Un TPE exemplaire au LFC : “la main articulée” des 1 ère S2 !

2017-2018 – Les élèves de Première ont tous participé à des Travaux Personnels Encadrés (TPE) et réalisé, pour la plupart, de très belles productions qu’ils ont présenté aux jurys d’évaluation dans un esprit de performance et d’excellence.

Parmi toutes les réalisations, l’une d’entre elles se distingue des autres par son intelligence technique et son inventivité : la mise au point d’une main articulée, pilotée à distance par des servo-moteurs et des capteurs de mouvement. Elle révèle également une grande détermination afin de parvenir à un résultat convaincant car opérationnel.

Ce travail a été effectué par ABO ISSA Chihab et ISKANDAR Kanzy de 1ère S2. Qu’ils reçoivent ici de vives félicitations pour leur investissement et leur créativité.

Madame Dominique TRABOULSI

Proviseur


Pour mieux comprendre la démarche, nous citons ici la note de synthèse rédigée pour relater le travail accompli. ABO ISSA Chihab s’exprime ainsi :

 

« Comme tous les élèves de première, j’ai fait la découverte des travaux personnels encadrés (TPE). Par affinité, Kanzy et moi, nous avons décidé de nous associer car d’une part nous sommes tous les deux intéressés par la technologie, la mécanique et surtout par l’intelligence artificielle et d’autre part car nous nous entendons très bien. Donc, dès la première séance de TPE, nous avons voulu faire une production originale et intéressante.

Nous avons pensé à plusieurs sujets concernant la technologie, comme par exemple un jeu d’échec automatisé et une petite voiture qui peut être pilotée sur une distance de 1 kilomètre. Puis, après plusieurs jours, nous avons eu l’idée de créer une « main articulée pouvant être contrôlée à distance ». Cette idée était très intéressante car il n’y avait aucun projet comme le nôtre sur internet sauf un projet fait par des professionnels (« Roy The Robot »). Mais ce dernier était très difficile à faire techniquement, ce qui nous a amené à essayer de simplifier notre projet au maximum.

C’est à ce moment-là que nous avons pensé à notre problématique : Comment motiver les adolescents, dès leur jeune âge, à apprendre la mécanique et la programmation d’une façon nouvelle et amusante ? Pour répondre à cette problématique nous allions donc essayer de créer une main articulée simple, peu coûteuse et facile à être créée par tous.

Nous avions donc notre sujet et notre problématique. Il fallait alors commencer à réfléchir à notre projet. Nous avons donc voulu faire la main en utilisant une imprimante 3D ; c’est pour cela que nous avons contacté par e-mail une entreprise (« Etba3ly 3D ») qui pouvait nous permettre d’imprimer des modèles 3D. Quelques jours plus tard, cette entreprise nous a répondu en nous informant du prix. Malheureusement, le prix était au-delà de notre budget, car le coût de l’opération aurait dépassé 2500 Livres Egyptiennes. Alors, nous avons décidé d’utiliser la machine-outil à commande numérique (CN) qui est disponible au lycée et qui permet d’obtenir des pièces par enlèvement de matière, au contraire d’une imprimante 3D avec laquelle on obtient les pièces par apport de matière.

J’ai donc commencé la conception des pièces sur un logiciel nommé SolidWorks. La conception des pièces était très difficile car il fallait que l’image virtuelle que j’ai dans mon cerveau devienne réelle. J’ai refait plusieurs fois la conception de la main pour pouvoir arriver au résultat attendu car je sais qu’on peut toujours tout améliorer.

J’ai commencé à chercher les composants nécessaires à la réalisation du projet. Notre projet est piloté par deux microcontrôleurs nommés Arduino. Nous avons choisi Arduino comme « cerveau » de notre projet car celui-ci utilise un langage de programmation facile à comprendre (Langage C/C++). De plus, la technologie Arduino est peu coûteuse et présente partout dans le monde ce qui pouvait inciter plus de gens à s’intéresser à notre projet. Pour pouvoir faire bouger les doigts, il fallait des moteurs puissants et non pas à haute vitesse, nous avons donc utilisé des Servo-moteurs. Enfin, pour communiquer à distance, j’ai trouvé que la meilleure solution était d’utiliser un module nommé Nrf24l01+ qui utilise les ondes radio pour communiquer à distance (1 Kilomètre).

Au début du projet, nous avons pensé à concevoir une manette qui permettrait de contrôler la main articulée. Mais, nous avons senti que cette idée n’est pas du tout originale, et nous avons une idée beaucoup plus intéressante qui consistait à contrôler cette main articulée à une distance de 1 kilomètre par des gants que la personne porte et qui reproduisait les mouvements de la main de l’utilisateur. Cette idée nécessitera donc utiliser des capteurs flexibles (« Flex Sensors ») qui permettront de détecter l’angle de notre doigt lorsqu’il est plié.

L’étape la plus difficile du projet était celle de la conception du circuit et de la programmation en langage C/C++ car il fallait que je simplifie le circuit et le code au maximum pour rendre le projet plus facile à comprendre. De plus, il fallait aussi que je veille à ce qu’il n’y ait aucun bug dans mon code. La programmation m’a pris beaucoup de temps car il était nécessaire de faire deux codes séparés : un pour le transmetteur (gant) et l’autre pour le récepteur (main articulée).

Pour pouvoir répondre à notre problématique, il fallait essayer de partager notre projet pour pouvoir attirer le plus de monde possible. C’est à ce moment-là qu’on a fait appel à l’internet et donc crée un site internet où nous allons mettre tous les fichiers nécessaires à la réalisation du projet. La réalisation du site a pris plusieurs semaines. Mais celle-ci était amusante a réalisé et voici le résultat de notre site : https://mainrobotik.wixsite.com/accueil

Notre TPE fut selon moi un travail enrichissant et amusant car, personnellement, je fais beaucoup de projets personnels en robotique. De plus, je viens de gagner une compétition organisée par Autodesk, Inc.

Notre TPE a aussi été un travail très bénéfique car durant la création du projet j’ai appris beaucoup de nouveaux outils sur le logiciel SolidWorks. Le TPE m’a aussi permis d’améliorer mes capacités dans le domaine la programmation.

Pour conclure, je pense que les TPE étaient un travail très motivant même si on a rencontré énormément de difficultés durant plusieurs étapes de la création de la Main Robotik. »

ABO ISSA Chihab