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Introduction aux systèmes robotisés et automatisés

Résumé à l’intention de l’enseignant

Cette introduction à la robotique a été préparée à l'intention des enseignants qui ne possèdent pas de formation dans ce domaine. Elle vise à offrir une occasion aux élèves à développer et pratiquer leurs aptitudes au niveau de l’observation, de l’application d’un esprit de synthèse et de la conceptualisation de leurs cheminement et résultats. Les enseignants trouveront dans cette partie du document un certain nombre de définitions de base qui aideront les élèves à se familiariser avec la robotique ainsi que les systèmes automatisés et leurs différentes composantes. Une deuxième partie proposera des activités reliées aux thèmes développés. Une liste des mots de vocabulaire à réviser avec les élèves vous est accessible pour consultation à l’annexe A.

La définition d’un robot ou d’un système automatisé est « une machine ou un dispositif qui fonctionne de façon automatique ou en réponse à une commande à distance ». Le terme « robot » nous vient du mot tchèque « robota » qui signifie travailleur compulsif. Bien que l'image d’un androïde ou d’une quelconque machine ayant une forme humaine nous vienne à l'esprit lorsque nous parlons de robots, la définition de ce terme s’applique tout aussi bien aux systèmes automatisés tels que grille-pain automatiques et cuisinières électriques.

À titre de partenaire, le Canada puise dans son expertise de conception et d’application de système robotique pour l’assemblage et le maintien de la Station spatiale internationale. Les composantes de robotique du Canada englobent le Télémanipulateur canadien (Canadarm), le Télémanipulateur de la Station spatiale (SSRMS pour Space Station Remote Manipulator System) et le Manipulateur agile spécialisé (SPDM pour Special Purpose Dexterous Manipulator).

Le tableau 1 énumère des exemples de systèmes robotisés et automatisés. Ces exemples peuvent être utilisés pour démontrer leur présence dans la vie de tous les jours.

Tableau 1 - Type de systèmes robotisés et automatisés

 

Les activités suivantes sont conçues comme des exercices pratiques d’introduction visant à réviser les notions de la robotique, de la méthode scientifique de la résolution de problèmes ainsi que de l’identification des formes et des couleurs.

Description de l’activité

Les trois étapes de cette activité permettront à l’élève de :

1. Participer à un remue-méninges sur les divers éléments de systèmes robotisés et identifier les différentes configurations de ces systèmes (entre 30 à 45 minutes).

2. Construire son propre système robotisé à partir des directives données dans la section des élèves (entre 45 à 60 minutes).

3. Réviser les formes et les couleurs (activité de coloriage du robot – entre 20 à 30 minutes).

Matériel :

• Document Activités de l’élève

• ciseaux

• colle

• feuille 8 ½ x 14 (pour y coller les morceaux du robot)

• crayons marqueurs et de couleur

Partie 1

1^ère étape :

1. Organiser un remue-méninges sur les divers systèmes robotisés et automatisés (en petits groupes ou au sein de la classe). Identifier ensemble 10 systèmes accessibles dans la vie de tous les jours.

2. Utiliser ces exemples pour développer une liste de vocabulaire.

3. Dessiner 3 des exemples énumérés qui pourront être affichés au mur.

2^e étape :

1. Utiliser le tableau Note à l’enseignant pour identifier les parties du robot. Expliquer comment ces parties contribuent au bon fonctionnement du système. Ces systèmes ressemblent aux organes du corps humain.

Tableau 2 – Note à l’enseignant

 

Il serait intéressant d’organiser un remue-méninges avec les élèves pour remplir les parties manquantes du robot en comparaison avec les parties du corps humain. (Voir le tableau Exercice)

Tableau 3 – Exercice

 

Partie 2

1 ère étape :

1. Distribuer l’activité Systèmes robotisés aux élèves.

2. Demander aux élèves de repérer divers systèmes robotisés.

3. Inviter les élèves à colorier, à découper et à assembler leur robot sur une feuille de papier de format légal.

4. S’ils le désirent, les élèves peuvent créer leur propre système robotisé et dessiner un « corps » original pour ce nouveau robot.

5. Demander aux élèves de garnir l'arrière-scène constituant l'environnement des robots et de donner un nom à chacun de ces robots.

2 e étape :

1. Les élèves doivent enfin expliquer pour quelles raisons leurs robots ont la forme qu’ils leur ont donnée et quelles sont les fonctions que ceux-ci peuvent remplir.

Partie 3 :

(Destinée aux élèves de la maternelle et de niveau 1)

1. Passer en revue les formes et les couleurs en demandant aux élèves de colorer l'image de robot de la couleur appropriée aux formes illustrées. Un certain nombre de variantes peuvent apparaître puisque certains élèves des niveaux 2 et 3 pourraient mesurer des éléments pour déterminer s’ils sont carrés ou rectangulaires.

Annexe A

Vocabulaire :

• Communications

• Vision

• Transport

• Moteur

• Mouvement

• Contrôle à distance

• Effecteurs

• Capteurs

• Robot

• Système automatisé

Section des élèves