Maîtrise du mBot

Contribution de  :  Jacob Lingley

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dédié à ce projet de classe. Il nous fera plaisir de
répondre à vos questions et à celles de vos élèves.

Pourquoi nous aimons le mBot? 

Le mBot de Makeblock occupe une place spéciale dans nos cœurs créatifs. Pour citer un peu de prose romantique : « Oh mon cher mBot, comment t’aimé-je? Laisse-moi compter les façons : »

(1) Le prix de ces robots, qui se situe légèrement au-dessus de 100 $ CAN, est relativement peu élevé.

(2) Ils peuvent être assemblés en moins d’une heure.

(3) Ils conviennent aux débutants, mais également aux utilisateurs avancés en raison de leurs capteurs d’entrée.

(4) Ils sont tout à fait mignons.

(5) Nous avons gardé le meilleur pour la fin : ils peuvent être programmés avec SCRATCH ou avec ARDUINO!

Il va sans dire (mais nous allons tout de même le dire) qu’avec la tendance qui vise à enseigner la programmation, la plupart des élèves du Canada atlantique sont maintenant des petits génies de la programmation Scratch. Si vous vous demandez encore pourquoi il y a tant d’engouement pour les blocs de programmation de type « glisser-déposer » du programme Scratch du MIT (Massachusetts Institute of Technology), nous vous invitons à prendre un moment pour en faire l’expérience par vous-même (www.scratch.mit.edu).

Grâce à l’importance qui a été accordée au programme Scratch, nos élèves sont devenus des
maîtres de la programmation événementielle. Toutefois, certains élèves ont encore l’impression
que le « codage » ou la programmation des instructions qu’ils ont créées ne peut exister que sur un écran d’ordinateur. Heureusement, avec le mBot, les élèves peuvent comprendre que la
programmation leur donne la possibilité de physiquement manipuler et contrôler le monde qui
les entoure. Bien que cette idée puisse faire naître quelques craintes (comme celle de voir une armée de petits robots se sauver avec notre précieux café du matin), il est important de comprendre que nos élèves seront les ingénieurs de la plateforme robotique la plus innovatrice que le monde ait jamais vue. 

Il est facile de voir cette mignonne plateforme robotique comme étant un simple jouet – pourtant, elle peut rendre votre programme d’études considérablement innovateur.

 
Options d'achat

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Bluetooth mBot from Robotshop.ca
($97.42 CAD)
Bluetooth mBot direct 
from Makeblock.cc 
($94.99 USD)
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Maîtriser le mBot de Makeblock

Exemple de blocs de programmation Scratch.

Exemple de blocs de programmation pour la robotique mBlock.

Liens avec les programmes d'étude

Comme c’est le cas avec plusieurs applications innovatrices pour l’apprentissage en salle de classe, les liens de ces appareils avec le programme d’études sont trop nombreux pour être énumérés ici. Nous avons donc choisi les rapports les plus évidents. Les enseignants pourront spontanément remarquer les liens importants qui existent entre ces appareils et les matières scolaires lorsqu’ils observeront les élèves interagir avec les mBots. En ce qui a trait aux évaluations formatives et aux conversations, vous serez étonnés de la complexité du langage que les élèves utiliseront pour exprimer toute la fierté qu’ils ressentiront envers le programme qu’ils auront eux-mêmes écrit pour leurs petits mBots.

Avant de vous présenter des résultats spécifiques, nous vous présentons les sujets généraux qui ont un lien évident avec le mBot :


Musique : Pouvez-vous croire que ces petits mBots peuvent jouer des accords et des combinaisons d’accords en notes 8-bit? Avec le logiciel mBlock, les élèves pourront programmer leur robot pour créer leur propre version 8-bit de classiques tels que « Frère Jacques » ou « La ferme à Mathurin ». Si vous pouvez endurer le son strident des petits haut-parleurs, vous pourrez peut- être mettre vos élèves au défi de créer une bande sonore « chiptune » originale pour leur robot.

Langue : Il existe de nombreux articles sur la façon dont la programmation permet aux élèves d’améliorer leurs compétences en littératie, y compris la communication orale, la lecture et l’écoute. Nous en avons eu la preuve lorsque nous avons vu des élèves programmer leurs robots en utilisant des énoncés conditionnels comme « si/alors », « et/ou » et le plus complexe : « si/alors/sinon ». Le processus métacognitif que nous enseignons à nos élèves pour qu’ils « pensent à leur schéma de pensée » permet aux élèves de convertir leurs pensées en des instructions précises que leurs robots semi-autonomes pourront comprendre.

Science: Les liens entre le mBot et la physique de niveau supérieur sont trop nombreux et complexes pour être énumérés ici. Il serait plus difficile de croire que les mBots peuvent également se rapporter à la biologie. Pourtant, l’un des commentaires les plus souvent entendus à propos du mBot est le commentaire suivant : « On dirait que le robot a des yeux! ». Bien sûr, les élèves parlent des capteurs de distance à ultrasons. Un de ces « yeux » transmet une onde à haute fréquence qui rebondit sur une surface intermédiaire pour ensuite retourner à l’autre « œil », c’est-à-dire le capteur récepteur. Souvent, dès que l’on commence à expliquer ce concept plutôt « geek » (mais biologiquement pertinent) de la mécanique des capteurs, un élève s’écrit « C’est un mode d’écholocalisation! » On peut ensuite apercevoir toutes les dents de l’enseignant ou de l’enseignante qui sourit de satisfaction.

Mathematique: Soyons sérieux ! En raison du prix peu élevé des mBots, nous n’avons pas accès à toutes les fonctions des plateformes robotiques plus avancées. C’est grâce à cette problématique, toutefois, que les vraies mathématiques entrent en jeu. Par exemple : les moteurs qui permettent aux roues du mBot de bouger ne peuvent pas être programmés avec des degrés de révolutions. Par conséquent, les élèves doivent s’appuyer sur la seule variable dont ils disposent : le temps. Les élèves comprennent rapidement que pour permettre à leur mBot de tourner sur un certain angle, ils doivent programmer la vitesse de chaque roue indépendamment. Il faut aussi penser à la réponse immédiate des capteurs ultrasoniques… C’est tout un contenu mathématique!

 
Configuration du mBot

Les instructions de configuration ci-dessous ont été rédigées spécialement pour les enseignants du Nouveau-Brunswick. Puisque leurs ordinateurs portatifs sont équipés de Windows 10, nous avons conçu des instructions étape par étape conformes à ce système d’exploitation. Quant aux mBots, ils peuvent fonctionner avec diverses versions de Windows et de Mac OS X. Pour vous connecter avec le système mobile iOS, continuez à défiler vers le bas.


Pour obtenir les instructions du fabricant, cliquez ici.

 

Installation du logiciel


Cliquez sur un lien ci-dessous pour télécharger la version logiciel mBlock qui correspond à votre système d’exploitation. Si votre système exige une attestation de l’administration pour
l’installation du logiciel, vous devrez soumettre une demande de soutien technique à votre
gestionnaire de système
.

Installation du pilote 

Si un technicien vous rend visite pour installer le logiciel, nous vous encourageons fortement de profiter de l’occasion pour lui demander d’installer le pilote Arduino connexe. Ce pilote permettra à vos élèves d’utiliser un câble USB pour transférer leurs programmes aux mBots sans avoir à dépendre d’une connexion Bluetooth.
Pour installer le pilote, ouvrez votre nouveau logiciel mBlock, cliquez sur Connect, puis sur Install Arduino Driver. 

 Si vous éprouvez des problèmes, cliquez ici. 

Connecter un PC à un mBot (version Bluetooth)

1. Ouvrir mBlock, et cliquez Connecter--> Bluetooth --> Recherche.

2. La première fois que vous vous connecterez à votre mBot, Windows 10 pourrait vous présenter la fenêtre flash (pop-up) suivante. Cliquez sur OUI pour lancer le processus de pairage. 

3. Si vous avez plus d’un mBot nécessitant une connection, connexion Bluetooth, une fenêtre apparaîtra (voir ci-dessous). Chaque module Bluetooth possède un numéro d’identification unique. Vous pouvez trouver ce numéro sous le module Bluetooth, ou dans les configurations Bluetooth de votre ordinateur. Une fois que vous aurez identifié un mBot, nous vous conseillons de l’étiqueter.

4. Une fois que vous aurez sélectionné la connexion Bluetooth pour votre mBot, vous devez
vérifier la connexion. Il existe deux façons de le faire. Vous pouvez cliquer sur Connect, puis sur
Bluetooth pour voir le crochet à côté du Makeblock visé (NUMÉRO D’IDENTIFICATION), ou vous
pouvez cliquez sur la catégorie verte ROBOTS où vous verrez un point vert (au lieu d’un point rouge)
confirmant la connexion du mBot.

Connecter un PC à un mBot (avec module 2.4 GHz)

Il s’agit du modèle mBot fourni avec une clé USB grise séparée. 

**Nous venons de découvrir un problème de
connexion avec le module 2.4 GHz pour PC dans
Windows 10. Nous travaillons à trouver une
solution. Si le problème persiste, nous vous
recommandons de remplacer le module 2.4 GHz
par un module Bluetooth en vente * ici.*

(mBot 2.4 GHz Module)

1.  Pour commencer le processus de connexion, assurez-vous que le mBot soit éteint et que la clé
USB ne soit PAS connectée.

 

2. Allumez le mBot.

3. Appuyez sur le petit bouton gris qui se trouve sur le module 2.4 GHz. Cela modifiera la vitesse de
clignotement de la lumière DEL.

4. Insérez la clé USB. La lumière DEL cessera de clignoter.

5.  Ouvrez mBlock, et cliquez sur Connect, sur 2.4 G Serial, puis sur Connect. Si la connexion est réussie, un point vert apparaîtra sous la catégorie « Robots ».

* Veuillez noter que les clés USB ne correspondent pas à un mBot particulier. Toutefois, il peut être
pratique d’étiqueter une clé pour la jumeler à un mbot. Si vous ne savez plus quelles clés sont
associées aux mBots, répétez le processus ci-dessus pour reconfigurer les clés.

 

Programmation avec applications mobiles iOS compatibles avec le mBot

Makeblock possède deux applications iOS compatibles pour la programmation du mBot. Elles
sont très simples à utiliser. Suivez ce lien pour en savoir plus 

Comment programmer votre mBot

Nous avons hâte de voir les programmes que vous et vos élèves créerez pour vos mBots. Les
exemples ci-dessous ne sont que des propositions pour vous familiariser avec le processus.

Exemple de programmation de base : Reproduisez l’ordre des blocs présenté pour créer un programme qui vous permettra de contrôler votre mBot avec un clavier. Il est très important d’utiliser les segments « quand la touche est pressée » ET « quand la touche est relâchée », sinon votre mBot pourrait se diriger directement dans le mur (et non, ce n’est pas le pire qui puisse arriver). 

Ce programme de base ne saura vous satisfaire que pour un certain temps. Il peut être amusant d’utiliser ce programme pour créer une partie de soccer entre mBots, ou pour présenter votre robot amical à la classe voisine. Il serait toutefois préférable d’inclure dans le programme des énoncés conditionnels. Avec les deux exemples suivants, vos élèves découvriront l’embranchement (une séquence d’actions) et la structure en boucle (le nombre de fois qu’une action sera répétée).

But avancé : Programmer le mBot pour qu’il avance, qu’il s' arrête à une distance prédéterminée d’un objet et qu’il continue d’avancer une fois que l’objet est enlevé.

1. Ouvrez mBlock et connectez-vous à votre mBot.

2.  Cliquez sur la catégorie Variable Blocs (données et blocs).

3. Cliquez sur créer une variable

4. Nommez cette variable Distance pour tous les lutins. Cliquez sur OK..

5. Créez votre bloc de code en commençant par l’événement « Quand le drapeau

est pressé»

6. Glissez les blocs correspondants (voir l’image).

N’oubliez pas que le capteur de distance à ultrasons mesure les distances en centimètres (cm). Essayez
de programmer et voyez ce qui se produit. Lorsque vous utilisez l’instruction conditionnelle “si/sinon”,
le robot avancera jusqu’à ce qu’il se trouve à une distance inférieure ou égale à 10 cm de l’obstacle.
Malheureusement, en raison de ce code, il ne continuera pas à avancer une fois que l’objet est enlevé... Avons-nous déjà parlé de la structure en boucle ? 

7. Glissez le bloc répéter jusqu’à qui se trouve sous les contrôles. 

8. Glissez le bloc touche pressée du modificateur dans le bloc répéter jusqu’à.

9.Recréez l’image ci-dessous (image de droite).

Si vous avez réussi, votre robot devrait interagir comme prévu.

Étudions maintenant l’autre capteur : le capteur suiveur de ligne

Comme vous l’avez probablement remarqué, le mBot est offert avec deux capteurs d’entrée : un
capteur pouvant détecter la distance et un capteur pouvant détecter le contraste entre une surface pâle
et une surface foncée (suivi de ligne). Le mBot est offert avec une piste de papier, mais de simples
stylos Sharpie peuvent aussi faire l’affaire. Vous pouvez également tester le contraste entre le dessus
d’une table et le plancher qui se trouve dessous (utilisez un filet pour assurer la sécurité du pauvre
mBot).

C’est tout un processus scientifique que doit
respecter le mBot pour suivre la variation de
contraste. Comme le montre l’image ci-dessous, le
capteur suiveur de ligne contient une DEL
infrarouge ainsi qu’une DEL de détection infrarouge. Lorsque l’énergie lumineuse de la DEL
émettrice est reflétée sur une surface, l’information
concernant les propriétés réflectives de cette
surface est transmise au mBot. Comme le veulent
les principes optiques que nous avons appris en 8e année, plus la surface est pâle, plus la quantité de lumière réfléchie est grande. 

Programmez votre mBot pour qu’il suive une ligne!

Essentiellement, vous voulez que votre mBot reproduise ce que l’image ci-dessous suggère :

Le mBot avance lorsqu’il capte la couleur noire ou une faible lumière réfléchie.

Le mBot tourne à gauche lorsque seule la lumière DEL de gauche capte la couleur noire ou une faible
lumière réfléchie.

Le mBot tourne à droite lorsque seule la lumière DEL de droite capte la couleur noire ou une faible lumière réfléchie.

Pour obtenir ce résultat, vous devrez écrire le programme ci-dessous.

1. Allumez votre mBot et connectez-vous comme vous l’avez déjà fait.

2. Cliquez sur la catégorie données et blocs

3. Créez un bloc intitulé Bouger.

4. Créez les variables : Vitesse et Valeur du capteur de ligne"

5. Créez le programme suivant.

Défis en salle de classe
 

Nous espérons que vous et vos élèves apprécierez le mBot autant que nous l’apprécions. En plus des tutoriels présentés ci-dessus, il existe aussi des défis qui connaissent bien du succès auprès des élèves. N’ayez pas peur de créer des défis que vous ne savez pas programmer : les élèves collaboreront pour atteindre le but fixé.

 

Voici quelques-uns de nos défis préférés :

(1) Programmer le mBot pour qu’il tourne en rond autour d’un obstacle lorsque vous appuyez sur une seule touche;

(2) Programmer le mBot pour qu’il avance, arrête, fasse demi-tour et revienne à la position de départ lorsque vous appuyez sur une seule touche;

(3) Programmer le mBot pour qu’il crée le périmètre de différents polygones.

Nous avons hâte d’entendre vos histoires de succès en programmation!

Merci de nous avoir lus.

sOUTIENT:

Nous pouvons vous aider dans vos planifications et
vos évaluations. N’hésitez pas à nous poser vos
questions. Nous aimerions aussi découvrir vos
projets… Tenez-nous au courant!

Jacob Lingley

Jacob, qui se définit comme un véritable maniaque de la technologie, est le directeur des programmes de Labos créatifs au Nouveau-Brunswick. Ayant enseigné les mathématiques intermédiaires pendant longtemps, il voyage maintenant dans le Canada atlantique afin d’inspirer les technophiles de demain avec des récits d’imprimantes 3D et de vêtement interactif. Jacob s’est joint à l’équipe de Labos créatifs en 2015.

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