pour qu’il effectue un parcours précis et dépose le cube transporté dans son bras au point d’arrivée.

2. Construction du robot transporteur 

Les élèves sont guidés pas-à-pas dans la construction de leur robot (temps estimé : moins de 10 minutes). Le robot est composé de deux moteurs, de roues, d’un bras fait à partir d’un servomoteur et de deux photoréflecteurs IR pour détecter la ligne du parcours.

3. Indications sur le fonctionnement attendu du robot

Cette partie donne les grandes lignes du programme que doivent écrire les élèves en Python pour réussir la mission. Y est expliqué précisément le comportement attendu du robot avec images à l’appui.

4. Fiche introductive sur les opérateurs booléens

Une courte présentation est faite sur les opérateurs booléens dont ils auront besoin pour écrire leurs conditions if.

5. Fiche de solution pour le professeur

Le manuel se termine par une fiche destinée au professeur. Sur cette fiche, se trouve la solution avec les lignes du programme en Python, suivie de quelques explications sur la logique du programme.