Cours de robotique pour débutant

Leçon 1 • Concepts mécaniques fondamentaux

Présente les articulations, les liaisons, les degrés de liberté et la cinématique de base. Relie la structure mécanique à la capacité de mouvement du robot.

Leçon 2 • Histoire et évolution de la robotique

Retrace l'histoire de la robotique, des premiers automates aux systèmes modernes. Fournit un contexte pour comprendre pourquoi les conceptions actuelles existent.

Leçon 3 • Classifications et applications des robots

Catégorise les robots par mobilité, objectif et environnement. Aide les étudiants à faire correspondre les types de robots à des cas d'utilisation réels.

Leçon 4 • Électronique de base pour la robotique

Couvre la tension, le courant, la résistance et les circuits simples pertinents pour l'alimentation et le contrôle des robots. Prépare les étudiants à l'assemblage matériel dans les chapitres suivants.

Leçon 1 • Microcontrôleurs et ordinateurs monocartes

Compare les microcontrôleurs et les ordinateurs monocartes en tant que cerveaux du robot. Les étudiants apprennent quelle plateforme est appropriée pour une application donnée.

Leçon 2 • Actionneurs et moteurs

Explique les moteurs à courant continu, les servomoteurs et les moteurs pas à pas comme sources principales du mouvement du robot. Relie le choix de l'actionneur aux exigences de couple, de vitesse et de précision.

Leçon 3 • Systèmes d'alimentation et câblage

Couvre les types de batteries, les régulateurs de tension et les pratiques de câblage sécurisées. Garantit que les étudiants peuvent alimenter un robot de manière fiable et sécurisée.

Leçon 4 • Matériaux de structure et conception du châssis

Passe en revue les matériaux de cadre courants et les configurations de châssis pour les robots débutants. Relie le choix du matériau aux compromis de poids, de résistance et de coût.

Leçon 1 • Fonctions et code modulaire

Enseigne comment écrire des fonctions réutilisables et organiser le code en modules logiques. Favorise des programmes robotiques propres et maintenables.

Leçon 2 • Lecture des données des capteurs dans le code

Montre comment lire les entrées des capteurs analogiques et numériques dans un programme. Fait le pont entre les connaissances matérielles du chapitre 2 et le contrôle logiciel.

Leçon 3 • Débogage et test des programmes

Présente des stratégies de débogage systématique et des flux de travail de test pour le code robotique embarqué. Développe des habitudes qui réduisent les erreurs dans les projets ultérieurs plus complexes.

Leçon 4 • Introduction aux concepts de programmation

Établit les variables, les types de données, les opérateurs et le flux de contrôle comme fondations universelles de la programmation. Supprime l'hypothèse d'une expérience préalable en codage.

Leçon 1 • Détection de l'orientation et du mouvement

Utilise des accéléromètres et des gyroscopes pour mesurer l'inclinaison, la rotation et l'accélération du robot. Fournit les données nécessaires au contrôle de l'équilibre et de la navigation.

Leçon 2 • Détection de ligne et de couleur

Explique les capteurs de réflectance et de couleur utilisés pour les tâches de suivi de ligne et de tri d'objets. Relie la perception au comportement spécifique du robot.

Leçon 3 • Principes fondamentaux de la fusion de capteurs

Combine les données de plusieurs capteurs pour produire des modèles environnementaux plus fiables. Introduit les concepts de moyenne pondérée et de filtre complémentaire.

Leçon 4 • Détection de distance et d'obstacles

Couvre les capteurs à ultrasons et infrarouges pour mesurer la distance et détecter les obstacles. Permet directement le comportement d'évitement de collision construit dans les chapitres suivants.

Leçon 1 • Comportements d'évitement de collision

Met en œuvre l'évitement réactif d'obstacles en utilisant les données des capteurs et la logique de contrôle. Intègre la perception du chapitre 4 avec le contrôle de mouvement de ce chapitre.

Leçon 2 • Cinématique des robots à entraînement différentiel

Modélise mathématiquement le mouvement des robots à entraînement différentiel à deux roues. Permet aux étudiants de calculer les vitesses de roue pour les trajectoires souhaitées du robot.

Leçon 3 • Principes fondamentaux du contrôle PID

Explique les termes proportionnel, intégral et dérivé et leur effet combiné sur la réponse du système. Les étudiants règlent un contrôleur PID pour un axe de robot simulé.

Leçon 4 • Contrôle en boucle ouverte vs. en boucle fermée

Compare les commandes en boucle ouverte avec le contrôle en boucle fermée par rétroaction. Établit pourquoi la rétroaction est essentielle pour un mouvement robotique précis.

Leçon 1 • Intégration et test logiciels

Combine la lecture des capteurs, la logique de contrôle et les commandes des actionneurs en un seul programme cohérent. Les étudiants effectuent des tests itératifs pour valider chaque sous-système.

Leçon 2 • Évaluation des performances et documentation

Définit des métriques de succès, mesure les performances du robot et enregistre les résultats dans un rapport de projet. Développe des habitudes de documentation professionnelles pour les projets futurs.

Leçon 3 • Intégration électronique et câblage

Connecte le microcontrôleur, les pilotes de moteur, les capteurs et l'alimentation électrique en un système unifié. Renforce les pratiques de câblage sécurisées et la budgétisation énergétique.

Leçon 4 • Planification et conception du projet

Guide les étudiants dans la définition des objectifs du robot, des contraintes et de la sélection des composants avant la construction. Établit une habitude de processus de conception technique.

Leçon 1 • Navigation dans des environnements dynamiques

Explique comment les robots gèrent les obstacles mobiles et les environnements changeants lors de la navigation. Étend la planification de trajectoire statique à l'imprévisibilité du monde réel.

Leçon 2 • Concepts de localisation

Explique comment les robots estiment leur position en utilisant l'odométrie et la détection de points de repère. Établit le problème de localisation comme un prérequis pour la cartographie.

Leçon 3 • Cartographie par grille d'occupation

Présente les cartes basées sur une grille où les cellules représentent un espace libre, occupé ou inconnu. Les étudiants mettent en œuvre une grille d'occupation simple à partir des données des capteurs.

Leçon 4 • Introduction au SLAM

Présente la localisation et la cartographie simultanées comme l'intégration de l'estimation de position et de la construction de carte. Fournit une base conceptuelle sans nécessiter de mathématiques avancées.

Leçon 1 • Introduction à l'apprentissage automatique pour les robots

Explique les concepts d'apprentissage supervisé, non supervisé et par renforcement dans un contexte robotique. Prépare les étudiants à appliquer des modèles pré-entraînés à des tâches de perception robotique.

Leçon 2 • Apprentissage par renforcement pour le contrôle de mouvement

Applique l'apprentissage par renforcement de base pour apprendre à un robot à naviguer ou à s'équilibrer par essais et récompenses. Démontre un contrôle adaptatif au-delà des règles codées manuellement.

Leçon 3 • Principes de base de l'interaction homme-robot

Couvre les commandes vocales, la reconnaissance gestuelle et le retour par LED comme modalités d'interaction. Permet aux étudiants de construire des robots qui communiquent de manière significative avec les utilisateurs.

Leçon 4 • Reconnaissance d'objets sur un robot

Déploie un modèle de classification d'images pré-entraîné sur une plateforme robotique pour la reconnaissance d'objets en temps réel. Relie le matériel de vision du chapitre 4 à la prise de décision intelligente.