Slide 1

Association Tawassol pour le Développement de la Technologie

Premier module de formation :

Initiation à la robotique
Version béta

Objectifs :
1. Vulgariser la robotique en enseignement de la technologie au collège ;
2. Concevoir et utiliser des supports pédagogiques qui suscitent l’intérêt
des élèves .
Abdelkrim EL Marrakchi
Le dimanche 2 décembre 2012

Un peu d’histoire :
Le terme robot est issu des langues slaves telles que le
russe, le biélorusse, le polonais, ou encore le tchèque. Ce
mot signifie esclave ou travailleur dévoué. Le mot robot a
été présenté au public par Karel Čapek, écrivain tchèque,
dans son spectacle R.U.R. (Rossum Universal Robots),
créé en 1921.
La robotique est dérivée du mot robot.

L’histoire de la robotique a commencé avec l’apparition
des automates. La différence entre un automate et un
robot est très simple : Un automate est un dispositif qui
exécute un programme pré-établit que ce soit de manière
mécanique ou électrique ; on parle d’un système
programmé. Tandis que le robot, il dispose de capteurs
et ses actions seront décidées par l’intérmidiare de son
système de contrôle.

La robotique assure une aide précieuse à l’homme dans
ses tâches difficiles, répétitives ou pénibles. De plus, elle
constitue le rêve de substituer la machine à l’homme. La
robotique comporte deux grands pôles d’intérêt :
• La robotique de manipulation ;
• La robotique mobile.

Bras manipulateur

Robotique mobile

Les robots mobiles ont vu leur apparition dans les années
60 avec le projet SHAKEY du Standard Research
Institute. Ils occupent une place très importante et
particulière en robotique. Leur intérêt réside dans leur
mobilité qui ouvre des applications dans de nombreux
domaines et qui offrent des possibilités d’exécution de
tâches pénibles qui se résument aux transports de
charges lourdes, ou en ambiance hostile (nucléaire, lute
contre l’incendie…) et d’autres.

La mobilité et l’autonomie des robots imposent une
complexité au niveau de la conception, la modélisation
et la commande. Ce sont des caractéristiques
fondamentales qui leur permettent de s’adapter ou de
prendre des décisions sans l’intervention d’un opérateur.

D’ailleurs, leur classification est basée sur leur degré
d’autonomie. Tant qu’à leur architecture, elle se structure
en quatre éléments (1) :
• la structure mécanique et la motricité ;
• le système de localisation ;
• les organes de sécurités ,
• le système de traitement des informations et gestion des
tâches.
(1) Alain PRUSKI. Robotique générale. Université de Metz. France

Un Robot Mobile Autonome, c’est quoi ?
« Un Robot Mobile Autonome (RMA) est un système
automoteur doté de capacités décisionnelles et de
moyens suffisants d’acquisition et de traitement de
l’information qui lui permet d’accomplir, sous contrôle
humain réduit, un certain nombre de tâches précises,
dans un environnement non complètement connu
d’avance" (2)
(2) Michel TAIX. Planification de mouvement pour robot mobile nonholonome. Thèse de doctorat. Université Paul Sabatier de Toulouse.

De la définition de Mr Michel TAIX , on peut faire apparaître plusieurs
pôles de recherche :
• Etude des architectures mécaniques des robots (robots à roues, robots à
chenilles ou robots à pattes). De ses architectures découlent des
problèmes liés à la modélisation, à la mobilité et à l’énergie des robots,
d’où l’étude des organes de motorisation ;
• Etude de la commande et de contrôle de tels systèmes (gouvernabilité,
stabilité, précision (Discipline : Automatique) ;
• Etude de la perception en temps réel de l’environnement, d’où l’étude
des données capteurs (ultrasons, télémètre laser, caméra, odométrie).

Si on s’intéresse aux robots mobiles, on les classe en quatre grandes
familles : (3)
• des véhicules télécommandés par un opérateur qui impose chaque
tâche élémentaire à réaliser ;
• des véhicules télécommandés au sens de la tâche à réaliser. Le véhicule
contrôle automatiquement ses actions ;
• des véhicules semi autonomes réalisant des tâches pré-définies sans
l’aide d’un opérateur ;
• des véhicules parfaitement autonomes qui imposent des problèmes
d’un niveau de complexité élevé de représentation des connaissances, de
capacités décisionnelles et de génération de trajectoires qui sont résolus
à bord du véhicule ou par communication hertzienne.

Généralement, un robot mobile à roues est une plateforme rigide équipé
d’un certain nombre de roues indéformables pour assurer son
déplacement et son orientation sur un plan horizontal.
L’ensemble des problèmes liés à la conception d’un robot sont :
• la conception mécanique liée à la mobilité ;
• la localisation du robot mobile en position et en orientation ;
•La détermination du chemin optimal pour atteindre le lieu de la tâche.
La mobilité par roues est la structure mécanique la plus communément
utilisée. C’est une technique qui assure un déplacement dans toutes les
directions avec une accélération et une vitesse importantes selon le type
de roues choisies.

Ym1

Xm1

y



y

O fixe

x

x

Robot mobile dans le plan
Soient :
• R(Ofixe, x,y,z) le repère absolu lié au sol ;
• Rm1(P, Xm1,Ym1,Zm1) le repère mobile lié au point P appartenant à l’axe de
symétrie massive PXm1 ;
La localisation du robot est parfaitement définit par le triplet :x, y et .

Deux structures sont souvent utilisées dans les applications amateurs :
Une plate-forme munie de deux roues fixes sur
un arbre moteur et une roue commandée en
orientation généralement par un moteur pas à
pas.

Une plate-forme munie de deux roues motrices
et une roue folle de type roulette.

D’autres structures :

La composition d’un robot :

Environnement

Alimentations

Capteurs

Entrées

Contrôleur

Informations

Sorties

Interface

Ordres

Actionneurs

Le capteur va envoyer une information, telle que la présence d'un objet
ou une distance, cette information sera interprétée par la logique de
commande (Contrôleur) qui enverra un ordre à un actionneur, la
plupart du temps un moteur afin de faire un mouvement, mais cela
peut aussi être une LED, un haut-parleur…
Lorsque le signal passe d'un capteur à la partie logique de commande,
on parle d'entrée. Inversement, lorsque c'est le contrôleur qui renvoie
un signal à un actionneur, on parle de sortie.
L'information peut prendre différentes formes : booléen (que l'on
appelle aussi binaire ou encore TOR (tout où rien)), analogique ou
numérique.

La fonction de détection :
Des capteurs permettent aux robots de recevoir des informations sur
l'environnement (présence d'un objet, température, luminosité...) ou sur
les composants internes (comme la position d'un moteur ou d'un verrin).
Cela est essentiel pour exécuter leurs tâches et calculer la réponse
appropriée.
Capteurs de contacts :

Symbole d'un interrupteur ouvert

Capteur à établissement de masse

Il s'agit de capteurs fonctionnant en tout ou rien.

Les capteurs de contact envoient un signal dès qu'ils touchent
quelque chose, à la manière d'un bouton. Ils peuvent fonctionner
avec une certaine pression, une lamelle de métal établissant le
contact entre les deux branches.
Si l'utilisation de ce dispositif simple n'est pas possible, pour des
raisons d'isolation électrique notamment, il existe des capteurs à
établissement de masse. Dans ce cas, le signal ne passe pas
directement par l'interrupteur, mais l'interrupteur sert à faire contact
avec une masse et le signal transite par un relais électromécanique.

Capteurs infra-rouge

Également appelé capteur optique ou photoélectrique ; Le capteur de
proximité infra-rouge (capteur photoélectrique) se compose d'un
émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d'un objet se
fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Le signal est
amplifié pour être exploité par la partie de commande.
La détection en milieu de la robotique se fait également par caméra,
par radar…
D’autres grandeurs physiques sont détectés telle que : la détection de
température, de pression, d’humidité …

Les actionneurs :
Les actionneurs servent à effectuer différentes action, différents
ordres. Les ordres sont transmis par l'intermédiaire du système de
contrôle via les sorties.
Les différentes actions possibles sont :
• Activer un moteur électrique afin de faire un mouvement
(déplacement, bouger un bras, faire tourner une roue)
• Activer une LED, une lampe ou un haut parleur
• Activer un résistance chauffante …

Le système de contrôle :

La structure d'un robot est contrôlée de manière à effectuer une tâche. Ce
contrôle inclut trois phases distinctes : La perception, la réflexion (ou le
traitement) et l'action.
Les capteurs donnent une information à propos de l'environnement ou des
composants internes (par exemple : position d'un moteur ou d'un vérin, état
d'une LED). Cette information est utilisée pour générer l'ordre approprié à
envoyer aux actionneurs.
La phase de traitement peut varier en complexité.
À un niveau réactif, il peut traduire l'information brute d'un capteur
directement en commande d'un actionneur. (p.e. un arrêt d'urgence ; si un
obstacle est détecté alors arrêt des moteurs)
Avec des tâches plus sophistiquées, il faut utiliser des algorithmes. Un
algorithme est une suite finie et non-ambiguë d’opérations ou d'instructions
permettant de résoudre un problème. On peut, entre autres, utiliser des
opérations mathématiques simples ou complexes, des conditions (si...alors...) et
d'autres outils dépendants du langage utilisé.

Exemple de réalisation

Robot auto-tampon :
Robot auto-tampon :
C’est un robot qui
amusera surement les
élèves du collège. Ce robot
avance en ligne droite
jusqu’à ce qu’il rencontre
un obstacle, alors il recule,
puis tourne un peu, et
reprend son chemin en
ayant évité l’obstacle.
Cette approche de la
robotique mobile fait
appel au sens du toucher
par le biais d’un contact à
l’avant du robot.

Robot suiveur :
Robot suiveur : Ce robot suit une ligne noire sur un sol blanc.

Robot tournesol :

Robot tournesol : Ce petit robot suit un faisceau de lumière que
l’on dirige vers lui. Cette nouvelle approche de la robotique
mobile utilise un capteur de lumière simple : la photorésistance.

Robot explorateur :

Ce robot se balade dans un cercle blanc, délimité par une bande
adhésive noire. Il tourne à gauche jusqu’à ce qu’il rencontre une
bande noire au sol, alors il tourne à droite, puis se positionne
pour suivre cette ligne au sol:


Slide 2

Association Tawassol pour le Développement de la Technologie

Premier module de formation :

Initiation à la robotique
Version béta

Objectifs :
1. Vulgariser la robotique en enseignement de la technologie au collège ;
2. Concevoir et utiliser des supports pédagogiques qui suscitent l’intérêt
des élèves .
Abdelkrim EL Marrakchi
Le dimanche 2 décembre 2012

Un peu d’histoire :
Le terme robot est issu des langues slaves telles que le
russe, le biélorusse, le polonais, ou encore le tchèque. Ce
mot signifie esclave ou travailleur dévoué. Le mot robot a
été présenté au public par Karel Čapek, écrivain tchèque,
dans son spectacle R.U.R. (Rossum Universal Robots),
créé en 1921.
La robotique est dérivée du mot robot.

L’histoire de la robotique a commencé avec l’apparition
des automates. La différence entre un automate et un
robot est très simple : Un automate est un dispositif qui
exécute un programme pré-établit que ce soit de manière
mécanique ou électrique ; on parle d’un système
programmé. Tandis que le robot, il dispose de capteurs
et ses actions seront décidées par l’intérmidiare de son
système de contrôle.

La robotique assure une aide précieuse à l’homme dans
ses tâches difficiles, répétitives ou pénibles. De plus, elle
constitue le rêve de substituer la machine à l’homme. La
robotique comporte deux grands pôles d’intérêt :
• La robotique de manipulation ;
• La robotique mobile.

Bras manipulateur

Robotique mobile

Les robots mobiles ont vu leur apparition dans les années
60 avec le projet SHAKEY du Standard Research
Institute. Ils occupent une place très importante et
particulière en robotique. Leur intérêt réside dans leur
mobilité qui ouvre des applications dans de nombreux
domaines et qui offrent des possibilités d’exécution de
tâches pénibles qui se résument aux transports de
charges lourdes, ou en ambiance hostile (nucléaire, lute
contre l’incendie…) et d’autres.

La mobilité et l’autonomie des robots imposent une
complexité au niveau de la conception, la modélisation
et la commande. Ce sont des caractéristiques
fondamentales qui leur permettent de s’adapter ou de
prendre des décisions sans l’intervention d’un opérateur.

D’ailleurs, leur classification est basée sur leur degré
d’autonomie. Tant qu’à leur architecture, elle se structure
en quatre éléments (1) :
• la structure mécanique et la motricité ;
• le système de localisation ;
• les organes de sécurités ,
• le système de traitement des informations et gestion des
tâches.
(1) Alain PRUSKI. Robotique générale. Université de Metz. France

Un Robot Mobile Autonome, c’est quoi ?
« Un Robot Mobile Autonome (RMA) est un système
automoteur doté de capacités décisionnelles et de
moyens suffisants d’acquisition et de traitement de
l’information qui lui permet d’accomplir, sous contrôle
humain réduit, un certain nombre de tâches précises,
dans un environnement non complètement connu
d’avance" (2)
(2) Michel TAIX. Planification de mouvement pour robot mobile nonholonome. Thèse de doctorat. Université Paul Sabatier de Toulouse.

De la définition de Mr Michel TAIX , on peut faire apparaître plusieurs
pôles de recherche :
• Etude des architectures mécaniques des robots (robots à roues, robots à
chenilles ou robots à pattes). De ses architectures découlent des
problèmes liés à la modélisation, à la mobilité et à l’énergie des robots,
d’où l’étude des organes de motorisation ;
• Etude de la commande et de contrôle de tels systèmes (gouvernabilité,
stabilité, précision (Discipline : Automatique) ;
• Etude de la perception en temps réel de l’environnement, d’où l’étude
des données capteurs (ultrasons, télémètre laser, caméra, odométrie).

Si on s’intéresse aux robots mobiles, on les classe en quatre grandes
familles : (3)
• des véhicules télécommandés par un opérateur qui impose chaque
tâche élémentaire à réaliser ;
• des véhicules télécommandés au sens de la tâche à réaliser. Le véhicule
contrôle automatiquement ses actions ;
• des véhicules semi autonomes réalisant des tâches pré-définies sans
l’aide d’un opérateur ;
• des véhicules parfaitement autonomes qui imposent des problèmes
d’un niveau de complexité élevé de représentation des connaissances, de
capacités décisionnelles et de génération de trajectoires qui sont résolus
à bord du véhicule ou par communication hertzienne.

Généralement, un robot mobile à roues est une plateforme rigide équipé
d’un certain nombre de roues indéformables pour assurer son
déplacement et son orientation sur un plan horizontal.
L’ensemble des problèmes liés à la conception d’un robot sont :
• la conception mécanique liée à la mobilité ;
• la localisation du robot mobile en position et en orientation ;
•La détermination du chemin optimal pour atteindre le lieu de la tâche.
La mobilité par roues est la structure mécanique la plus communément
utilisée. C’est une technique qui assure un déplacement dans toutes les
directions avec une accélération et une vitesse importantes selon le type
de roues choisies.

Ym1

Xm1

y



y

O fixe

x

x

Robot mobile dans le plan
Soient :
• R(Ofixe, x,y,z) le repère absolu lié au sol ;
• Rm1(P, Xm1,Ym1,Zm1) le repère mobile lié au point P appartenant à l’axe de
symétrie massive PXm1 ;
La localisation du robot est parfaitement définit par le triplet :x, y et .

Deux structures sont souvent utilisées dans les applications amateurs :
Une plate-forme munie de deux roues fixes sur
un arbre moteur et une roue commandée en
orientation généralement par un moteur pas à
pas.

Une plate-forme munie de deux roues motrices
et une roue folle de type roulette.

D’autres structures :

La composition d’un robot :

Environnement

Alimentations

Capteurs

Entrées

Contrôleur

Informations

Sorties

Interface

Ordres

Actionneurs

Le capteur va envoyer une information, telle que la présence d'un objet
ou une distance, cette information sera interprétée par la logique de
commande (Contrôleur) qui enverra un ordre à un actionneur, la
plupart du temps un moteur afin de faire un mouvement, mais cela
peut aussi être une LED, un haut-parleur…
Lorsque le signal passe d'un capteur à la partie logique de commande,
on parle d'entrée. Inversement, lorsque c'est le contrôleur qui renvoie
un signal à un actionneur, on parle de sortie.
L'information peut prendre différentes formes : booléen (que l'on
appelle aussi binaire ou encore TOR (tout où rien)), analogique ou
numérique.

La fonction de détection :
Des capteurs permettent aux robots de recevoir des informations sur
l'environnement (présence d'un objet, température, luminosité...) ou sur
les composants internes (comme la position d'un moteur ou d'un verrin).
Cela est essentiel pour exécuter leurs tâches et calculer la réponse
appropriée.
Capteurs de contacts :

Symbole d'un interrupteur ouvert

Capteur à établissement de masse

Il s'agit de capteurs fonctionnant en tout ou rien.

Les capteurs de contact envoient un signal dès qu'ils touchent
quelque chose, à la manière d'un bouton. Ils peuvent fonctionner
avec une certaine pression, une lamelle de métal établissant le
contact entre les deux branches.
Si l'utilisation de ce dispositif simple n'est pas possible, pour des
raisons d'isolation électrique notamment, il existe des capteurs à
établissement de masse. Dans ce cas, le signal ne passe pas
directement par l'interrupteur, mais l'interrupteur sert à faire contact
avec une masse et le signal transite par un relais électromécanique.

Capteurs infra-rouge

Également appelé capteur optique ou photoélectrique ; Le capteur de
proximité infra-rouge (capteur photoélectrique) se compose d'un
émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d'un objet se
fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Le signal est
amplifié pour être exploité par la partie de commande.
La détection en milieu de la robotique se fait également par caméra,
par radar…
D’autres grandeurs physiques sont détectés telle que : la détection de
température, de pression, d’humidité …

Les actionneurs :
Les actionneurs servent à effectuer différentes action, différents
ordres. Les ordres sont transmis par l'intermédiaire du système de
contrôle via les sorties.
Les différentes actions possibles sont :
• Activer un moteur électrique afin de faire un mouvement
(déplacement, bouger un bras, faire tourner une roue)
• Activer une LED, une lampe ou un haut parleur
• Activer un résistance chauffante …

Le système de contrôle :

La structure d'un robot est contrôlée de manière à effectuer une tâche. Ce
contrôle inclut trois phases distinctes : La perception, la réflexion (ou le
traitement) et l'action.
Les capteurs donnent une information à propos de l'environnement ou des
composants internes (par exemple : position d'un moteur ou d'un vérin, état
d'une LED). Cette information est utilisée pour générer l'ordre approprié à
envoyer aux actionneurs.
La phase de traitement peut varier en complexité.
À un niveau réactif, il peut traduire l'information brute d'un capteur
directement en commande d'un actionneur. (p.e. un arrêt d'urgence ; si un
obstacle est détecté alors arrêt des moteurs)
Avec des tâches plus sophistiquées, il faut utiliser des algorithmes. Un
algorithme est une suite finie et non-ambiguë d’opérations ou d'instructions
permettant de résoudre un problème. On peut, entre autres, utiliser des
opérations mathématiques simples ou complexes, des conditions (si...alors...) et
d'autres outils dépendants du langage utilisé.

Exemple de réalisation

Robot auto-tampon :
Robot auto-tampon :
C’est un robot qui
amusera surement les
élèves du collège. Ce robot
avance en ligne droite
jusqu’à ce qu’il rencontre
un obstacle, alors il recule,
puis tourne un peu, et
reprend son chemin en
ayant évité l’obstacle.
Cette approche de la
robotique mobile fait
appel au sens du toucher
par le biais d’un contact à
l’avant du robot.

Robot suiveur :
Robot suiveur : Ce robot suit une ligne noire sur un sol blanc.

Robot tournesol :

Robot tournesol : Ce petit robot suit un faisceau de lumière que
l’on dirige vers lui. Cette nouvelle approche de la robotique
mobile utilise un capteur de lumière simple : la photorésistance.

Robot explorateur :

Ce robot se balade dans un cercle blanc, délimité par une bande
adhésive noire. Il tourne à gauche jusqu’à ce qu’il rencontre une
bande noire au sol, alors il tourne à droite, puis se positionne
pour suivre cette ligne au sol:


Slide 3

Association Tawassol pour le Développement de la Technologie

Premier module de formation :

Initiation à la robotique
Version béta

Objectifs :
1. Vulgariser la robotique en enseignement de la technologie au collège ;
2. Concevoir et utiliser des supports pédagogiques qui suscitent l’intérêt
des élèves .
Abdelkrim EL Marrakchi
Le dimanche 2 décembre 2012

Un peu d’histoire :
Le terme robot est issu des langues slaves telles que le
russe, le biélorusse, le polonais, ou encore le tchèque. Ce
mot signifie esclave ou travailleur dévoué. Le mot robot a
été présenté au public par Karel Čapek, écrivain tchèque,
dans son spectacle R.U.R. (Rossum Universal Robots),
créé en 1921.
La robotique est dérivée du mot robot.

L’histoire de la robotique a commencé avec l’apparition
des automates. La différence entre un automate et un
robot est très simple : Un automate est un dispositif qui
exécute un programme pré-établit que ce soit de manière
mécanique ou électrique ; on parle d’un système
programmé. Tandis que le robot, il dispose de capteurs
et ses actions seront décidées par l’intérmidiare de son
système de contrôle.

La robotique assure une aide précieuse à l’homme dans
ses tâches difficiles, répétitives ou pénibles. De plus, elle
constitue le rêve de substituer la machine à l’homme. La
robotique comporte deux grands pôles d’intérêt :
• La robotique de manipulation ;
• La robotique mobile.

Bras manipulateur

Robotique mobile

Les robots mobiles ont vu leur apparition dans les années
60 avec le projet SHAKEY du Standard Research
Institute. Ils occupent une place très importante et
particulière en robotique. Leur intérêt réside dans leur
mobilité qui ouvre des applications dans de nombreux
domaines et qui offrent des possibilités d’exécution de
tâches pénibles qui se résument aux transports de
charges lourdes, ou en ambiance hostile (nucléaire, lute
contre l’incendie…) et d’autres.

La mobilité et l’autonomie des robots imposent une
complexité au niveau de la conception, la modélisation
et la commande. Ce sont des caractéristiques
fondamentales qui leur permettent de s’adapter ou de
prendre des décisions sans l’intervention d’un opérateur.

D’ailleurs, leur classification est basée sur leur degré
d’autonomie. Tant qu’à leur architecture, elle se structure
en quatre éléments (1) :
• la structure mécanique et la motricité ;
• le système de localisation ;
• les organes de sécurités ,
• le système de traitement des informations et gestion des
tâches.
(1) Alain PRUSKI. Robotique générale. Université de Metz. France

Un Robot Mobile Autonome, c’est quoi ?
« Un Robot Mobile Autonome (RMA) est un système
automoteur doté de capacités décisionnelles et de
moyens suffisants d’acquisition et de traitement de
l’information qui lui permet d’accomplir, sous contrôle
humain réduit, un certain nombre de tâches précises,
dans un environnement non complètement connu
d’avance" (2)
(2) Michel TAIX. Planification de mouvement pour robot mobile nonholonome. Thèse de doctorat. Université Paul Sabatier de Toulouse.

De la définition de Mr Michel TAIX , on peut faire apparaître plusieurs
pôles de recherche :
• Etude des architectures mécaniques des robots (robots à roues, robots à
chenilles ou robots à pattes). De ses architectures découlent des
problèmes liés à la modélisation, à la mobilité et à l’énergie des robots,
d’où l’étude des organes de motorisation ;
• Etude de la commande et de contrôle de tels systèmes (gouvernabilité,
stabilité, précision (Discipline : Automatique) ;
• Etude de la perception en temps réel de l’environnement, d’où l’étude
des données capteurs (ultrasons, télémètre laser, caméra, odométrie).

Si on s’intéresse aux robots mobiles, on les classe en quatre grandes
familles : (3)
• des véhicules télécommandés par un opérateur qui impose chaque
tâche élémentaire à réaliser ;
• des véhicules télécommandés au sens de la tâche à réaliser. Le véhicule
contrôle automatiquement ses actions ;
• des véhicules semi autonomes réalisant des tâches pré-définies sans
l’aide d’un opérateur ;
• des véhicules parfaitement autonomes qui imposent des problèmes
d’un niveau de complexité élevé de représentation des connaissances, de
capacités décisionnelles et de génération de trajectoires qui sont résolus
à bord du véhicule ou par communication hertzienne.

Généralement, un robot mobile à roues est une plateforme rigide équipé
d’un certain nombre de roues indéformables pour assurer son
déplacement et son orientation sur un plan horizontal.
L’ensemble des problèmes liés à la conception d’un robot sont :
• la conception mécanique liée à la mobilité ;
• la localisation du robot mobile en position et en orientation ;
•La détermination du chemin optimal pour atteindre le lieu de la tâche.
La mobilité par roues est la structure mécanique la plus communément
utilisée. C’est une technique qui assure un déplacement dans toutes les
directions avec une accélération et une vitesse importantes selon le type
de roues choisies.

Ym1

Xm1

y



y

O fixe

x

x

Robot mobile dans le plan
Soient :
• R(Ofixe, x,y,z) le repère absolu lié au sol ;
• Rm1(P, Xm1,Ym1,Zm1) le repère mobile lié au point P appartenant à l’axe de
symétrie massive PXm1 ;
La localisation du robot est parfaitement définit par le triplet :x, y et .

Deux structures sont souvent utilisées dans les applications amateurs :
Une plate-forme munie de deux roues fixes sur
un arbre moteur et une roue commandée en
orientation généralement par un moteur pas à
pas.

Une plate-forme munie de deux roues motrices
et une roue folle de type roulette.

D’autres structures :

La composition d’un robot :

Environnement

Alimentations

Capteurs

Entrées

Contrôleur

Informations

Sorties

Interface

Ordres

Actionneurs

Le capteur va envoyer une information, telle que la présence d'un objet
ou une distance, cette information sera interprétée par la logique de
commande (Contrôleur) qui enverra un ordre à un actionneur, la
plupart du temps un moteur afin de faire un mouvement, mais cela
peut aussi être une LED, un haut-parleur…
Lorsque le signal passe d'un capteur à la partie logique de commande,
on parle d'entrée. Inversement, lorsque c'est le contrôleur qui renvoie
un signal à un actionneur, on parle de sortie.
L'information peut prendre différentes formes : booléen (que l'on
appelle aussi binaire ou encore TOR (tout où rien)), analogique ou
numérique.

La fonction de détection :
Des capteurs permettent aux robots de recevoir des informations sur
l'environnement (présence d'un objet, température, luminosité...) ou sur
les composants internes (comme la position d'un moteur ou d'un verrin).
Cela est essentiel pour exécuter leurs tâches et calculer la réponse
appropriée.
Capteurs de contacts :

Symbole d'un interrupteur ouvert

Capteur à établissement de masse

Il s'agit de capteurs fonctionnant en tout ou rien.

Les capteurs de contact envoient un signal dès qu'ils touchent
quelque chose, à la manière d'un bouton. Ils peuvent fonctionner
avec une certaine pression, une lamelle de métal établissant le
contact entre les deux branches.
Si l'utilisation de ce dispositif simple n'est pas possible, pour des
raisons d'isolation électrique notamment, il existe des capteurs à
établissement de masse. Dans ce cas, le signal ne passe pas
directement par l'interrupteur, mais l'interrupteur sert à faire contact
avec une masse et le signal transite par un relais électromécanique.

Capteurs infra-rouge

Également appelé capteur optique ou photoélectrique ; Le capteur de
proximité infra-rouge (capteur photoélectrique) se compose d'un
émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d'un objet se
fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Le signal est
amplifié pour être exploité par la partie de commande.
La détection en milieu de la robotique se fait également par caméra,
par radar…
D’autres grandeurs physiques sont détectés telle que : la détection de
température, de pression, d’humidité …

Les actionneurs :
Les actionneurs servent à effectuer différentes action, différents
ordres. Les ordres sont transmis par l'intermédiaire du système de
contrôle via les sorties.
Les différentes actions possibles sont :
• Activer un moteur électrique afin de faire un mouvement
(déplacement, bouger un bras, faire tourner une roue)
• Activer une LED, une lampe ou un haut parleur
• Activer un résistance chauffante …

Le système de contrôle :

La structure d'un robot est contrôlée de manière à effectuer une tâche. Ce
contrôle inclut trois phases distinctes : La perception, la réflexion (ou le
traitement) et l'action.
Les capteurs donnent une information à propos de l'environnement ou des
composants internes (par exemple : position d'un moteur ou d'un vérin, état
d'une LED). Cette information est utilisée pour générer l'ordre approprié à
envoyer aux actionneurs.
La phase de traitement peut varier en complexité.
À un niveau réactif, il peut traduire l'information brute d'un capteur
directement en commande d'un actionneur. (p.e. un arrêt d'urgence ; si un
obstacle est détecté alors arrêt des moteurs)
Avec des tâches plus sophistiquées, il faut utiliser des algorithmes. Un
algorithme est une suite finie et non-ambiguë d’opérations ou d'instructions
permettant de résoudre un problème. On peut, entre autres, utiliser des
opérations mathématiques simples ou complexes, des conditions (si...alors...) et
d'autres outils dépendants du langage utilisé.

Exemple de réalisation

Robot auto-tampon :
Robot auto-tampon :
C’est un robot qui
amusera surement les
élèves du collège. Ce robot
avance en ligne droite
jusqu’à ce qu’il rencontre
un obstacle, alors il recule,
puis tourne un peu, et
reprend son chemin en
ayant évité l’obstacle.
Cette approche de la
robotique mobile fait
appel au sens du toucher
par le biais d’un contact à
l’avant du robot.

Robot suiveur :
Robot suiveur : Ce robot suit une ligne noire sur un sol blanc.

Robot tournesol :

Robot tournesol : Ce petit robot suit un faisceau de lumière que
l’on dirige vers lui. Cette nouvelle approche de la robotique
mobile utilise un capteur de lumière simple : la photorésistance.

Robot explorateur :

Ce robot se balade dans un cercle blanc, délimité par une bande
adhésive noire. Il tourne à gauche jusqu’à ce qu’il rencontre une
bande noire au sol, alors il tourne à droite, puis se positionne
pour suivre cette ligne au sol:


Slide 4

Association Tawassol pour le Développement de la Technologie

Premier module de formation :

Initiation à la robotique
Version béta

Objectifs :
1. Vulgariser la robotique en enseignement de la technologie au collège ;
2. Concevoir et utiliser des supports pédagogiques qui suscitent l’intérêt
des élèves .
Abdelkrim EL Marrakchi
Le dimanche 2 décembre 2012

Un peu d’histoire :
Le terme robot est issu des langues slaves telles que le
russe, le biélorusse, le polonais, ou encore le tchèque. Ce
mot signifie esclave ou travailleur dévoué. Le mot robot a
été présenté au public par Karel Čapek, écrivain tchèque,
dans son spectacle R.U.R. (Rossum Universal Robots),
créé en 1921.
La robotique est dérivée du mot robot.

L’histoire de la robotique a commencé avec l’apparition
des automates. La différence entre un automate et un
robot est très simple : Un automate est un dispositif qui
exécute un programme pré-établit que ce soit de manière
mécanique ou électrique ; on parle d’un système
programmé. Tandis que le robot, il dispose de capteurs
et ses actions seront décidées par l’intérmidiare de son
système de contrôle.

La robotique assure une aide précieuse à l’homme dans
ses tâches difficiles, répétitives ou pénibles. De plus, elle
constitue le rêve de substituer la machine à l’homme. La
robotique comporte deux grands pôles d’intérêt :
• La robotique de manipulation ;
• La robotique mobile.

Bras manipulateur

Robotique mobile

Les robots mobiles ont vu leur apparition dans les années
60 avec le projet SHAKEY du Standard Research
Institute. Ils occupent une place très importante et
particulière en robotique. Leur intérêt réside dans leur
mobilité qui ouvre des applications dans de nombreux
domaines et qui offrent des possibilités d’exécution de
tâches pénibles qui se résument aux transports de
charges lourdes, ou en ambiance hostile (nucléaire, lute
contre l’incendie…) et d’autres.

La mobilité et l’autonomie des robots imposent une
complexité au niveau de la conception, la modélisation
et la commande. Ce sont des caractéristiques
fondamentales qui leur permettent de s’adapter ou de
prendre des décisions sans l’intervention d’un opérateur.

D’ailleurs, leur classification est basée sur leur degré
d’autonomie. Tant qu’à leur architecture, elle se structure
en quatre éléments (1) :
• la structure mécanique et la motricité ;
• le système de localisation ;
• les organes de sécurités ,
• le système de traitement des informations et gestion des
tâches.
(1) Alain PRUSKI. Robotique générale. Université de Metz. France

Un Robot Mobile Autonome, c’est quoi ?
« Un Robot Mobile Autonome (RMA) est un système
automoteur doté de capacités décisionnelles et de
moyens suffisants d’acquisition et de traitement de
l’information qui lui permet d’accomplir, sous contrôle
humain réduit, un certain nombre de tâches précises,
dans un environnement non complètement connu
d’avance" (2)
(2) Michel TAIX. Planification de mouvement pour robot mobile nonholonome. Thèse de doctorat. Université Paul Sabatier de Toulouse.

De la définition de Mr Michel TAIX , on peut faire apparaître plusieurs
pôles de recherche :
• Etude des architectures mécaniques des robots (robots à roues, robots à
chenilles ou robots à pattes). De ses architectures découlent des
problèmes liés à la modélisation, à la mobilité et à l’énergie des robots,
d’où l’étude des organes de motorisation ;
• Etude de la commande et de contrôle de tels systèmes (gouvernabilité,
stabilité, précision (Discipline : Automatique) ;
• Etude de la perception en temps réel de l’environnement, d’où l’étude
des données capteurs (ultrasons, télémètre laser, caméra, odométrie).

Si on s’intéresse aux robots mobiles, on les classe en quatre grandes
familles : (3)
• des véhicules télécommandés par un opérateur qui impose chaque
tâche élémentaire à réaliser ;
• des véhicules télécommandés au sens de la tâche à réaliser. Le véhicule
contrôle automatiquement ses actions ;
• des véhicules semi autonomes réalisant des tâches pré-définies sans
l’aide d’un opérateur ;
• des véhicules parfaitement autonomes qui imposent des problèmes
d’un niveau de complexité élevé de représentation des connaissances, de
capacités décisionnelles et de génération de trajectoires qui sont résolus
à bord du véhicule ou par communication hertzienne.

Généralement, un robot mobile à roues est une plateforme rigide équipé
d’un certain nombre de roues indéformables pour assurer son
déplacement et son orientation sur un plan horizontal.
L’ensemble des problèmes liés à la conception d’un robot sont :
• la conception mécanique liée à la mobilité ;
• la localisation du robot mobile en position et en orientation ;
•La détermination du chemin optimal pour atteindre le lieu de la tâche.
La mobilité par roues est la structure mécanique la plus communément
utilisée. C’est une technique qui assure un déplacement dans toutes les
directions avec une accélération et une vitesse importantes selon le type
de roues choisies.

Ym1

Xm1

y



y

O fixe

x

x

Robot mobile dans le plan
Soient :
• R(Ofixe, x,y,z) le repère absolu lié au sol ;
• Rm1(P, Xm1,Ym1,Zm1) le repère mobile lié au point P appartenant à l’axe de
symétrie massive PXm1 ;
La localisation du robot est parfaitement définit par le triplet :x, y et .

Deux structures sont souvent utilisées dans les applications amateurs :
Une plate-forme munie de deux roues fixes sur
un arbre moteur et une roue commandée en
orientation généralement par un moteur pas à
pas.

Une plate-forme munie de deux roues motrices
et une roue folle de type roulette.

D’autres structures :

La composition d’un robot :

Environnement

Alimentations

Capteurs

Entrées

Contrôleur

Informations

Sorties

Interface

Ordres

Actionneurs

Le capteur va envoyer une information, telle que la présence d'un objet
ou une distance, cette information sera interprétée par la logique de
commande (Contrôleur) qui enverra un ordre à un actionneur, la
plupart du temps un moteur afin de faire un mouvement, mais cela
peut aussi être une LED, un haut-parleur…
Lorsque le signal passe d'un capteur à la partie logique de commande,
on parle d'entrée. Inversement, lorsque c'est le contrôleur qui renvoie
un signal à un actionneur, on parle de sortie.
L'information peut prendre différentes formes : booléen (que l'on
appelle aussi binaire ou encore TOR (tout où rien)), analogique ou
numérique.

La fonction de détection :
Des capteurs permettent aux robots de recevoir des informations sur
l'environnement (présence d'un objet, température, luminosité...) ou sur
les composants internes (comme la position d'un moteur ou d'un verrin).
Cela est essentiel pour exécuter leurs tâches et calculer la réponse
appropriée.
Capteurs de contacts :

Symbole d'un interrupteur ouvert

Capteur à établissement de masse

Il s'agit de capteurs fonctionnant en tout ou rien.

Les capteurs de contact envoient un signal dès qu'ils touchent
quelque chose, à la manière d'un bouton. Ils peuvent fonctionner
avec une certaine pression, une lamelle de métal établissant le
contact entre les deux branches.
Si l'utilisation de ce dispositif simple n'est pas possible, pour des
raisons d'isolation électrique notamment, il existe des capteurs à
établissement de masse. Dans ce cas, le signal ne passe pas
directement par l'interrupteur, mais l'interrupteur sert à faire contact
avec une masse et le signal transite par un relais électromécanique.

Capteurs infra-rouge

Également appelé capteur optique ou photoélectrique ; Le capteur de
proximité infra-rouge (capteur photoélectrique) se compose d'un
émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d'un objet se
fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Le signal est
amplifié pour être exploité par la partie de commande.
La détection en milieu de la robotique se fait également par caméra,
par radar…
D’autres grandeurs physiques sont détectés telle que : la détection de
température, de pression, d’humidité …

Les actionneurs :
Les actionneurs servent à effectuer différentes action, différents
ordres. Les ordres sont transmis par l'intermédiaire du système de
contrôle via les sorties.
Les différentes actions possibles sont :
• Activer un moteur électrique afin de faire un mouvement
(déplacement, bouger un bras, faire tourner une roue)
• Activer une LED, une lampe ou un haut parleur
• Activer un résistance chauffante …

Le système de contrôle :

La structure d'un robot est contrôlée de manière à effectuer une tâche. Ce
contrôle inclut trois phases distinctes : La perception, la réflexion (ou le
traitement) et l'action.
Les capteurs donnent une information à propos de l'environnement ou des
composants internes (par exemple : position d'un moteur ou d'un vérin, état
d'une LED). Cette information est utilisée pour générer l'ordre approprié à
envoyer aux actionneurs.
La phase de traitement peut varier en complexité.
À un niveau réactif, il peut traduire l'information brute d'un capteur
directement en commande d'un actionneur. (p.e. un arrêt d'urgence ; si un
obstacle est détecté alors arrêt des moteurs)
Avec des tâches plus sophistiquées, il faut utiliser des algorithmes. Un
algorithme est une suite finie et non-ambiguë d’opérations ou d'instructions
permettant de résoudre un problème. On peut, entre autres, utiliser des
opérations mathématiques simples ou complexes, des conditions (si...alors...) et
d'autres outils dépendants du langage utilisé.

Exemple de réalisation

Robot auto-tampon :
Robot auto-tampon :
C’est un robot qui
amusera surement les
élèves du collège. Ce robot
avance en ligne droite
jusqu’à ce qu’il rencontre
un obstacle, alors il recule,
puis tourne un peu, et
reprend son chemin en
ayant évité l’obstacle.
Cette approche de la
robotique mobile fait
appel au sens du toucher
par le biais d’un contact à
l’avant du robot.

Robot suiveur :
Robot suiveur : Ce robot suit une ligne noire sur un sol blanc.

Robot tournesol :

Robot tournesol : Ce petit robot suit un faisceau de lumière que
l’on dirige vers lui. Cette nouvelle approche de la robotique
mobile utilise un capteur de lumière simple : la photorésistance.

Robot explorateur :

Ce robot se balade dans un cercle blanc, délimité par une bande
adhésive noire. Il tourne à gauche jusqu’à ce qu’il rencontre une
bande noire au sol, alors il tourne à droite, puis se positionne
pour suivre cette ligne au sol:


Slide 5

Association Tawassol pour le Développement de la Technologie

Premier module de formation :

Initiation à la robotique
Version béta

Objectifs :
1. Vulgariser la robotique en enseignement de la technologie au collège ;
2. Concevoir et utiliser des supports pédagogiques qui suscitent l’intérêt
des élèves .
Abdelkrim EL Marrakchi
Le dimanche 2 décembre 2012

Un peu d’histoire :
Le terme robot est issu des langues slaves telles que le
russe, le biélorusse, le polonais, ou encore le tchèque. Ce
mot signifie esclave ou travailleur dévoué. Le mot robot a
été présenté au public par Karel Čapek, écrivain tchèque,
dans son spectacle R.U.R. (Rossum Universal Robots),
créé en 1921.
La robotique est dérivée du mot robot.

L’histoire de la robotique a commencé avec l’apparition
des automates. La différence entre un automate et un
robot est très simple : Un automate est un dispositif qui
exécute un programme pré-établit que ce soit de manière
mécanique ou électrique ; on parle d’un système
programmé. Tandis que le robot, il dispose de capteurs
et ses actions seront décidées par l’intérmidiare de son
système de contrôle.

La robotique assure une aide précieuse à l’homme dans
ses tâches difficiles, répétitives ou pénibles. De plus, elle
constitue le rêve de substituer la machine à l’homme. La
robotique comporte deux grands pôles d’intérêt :
• La robotique de manipulation ;
• La robotique mobile.

Bras manipulateur

Robotique mobile

Les robots mobiles ont vu leur apparition dans les années
60 avec le projet SHAKEY du Standard Research
Institute. Ils occupent une place très importante et
particulière en robotique. Leur intérêt réside dans leur
mobilité qui ouvre des applications dans de nombreux
domaines et qui offrent des possibilités d’exécution de
tâches pénibles qui se résument aux transports de
charges lourdes, ou en ambiance hostile (nucléaire, lute
contre l’incendie…) et d’autres.

La mobilité et l’autonomie des robots imposent une
complexité au niveau de la conception, la modélisation
et la commande. Ce sont des caractéristiques
fondamentales qui leur permettent de s’adapter ou de
prendre des décisions sans l’intervention d’un opérateur.

D’ailleurs, leur classification est basée sur leur degré
d’autonomie. Tant qu’à leur architecture, elle se structure
en quatre éléments (1) :
• la structure mécanique et la motricité ;
• le système de localisation ;
• les organes de sécurités ,
• le système de traitement des informations et gestion des
tâches.
(1) Alain PRUSKI. Robotique générale. Université de Metz. France

Un Robot Mobile Autonome, c’est quoi ?
« Un Robot Mobile Autonome (RMA) est un système
automoteur doté de capacités décisionnelles et de
moyens suffisants d’acquisition et de traitement de
l’information qui lui permet d’accomplir, sous contrôle
humain réduit, un certain nombre de tâches précises,
dans un environnement non complètement connu
d’avance" (2)
(2) Michel TAIX. Planification de mouvement pour robot mobile nonholonome. Thèse de doctorat. Université Paul Sabatier de Toulouse.

De la définition de Mr Michel TAIX , on peut faire apparaître plusieurs
pôles de recherche :
• Etude des architectures mécaniques des robots (robots à roues, robots à
chenilles ou robots à pattes). De ses architectures découlent des
problèmes liés à la modélisation, à la mobilité et à l’énergie des robots,
d’où l’étude des organes de motorisation ;
• Etude de la commande et de contrôle de tels systèmes (gouvernabilité,
stabilité, précision (Discipline : Automatique) ;
• Etude de la perception en temps réel de l’environnement, d’où l’étude
des données capteurs (ultrasons, télémètre laser, caméra, odométrie).

Si on s’intéresse aux robots mobiles, on les classe en quatre grandes
familles : (3)
• des véhicules télécommandés par un opérateur qui impose chaque
tâche élémentaire à réaliser ;
• des véhicules télécommandés au sens de la tâche à réaliser. Le véhicule
contrôle automatiquement ses actions ;
• des véhicules semi autonomes réalisant des tâches pré-définies sans
l’aide d’un opérateur ;
• des véhicules parfaitement autonomes qui imposent des problèmes
d’un niveau de complexité élevé de représentation des connaissances, de
capacités décisionnelles et de génération de trajectoires qui sont résolus
à bord du véhicule ou par communication hertzienne.

Généralement, un robot mobile à roues est une plateforme rigide équipé
d’un certain nombre de roues indéformables pour assurer son
déplacement et son orientation sur un plan horizontal.
L’ensemble des problèmes liés à la conception d’un robot sont :
• la conception mécanique liée à la mobilité ;
• la localisation du robot mobile en position et en orientation ;
•La détermination du chemin optimal pour atteindre le lieu de la tâche.
La mobilité par roues est la structure mécanique la plus communément
utilisée. C’est une technique qui assure un déplacement dans toutes les
directions avec une accélération et une vitesse importantes selon le type
de roues choisies.

Ym1

Xm1

y



y

O fixe

x

x

Robot mobile dans le plan
Soient :
• R(Ofixe, x,y,z) le repère absolu lié au sol ;
• Rm1(P, Xm1,Ym1,Zm1) le repère mobile lié au point P appartenant à l’axe de
symétrie massive PXm1 ;
La localisation du robot est parfaitement définit par le triplet :x, y et .

Deux structures sont souvent utilisées dans les applications amateurs :
Une plate-forme munie de deux roues fixes sur
un arbre moteur et une roue commandée en
orientation généralement par un moteur pas à
pas.

Une plate-forme munie de deux roues motrices
et une roue folle de type roulette.

D’autres structures :

La composition d’un robot :

Environnement

Alimentations

Capteurs

Entrées

Contrôleur

Informations

Sorties

Interface

Ordres

Actionneurs

Le capteur va envoyer une information, telle que la présence d'un objet
ou une distance, cette information sera interprétée par la logique de
commande (Contrôleur) qui enverra un ordre à un actionneur, la
plupart du temps un moteur afin de faire un mouvement, mais cela
peut aussi être une LED, un haut-parleur…
Lorsque le signal passe d'un capteur à la partie logique de commande,
on parle d'entrée. Inversement, lorsque c'est le contrôleur qui renvoie
un signal à un actionneur, on parle de sortie.
L'information peut prendre différentes formes : booléen (que l'on
appelle aussi binaire ou encore TOR (tout où rien)), analogique ou
numérique.

La fonction de détection :
Des capteurs permettent aux robots de recevoir des informations sur
l'environnement (présence d'un objet, température, luminosité...) ou sur
les composants internes (comme la position d'un moteur ou d'un verrin).
Cela est essentiel pour exécuter leurs tâches et calculer la réponse
appropriée.
Capteurs de contacts :

Symbole d'un interrupteur ouvert

Capteur à établissement de masse

Il s'agit de capteurs fonctionnant en tout ou rien.

Les capteurs de contact envoient un signal dès qu'ils touchent
quelque chose, à la manière d'un bouton. Ils peuvent fonctionner
avec une certaine pression, une lamelle de métal établissant le
contact entre les deux branches.
Si l'utilisation de ce dispositif simple n'est pas possible, pour des
raisons d'isolation électrique notamment, il existe des capteurs à
établissement de masse. Dans ce cas, le signal ne passe pas
directement par l'interrupteur, mais l'interrupteur sert à faire contact
avec une masse et le signal transite par un relais électromécanique.

Capteurs infra-rouge

Également appelé capteur optique ou photoélectrique ; Le capteur de
proximité infra-rouge (capteur photoélectrique) se compose d'un
émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d'un objet se
fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Le signal est
amplifié pour être exploité par la partie de commande.
La détection en milieu de la robotique se fait également par caméra,
par radar…
D’autres grandeurs physiques sont détectés telle que : la détection de
température, de pression, d’humidité …

Les actionneurs :
Les actionneurs servent à effectuer différentes action, différents
ordres. Les ordres sont transmis par l'intermédiaire du système de
contrôle via les sorties.
Les différentes actions possibles sont :
• Activer un moteur électrique afin de faire un mouvement
(déplacement, bouger un bras, faire tourner une roue)
• Activer une LED, une lampe ou un haut parleur
• Activer un résistance chauffante …

Le système de contrôle :

La structure d'un robot est contrôlée de manière à effectuer une tâche. Ce
contrôle inclut trois phases distinctes : La perception, la réflexion (ou le
traitement) et l'action.
Les capteurs donnent une information à propos de l'environnement ou des
composants internes (par exemple : position d'un moteur ou d'un vérin, état
d'une LED). Cette information est utilisée pour générer l'ordre approprié à
envoyer aux actionneurs.
La phase de traitement peut varier en complexité.
À un niveau réactif, il peut traduire l'information brute d'un capteur
directement en commande d'un actionneur. (p.e. un arrêt d'urgence ; si un
obstacle est détecté alors arrêt des moteurs)
Avec des tâches plus sophistiquées, il faut utiliser des algorithmes. Un
algorithme est une suite finie et non-ambiguë d’opérations ou d'instructions
permettant de résoudre un problème. On peut, entre autres, utiliser des
opérations mathématiques simples ou complexes, des conditions (si...alors...) et
d'autres outils dépendants du langage utilisé.

Exemple de réalisation

Robot auto-tampon :
Robot auto-tampon :
C’est un robot qui
amusera surement les
élèves du collège. Ce robot
avance en ligne droite
jusqu’à ce qu’il rencontre
un obstacle, alors il recule,
puis tourne un peu, et
reprend son chemin en
ayant évité l’obstacle.
Cette approche de la
robotique mobile fait
appel au sens du toucher
par le biais d’un contact à
l’avant du robot.

Robot suiveur :
Robot suiveur : Ce robot suit une ligne noire sur un sol blanc.

Robot tournesol :

Robot tournesol : Ce petit robot suit un faisceau de lumière que
l’on dirige vers lui. Cette nouvelle approche de la robotique
mobile utilise un capteur de lumière simple : la photorésistance.

Robot explorateur :

Ce robot se balade dans un cercle blanc, délimité par une bande
adhésive noire. Il tourne à gauche jusqu’à ce qu’il rencontre une
bande noire au sol, alors il tourne à droite, puis se positionne
pour suivre cette ligne au sol:


Slide 6

Association Tawassol pour le Développement de la Technologie

Premier module de formation :

Initiation à la robotique
Version béta

Objectifs :
1. Vulgariser la robotique en enseignement de la technologie au collège ;
2. Concevoir et utiliser des supports pédagogiques qui suscitent l’intérêt
des élèves .
Abdelkrim EL Marrakchi
Le dimanche 2 décembre 2012

Un peu d’histoire :
Le terme robot est issu des langues slaves telles que le
russe, le biélorusse, le polonais, ou encore le tchèque. Ce
mot signifie esclave ou travailleur dévoué. Le mot robot a
été présenté au public par Karel Čapek, écrivain tchèque,
dans son spectacle R.U.R. (Rossum Universal Robots),
créé en 1921.
La robotique est dérivée du mot robot.

L’histoire de la robotique a commencé avec l’apparition
des automates. La différence entre un automate et un
robot est très simple : Un automate est un dispositif qui
exécute un programme pré-établit que ce soit de manière
mécanique ou électrique ; on parle d’un système
programmé. Tandis que le robot, il dispose de capteurs
et ses actions seront décidées par l’intérmidiare de son
système de contrôle.

La robotique assure une aide précieuse à l’homme dans
ses tâches difficiles, répétitives ou pénibles. De plus, elle
constitue le rêve de substituer la machine à l’homme. La
robotique comporte deux grands pôles d’intérêt :
• La robotique de manipulation ;
• La robotique mobile.

Bras manipulateur

Robotique mobile

Les robots mobiles ont vu leur apparition dans les années
60 avec le projet SHAKEY du Standard Research
Institute. Ils occupent une place très importante et
particulière en robotique. Leur intérêt réside dans leur
mobilité qui ouvre des applications dans de nombreux
domaines et qui offrent des possibilités d’exécution de
tâches pénibles qui se résument aux transports de
charges lourdes, ou en ambiance hostile (nucléaire, lute
contre l’incendie…) et d’autres.

La mobilité et l’autonomie des robots imposent une
complexité au niveau de la conception, la modélisation
et la commande. Ce sont des caractéristiques
fondamentales qui leur permettent de s’adapter ou de
prendre des décisions sans l’intervention d’un opérateur.

D’ailleurs, leur classification est basée sur leur degré
d’autonomie. Tant qu’à leur architecture, elle se structure
en quatre éléments (1) :
• la structure mécanique et la motricité ;
• le système de localisation ;
• les organes de sécurités ,
• le système de traitement des informations et gestion des
tâches.
(1) Alain PRUSKI. Robotique générale. Université de Metz. France

Un Robot Mobile Autonome, c’est quoi ?
« Un Robot Mobile Autonome (RMA) est un système
automoteur doté de capacités décisionnelles et de
moyens suffisants d’acquisition et de traitement de
l’information qui lui permet d’accomplir, sous contrôle
humain réduit, un certain nombre de tâches précises,
dans un environnement non complètement connu
d’avance" (2)
(2) Michel TAIX. Planification de mouvement pour robot mobile nonholonome. Thèse de doctorat. Université Paul Sabatier de Toulouse.

De la définition de Mr Michel TAIX , on peut faire apparaître plusieurs
pôles de recherche :
• Etude des architectures mécaniques des robots (robots à roues, robots à
chenilles ou robots à pattes). De ses architectures découlent des
problèmes liés à la modélisation, à la mobilité et à l’énergie des robots,
d’où l’étude des organes de motorisation ;
• Etude de la commande et de contrôle de tels systèmes (gouvernabilité,
stabilité, précision (Discipline : Automatique) ;
• Etude de la perception en temps réel de l’environnement, d’où l’étude
des données capteurs (ultrasons, télémètre laser, caméra, odométrie).

Si on s’intéresse aux robots mobiles, on les classe en quatre grandes
familles : (3)
• des véhicules télécommandés par un opérateur qui impose chaque
tâche élémentaire à réaliser ;
• des véhicules télécommandés au sens de la tâche à réaliser. Le véhicule
contrôle automatiquement ses actions ;
• des véhicules semi autonomes réalisant des tâches pré-définies sans
l’aide d’un opérateur ;
• des véhicules parfaitement autonomes qui imposent des problèmes
d’un niveau de complexité élevé de représentation des connaissances, de
capacités décisionnelles et de génération de trajectoires qui sont résolus
à bord du véhicule ou par communication hertzienne.

Généralement, un robot mobile à roues est une plateforme rigide équipé
d’un certain nombre de roues indéformables pour assurer son
déplacement et son orientation sur un plan horizontal.
L’ensemble des problèmes liés à la conception d’un robot sont :
• la conception mécanique liée à la mobilité ;
• la localisation du robot mobile en position et en orientation ;
•La détermination du chemin optimal pour atteindre le lieu de la tâche.
La mobilité par roues est la structure mécanique la plus communément
utilisée. C’est une technique qui assure un déplacement dans toutes les
directions avec une accélération et une vitesse importantes selon le type
de roues choisies.

Ym1

Xm1

y



y

O fixe

x

x

Robot mobile dans le plan
Soient :
• R(Ofixe, x,y,z) le repère absolu lié au sol ;
• Rm1(P, Xm1,Ym1,Zm1) le repère mobile lié au point P appartenant à l’axe de
symétrie massive PXm1 ;
La localisation du robot est parfaitement définit par le triplet :x, y et .

Deux structures sont souvent utilisées dans les applications amateurs :
Une plate-forme munie de deux roues fixes sur
un arbre moteur et une roue commandée en
orientation généralement par un moteur pas à
pas.

Une plate-forme munie de deux roues motrices
et une roue folle de type roulette.

D’autres structures :

La composition d’un robot :

Environnement

Alimentations

Capteurs

Entrées

Contrôleur

Informations

Sorties

Interface

Ordres

Actionneurs

Le capteur va envoyer une information, telle que la présence d'un objet
ou une distance, cette information sera interprétée par la logique de
commande (Contrôleur) qui enverra un ordre à un actionneur, la
plupart du temps un moteur afin de faire un mouvement, mais cela
peut aussi être une LED, un haut-parleur…
Lorsque le signal passe d'un capteur à la partie logique de commande,
on parle d'entrée. Inversement, lorsque c'est le contrôleur qui renvoie
un signal à un actionneur, on parle de sortie.
L'information peut prendre différentes formes : booléen (que l'on
appelle aussi binaire ou encore TOR (tout où rien)), analogique ou
numérique.

La fonction de détection :
Des capteurs permettent aux robots de recevoir des informations sur
l'environnement (présence d'un objet, température, luminosité...) ou sur
les composants internes (comme la position d'un moteur ou d'un verrin).
Cela est essentiel pour exécuter leurs tâches et calculer la réponse
appropriée.
Capteurs de contacts :

Symbole d'un interrupteur ouvert

Capteur à établissement de masse

Il s'agit de capteurs fonctionnant en tout ou rien.

Les capteurs de contact envoient un signal dès qu'ils touchent
quelque chose, à la manière d'un bouton. Ils peuvent fonctionner
avec une certaine pression, une lamelle de métal établissant le
contact entre les deux branches.
Si l'utilisation de ce dispositif simple n'est pas possible, pour des
raisons d'isolation électrique notamment, il existe des capteurs à
établissement de masse. Dans ce cas, le signal ne passe pas
directement par l'interrupteur, mais l'interrupteur sert à faire contact
avec une masse et le signal transite par un relais électromécanique.

Capteurs infra-rouge

Également appelé capteur optique ou photoélectrique ; Le capteur de
proximité infra-rouge (capteur photoélectrique) se compose d'un
émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d'un objet se
fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Le signal est
amplifié pour être exploité par la partie de commande.
La détection en milieu de la robotique se fait également par caméra,
par radar…
D’autres grandeurs physiques sont détectés telle que : la détection de
température, de pression, d’humidité …

Les actionneurs :
Les actionneurs servent à effectuer différentes action, différents
ordres. Les ordres sont transmis par l'intermédiaire du système de
contrôle via les sorties.
Les différentes actions possibles sont :
• Activer un moteur électrique afin de faire un mouvement
(déplacement, bouger un bras, faire tourner une roue)
• Activer une LED, une lampe ou un haut parleur
• Activer un résistance chauffante …

Le système de contrôle :

La structure d'un robot est contrôlée de manière à effectuer une tâche. Ce
contrôle inclut trois phases distinctes : La perception, la réflexion (ou le
traitement) et l'action.
Les capteurs donnent une information à propos de l'environnement ou des
composants internes (par exemple : position d'un moteur ou d'un vérin, état
d'une LED). Cette information est utilisée pour générer l'ordre approprié à
envoyer aux actionneurs.
La phase de traitement peut varier en complexité.
À un niveau réactif, il peut traduire l'information brute d'un capteur
directement en commande d'un actionneur. (p.e. un arrêt d'urgence ; si un
obstacle est détecté alors arrêt des moteurs)
Avec des tâches plus sophistiquées, il faut utiliser des algorithmes. Un
algorithme est une suite finie et non-ambiguë d’opérations ou d'instructions
permettant de résoudre un problème. On peut, entre autres, utiliser des
opérations mathématiques simples ou complexes, des conditions (si...alors...) et
d'autres outils dépendants du langage utilisé.

Exemple de réalisation

Robot auto-tampon :
Robot auto-tampon :
C’est un robot qui
amusera surement les
élèves du collège. Ce robot
avance en ligne droite
jusqu’à ce qu’il rencontre
un obstacle, alors il recule,
puis tourne un peu, et
reprend son chemin en
ayant évité l’obstacle.
Cette approche de la
robotique mobile fait
appel au sens du toucher
par le biais d’un contact à
l’avant du robot.

Robot suiveur :
Robot suiveur : Ce robot suit une ligne noire sur un sol blanc.

Robot tournesol :

Robot tournesol : Ce petit robot suit un faisceau de lumière que
l’on dirige vers lui. Cette nouvelle approche de la robotique
mobile utilise un capteur de lumière simple : la photorésistance.

Robot explorateur :

Ce robot se balade dans un cercle blanc, délimité par une bande
adhésive noire. Il tourne à gauche jusqu’à ce qu’il rencontre une
bande noire au sol, alors il tourne à droite, puis se positionne
pour suivre cette ligne au sol:


Slide 7

Association Tawassol pour le Développement de la Technologie

Premier module de formation :

Initiation à la robotique
Version béta

Objectifs :
1. Vulgariser la robotique en enseignement de la technologie au collège ;
2. Concevoir et utiliser des supports pédagogiques qui suscitent l’intérêt
des élèves .
Abdelkrim EL Marrakchi
Le dimanche 2 décembre 2012

Un peu d’histoire :
Le terme robot est issu des langues slaves telles que le
russe, le biélorusse, le polonais, ou encore le tchèque. Ce
mot signifie esclave ou travailleur dévoué. Le mot robot a
été présenté au public par Karel Čapek, écrivain tchèque,
dans son spectacle R.U.R. (Rossum Universal Robots),
créé en 1921.
La robotique est dérivée du mot robot.

L’histoire de la robotique a commencé avec l’apparition
des automates. La différence entre un automate et un
robot est très simple : Un automate est un dispositif qui
exécute un programme pré-établit que ce soit de manière
mécanique ou électrique ; on parle d’un système
programmé. Tandis que le robot, il dispose de capteurs
et ses actions seront décidées par l’intérmidiare de son
système de contrôle.

La robotique assure une aide précieuse à l’homme dans
ses tâches difficiles, répétitives ou pénibles. De plus, elle
constitue le rêve de substituer la machine à l’homme. La
robotique comporte deux grands pôles d’intérêt :
• La robotique de manipulation ;
• La robotique mobile.

Bras manipulateur

Robotique mobile

Les robots mobiles ont vu leur apparition dans les années
60 avec le projet SHAKEY du Standard Research
Institute. Ils occupent une place très importante et
particulière en robotique. Leur intérêt réside dans leur
mobilité qui ouvre des applications dans de nombreux
domaines et qui offrent des possibilités d’exécution de
tâches pénibles qui se résument aux transports de
charges lourdes, ou en ambiance hostile (nucléaire, lute
contre l’incendie…) et d’autres.

La mobilité et l’autonomie des robots imposent une
complexité au niveau de la conception, la modélisation
et la commande. Ce sont des caractéristiques
fondamentales qui leur permettent de s’adapter ou de
prendre des décisions sans l’intervention d’un opérateur.

D’ailleurs, leur classification est basée sur leur degré
d’autonomie. Tant qu’à leur architecture, elle se structure
en quatre éléments (1) :
• la structure mécanique et la motricité ;
• le système de localisation ;
• les organes de sécurités ,
• le système de traitement des informations et gestion des
tâches.
(1) Alain PRUSKI. Robotique générale. Université de Metz. France

Un Robot Mobile Autonome, c’est quoi ?
« Un Robot Mobile Autonome (RMA) est un système
automoteur doté de capacités décisionnelles et de
moyens suffisants d’acquisition et de traitement de
l’information qui lui permet d’accomplir, sous contrôle
humain réduit, un certain nombre de tâches précises,
dans un environnement non complètement connu
d’avance" (2)
(2) Michel TAIX. Planification de mouvement pour robot mobile nonholonome. Thèse de doctorat. Université Paul Sabatier de Toulouse.

De la définition de Mr Michel TAIX , on peut faire apparaître plusieurs
pôles de recherche :
• Etude des architectures mécaniques des robots (robots à roues, robots à
chenilles ou robots à pattes). De ses architectures découlent des
problèmes liés à la modélisation, à la mobilité et à l’énergie des robots,
d’où l’étude des organes de motorisation ;
• Etude de la commande et de contrôle de tels systèmes (gouvernabilité,
stabilité, précision (Discipline : Automatique) ;
• Etude de la perception en temps réel de l’environnement, d’où l’étude
des données capteurs (ultrasons, télémètre laser, caméra, odométrie).

Si on s’intéresse aux robots mobiles, on les classe en quatre grandes
familles : (3)
• des véhicules télécommandés par un opérateur qui impose chaque
tâche élémentaire à réaliser ;
• des véhicules télécommandés au sens de la tâche à réaliser. Le véhicule
contrôle automatiquement ses actions ;
• des véhicules semi autonomes réalisant des tâches pré-définies sans
l’aide d’un opérateur ;
• des véhicules parfaitement autonomes qui imposent des problèmes
d’un niveau de complexité élevé de représentation des connaissances, de
capacités décisionnelles et de génération de trajectoires qui sont résolus
à bord du véhicule ou par communication hertzienne.

Généralement, un robot mobile à roues est une plateforme rigide équipé
d’un certain nombre de roues indéformables pour assurer son
déplacement et son orientation sur un plan horizontal.
L’ensemble des problèmes liés à la conception d’un robot sont :
• la conception mécanique liée à la mobilité ;
• la localisation du robot mobile en position et en orientation ;
•La détermination du chemin optimal pour atteindre le lieu de la tâche.
La mobilité par roues est la structure mécanique la plus communément
utilisée. C’est une technique qui assure un déplacement dans toutes les
directions avec une accélération et une vitesse importantes selon le type
de roues choisies.

Ym1

Xm1

y



y

O fixe

x

x

Robot mobile dans le plan
Soient :
• R(Ofixe, x,y,z) le repère absolu lié au sol ;
• Rm1(P, Xm1,Ym1,Zm1) le repère mobile lié au point P appartenant à l’axe de
symétrie massive PXm1 ;
La localisation du robot est parfaitement définit par le triplet :x, y et .

Deux structures sont souvent utilisées dans les applications amateurs :
Une plate-forme munie de deux roues fixes sur
un arbre moteur et une roue commandée en
orientation généralement par un moteur pas à
pas.

Une plate-forme munie de deux roues motrices
et une roue folle de type roulette.

D’autres structures :

La composition d’un robot :

Environnement

Alimentations

Capteurs

Entrées

Contrôleur

Informations

Sorties

Interface

Ordres

Actionneurs

Le capteur va envoyer une information, telle que la présence d'un objet
ou une distance, cette information sera interprétée par la logique de
commande (Contrôleur) qui enverra un ordre à un actionneur, la
plupart du temps un moteur afin de faire un mouvement, mais cela
peut aussi être une LED, un haut-parleur…
Lorsque le signal passe d'un capteur à la partie logique de commande,
on parle d'entrée. Inversement, lorsque c'est le contrôleur qui renvoie
un signal à un actionneur, on parle de sortie.
L'information peut prendre différentes formes : booléen (que l'on
appelle aussi binaire ou encore TOR (tout où rien)), analogique ou
numérique.

La fonction de détection :
Des capteurs permettent aux robots de recevoir des informations sur
l'environnement (présence d'un objet, température, luminosité...) ou sur
les composants internes (comme la position d'un moteur ou d'un verrin).
Cela est essentiel pour exécuter leurs tâches et calculer la réponse
appropriée.
Capteurs de contacts :

Symbole d'un interrupteur ouvert

Capteur à établissement de masse

Il s'agit de capteurs fonctionnant en tout ou rien.

Les capteurs de contact envoient un signal dès qu'ils touchent
quelque chose, à la manière d'un bouton. Ils peuvent fonctionner
avec une certaine pression, une lamelle de métal établissant le
contact entre les deux branches.
Si l'utilisation de ce dispositif simple n'est pas possible, pour des
raisons d'isolation électrique notamment, il existe des capteurs à
établissement de masse. Dans ce cas, le signal ne passe pas
directement par l'interrupteur, mais l'interrupteur sert à faire contact
avec une masse et le signal transite par un relais électromécanique.

Capteurs infra-rouge

Également appelé capteur optique ou photoélectrique ; Le capteur de
proximité infra-rouge (capteur photoélectrique) se compose d'un
émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d'un objet se
fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Le signal est
amplifié pour être exploité par la partie de commande.
La détection en milieu de la robotique se fait également par caméra,
par radar…
D’autres grandeurs physiques sont détectés telle que : la détection de
température, de pression, d’humidité …

Les actionneurs :
Les actionneurs servent à effectuer différentes action, différents
ordres. Les ordres sont transmis par l'intermédiaire du système de
contrôle via les sorties.
Les différentes actions possibles sont :
• Activer un moteur électrique afin de faire un mouvement
(déplacement, bouger un bras, faire tourner une roue)
• Activer une LED, une lampe ou un haut parleur
• Activer un résistance chauffante …

Le système de contrôle :

La structure d'un robot est contrôlée de manière à effectuer une tâche. Ce
contrôle inclut trois phases distinctes : La perception, la réflexion (ou le
traitement) et l'action.
Les capteurs donnent une information à propos de l'environnement ou des
composants internes (par exemple : position d'un moteur ou d'un vérin, état
d'une LED). Cette information est utilisée pour générer l'ordre approprié à
envoyer aux actionneurs.
La phase de traitement peut varier en complexité.
À un niveau réactif, il peut traduire l'information brute d'un capteur
directement en commande d'un actionneur. (p.e. un arrêt d'urgence ; si un
obstacle est détecté alors arrêt des moteurs)
Avec des tâches plus sophistiquées, il faut utiliser des algorithmes. Un
algorithme est une suite finie et non-ambiguë d’opérations ou d'instructions
permettant de résoudre un problème. On peut, entre autres, utiliser des
opérations mathématiques simples ou complexes, des conditions (si...alors...) et
d'autres outils dépendants du langage utilisé.

Exemple de réalisation

Robot auto-tampon :
Robot auto-tampon :
C’est un robot qui
amusera surement les
élèves du collège. Ce robot
avance en ligne droite
jusqu’à ce qu’il rencontre
un obstacle, alors il recule,
puis tourne un peu, et
reprend son chemin en
ayant évité l’obstacle.
Cette approche de la
robotique mobile fait
appel au sens du toucher
par le biais d’un contact à
l’avant du robot.

Robot suiveur :
Robot suiveur : Ce robot suit une ligne noire sur un sol blanc.

Robot tournesol :

Robot tournesol : Ce petit robot suit un faisceau de lumière que
l’on dirige vers lui. Cette nouvelle approche de la robotique
mobile utilise un capteur de lumière simple : la photorésistance.

Robot explorateur :

Ce robot se balade dans un cercle blanc, délimité par une bande
adhésive noire. Il tourne à gauche jusqu’à ce qu’il rencontre une
bande noire au sol, alors il tourne à droite, puis se positionne
pour suivre cette ligne au sol:


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Association Tawassol pour le Développement de la Technologie

Premier module de formation :

Initiation à la robotique
Version béta

Objectifs :
1. Vulgariser la robotique en enseignement de la technologie au collège ;
2. Concevoir et utiliser des supports pédagogiques qui suscitent l’intérêt
des élèves .
Abdelkrim EL Marrakchi
Le dimanche 2 décembre 2012

Un peu d’histoire :
Le terme robot est issu des langues slaves telles que le
russe, le biélorusse, le polonais, ou encore le tchèque. Ce
mot signifie esclave ou travailleur dévoué. Le mot robot a
été présenté au public par Karel Čapek, écrivain tchèque,
dans son spectacle R.U.R. (Rossum Universal Robots),
créé en 1921.
La robotique est dérivée du mot robot.

L’histoire de la robotique a commencé avec l’apparition
des automates. La différence entre un automate et un
robot est très simple : Un automate est un dispositif qui
exécute un programme pré-établit que ce soit de manière
mécanique ou électrique ; on parle d’un système
programmé. Tandis que le robot, il dispose de capteurs
et ses actions seront décidées par l’intérmidiare de son
système de contrôle.

La robotique assure une aide précieuse à l’homme dans
ses tâches difficiles, répétitives ou pénibles. De plus, elle
constitue le rêve de substituer la machine à l’homme. La
robotique comporte deux grands pôles d’intérêt :
• La robotique de manipulation ;
• La robotique mobile.

Bras manipulateur

Robotique mobile

Les robots mobiles ont vu leur apparition dans les années
60 avec le projet SHAKEY du Standard Research
Institute. Ils occupent une place très importante et
particulière en robotique. Leur intérêt réside dans leur
mobilité qui ouvre des applications dans de nombreux
domaines et qui offrent des possibilités d’exécution de
tâches pénibles qui se résument aux transports de
charges lourdes, ou en ambiance hostile (nucléaire, lute
contre l’incendie…) et d’autres.

La mobilité et l’autonomie des robots imposent une
complexité au niveau de la conception, la modélisation
et la commande. Ce sont des caractéristiques
fondamentales qui leur permettent de s’adapter ou de
prendre des décisions sans l’intervention d’un opérateur.

D’ailleurs, leur classification est basée sur leur degré
d’autonomie. Tant qu’à leur architecture, elle se structure
en quatre éléments (1) :
• la structure mécanique et la motricité ;
• le système de localisation ;
• les organes de sécurités ,
• le système de traitement des informations et gestion des
tâches.
(1) Alain PRUSKI. Robotique générale. Université de Metz. France

Un Robot Mobile Autonome, c’est quoi ?
« Un Robot Mobile Autonome (RMA) est un système
automoteur doté de capacités décisionnelles et de
moyens suffisants d’acquisition et de traitement de
l’information qui lui permet d’accomplir, sous contrôle
humain réduit, un certain nombre de tâches précises,
dans un environnement non complètement connu
d’avance" (2)
(2) Michel TAIX. Planification de mouvement pour robot mobile nonholonome. Thèse de doctorat. Université Paul Sabatier de Toulouse.

De la définition de Mr Michel TAIX , on peut faire apparaître plusieurs
pôles de recherche :
• Etude des architectures mécaniques des robots (robots à roues, robots à
chenilles ou robots à pattes). De ses architectures découlent des
problèmes liés à la modélisation, à la mobilité et à l’énergie des robots,
d’où l’étude des organes de motorisation ;
• Etude de la commande et de contrôle de tels systèmes (gouvernabilité,
stabilité, précision (Discipline : Automatique) ;
• Etude de la perception en temps réel de l’environnement, d’où l’étude
des données capteurs (ultrasons, télémètre laser, caméra, odométrie).

Si on s’intéresse aux robots mobiles, on les classe en quatre grandes
familles : (3)
• des véhicules télécommandés par un opérateur qui impose chaque
tâche élémentaire à réaliser ;
• des véhicules télécommandés au sens de la tâche à réaliser. Le véhicule
contrôle automatiquement ses actions ;
• des véhicules semi autonomes réalisant des tâches pré-définies sans
l’aide d’un opérateur ;
• des véhicules parfaitement autonomes qui imposent des problèmes
d’un niveau de complexité élevé de représentation des connaissances, de
capacités décisionnelles et de génération de trajectoires qui sont résolus
à bord du véhicule ou par communication hertzienne.

Généralement, un robot mobile à roues est une plateforme rigide équipé
d’un certain nombre de roues indéformables pour assurer son
déplacement et son orientation sur un plan horizontal.
L’ensemble des problèmes liés à la conception d’un robot sont :
• la conception mécanique liée à la mobilité ;
• la localisation du robot mobile en position et en orientation ;
•La détermination du chemin optimal pour atteindre le lieu de la tâche.
La mobilité par roues est la structure mécanique la plus communément
utilisée. C’est une technique qui assure un déplacement dans toutes les
directions avec une accélération et une vitesse importantes selon le type
de roues choisies.

Ym1

Xm1

y



y

O fixe

x

x

Robot mobile dans le plan
Soient :
• R(Ofixe, x,y,z) le repère absolu lié au sol ;
• Rm1(P, Xm1,Ym1,Zm1) le repère mobile lié au point P appartenant à l’axe de
symétrie massive PXm1 ;
La localisation du robot est parfaitement définit par le triplet :x, y et .

Deux structures sont souvent utilisées dans les applications amateurs :
Une plate-forme munie de deux roues fixes sur
un arbre moteur et une roue commandée en
orientation généralement par un moteur pas à
pas.

Une plate-forme munie de deux roues motrices
et une roue folle de type roulette.

D’autres structures :

La composition d’un robot :

Environnement

Alimentations

Capteurs

Entrées

Contrôleur

Informations

Sorties

Interface

Ordres

Actionneurs

Le capteur va envoyer une information, telle que la présence d'un objet
ou une distance, cette information sera interprétée par la logique de
commande (Contrôleur) qui enverra un ordre à un actionneur, la
plupart du temps un moteur afin de faire un mouvement, mais cela
peut aussi être une LED, un haut-parleur…
Lorsque le signal passe d'un capteur à la partie logique de commande,
on parle d'entrée. Inversement, lorsque c'est le contrôleur qui renvoie
un signal à un actionneur, on parle de sortie.
L'information peut prendre différentes formes : booléen (que l'on
appelle aussi binaire ou encore TOR (tout où rien)), analogique ou
numérique.

La fonction de détection :
Des capteurs permettent aux robots de recevoir des informations sur
l'environnement (présence d'un objet, température, luminosité...) ou sur
les composants internes (comme la position d'un moteur ou d'un verrin).
Cela est essentiel pour exécuter leurs tâches et calculer la réponse
appropriée.
Capteurs de contacts :

Symbole d'un interrupteur ouvert

Capteur à établissement de masse

Il s'agit de capteurs fonctionnant en tout ou rien.

Les capteurs de contact envoient un signal dès qu'ils touchent
quelque chose, à la manière d'un bouton. Ils peuvent fonctionner
avec une certaine pression, une lamelle de métal établissant le
contact entre les deux branches.
Si l'utilisation de ce dispositif simple n'est pas possible, pour des
raisons d'isolation électrique notamment, il existe des capteurs à
établissement de masse. Dans ce cas, le signal ne passe pas
directement par l'interrupteur, mais l'interrupteur sert à faire contact
avec une masse et le signal transite par un relais électromécanique.

Capteurs infra-rouge

Également appelé capteur optique ou photoélectrique ; Le capteur de
proximité infra-rouge (capteur photoélectrique) se compose d'un
émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d'un objet se
fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Le signal est
amplifié pour être exploité par la partie de commande.
La détection en milieu de la robotique se fait également par caméra,
par radar…
D’autres grandeurs physiques sont détectés telle que : la détection de
température, de pression, d’humidité …

Les actionneurs :
Les actionneurs servent à effectuer différentes action, différents
ordres. Les ordres sont transmis par l'intermédiaire du système de
contrôle via les sorties.
Les différentes actions possibles sont :
• Activer un moteur électrique afin de faire un mouvement
(déplacement, bouger un bras, faire tourner une roue)
• Activer une LED, une lampe ou un haut parleur
• Activer un résistance chauffante …

Le système de contrôle :

La structure d'un robot est contrôlée de manière à effectuer une tâche. Ce
contrôle inclut trois phases distinctes : La perception, la réflexion (ou le
traitement) et l'action.
Les capteurs donnent une information à propos de l'environnement ou des
composants internes (par exemple : position d'un moteur ou d'un vérin, état
d'une LED). Cette information est utilisée pour générer l'ordre approprié à
envoyer aux actionneurs.
La phase de traitement peut varier en complexité.
À un niveau réactif, il peut traduire l'information brute d'un capteur
directement en commande d'un actionneur. (p.e. un arrêt d'urgence ; si un
obstacle est détecté alors arrêt des moteurs)
Avec des tâches plus sophistiquées, il faut utiliser des algorithmes. Un
algorithme est une suite finie et non-ambiguë d’opérations ou d'instructions
permettant de résoudre un problème. On peut, entre autres, utiliser des
opérations mathématiques simples ou complexes, des conditions (si...alors...) et
d'autres outils dépendants du langage utilisé.

Exemple de réalisation

Robot auto-tampon :
Robot auto-tampon :
C’est un robot qui
amusera surement les
élèves du collège. Ce robot
avance en ligne droite
jusqu’à ce qu’il rencontre
un obstacle, alors il recule,
puis tourne un peu, et
reprend son chemin en
ayant évité l’obstacle.
Cette approche de la
robotique mobile fait
appel au sens du toucher
par le biais d’un contact à
l’avant du robot.

Robot suiveur :
Robot suiveur : Ce robot suit une ligne noire sur un sol blanc.

Robot tournesol :

Robot tournesol : Ce petit robot suit un faisceau de lumière que
l’on dirige vers lui. Cette nouvelle approche de la robotique
mobile utilise un capteur de lumière simple : la photorésistance.

Robot explorateur :

Ce robot se balade dans un cercle blanc, délimité par une bande
adhésive noire. Il tourne à gauche jusqu’à ce qu’il rencontre une
bande noire au sol, alors il tourne à droite, puis se positionne
pour suivre cette ligne au sol:


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Association Tawassol pour le Développement de la Technologie

Premier module de formation :

Initiation à la robotique
Version béta

Objectifs :
1. Vulgariser la robotique en enseignement de la technologie au collège ;
2. Concevoir et utiliser des supports pédagogiques qui suscitent l’intérêt
des élèves .
Abdelkrim EL Marrakchi
Le dimanche 2 décembre 2012

Un peu d’histoire :
Le terme robot est issu des langues slaves telles que le
russe, le biélorusse, le polonais, ou encore le tchèque. Ce
mot signifie esclave ou travailleur dévoué. Le mot robot a
été présenté au public par Karel Čapek, écrivain tchèque,
dans son spectacle R.U.R. (Rossum Universal Robots),
créé en 1921.
La robotique est dérivée du mot robot.

L’histoire de la robotique a commencé avec l’apparition
des automates. La différence entre un automate et un
robot est très simple : Un automate est un dispositif qui
exécute un programme pré-établit que ce soit de manière
mécanique ou électrique ; on parle d’un système
programmé. Tandis que le robot, il dispose de capteurs
et ses actions seront décidées par l’intérmidiare de son
système de contrôle.

La robotique assure une aide précieuse à l’homme dans
ses tâches difficiles, répétitives ou pénibles. De plus, elle
constitue le rêve de substituer la machine à l’homme. La
robotique comporte deux grands pôles d’intérêt :
• La robotique de manipulation ;
• La robotique mobile.

Bras manipulateur

Robotique mobile

Les robots mobiles ont vu leur apparition dans les années
60 avec le projet SHAKEY du Standard Research
Institute. Ils occupent une place très importante et
particulière en robotique. Leur intérêt réside dans leur
mobilité qui ouvre des applications dans de nombreux
domaines et qui offrent des possibilités d’exécution de
tâches pénibles qui se résument aux transports de
charges lourdes, ou en ambiance hostile (nucléaire, lute
contre l’incendie…) et d’autres.

La mobilité et l’autonomie des robots imposent une
complexité au niveau de la conception, la modélisation
et la commande. Ce sont des caractéristiques
fondamentales qui leur permettent de s’adapter ou de
prendre des décisions sans l’intervention d’un opérateur.

D’ailleurs, leur classification est basée sur leur degré
d’autonomie. Tant qu’à leur architecture, elle se structure
en quatre éléments (1) :
• la structure mécanique et la motricité ;
• le système de localisation ;
• les organes de sécurités ,
• le système de traitement des informations et gestion des
tâches.
(1) Alain PRUSKI. Robotique générale. Université de Metz. France

Un Robot Mobile Autonome, c’est quoi ?
« Un Robot Mobile Autonome (RMA) est un système
automoteur doté de capacités décisionnelles et de
moyens suffisants d’acquisition et de traitement de
l’information qui lui permet d’accomplir, sous contrôle
humain réduit, un certain nombre de tâches précises,
dans un environnement non complètement connu
d’avance" (2)
(2) Michel TAIX. Planification de mouvement pour robot mobile nonholonome. Thèse de doctorat. Université Paul Sabatier de Toulouse.

De la définition de Mr Michel TAIX , on peut faire apparaître plusieurs
pôles de recherche :
• Etude des architectures mécaniques des robots (robots à roues, robots à
chenilles ou robots à pattes). De ses architectures découlent des
problèmes liés à la modélisation, à la mobilité et à l’énergie des robots,
d’où l’étude des organes de motorisation ;
• Etude de la commande et de contrôle de tels systèmes (gouvernabilité,
stabilité, précision (Discipline : Automatique) ;
• Etude de la perception en temps réel de l’environnement, d’où l’étude
des données capteurs (ultrasons, télémètre laser, caméra, odométrie).

Si on s’intéresse aux robots mobiles, on les classe en quatre grandes
familles : (3)
• des véhicules télécommandés par un opérateur qui impose chaque
tâche élémentaire à réaliser ;
• des véhicules télécommandés au sens de la tâche à réaliser. Le véhicule
contrôle automatiquement ses actions ;
• des véhicules semi autonomes réalisant des tâches pré-définies sans
l’aide d’un opérateur ;
• des véhicules parfaitement autonomes qui imposent des problèmes
d’un niveau de complexité élevé de représentation des connaissances, de
capacités décisionnelles et de génération de trajectoires qui sont résolus
à bord du véhicule ou par communication hertzienne.

Généralement, un robot mobile à roues est une plateforme rigide équipé
d’un certain nombre de roues indéformables pour assurer son
déplacement et son orientation sur un plan horizontal.
L’ensemble des problèmes liés à la conception d’un robot sont :
• la conception mécanique liée à la mobilité ;
• la localisation du robot mobile en position et en orientation ;
•La détermination du chemin optimal pour atteindre le lieu de la tâche.
La mobilité par roues est la structure mécanique la plus communément
utilisée. C’est une technique qui assure un déplacement dans toutes les
directions avec une accélération et une vitesse importantes selon le type
de roues choisies.

Ym1

Xm1

y



y

O fixe

x

x

Robot mobile dans le plan
Soient :
• R(Ofixe, x,y,z) le repère absolu lié au sol ;
• Rm1(P, Xm1,Ym1,Zm1) le repère mobile lié au point P appartenant à l’axe de
symétrie massive PXm1 ;
La localisation du robot est parfaitement définit par le triplet :x, y et .

Deux structures sont souvent utilisées dans les applications amateurs :
Une plate-forme munie de deux roues fixes sur
un arbre moteur et une roue commandée en
orientation généralement par un moteur pas à
pas.

Une plate-forme munie de deux roues motrices
et une roue folle de type roulette.

D’autres structures :

La composition d’un robot :

Environnement

Alimentations

Capteurs

Entrées

Contrôleur

Informations

Sorties

Interface

Ordres

Actionneurs

Le capteur va envoyer une information, telle que la présence d'un objet
ou une distance, cette information sera interprétée par la logique de
commande (Contrôleur) qui enverra un ordre à un actionneur, la
plupart du temps un moteur afin de faire un mouvement, mais cela
peut aussi être une LED, un haut-parleur…
Lorsque le signal passe d'un capteur à la partie logique de commande,
on parle d'entrée. Inversement, lorsque c'est le contrôleur qui renvoie
un signal à un actionneur, on parle de sortie.
L'information peut prendre différentes formes : booléen (que l'on
appelle aussi binaire ou encore TOR (tout où rien)), analogique ou
numérique.

La fonction de détection :
Des capteurs permettent aux robots de recevoir des informations sur
l'environnement (présence d'un objet, température, luminosité...) ou sur
les composants internes (comme la position d'un moteur ou d'un verrin).
Cela est essentiel pour exécuter leurs tâches et calculer la réponse
appropriée.
Capteurs de contacts :

Symbole d'un interrupteur ouvert

Capteur à établissement de masse

Il s'agit de capteurs fonctionnant en tout ou rien.

Les capteurs de contact envoient un signal dès qu'ils touchent
quelque chose, à la manière d'un bouton. Ils peuvent fonctionner
avec une certaine pression, une lamelle de métal établissant le
contact entre les deux branches.
Si l'utilisation de ce dispositif simple n'est pas possible, pour des
raisons d'isolation électrique notamment, il existe des capteurs à
établissement de masse. Dans ce cas, le signal ne passe pas
directement par l'interrupteur, mais l'interrupteur sert à faire contact
avec une masse et le signal transite par un relais électromécanique.

Capteurs infra-rouge

Également appelé capteur optique ou photoélectrique ; Le capteur de
proximité infra-rouge (capteur photoélectrique) se compose d'un
émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d'un objet se
fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Le signal est
amplifié pour être exploité par la partie de commande.
La détection en milieu de la robotique se fait également par caméra,
par radar…
D’autres grandeurs physiques sont détectés telle que : la détection de
température, de pression, d’humidité …

Les actionneurs :
Les actionneurs servent à effectuer différentes action, différents
ordres. Les ordres sont transmis par l'intermédiaire du système de
contrôle via les sorties.
Les différentes actions possibles sont :
• Activer un moteur électrique afin de faire un mouvement
(déplacement, bouger un bras, faire tourner une roue)
• Activer une LED, une lampe ou un haut parleur
• Activer un résistance chauffante …

Le système de contrôle :

La structure d'un robot est contrôlée de manière à effectuer une tâche. Ce
contrôle inclut trois phases distinctes : La perception, la réflexion (ou le
traitement) et l'action.
Les capteurs donnent une information à propos de l'environnement ou des
composants internes (par exemple : position d'un moteur ou d'un vérin, état
d'une LED). Cette information est utilisée pour générer l'ordre approprié à
envoyer aux actionneurs.
La phase de traitement peut varier en complexité.
À un niveau réactif, il peut traduire l'information brute d'un capteur
directement en commande d'un actionneur. (p.e. un arrêt d'urgence ; si un
obstacle est détecté alors arrêt des moteurs)
Avec des tâches plus sophistiquées, il faut utiliser des algorithmes. Un
algorithme est une suite finie et non-ambiguë d’opérations ou d'instructions
permettant de résoudre un problème. On peut, entre autres, utiliser des
opérations mathématiques simples ou complexes, des conditions (si...alors...) et
d'autres outils dépendants du langage utilisé.

Exemple de réalisation

Robot auto-tampon :
Robot auto-tampon :
C’est un robot qui
amusera surement les
élèves du collège. Ce robot
avance en ligne droite
jusqu’à ce qu’il rencontre
un obstacle, alors il recule,
puis tourne un peu, et
reprend son chemin en
ayant évité l’obstacle.
Cette approche de la
robotique mobile fait
appel au sens du toucher
par le biais d’un contact à
l’avant du robot.

Robot suiveur :
Robot suiveur : Ce robot suit une ligne noire sur un sol blanc.

Robot tournesol :

Robot tournesol : Ce petit robot suit un faisceau de lumière que
l’on dirige vers lui. Cette nouvelle approche de la robotique
mobile utilise un capteur de lumière simple : la photorésistance.

Robot explorateur :

Ce robot se balade dans un cercle blanc, délimité par une bande
adhésive noire. Il tourne à gauche jusqu’à ce qu’il rencontre une
bande noire au sol, alors il tourne à droite, puis se positionne
pour suivre cette ligne au sol:


Slide 10

Association Tawassol pour le Développement de la Technologie

Premier module de formation :

Initiation à la robotique
Version béta

Objectifs :
1. Vulgariser la robotique en enseignement de la technologie au collège ;
2. Concevoir et utiliser des supports pédagogiques qui suscitent l’intérêt
des élèves .
Abdelkrim EL Marrakchi
Le dimanche 2 décembre 2012

Un peu d’histoire :
Le terme robot est issu des langues slaves telles que le
russe, le biélorusse, le polonais, ou encore le tchèque. Ce
mot signifie esclave ou travailleur dévoué. Le mot robot a
été présenté au public par Karel Čapek, écrivain tchèque,
dans son spectacle R.U.R. (Rossum Universal Robots),
créé en 1921.
La robotique est dérivée du mot robot.

L’histoire de la robotique a commencé avec l’apparition
des automates. La différence entre un automate et un
robot est très simple : Un automate est un dispositif qui
exécute un programme pré-établit que ce soit de manière
mécanique ou électrique ; on parle d’un système
programmé. Tandis que le robot, il dispose de capteurs
et ses actions seront décidées par l’intérmidiare de son
système de contrôle.

La robotique assure une aide précieuse à l’homme dans
ses tâches difficiles, répétitives ou pénibles. De plus, elle
constitue le rêve de substituer la machine à l’homme. La
robotique comporte deux grands pôles d’intérêt :
• La robotique de manipulation ;
• La robotique mobile.

Bras manipulateur

Robotique mobile

Les robots mobiles ont vu leur apparition dans les années
60 avec le projet SHAKEY du Standard Research
Institute. Ils occupent une place très importante et
particulière en robotique. Leur intérêt réside dans leur
mobilité qui ouvre des applications dans de nombreux
domaines et qui offrent des possibilités d’exécution de
tâches pénibles qui se résument aux transports de
charges lourdes, ou en ambiance hostile (nucléaire, lute
contre l’incendie…) et d’autres.

La mobilité et l’autonomie des robots imposent une
complexité au niveau de la conception, la modélisation
et la commande. Ce sont des caractéristiques
fondamentales qui leur permettent de s’adapter ou de
prendre des décisions sans l’intervention d’un opérateur.

D’ailleurs, leur classification est basée sur leur degré
d’autonomie. Tant qu’à leur architecture, elle se structure
en quatre éléments (1) :
• la structure mécanique et la motricité ;
• le système de localisation ;
• les organes de sécurités ,
• le système de traitement des informations et gestion des
tâches.
(1) Alain PRUSKI. Robotique générale. Université de Metz. France

Un Robot Mobile Autonome, c’est quoi ?
« Un Robot Mobile Autonome (RMA) est un système
automoteur doté de capacités décisionnelles et de
moyens suffisants d’acquisition et de traitement de
l’information qui lui permet d’accomplir, sous contrôle
humain réduit, un certain nombre de tâches précises,
dans un environnement non complètement connu
d’avance" (2)
(2) Michel TAIX. Planification de mouvement pour robot mobile nonholonome. Thèse de doctorat. Université Paul Sabatier de Toulouse.

De la définition de Mr Michel TAIX , on peut faire apparaître plusieurs
pôles de recherche :
• Etude des architectures mécaniques des robots (robots à roues, robots à
chenilles ou robots à pattes). De ses architectures découlent des
problèmes liés à la modélisation, à la mobilité et à l’énergie des robots,
d’où l’étude des organes de motorisation ;
• Etude de la commande et de contrôle de tels systèmes (gouvernabilité,
stabilité, précision (Discipline : Automatique) ;
• Etude de la perception en temps réel de l’environnement, d’où l’étude
des données capteurs (ultrasons, télémètre laser, caméra, odométrie).

Si on s’intéresse aux robots mobiles, on les classe en quatre grandes
familles : (3)
• des véhicules télécommandés par un opérateur qui impose chaque
tâche élémentaire à réaliser ;
• des véhicules télécommandés au sens de la tâche à réaliser. Le véhicule
contrôle automatiquement ses actions ;
• des véhicules semi autonomes réalisant des tâches pré-définies sans
l’aide d’un opérateur ;
• des véhicules parfaitement autonomes qui imposent des problèmes
d’un niveau de complexité élevé de représentation des connaissances, de
capacités décisionnelles et de génération de trajectoires qui sont résolus
à bord du véhicule ou par communication hertzienne.

Généralement, un robot mobile à roues est une plateforme rigide équipé
d’un certain nombre de roues indéformables pour assurer son
déplacement et son orientation sur un plan horizontal.
L’ensemble des problèmes liés à la conception d’un robot sont :
• la conception mécanique liée à la mobilité ;
• la localisation du robot mobile en position et en orientation ;
•La détermination du chemin optimal pour atteindre le lieu de la tâche.
La mobilité par roues est la structure mécanique la plus communément
utilisée. C’est une technique qui assure un déplacement dans toutes les
directions avec une accélération et une vitesse importantes selon le type
de roues choisies.

Ym1

Xm1

y



y

O fixe

x

x

Robot mobile dans le plan
Soient :
• R(Ofixe, x,y,z) le repère absolu lié au sol ;
• Rm1(P, Xm1,Ym1,Zm1) le repère mobile lié au point P appartenant à l’axe de
symétrie massive PXm1 ;
La localisation du robot est parfaitement définit par le triplet :x, y et .

Deux structures sont souvent utilisées dans les applications amateurs :
Une plate-forme munie de deux roues fixes sur
un arbre moteur et une roue commandée en
orientation généralement par un moteur pas à
pas.

Une plate-forme munie de deux roues motrices
et une roue folle de type roulette.

D’autres structures :

La composition d’un robot :

Environnement

Alimentations

Capteurs

Entrées

Contrôleur

Informations

Sorties

Interface

Ordres

Actionneurs

Le capteur va envoyer une information, telle que la présence d'un objet
ou une distance, cette information sera interprétée par la logique de
commande (Contrôleur) qui enverra un ordre à un actionneur, la
plupart du temps un moteur afin de faire un mouvement, mais cela
peut aussi être une LED, un haut-parleur…
Lorsque le signal passe d'un capteur à la partie logique de commande,
on parle d'entrée. Inversement, lorsque c'est le contrôleur qui renvoie
un signal à un actionneur, on parle de sortie.
L'information peut prendre différentes formes : booléen (que l'on
appelle aussi binaire ou encore TOR (tout où rien)), analogique ou
numérique.

La fonction de détection :
Des capteurs permettent aux robots de recevoir des informations sur
l'environnement (présence d'un objet, température, luminosité...) ou sur
les composants internes (comme la position d'un moteur ou d'un verrin).
Cela est essentiel pour exécuter leurs tâches et calculer la réponse
appropriée.
Capteurs de contacts :

Symbole d'un interrupteur ouvert

Capteur à établissement de masse

Il s'agit de capteurs fonctionnant en tout ou rien.

Les capteurs de contact envoient un signal dès qu'ils touchent
quelque chose, à la manière d'un bouton. Ils peuvent fonctionner
avec une certaine pression, une lamelle de métal établissant le
contact entre les deux branches.
Si l'utilisation de ce dispositif simple n'est pas possible, pour des
raisons d'isolation électrique notamment, il existe des capteurs à
établissement de masse. Dans ce cas, le signal ne passe pas
directement par l'interrupteur, mais l'interrupteur sert à faire contact
avec une masse et le signal transite par un relais électromécanique.

Capteurs infra-rouge

Également appelé capteur optique ou photoélectrique ; Le capteur de
proximité infra-rouge (capteur photoélectrique) se compose d'un
émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d'un objet se
fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Le signal est
amplifié pour être exploité par la partie de commande.
La détection en milieu de la robotique se fait également par caméra,
par radar…
D’autres grandeurs physiques sont détectés telle que : la détection de
température, de pression, d’humidité …

Les actionneurs :
Les actionneurs servent à effectuer différentes action, différents
ordres. Les ordres sont transmis par l'intermédiaire du système de
contrôle via les sorties.
Les différentes actions possibles sont :
• Activer un moteur électrique afin de faire un mouvement
(déplacement, bouger un bras, faire tourner une roue)
• Activer une LED, une lampe ou un haut parleur
• Activer un résistance chauffante …

Le système de contrôle :

La structure d'un robot est contrôlée de manière à effectuer une tâche. Ce
contrôle inclut trois phases distinctes : La perception, la réflexion (ou le
traitement) et l'action.
Les capteurs donnent une information à propos de l'environnement ou des
composants internes (par exemple : position d'un moteur ou d'un vérin, état
d'une LED). Cette information est utilisée pour générer l'ordre approprié à
envoyer aux actionneurs.
La phase de traitement peut varier en complexité.
À un niveau réactif, il peut traduire l'information brute d'un capteur
directement en commande d'un actionneur. (p.e. un arrêt d'urgence ; si un
obstacle est détecté alors arrêt des moteurs)
Avec des tâches plus sophistiquées, il faut utiliser des algorithmes. Un
algorithme est une suite finie et non-ambiguë d’opérations ou d'instructions
permettant de résoudre un problème. On peut, entre autres, utiliser des
opérations mathématiques simples ou complexes, des conditions (si...alors...) et
d'autres outils dépendants du langage utilisé.

Exemple de réalisation

Robot auto-tampon :
Robot auto-tampon :
C’est un robot qui
amusera surement les
élèves du collège. Ce robot
avance en ligne droite
jusqu’à ce qu’il rencontre
un obstacle, alors il recule,
puis tourne un peu, et
reprend son chemin en
ayant évité l’obstacle.
Cette approche de la
robotique mobile fait
appel au sens du toucher
par le biais d’un contact à
l’avant du robot.

Robot suiveur :
Robot suiveur : Ce robot suit une ligne noire sur un sol blanc.

Robot tournesol :

Robot tournesol : Ce petit robot suit un faisceau de lumière que
l’on dirige vers lui. Cette nouvelle approche de la robotique
mobile utilise un capteur de lumière simple : la photorésistance.

Robot explorateur :

Ce robot se balade dans un cercle blanc, délimité par une bande
adhésive noire. Il tourne à gauche jusqu’à ce qu’il rencontre une
bande noire au sol, alors il tourne à droite, puis se positionne
pour suivre cette ligne au sol:


Slide 11

Association Tawassol pour le Développement de la Technologie

Premier module de formation :

Initiation à la robotique
Version béta

Objectifs :
1. Vulgariser la robotique en enseignement de la technologie au collège ;
2. Concevoir et utiliser des supports pédagogiques qui suscitent l’intérêt
des élèves .
Abdelkrim EL Marrakchi
Le dimanche 2 décembre 2012

Un peu d’histoire :
Le terme robot est issu des langues slaves telles que le
russe, le biélorusse, le polonais, ou encore le tchèque. Ce
mot signifie esclave ou travailleur dévoué. Le mot robot a
été présenté au public par Karel Čapek, écrivain tchèque,
dans son spectacle R.U.R. (Rossum Universal Robots),
créé en 1921.
La robotique est dérivée du mot robot.

L’histoire de la robotique a commencé avec l’apparition
des automates. La différence entre un automate et un
robot est très simple : Un automate est un dispositif qui
exécute un programme pré-établit que ce soit de manière
mécanique ou électrique ; on parle d’un système
programmé. Tandis que le robot, il dispose de capteurs
et ses actions seront décidées par l’intérmidiare de son
système de contrôle.

La robotique assure une aide précieuse à l’homme dans
ses tâches difficiles, répétitives ou pénibles. De plus, elle
constitue le rêve de substituer la machine à l’homme. La
robotique comporte deux grands pôles d’intérêt :
• La robotique de manipulation ;
• La robotique mobile.

Bras manipulateur

Robotique mobile

Les robots mobiles ont vu leur apparition dans les années
60 avec le projet SHAKEY du Standard Research
Institute. Ils occupent une place très importante et
particulière en robotique. Leur intérêt réside dans leur
mobilité qui ouvre des applications dans de nombreux
domaines et qui offrent des possibilités d’exécution de
tâches pénibles qui se résument aux transports de
charges lourdes, ou en ambiance hostile (nucléaire, lute
contre l’incendie…) et d’autres.

La mobilité et l’autonomie des robots imposent une
complexité au niveau de la conception, la modélisation
et la commande. Ce sont des caractéristiques
fondamentales qui leur permettent de s’adapter ou de
prendre des décisions sans l’intervention d’un opérateur.

D’ailleurs, leur classification est basée sur leur degré
d’autonomie. Tant qu’à leur architecture, elle se structure
en quatre éléments (1) :
• la structure mécanique et la motricité ;
• le système de localisation ;
• les organes de sécurités ,
• le système de traitement des informations et gestion des
tâches.
(1) Alain PRUSKI. Robotique générale. Université de Metz. France

Un Robot Mobile Autonome, c’est quoi ?
« Un Robot Mobile Autonome (RMA) est un système
automoteur doté de capacités décisionnelles et de
moyens suffisants d’acquisition et de traitement de
l’information qui lui permet d’accomplir, sous contrôle
humain réduit, un certain nombre de tâches précises,
dans un environnement non complètement connu
d’avance" (2)
(2) Michel TAIX. Planification de mouvement pour robot mobile nonholonome. Thèse de doctorat. Université Paul Sabatier de Toulouse.

De la définition de Mr Michel TAIX , on peut faire apparaître plusieurs
pôles de recherche :
• Etude des architectures mécaniques des robots (robots à roues, robots à
chenilles ou robots à pattes). De ses architectures découlent des
problèmes liés à la modélisation, à la mobilité et à l’énergie des robots,
d’où l’étude des organes de motorisation ;
• Etude de la commande et de contrôle de tels systèmes (gouvernabilité,
stabilité, précision (Discipline : Automatique) ;
• Etude de la perception en temps réel de l’environnement, d’où l’étude
des données capteurs (ultrasons, télémètre laser, caméra, odométrie).

Si on s’intéresse aux robots mobiles, on les classe en quatre grandes
familles : (3)
• des véhicules télécommandés par un opérateur qui impose chaque
tâche élémentaire à réaliser ;
• des véhicules télécommandés au sens de la tâche à réaliser. Le véhicule
contrôle automatiquement ses actions ;
• des véhicules semi autonomes réalisant des tâches pré-définies sans
l’aide d’un opérateur ;
• des véhicules parfaitement autonomes qui imposent des problèmes
d’un niveau de complexité élevé de représentation des connaissances, de
capacités décisionnelles et de génération de trajectoires qui sont résolus
à bord du véhicule ou par communication hertzienne.

Généralement, un robot mobile à roues est une plateforme rigide équipé
d’un certain nombre de roues indéformables pour assurer son
déplacement et son orientation sur un plan horizontal.
L’ensemble des problèmes liés à la conception d’un robot sont :
• la conception mécanique liée à la mobilité ;
• la localisation du robot mobile en position et en orientation ;
•La détermination du chemin optimal pour atteindre le lieu de la tâche.
La mobilité par roues est la structure mécanique la plus communément
utilisée. C’est une technique qui assure un déplacement dans toutes les
directions avec une accélération et une vitesse importantes selon le type
de roues choisies.

Ym1

Xm1

y



y

O fixe

x

x

Robot mobile dans le plan
Soient :
• R(Ofixe, x,y,z) le repère absolu lié au sol ;
• Rm1(P, Xm1,Ym1,Zm1) le repère mobile lié au point P appartenant à l’axe de
symétrie massive PXm1 ;
La localisation du robot est parfaitement définit par le triplet :x, y et .

Deux structures sont souvent utilisées dans les applications amateurs :
Une plate-forme munie de deux roues fixes sur
un arbre moteur et une roue commandée en
orientation généralement par un moteur pas à
pas.

Une plate-forme munie de deux roues motrices
et une roue folle de type roulette.

D’autres structures :

La composition d’un robot :

Environnement

Alimentations

Capteurs

Entrées

Contrôleur

Informations

Sorties

Interface

Ordres

Actionneurs

Le capteur va envoyer une information, telle que la présence d'un objet
ou une distance, cette information sera interprétée par la logique de
commande (Contrôleur) qui enverra un ordre à un actionneur, la
plupart du temps un moteur afin de faire un mouvement, mais cela
peut aussi être une LED, un haut-parleur…
Lorsque le signal passe d'un capteur à la partie logique de commande,
on parle d'entrée. Inversement, lorsque c'est le contrôleur qui renvoie
un signal à un actionneur, on parle de sortie.
L'information peut prendre différentes formes : booléen (que l'on
appelle aussi binaire ou encore TOR (tout où rien)), analogique ou
numérique.

La fonction de détection :
Des capteurs permettent aux robots de recevoir des informations sur
l'environnement (présence d'un objet, température, luminosité...) ou sur
les composants internes (comme la position d'un moteur ou d'un verrin).
Cela est essentiel pour exécuter leurs tâches et calculer la réponse
appropriée.
Capteurs de contacts :

Symbole d'un interrupteur ouvert

Capteur à établissement de masse

Il s'agit de capteurs fonctionnant en tout ou rien.

Les capteurs de contact envoient un signal dès qu'ils touchent
quelque chose, à la manière d'un bouton. Ils peuvent fonctionner
avec une certaine pression, une lamelle de métal établissant le
contact entre les deux branches.
Si l'utilisation de ce dispositif simple n'est pas possible, pour des
raisons d'isolation électrique notamment, il existe des capteurs à
établissement de masse. Dans ce cas, le signal ne passe pas
directement par l'interrupteur, mais l'interrupteur sert à faire contact
avec une masse et le signal transite par un relais électromécanique.

Capteurs infra-rouge

Également appelé capteur optique ou photoélectrique ; Le capteur de
proximité infra-rouge (capteur photoélectrique) se compose d'un
émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d'un objet se
fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Le signal est
amplifié pour être exploité par la partie de commande.
La détection en milieu de la robotique se fait également par caméra,
par radar…
D’autres grandeurs physiques sont détectés telle que : la détection de
température, de pression, d’humidité …

Les actionneurs :
Les actionneurs servent à effectuer différentes action, différents
ordres. Les ordres sont transmis par l'intermédiaire du système de
contrôle via les sorties.
Les différentes actions possibles sont :
• Activer un moteur électrique afin de faire un mouvement
(déplacement, bouger un bras, faire tourner une roue)
• Activer une LED, une lampe ou un haut parleur
• Activer un résistance chauffante …

Le système de contrôle :

La structure d'un robot est contrôlée de manière à effectuer une tâche. Ce
contrôle inclut trois phases distinctes : La perception, la réflexion (ou le
traitement) et l'action.
Les capteurs donnent une information à propos de l'environnement ou des
composants internes (par exemple : position d'un moteur ou d'un vérin, état
d'une LED). Cette information est utilisée pour générer l'ordre approprié à
envoyer aux actionneurs.
La phase de traitement peut varier en complexité.
À un niveau réactif, il peut traduire l'information brute d'un capteur
directement en commande d'un actionneur. (p.e. un arrêt d'urgence ; si un
obstacle est détecté alors arrêt des moteurs)
Avec des tâches plus sophistiquées, il faut utiliser des algorithmes. Un
algorithme est une suite finie et non-ambiguë d’opérations ou d'instructions
permettant de résoudre un problème. On peut, entre autres, utiliser des
opérations mathématiques simples ou complexes, des conditions (si...alors...) et
d'autres outils dépendants du langage utilisé.

Exemple de réalisation

Robot auto-tampon :
Robot auto-tampon :
C’est un robot qui
amusera surement les
élèves du collège. Ce robot
avance en ligne droite
jusqu’à ce qu’il rencontre
un obstacle, alors il recule,
puis tourne un peu, et
reprend son chemin en
ayant évité l’obstacle.
Cette approche de la
robotique mobile fait
appel au sens du toucher
par le biais d’un contact à
l’avant du robot.

Robot suiveur :
Robot suiveur : Ce robot suit une ligne noire sur un sol blanc.

Robot tournesol :

Robot tournesol : Ce petit robot suit un faisceau de lumière que
l’on dirige vers lui. Cette nouvelle approche de la robotique
mobile utilise un capteur de lumière simple : la photorésistance.

Robot explorateur :

Ce robot se balade dans un cercle blanc, délimité par une bande
adhésive noire. Il tourne à gauche jusqu’à ce qu’il rencontre une
bande noire au sol, alors il tourne à droite, puis se positionne
pour suivre cette ligne au sol:


Slide 12

Association Tawassol pour le Développement de la Technologie

Premier module de formation :

Initiation à la robotique
Version béta

Objectifs :
1. Vulgariser la robotique en enseignement de la technologie au collège ;
2. Concevoir et utiliser des supports pédagogiques qui suscitent l’intérêt
des élèves .
Abdelkrim EL Marrakchi
Le dimanche 2 décembre 2012

Un peu d’histoire :
Le terme robot est issu des langues slaves telles que le
russe, le biélorusse, le polonais, ou encore le tchèque. Ce
mot signifie esclave ou travailleur dévoué. Le mot robot a
été présenté au public par Karel Čapek, écrivain tchèque,
dans son spectacle R.U.R. (Rossum Universal Robots),
créé en 1921.
La robotique est dérivée du mot robot.

L’histoire de la robotique a commencé avec l’apparition
des automates. La différence entre un automate et un
robot est très simple : Un automate est un dispositif qui
exécute un programme pré-établit que ce soit de manière
mécanique ou électrique ; on parle d’un système
programmé. Tandis que le robot, il dispose de capteurs
et ses actions seront décidées par l’intérmidiare de son
système de contrôle.

La robotique assure une aide précieuse à l’homme dans
ses tâches difficiles, répétitives ou pénibles. De plus, elle
constitue le rêve de substituer la machine à l’homme. La
robotique comporte deux grands pôles d’intérêt :
• La robotique de manipulation ;
• La robotique mobile.

Bras manipulateur

Robotique mobile

Les robots mobiles ont vu leur apparition dans les années
60 avec le projet SHAKEY du Standard Research
Institute. Ils occupent une place très importante et
particulière en robotique. Leur intérêt réside dans leur
mobilité qui ouvre des applications dans de nombreux
domaines et qui offrent des possibilités d’exécution de
tâches pénibles qui se résument aux transports de
charges lourdes, ou en ambiance hostile (nucléaire, lute
contre l’incendie…) et d’autres.

La mobilité et l’autonomie des robots imposent une
complexité au niveau de la conception, la modélisation
et la commande. Ce sont des caractéristiques
fondamentales qui leur permettent de s’adapter ou de
prendre des décisions sans l’intervention d’un opérateur.

D’ailleurs, leur classification est basée sur leur degré
d’autonomie. Tant qu’à leur architecture, elle se structure
en quatre éléments (1) :
• la structure mécanique et la motricité ;
• le système de localisation ;
• les organes de sécurités ,
• le système de traitement des informations et gestion des
tâches.
(1) Alain PRUSKI. Robotique générale. Université de Metz. France

Un Robot Mobile Autonome, c’est quoi ?
« Un Robot Mobile Autonome (RMA) est un système
automoteur doté de capacités décisionnelles et de
moyens suffisants d’acquisition et de traitement de
l’information qui lui permet d’accomplir, sous contrôle
humain réduit, un certain nombre de tâches précises,
dans un environnement non complètement connu
d’avance" (2)
(2) Michel TAIX. Planification de mouvement pour robot mobile nonholonome. Thèse de doctorat. Université Paul Sabatier de Toulouse.

De la définition de Mr Michel TAIX , on peut faire apparaître plusieurs
pôles de recherche :
• Etude des architectures mécaniques des robots (robots à roues, robots à
chenilles ou robots à pattes). De ses architectures découlent des
problèmes liés à la modélisation, à la mobilité et à l’énergie des robots,
d’où l’étude des organes de motorisation ;
• Etude de la commande et de contrôle de tels systèmes (gouvernabilité,
stabilité, précision (Discipline : Automatique) ;
• Etude de la perception en temps réel de l’environnement, d’où l’étude
des données capteurs (ultrasons, télémètre laser, caméra, odométrie).

Si on s’intéresse aux robots mobiles, on les classe en quatre grandes
familles : (3)
• des véhicules télécommandés par un opérateur qui impose chaque
tâche élémentaire à réaliser ;
• des véhicules télécommandés au sens de la tâche à réaliser. Le véhicule
contrôle automatiquement ses actions ;
• des véhicules semi autonomes réalisant des tâches pré-définies sans
l’aide d’un opérateur ;
• des véhicules parfaitement autonomes qui imposent des problèmes
d’un niveau de complexité élevé de représentation des connaissances, de
capacités décisionnelles et de génération de trajectoires qui sont résolus
à bord du véhicule ou par communication hertzienne.

Généralement, un robot mobile à roues est une plateforme rigide équipé
d’un certain nombre de roues indéformables pour assurer son
déplacement et son orientation sur un plan horizontal.
L’ensemble des problèmes liés à la conception d’un robot sont :
• la conception mécanique liée à la mobilité ;
• la localisation du robot mobile en position et en orientation ;
•La détermination du chemin optimal pour atteindre le lieu de la tâche.
La mobilité par roues est la structure mécanique la plus communément
utilisée. C’est une technique qui assure un déplacement dans toutes les
directions avec une accélération et une vitesse importantes selon le type
de roues choisies.

Ym1

Xm1

y



y

O fixe

x

x

Robot mobile dans le plan
Soient :
• R(Ofixe, x,y,z) le repère absolu lié au sol ;
• Rm1(P, Xm1,Ym1,Zm1) le repère mobile lié au point P appartenant à l’axe de
symétrie massive PXm1 ;
La localisation du robot est parfaitement définit par le triplet :x, y et .

Deux structures sont souvent utilisées dans les applications amateurs :
Une plate-forme munie de deux roues fixes sur
un arbre moteur et une roue commandée en
orientation généralement par un moteur pas à
pas.

Une plate-forme munie de deux roues motrices
et une roue folle de type roulette.

D’autres structures :

La composition d’un robot :

Environnement

Alimentations

Capteurs

Entrées

Contrôleur

Informations

Sorties

Interface

Ordres

Actionneurs

Le capteur va envoyer une information, telle que la présence d'un objet
ou une distance, cette information sera interprétée par la logique de
commande (Contrôleur) qui enverra un ordre à un actionneur, la
plupart du temps un moteur afin de faire un mouvement, mais cela
peut aussi être une LED, un haut-parleur…
Lorsque le signal passe d'un capteur à la partie logique de commande,
on parle d'entrée. Inversement, lorsque c'est le contrôleur qui renvoie
un signal à un actionneur, on parle de sortie.
L'information peut prendre différentes formes : booléen (que l'on
appelle aussi binaire ou encore TOR (tout où rien)), analogique ou
numérique.

La fonction de détection :
Des capteurs permettent aux robots de recevoir des informations sur
l'environnement (présence d'un objet, température, luminosité...) ou sur
les composants internes (comme la position d'un moteur ou d'un verrin).
Cela est essentiel pour exécuter leurs tâches et calculer la réponse
appropriée.
Capteurs de contacts :

Symbole d'un interrupteur ouvert

Capteur à établissement de masse

Il s'agit de capteurs fonctionnant en tout ou rien.

Les capteurs de contact envoient un signal dès qu'ils touchent
quelque chose, à la manière d'un bouton. Ils peuvent fonctionner
avec une certaine pression, une lamelle de métal établissant le
contact entre les deux branches.
Si l'utilisation de ce dispositif simple n'est pas possible, pour des
raisons d'isolation électrique notamment, il existe des capteurs à
établissement de masse. Dans ce cas, le signal ne passe pas
directement par l'interrupteur, mais l'interrupteur sert à faire contact
avec une masse et le signal transite par un relais électromécanique.

Capteurs infra-rouge

Également appelé capteur optique ou photoélectrique ; Le capteur de
proximité infra-rouge (capteur photoélectrique) se compose d'un
émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d'un objet se
fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Le signal est
amplifié pour être exploité par la partie de commande.
La détection en milieu de la robotique se fait également par caméra,
par radar…
D’autres grandeurs physiques sont détectés telle que : la détection de
température, de pression, d’humidité …

Les actionneurs :
Les actionneurs servent à effectuer différentes action, différents
ordres. Les ordres sont transmis par l'intermédiaire du système de
contrôle via les sorties.
Les différentes actions possibles sont :
• Activer un moteur électrique afin de faire un mouvement
(déplacement, bouger un bras, faire tourner une roue)
• Activer une LED, une lampe ou un haut parleur
• Activer un résistance chauffante …

Le système de contrôle :

La structure d'un robot est contrôlée de manière à effectuer une tâche. Ce
contrôle inclut trois phases distinctes : La perception, la réflexion (ou le
traitement) et l'action.
Les capteurs donnent une information à propos de l'environnement ou des
composants internes (par exemple : position d'un moteur ou d'un vérin, état
d'une LED). Cette information est utilisée pour générer l'ordre approprié à
envoyer aux actionneurs.
La phase de traitement peut varier en complexité.
À un niveau réactif, il peut traduire l'information brute d'un capteur
directement en commande d'un actionneur. (p.e. un arrêt d'urgence ; si un
obstacle est détecté alors arrêt des moteurs)
Avec des tâches plus sophistiquées, il faut utiliser des algorithmes. Un
algorithme est une suite finie et non-ambiguë d’opérations ou d'instructions
permettant de résoudre un problème. On peut, entre autres, utiliser des
opérations mathématiques simples ou complexes, des conditions (si...alors...) et
d'autres outils dépendants du langage utilisé.

Exemple de réalisation

Robot auto-tampon :
Robot auto-tampon :
C’est un robot qui
amusera surement les
élèves du collège. Ce robot
avance en ligne droite
jusqu’à ce qu’il rencontre
un obstacle, alors il recule,
puis tourne un peu, et
reprend son chemin en
ayant évité l’obstacle.
Cette approche de la
robotique mobile fait
appel au sens du toucher
par le biais d’un contact à
l’avant du robot.

Robot suiveur :
Robot suiveur : Ce robot suit une ligne noire sur un sol blanc.

Robot tournesol :

Robot tournesol : Ce petit robot suit un faisceau de lumière que
l’on dirige vers lui. Cette nouvelle approche de la robotique
mobile utilise un capteur de lumière simple : la photorésistance.

Robot explorateur :

Ce robot se balade dans un cercle blanc, délimité par une bande
adhésive noire. Il tourne à gauche jusqu’à ce qu’il rencontre une
bande noire au sol, alors il tourne à droite, puis se positionne
pour suivre cette ligne au sol:


Slide 13

Association Tawassol pour le Développement de la Technologie

Premier module de formation :

Initiation à la robotique
Version béta

Objectifs :
1. Vulgariser la robotique en enseignement de la technologie au collège ;
2. Concevoir et utiliser des supports pédagogiques qui suscitent l’intérêt
des élèves .
Abdelkrim EL Marrakchi
Le dimanche 2 décembre 2012

Un peu d’histoire :
Le terme robot est issu des langues slaves telles que le
russe, le biélorusse, le polonais, ou encore le tchèque. Ce
mot signifie esclave ou travailleur dévoué. Le mot robot a
été présenté au public par Karel Čapek, écrivain tchèque,
dans son spectacle R.U.R. (Rossum Universal Robots),
créé en 1921.
La robotique est dérivée du mot robot.

L’histoire de la robotique a commencé avec l’apparition
des automates. La différence entre un automate et un
robot est très simple : Un automate est un dispositif qui
exécute un programme pré-établit que ce soit de manière
mécanique ou électrique ; on parle d’un système
programmé. Tandis que le robot, il dispose de capteurs
et ses actions seront décidées par l’intérmidiare de son
système de contrôle.

La robotique assure une aide précieuse à l’homme dans
ses tâches difficiles, répétitives ou pénibles. De plus, elle
constitue le rêve de substituer la machine à l’homme. La
robotique comporte deux grands pôles d’intérêt :
• La robotique de manipulation ;
• La robotique mobile.

Bras manipulateur

Robotique mobile

Les robots mobiles ont vu leur apparition dans les années
60 avec le projet SHAKEY du Standard Research
Institute. Ils occupent une place très importante et
particulière en robotique. Leur intérêt réside dans leur
mobilité qui ouvre des applications dans de nombreux
domaines et qui offrent des possibilités d’exécution de
tâches pénibles qui se résument aux transports de
charges lourdes, ou en ambiance hostile (nucléaire, lute
contre l’incendie…) et d’autres.

La mobilité et l’autonomie des robots imposent une
complexité au niveau de la conception, la modélisation
et la commande. Ce sont des caractéristiques
fondamentales qui leur permettent de s’adapter ou de
prendre des décisions sans l’intervention d’un opérateur.

D’ailleurs, leur classification est basée sur leur degré
d’autonomie. Tant qu’à leur architecture, elle se structure
en quatre éléments (1) :
• la structure mécanique et la motricité ;
• le système de localisation ;
• les organes de sécurités ,
• le système de traitement des informations et gestion des
tâches.
(1) Alain PRUSKI. Robotique générale. Université de Metz. France

Un Robot Mobile Autonome, c’est quoi ?
« Un Robot Mobile Autonome (RMA) est un système
automoteur doté de capacités décisionnelles et de
moyens suffisants d’acquisition et de traitement de
l’information qui lui permet d’accomplir, sous contrôle
humain réduit, un certain nombre de tâches précises,
dans un environnement non complètement connu
d’avance" (2)
(2) Michel TAIX. Planification de mouvement pour robot mobile nonholonome. Thèse de doctorat. Université Paul Sabatier de Toulouse.

De la définition de Mr Michel TAIX , on peut faire apparaître plusieurs
pôles de recherche :
• Etude des architectures mécaniques des robots (robots à roues, robots à
chenilles ou robots à pattes). De ses architectures découlent des
problèmes liés à la modélisation, à la mobilité et à l’énergie des robots,
d’où l’étude des organes de motorisation ;
• Etude de la commande et de contrôle de tels systèmes (gouvernabilité,
stabilité, précision (Discipline : Automatique) ;
• Etude de la perception en temps réel de l’environnement, d’où l’étude
des données capteurs (ultrasons, télémètre laser, caméra, odométrie).

Si on s’intéresse aux robots mobiles, on les classe en quatre grandes
familles : (3)
• des véhicules télécommandés par un opérateur qui impose chaque
tâche élémentaire à réaliser ;
• des véhicules télécommandés au sens de la tâche à réaliser. Le véhicule
contrôle automatiquement ses actions ;
• des véhicules semi autonomes réalisant des tâches pré-définies sans
l’aide d’un opérateur ;
• des véhicules parfaitement autonomes qui imposent des problèmes
d’un niveau de complexité élevé de représentation des connaissances, de
capacités décisionnelles et de génération de trajectoires qui sont résolus
à bord du véhicule ou par communication hertzienne.

Généralement, un robot mobile à roues est une plateforme rigide équipé
d’un certain nombre de roues indéformables pour assurer son
déplacement et son orientation sur un plan horizontal.
L’ensemble des problèmes liés à la conception d’un robot sont :
• la conception mécanique liée à la mobilité ;
• la localisation du robot mobile en position et en orientation ;
•La détermination du chemin optimal pour atteindre le lieu de la tâche.
La mobilité par roues est la structure mécanique la plus communément
utilisée. C’est une technique qui assure un déplacement dans toutes les
directions avec une accélération et une vitesse importantes selon le type
de roues choisies.

Ym1

Xm1

y



y

O fixe

x

x

Robot mobile dans le plan
Soient :
• R(Ofixe, x,y,z) le repère absolu lié au sol ;
• Rm1(P, Xm1,Ym1,Zm1) le repère mobile lié au point P appartenant à l’axe de
symétrie massive PXm1 ;
La localisation du robot est parfaitement définit par le triplet :x, y et .

Deux structures sont souvent utilisées dans les applications amateurs :
Une plate-forme munie de deux roues fixes sur
un arbre moteur et une roue commandée en
orientation généralement par un moteur pas à
pas.

Une plate-forme munie de deux roues motrices
et une roue folle de type roulette.

D’autres structures :

La composition d’un robot :

Environnement

Alimentations

Capteurs

Entrées

Contrôleur

Informations

Sorties

Interface

Ordres

Actionneurs

Le capteur va envoyer une information, telle que la présence d'un objet
ou une distance, cette information sera interprétée par la logique de
commande (Contrôleur) qui enverra un ordre à un actionneur, la
plupart du temps un moteur afin de faire un mouvement, mais cela
peut aussi être une LED, un haut-parleur…
Lorsque le signal passe d'un capteur à la partie logique de commande,
on parle d'entrée. Inversement, lorsque c'est le contrôleur qui renvoie
un signal à un actionneur, on parle de sortie.
L'information peut prendre différentes formes : booléen (que l'on
appelle aussi binaire ou encore TOR (tout où rien)), analogique ou
numérique.

La fonction de détection :
Des capteurs permettent aux robots de recevoir des informations sur
l'environnement (présence d'un objet, température, luminosité...) ou sur
les composants internes (comme la position d'un moteur ou d'un verrin).
Cela est essentiel pour exécuter leurs tâches et calculer la réponse
appropriée.
Capteurs de contacts :

Symbole d'un interrupteur ouvert

Capteur à établissement de masse

Il s'agit de capteurs fonctionnant en tout ou rien.

Les capteurs de contact envoient un signal dès qu'ils touchent
quelque chose, à la manière d'un bouton. Ils peuvent fonctionner
avec une certaine pression, une lamelle de métal établissant le
contact entre les deux branches.
Si l'utilisation de ce dispositif simple n'est pas possible, pour des
raisons d'isolation électrique notamment, il existe des capteurs à
établissement de masse. Dans ce cas, le signal ne passe pas
directement par l'interrupteur, mais l'interrupteur sert à faire contact
avec une masse et le signal transite par un relais électromécanique.

Capteurs infra-rouge

Également appelé capteur optique ou photoélectrique ; Le capteur de
proximité infra-rouge (capteur photoélectrique) se compose d'un
émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d'un objet se
fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Le signal est
amplifié pour être exploité par la partie de commande.
La détection en milieu de la robotique se fait également par caméra,
par radar…
D’autres grandeurs physiques sont détectés telle que : la détection de
température, de pression, d’humidité …

Les actionneurs :
Les actionneurs servent à effectuer différentes action, différents
ordres. Les ordres sont transmis par l'intermédiaire du système de
contrôle via les sorties.
Les différentes actions possibles sont :
• Activer un moteur électrique afin de faire un mouvement
(déplacement, bouger un bras, faire tourner une roue)
• Activer une LED, une lampe ou un haut parleur
• Activer un résistance chauffante …

Le système de contrôle :

La structure d'un robot est contrôlée de manière à effectuer une tâche. Ce
contrôle inclut trois phases distinctes : La perception, la réflexion (ou le
traitement) et l'action.
Les capteurs donnent une information à propos de l'environnement ou des
composants internes (par exemple : position d'un moteur ou d'un vérin, état
d'une LED). Cette information est utilisée pour générer l'ordre approprié à
envoyer aux actionneurs.
La phase de traitement peut varier en complexité.
À un niveau réactif, il peut traduire l'information brute d'un capteur
directement en commande d'un actionneur. (p.e. un arrêt d'urgence ; si un
obstacle est détecté alors arrêt des moteurs)
Avec des tâches plus sophistiquées, il faut utiliser des algorithmes. Un
algorithme est une suite finie et non-ambiguë d’opérations ou d'instructions
permettant de résoudre un problème. On peut, entre autres, utiliser des
opérations mathématiques simples ou complexes, des conditions (si...alors...) et
d'autres outils dépendants du langage utilisé.

Exemple de réalisation

Robot auto-tampon :
Robot auto-tampon :
C’est un robot qui
amusera surement les
élèves du collège. Ce robot
avance en ligne droite
jusqu’à ce qu’il rencontre
un obstacle, alors il recule,
puis tourne un peu, et
reprend son chemin en
ayant évité l’obstacle.
Cette approche de la
robotique mobile fait
appel au sens du toucher
par le biais d’un contact à
l’avant du robot.

Robot suiveur :
Robot suiveur : Ce robot suit une ligne noire sur un sol blanc.

Robot tournesol :

Robot tournesol : Ce petit robot suit un faisceau de lumière que
l’on dirige vers lui. Cette nouvelle approche de la robotique
mobile utilise un capteur de lumière simple : la photorésistance.

Robot explorateur :

Ce robot se balade dans un cercle blanc, délimité par une bande
adhésive noire. Il tourne à gauche jusqu’à ce qu’il rencontre une
bande noire au sol, alors il tourne à droite, puis se positionne
pour suivre cette ligne au sol:


Slide 14

Association Tawassol pour le Développement de la Technologie

Premier module de formation :

Initiation à la robotique
Version béta

Objectifs :
1. Vulgariser la robotique en enseignement de la technologie au collège ;
2. Concevoir et utiliser des supports pédagogiques qui suscitent l’intérêt
des élèves .
Abdelkrim EL Marrakchi
Le dimanche 2 décembre 2012

Un peu d’histoire :
Le terme robot est issu des langues slaves telles que le
russe, le biélorusse, le polonais, ou encore le tchèque. Ce
mot signifie esclave ou travailleur dévoué. Le mot robot a
été présenté au public par Karel Čapek, écrivain tchèque,
dans son spectacle R.U.R. (Rossum Universal Robots),
créé en 1921.
La robotique est dérivée du mot robot.

L’histoire de la robotique a commencé avec l’apparition
des automates. La différence entre un automate et un
robot est très simple : Un automate est un dispositif qui
exécute un programme pré-établit que ce soit de manière
mécanique ou électrique ; on parle d’un système
programmé. Tandis que le robot, il dispose de capteurs
et ses actions seront décidées par l’intérmidiare de son
système de contrôle.

La robotique assure une aide précieuse à l’homme dans
ses tâches difficiles, répétitives ou pénibles. De plus, elle
constitue le rêve de substituer la machine à l’homme. La
robotique comporte deux grands pôles d’intérêt :
• La robotique de manipulation ;
• La robotique mobile.

Bras manipulateur

Robotique mobile

Les robots mobiles ont vu leur apparition dans les années
60 avec le projet SHAKEY du Standard Research
Institute. Ils occupent une place très importante et
particulière en robotique. Leur intérêt réside dans leur
mobilité qui ouvre des applications dans de nombreux
domaines et qui offrent des possibilités d’exécution de
tâches pénibles qui se résument aux transports de
charges lourdes, ou en ambiance hostile (nucléaire, lute
contre l’incendie…) et d’autres.

La mobilité et l’autonomie des robots imposent une
complexité au niveau de la conception, la modélisation
et la commande. Ce sont des caractéristiques
fondamentales qui leur permettent de s’adapter ou de
prendre des décisions sans l’intervention d’un opérateur.

D’ailleurs, leur classification est basée sur leur degré
d’autonomie. Tant qu’à leur architecture, elle se structure
en quatre éléments (1) :
• la structure mécanique et la motricité ;
• le système de localisation ;
• les organes de sécurités ,
• le système de traitement des informations et gestion des
tâches.
(1) Alain PRUSKI. Robotique générale. Université de Metz. France

Un Robot Mobile Autonome, c’est quoi ?
« Un Robot Mobile Autonome (RMA) est un système
automoteur doté de capacités décisionnelles et de
moyens suffisants d’acquisition et de traitement de
l’information qui lui permet d’accomplir, sous contrôle
humain réduit, un certain nombre de tâches précises,
dans un environnement non complètement connu
d’avance" (2)
(2) Michel TAIX. Planification de mouvement pour robot mobile nonholonome. Thèse de doctorat. Université Paul Sabatier de Toulouse.

De la définition de Mr Michel TAIX , on peut faire apparaître plusieurs
pôles de recherche :
• Etude des architectures mécaniques des robots (robots à roues, robots à
chenilles ou robots à pattes). De ses architectures découlent des
problèmes liés à la modélisation, à la mobilité et à l’énergie des robots,
d’où l’étude des organes de motorisation ;
• Etude de la commande et de contrôle de tels systèmes (gouvernabilité,
stabilité, précision (Discipline : Automatique) ;
• Etude de la perception en temps réel de l’environnement, d’où l’étude
des données capteurs (ultrasons, télémètre laser, caméra, odométrie).

Si on s’intéresse aux robots mobiles, on les classe en quatre grandes
familles : (3)
• des véhicules télécommandés par un opérateur qui impose chaque
tâche élémentaire à réaliser ;
• des véhicules télécommandés au sens de la tâche à réaliser. Le véhicule
contrôle automatiquement ses actions ;
• des véhicules semi autonomes réalisant des tâches pré-définies sans
l’aide d’un opérateur ;
• des véhicules parfaitement autonomes qui imposent des problèmes
d’un niveau de complexité élevé de représentation des connaissances, de
capacités décisionnelles et de génération de trajectoires qui sont résolus
à bord du véhicule ou par communication hertzienne.

Généralement, un robot mobile à roues est une plateforme rigide équipé
d’un certain nombre de roues indéformables pour assurer son
déplacement et son orientation sur un plan horizontal.
L’ensemble des problèmes liés à la conception d’un robot sont :
• la conception mécanique liée à la mobilité ;
• la localisation du robot mobile en position et en orientation ;
•La détermination du chemin optimal pour atteindre le lieu de la tâche.
La mobilité par roues est la structure mécanique la plus communément
utilisée. C’est une technique qui assure un déplacement dans toutes les
directions avec une accélération et une vitesse importantes selon le type
de roues choisies.

Ym1

Xm1

y



y

O fixe

x

x

Robot mobile dans le plan
Soient :
• R(Ofixe, x,y,z) le repère absolu lié au sol ;
• Rm1(P, Xm1,Ym1,Zm1) le repère mobile lié au point P appartenant à l’axe de
symétrie massive PXm1 ;
La localisation du robot est parfaitement définit par le triplet :x, y et .

Deux structures sont souvent utilisées dans les applications amateurs :
Une plate-forme munie de deux roues fixes sur
un arbre moteur et une roue commandée en
orientation généralement par un moteur pas à
pas.

Une plate-forme munie de deux roues motrices
et une roue folle de type roulette.

D’autres structures :

La composition d’un robot :

Environnement

Alimentations

Capteurs

Entrées

Contrôleur

Informations

Sorties

Interface

Ordres

Actionneurs

Le capteur va envoyer une information, telle que la présence d'un objet
ou une distance, cette information sera interprétée par la logique de
commande (Contrôleur) qui enverra un ordre à un actionneur, la
plupart du temps un moteur afin de faire un mouvement, mais cela
peut aussi être une LED, un haut-parleur…
Lorsque le signal passe d'un capteur à la partie logique de commande,
on parle d'entrée. Inversement, lorsque c'est le contrôleur qui renvoie
un signal à un actionneur, on parle de sortie.
L'information peut prendre différentes formes : booléen (que l'on
appelle aussi binaire ou encore TOR (tout où rien)), analogique ou
numérique.

La fonction de détection :
Des capteurs permettent aux robots de recevoir des informations sur
l'environnement (présence d'un objet, température, luminosité...) ou sur
les composants internes (comme la position d'un moteur ou d'un verrin).
Cela est essentiel pour exécuter leurs tâches et calculer la réponse
appropriée.
Capteurs de contacts :

Symbole d'un interrupteur ouvert

Capteur à établissement de masse

Il s'agit de capteurs fonctionnant en tout ou rien.

Les capteurs de contact envoient un signal dès qu'ils touchent
quelque chose, à la manière d'un bouton. Ils peuvent fonctionner
avec une certaine pression, une lamelle de métal établissant le
contact entre les deux branches.
Si l'utilisation de ce dispositif simple n'est pas possible, pour des
raisons d'isolation électrique notamment, il existe des capteurs à
établissement de masse. Dans ce cas, le signal ne passe pas
directement par l'interrupteur, mais l'interrupteur sert à faire contact
avec une masse et le signal transite par un relais électromécanique.

Capteurs infra-rouge

Également appelé capteur optique ou photoélectrique ; Le capteur de
proximité infra-rouge (capteur photoélectrique) se compose d'un
émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d'un objet se
fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Le signal est
amplifié pour être exploité par la partie de commande.
La détection en milieu de la robotique se fait également par caméra,
par radar…
D’autres grandeurs physiques sont détectés telle que : la détection de
température, de pression, d’humidité …

Les actionneurs :
Les actionneurs servent à effectuer différentes action, différents
ordres. Les ordres sont transmis par l'intermédiaire du système de
contrôle via les sorties.
Les différentes actions possibles sont :
• Activer un moteur électrique afin de faire un mouvement
(déplacement, bouger un bras, faire tourner une roue)
• Activer une LED, une lampe ou un haut parleur
• Activer un résistance chauffante …

Le système de contrôle :

La structure d'un robot est contrôlée de manière à effectuer une tâche. Ce
contrôle inclut trois phases distinctes : La perception, la réflexion (ou le
traitement) et l'action.
Les capteurs donnent une information à propos de l'environnement ou des
composants internes (par exemple : position d'un moteur ou d'un vérin, état
d'une LED). Cette information est utilisée pour générer l'ordre approprié à
envoyer aux actionneurs.
La phase de traitement peut varier en complexité.
À un niveau réactif, il peut traduire l'information brute d'un capteur
directement en commande d'un actionneur. (p.e. un arrêt d'urgence ; si un
obstacle est détecté alors arrêt des moteurs)
Avec des tâches plus sophistiquées, il faut utiliser des algorithmes. Un
algorithme est une suite finie et non-ambiguë d’opérations ou d'instructions
permettant de résoudre un problème. On peut, entre autres, utiliser des
opérations mathématiques simples ou complexes, des conditions (si...alors...) et
d'autres outils dépendants du langage utilisé.

Exemple de réalisation

Robot auto-tampon :
Robot auto-tampon :
C’est un robot qui
amusera surement les
élèves du collège. Ce robot
avance en ligne droite
jusqu’à ce qu’il rencontre
un obstacle, alors il recule,
puis tourne un peu, et
reprend son chemin en
ayant évité l’obstacle.
Cette approche de la
robotique mobile fait
appel au sens du toucher
par le biais d’un contact à
l’avant du robot.

Robot suiveur :
Robot suiveur : Ce robot suit une ligne noire sur un sol blanc.

Robot tournesol :

Robot tournesol : Ce petit robot suit un faisceau de lumière que
l’on dirige vers lui. Cette nouvelle approche de la robotique
mobile utilise un capteur de lumière simple : la photorésistance.

Robot explorateur :

Ce robot se balade dans un cercle blanc, délimité par une bande
adhésive noire. Il tourne à gauche jusqu’à ce qu’il rencontre une
bande noire au sol, alors il tourne à droite, puis se positionne
pour suivre cette ligne au sol:


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Association Tawassol pour le Développement de la Technologie

Premier module de formation :

Initiation à la robotique
Version béta

Objectifs :
1. Vulgariser la robotique en enseignement de la technologie au collège ;
2. Concevoir et utiliser des supports pédagogiques qui suscitent l’intérêt
des élèves .
Abdelkrim EL Marrakchi
Le dimanche 2 décembre 2012

Un peu d’histoire :
Le terme robot est issu des langues slaves telles que le
russe, le biélorusse, le polonais, ou encore le tchèque. Ce
mot signifie esclave ou travailleur dévoué. Le mot robot a
été présenté au public par Karel Čapek, écrivain tchèque,
dans son spectacle R.U.R. (Rossum Universal Robots),
créé en 1921.
La robotique est dérivée du mot robot.

L’histoire de la robotique a commencé avec l’apparition
des automates. La différence entre un automate et un
robot est très simple : Un automate est un dispositif qui
exécute un programme pré-établit que ce soit de manière
mécanique ou électrique ; on parle d’un système
programmé. Tandis que le robot, il dispose de capteurs
et ses actions seront décidées par l’intérmidiare de son
système de contrôle.

La robotique assure une aide précieuse à l’homme dans
ses tâches difficiles, répétitives ou pénibles. De plus, elle
constitue le rêve de substituer la machine à l’homme. La
robotique comporte deux grands pôles d’intérêt :
• La robotique de manipulation ;
• La robotique mobile.

Bras manipulateur

Robotique mobile

Les robots mobiles ont vu leur apparition dans les années
60 avec le projet SHAKEY du Standard Research
Institute. Ils occupent une place très importante et
particulière en robotique. Leur intérêt réside dans leur
mobilité qui ouvre des applications dans de nombreux
domaines et qui offrent des possibilités d’exécution de
tâches pénibles qui se résument aux transports de
charges lourdes, ou en ambiance hostile (nucléaire, lute
contre l’incendie…) et d’autres.

La mobilité et l’autonomie des robots imposent une
complexité au niveau de la conception, la modélisation
et la commande. Ce sont des caractéristiques
fondamentales qui leur permettent de s’adapter ou de
prendre des décisions sans l’intervention d’un opérateur.

D’ailleurs, leur classification est basée sur leur degré
d’autonomie. Tant qu’à leur architecture, elle se structure
en quatre éléments (1) :
• la structure mécanique et la motricité ;
• le système de localisation ;
• les organes de sécurités ,
• le système de traitement des informations et gestion des
tâches.
(1) Alain PRUSKI. Robotique générale. Université de Metz. France

Un Robot Mobile Autonome, c’est quoi ?
« Un Robot Mobile Autonome (RMA) est un système
automoteur doté de capacités décisionnelles et de
moyens suffisants d’acquisition et de traitement de
l’information qui lui permet d’accomplir, sous contrôle
humain réduit, un certain nombre de tâches précises,
dans un environnement non complètement connu
d’avance" (2)
(2) Michel TAIX. Planification de mouvement pour robot mobile nonholonome. Thèse de doctorat. Université Paul Sabatier de Toulouse.

De la définition de Mr Michel TAIX , on peut faire apparaître plusieurs
pôles de recherche :
• Etude des architectures mécaniques des robots (robots à roues, robots à
chenilles ou robots à pattes). De ses architectures découlent des
problèmes liés à la modélisation, à la mobilité et à l’énergie des robots,
d’où l’étude des organes de motorisation ;
• Etude de la commande et de contrôle de tels systèmes (gouvernabilité,
stabilité, précision (Discipline : Automatique) ;
• Etude de la perception en temps réel de l’environnement, d’où l’étude
des données capteurs (ultrasons, télémètre laser, caméra, odométrie).

Si on s’intéresse aux robots mobiles, on les classe en quatre grandes
familles : (3)
• des véhicules télécommandés par un opérateur qui impose chaque
tâche élémentaire à réaliser ;
• des véhicules télécommandés au sens de la tâche à réaliser. Le véhicule
contrôle automatiquement ses actions ;
• des véhicules semi autonomes réalisant des tâches pré-définies sans
l’aide d’un opérateur ;
• des véhicules parfaitement autonomes qui imposent des problèmes
d’un niveau de complexité élevé de représentation des connaissances, de
capacités décisionnelles et de génération de trajectoires qui sont résolus
à bord du véhicule ou par communication hertzienne.

Généralement, un robot mobile à roues est une plateforme rigide équipé
d’un certain nombre de roues indéformables pour assurer son
déplacement et son orientation sur un plan horizontal.
L’ensemble des problèmes liés à la conception d’un robot sont :
• la conception mécanique liée à la mobilité ;
• la localisation du robot mobile en position et en orientation ;
•La détermination du chemin optimal pour atteindre le lieu de la tâche.
La mobilité par roues est la structure mécanique la plus communément
utilisée. C’est une technique qui assure un déplacement dans toutes les
directions avec une accélération et une vitesse importantes selon le type
de roues choisies.

Ym1

Xm1

y



y

O fixe

x

x

Robot mobile dans le plan
Soient :
• R(Ofixe, x,y,z) le repère absolu lié au sol ;
• Rm1(P, Xm1,Ym1,Zm1) le repère mobile lié au point P appartenant à l’axe de
symétrie massive PXm1 ;
La localisation du robot est parfaitement définit par le triplet :x, y et .

Deux structures sont souvent utilisées dans les applications amateurs :
Une plate-forme munie de deux roues fixes sur
un arbre moteur et une roue commandée en
orientation généralement par un moteur pas à
pas.

Une plate-forme munie de deux roues motrices
et une roue folle de type roulette.

D’autres structures :

La composition d’un robot :

Environnement

Alimentations

Capteurs

Entrées

Contrôleur

Informations

Sorties

Interface

Ordres

Actionneurs

Le capteur va envoyer une information, telle que la présence d'un objet
ou une distance, cette information sera interprétée par la logique de
commande (Contrôleur) qui enverra un ordre à un actionneur, la
plupart du temps un moteur afin de faire un mouvement, mais cela
peut aussi être une LED, un haut-parleur…
Lorsque le signal passe d'un capteur à la partie logique de commande,
on parle d'entrée. Inversement, lorsque c'est le contrôleur qui renvoie
un signal à un actionneur, on parle de sortie.
L'information peut prendre différentes formes : booléen (que l'on
appelle aussi binaire ou encore TOR (tout où rien)), analogique ou
numérique.

La fonction de détection :
Des capteurs permettent aux robots de recevoir des informations sur
l'environnement (présence d'un objet, température, luminosité...) ou sur
les composants internes (comme la position d'un moteur ou d'un verrin).
Cela est essentiel pour exécuter leurs tâches et calculer la réponse
appropriée.
Capteurs de contacts :

Symbole d'un interrupteur ouvert

Capteur à établissement de masse

Il s'agit de capteurs fonctionnant en tout ou rien.

Les capteurs de contact envoient un signal dès qu'ils touchent
quelque chose, à la manière d'un bouton. Ils peuvent fonctionner
avec une certaine pression, une lamelle de métal établissant le
contact entre les deux branches.
Si l'utilisation de ce dispositif simple n'est pas possible, pour des
raisons d'isolation électrique notamment, il existe des capteurs à
établissement de masse. Dans ce cas, le signal ne passe pas
directement par l'interrupteur, mais l'interrupteur sert à faire contact
avec une masse et le signal transite par un relais électromécanique.

Capteurs infra-rouge

Également appelé capteur optique ou photoélectrique ; Le capteur de
proximité infra-rouge (capteur photoélectrique) se compose d'un
émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d'un objet se
fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Le signal est
amplifié pour être exploité par la partie de commande.
La détection en milieu de la robotique se fait également par caméra,
par radar…
D’autres grandeurs physiques sont détectés telle que : la détection de
température, de pression, d’humidité …

Les actionneurs :
Les actionneurs servent à effectuer différentes action, différents
ordres. Les ordres sont transmis par l'intermédiaire du système de
contrôle via les sorties.
Les différentes actions possibles sont :
• Activer un moteur électrique afin de faire un mouvement
(déplacement, bouger un bras, faire tourner une roue)
• Activer une LED, une lampe ou un haut parleur
• Activer un résistance chauffante …

Le système de contrôle :

La structure d'un robot est contrôlée de manière à effectuer une tâche. Ce
contrôle inclut trois phases distinctes : La perception, la réflexion (ou le
traitement) et l'action.
Les capteurs donnent une information à propos de l'environnement ou des
composants internes (par exemple : position d'un moteur ou d'un vérin, état
d'une LED). Cette information est utilisée pour générer l'ordre approprié à
envoyer aux actionneurs.
La phase de traitement peut varier en complexité.
À un niveau réactif, il peut traduire l'information brute d'un capteur
directement en commande d'un actionneur. (p.e. un arrêt d'urgence ; si un
obstacle est détecté alors arrêt des moteurs)
Avec des tâches plus sophistiquées, il faut utiliser des algorithmes. Un
algorithme est une suite finie et non-ambiguë d’opérations ou d'instructions
permettant de résoudre un problème. On peut, entre autres, utiliser des
opérations mathématiques simples ou complexes, des conditions (si...alors...) et
d'autres outils dépendants du langage utilisé.

Exemple de réalisation

Robot auto-tampon :
Robot auto-tampon :
C’est un robot qui
amusera surement les
élèves du collège. Ce robot
avance en ligne droite
jusqu’à ce qu’il rencontre
un obstacle, alors il recule,
puis tourne un peu, et
reprend son chemin en
ayant évité l’obstacle.
Cette approche de la
robotique mobile fait
appel au sens du toucher
par le biais d’un contact à
l’avant du robot.

Robot suiveur :
Robot suiveur : Ce robot suit une ligne noire sur un sol blanc.

Robot tournesol :

Robot tournesol : Ce petit robot suit un faisceau de lumière que
l’on dirige vers lui. Cette nouvelle approche de la robotique
mobile utilise un capteur de lumière simple : la photorésistance.

Robot explorateur :

Ce robot se balade dans un cercle blanc, délimité par une bande
adhésive noire. Il tourne à gauche jusqu’à ce qu’il rencontre une
bande noire au sol, alors il tourne à droite, puis se positionne
pour suivre cette ligne au sol:


Slide 16

Association Tawassol pour le Développement de la Technologie

Premier module de formation :

Initiation à la robotique
Version béta

Objectifs :
1. Vulgariser la robotique en enseignement de la technologie au collège ;
2. Concevoir et utiliser des supports pédagogiques qui suscitent l’intérêt
des élèves .
Abdelkrim EL Marrakchi
Le dimanche 2 décembre 2012

Un peu d’histoire :
Le terme robot est issu des langues slaves telles que le
russe, le biélorusse, le polonais, ou encore le tchèque. Ce
mot signifie esclave ou travailleur dévoué. Le mot robot a
été présenté au public par Karel Čapek, écrivain tchèque,
dans son spectacle R.U.R. (Rossum Universal Robots),
créé en 1921.
La robotique est dérivée du mot robot.

L’histoire de la robotique a commencé avec l’apparition
des automates. La différence entre un automate et un
robot est très simple : Un automate est un dispositif qui
exécute un programme pré-établit que ce soit de manière
mécanique ou électrique ; on parle d’un système
programmé. Tandis que le robot, il dispose de capteurs
et ses actions seront décidées par l’intérmidiare de son
système de contrôle.

La robotique assure une aide précieuse à l’homme dans
ses tâches difficiles, répétitives ou pénibles. De plus, elle
constitue le rêve de substituer la machine à l’homme. La
robotique comporte deux grands pôles d’intérêt :
• La robotique de manipulation ;
• La robotique mobile.

Bras manipulateur

Robotique mobile

Les robots mobiles ont vu leur apparition dans les années
60 avec le projet SHAKEY du Standard Research
Institute. Ils occupent une place très importante et
particulière en robotique. Leur intérêt réside dans leur
mobilité qui ouvre des applications dans de nombreux
domaines et qui offrent des possibilités d’exécution de
tâches pénibles qui se résument aux transports de
charges lourdes, ou en ambiance hostile (nucléaire, lute
contre l’incendie…) et d’autres.

La mobilité et l’autonomie des robots imposent une
complexité au niveau de la conception, la modélisation
et la commande. Ce sont des caractéristiques
fondamentales qui leur permettent de s’adapter ou de
prendre des décisions sans l’intervention d’un opérateur.

D’ailleurs, leur classification est basée sur leur degré
d’autonomie. Tant qu’à leur architecture, elle se structure
en quatre éléments (1) :
• la structure mécanique et la motricité ;
• le système de localisation ;
• les organes de sécurités ,
• le système de traitement des informations et gestion des
tâches.
(1) Alain PRUSKI. Robotique générale. Université de Metz. France

Un Robot Mobile Autonome, c’est quoi ?
« Un Robot Mobile Autonome (RMA) est un système
automoteur doté de capacités décisionnelles et de
moyens suffisants d’acquisition et de traitement de
l’information qui lui permet d’accomplir, sous contrôle
humain réduit, un certain nombre de tâches précises,
dans un environnement non complètement connu
d’avance" (2)
(2) Michel TAIX. Planification de mouvement pour robot mobile nonholonome. Thèse de doctorat. Université Paul Sabatier de Toulouse.

De la définition de Mr Michel TAIX , on peut faire apparaître plusieurs
pôles de recherche :
• Etude des architectures mécaniques des robots (robots à roues, robots à
chenilles ou robots à pattes). De ses architectures découlent des
problèmes liés à la modélisation, à la mobilité et à l’énergie des robots,
d’où l’étude des organes de motorisation ;
• Etude de la commande et de contrôle de tels systèmes (gouvernabilité,
stabilité, précision (Discipline : Automatique) ;
• Etude de la perception en temps réel de l’environnement, d’où l’étude
des données capteurs (ultrasons, télémètre laser, caméra, odométrie).

Si on s’intéresse aux robots mobiles, on les classe en quatre grandes
familles : (3)
• des véhicules télécommandés par un opérateur qui impose chaque
tâche élémentaire à réaliser ;
• des véhicules télécommandés au sens de la tâche à réaliser. Le véhicule
contrôle automatiquement ses actions ;
• des véhicules semi autonomes réalisant des tâches pré-définies sans
l’aide d’un opérateur ;
• des véhicules parfaitement autonomes qui imposent des problèmes
d’un niveau de complexité élevé de représentation des connaissances, de
capacités décisionnelles et de génération de trajectoires qui sont résolus
à bord du véhicule ou par communication hertzienne.

Généralement, un robot mobile à roues est une plateforme rigide équipé
d’un certain nombre de roues indéformables pour assurer son
déplacement et son orientation sur un plan horizontal.
L’ensemble des problèmes liés à la conception d’un robot sont :
• la conception mécanique liée à la mobilité ;
• la localisation du robot mobile en position et en orientation ;
•La détermination du chemin optimal pour atteindre le lieu de la tâche.
La mobilité par roues est la structure mécanique la plus communément
utilisée. C’est une technique qui assure un déplacement dans toutes les
directions avec une accélération et une vitesse importantes selon le type
de roues choisies.

Ym1

Xm1

y



y

O fixe

x

x

Robot mobile dans le plan
Soient :
• R(Ofixe, x,y,z) le repère absolu lié au sol ;
• Rm1(P, Xm1,Ym1,Zm1) le repère mobile lié au point P appartenant à l’axe de
symétrie massive PXm1 ;
La localisation du robot est parfaitement définit par le triplet :x, y et .

Deux structures sont souvent utilisées dans les applications amateurs :
Une plate-forme munie de deux roues fixes sur
un arbre moteur et une roue commandée en
orientation généralement par un moteur pas à
pas.

Une plate-forme munie de deux roues motrices
et une roue folle de type roulette.

D’autres structures :

La composition d’un robot :

Environnement

Alimentations

Capteurs

Entrées

Contrôleur

Informations

Sorties

Interface

Ordres

Actionneurs

Le capteur va envoyer une information, telle que la présence d'un objet
ou une distance, cette information sera interprétée par la logique de
commande (Contrôleur) qui enverra un ordre à un actionneur, la
plupart du temps un moteur afin de faire un mouvement, mais cela
peut aussi être une LED, un haut-parleur…
Lorsque le signal passe d'un capteur à la partie logique de commande,
on parle d'entrée. Inversement, lorsque c'est le contrôleur qui renvoie
un signal à un actionneur, on parle de sortie.
L'information peut prendre différentes formes : booléen (que l'on
appelle aussi binaire ou encore TOR (tout où rien)), analogique ou
numérique.

La fonction de détection :
Des capteurs permettent aux robots de recevoir des informations sur
l'environnement (présence d'un objet, température, luminosité...) ou sur
les composants internes (comme la position d'un moteur ou d'un verrin).
Cela est essentiel pour exécuter leurs tâches et calculer la réponse
appropriée.
Capteurs de contacts :

Symbole d'un interrupteur ouvert

Capteur à établissement de masse

Il s'agit de capteurs fonctionnant en tout ou rien.

Les capteurs de contact envoient un signal dès qu'ils touchent
quelque chose, à la manière d'un bouton. Ils peuvent fonctionner
avec une certaine pression, une lamelle de métal établissant le
contact entre les deux branches.
Si l'utilisation de ce dispositif simple n'est pas possible, pour des
raisons d'isolation électrique notamment, il existe des capteurs à
établissement de masse. Dans ce cas, le signal ne passe pas
directement par l'interrupteur, mais l'interrupteur sert à faire contact
avec une masse et le signal transite par un relais électromécanique.

Capteurs infra-rouge

Également appelé capteur optique ou photoélectrique ; Le capteur de
proximité infra-rouge (capteur photoélectrique) se compose d'un
émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d'un objet se
fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Le signal est
amplifié pour être exploité par la partie de commande.
La détection en milieu de la robotique se fait également par caméra,
par radar…
D’autres grandeurs physiques sont détectés telle que : la détection de
température, de pression, d’humidité …

Les actionneurs :
Les actionneurs servent à effectuer différentes action, différents
ordres. Les ordres sont transmis par l'intermédiaire du système de
contrôle via les sorties.
Les différentes actions possibles sont :
• Activer un moteur électrique afin de faire un mouvement
(déplacement, bouger un bras, faire tourner une roue)
• Activer une LED, une lampe ou un haut parleur
• Activer un résistance chauffante …

Le système de contrôle :

La structure d'un robot est contrôlée de manière à effectuer une tâche. Ce
contrôle inclut trois phases distinctes : La perception, la réflexion (ou le
traitement) et l'action.
Les capteurs donnent une information à propos de l'environnement ou des
composants internes (par exemple : position d'un moteur ou d'un vérin, état
d'une LED). Cette information est utilisée pour générer l'ordre approprié à
envoyer aux actionneurs.
La phase de traitement peut varier en complexité.
À un niveau réactif, il peut traduire l'information brute d'un capteur
directement en commande d'un actionneur. (p.e. un arrêt d'urgence ; si un
obstacle est détecté alors arrêt des moteurs)
Avec des tâches plus sophistiquées, il faut utiliser des algorithmes. Un
algorithme est une suite finie et non-ambiguë d’opérations ou d'instructions
permettant de résoudre un problème. On peut, entre autres, utiliser des
opérations mathématiques simples ou complexes, des conditions (si...alors...) et
d'autres outils dépendants du langage utilisé.

Exemple de réalisation

Robot auto-tampon :
Robot auto-tampon :
C’est un robot qui
amusera surement les
élèves du collège. Ce robot
avance en ligne droite
jusqu’à ce qu’il rencontre
un obstacle, alors il recule,
puis tourne un peu, et
reprend son chemin en
ayant évité l’obstacle.
Cette approche de la
robotique mobile fait
appel au sens du toucher
par le biais d’un contact à
l’avant du robot.

Robot suiveur :
Robot suiveur : Ce robot suit une ligne noire sur un sol blanc.

Robot tournesol :

Robot tournesol : Ce petit robot suit un faisceau de lumière que
l’on dirige vers lui. Cette nouvelle approche de la robotique
mobile utilise un capteur de lumière simple : la photorésistance.

Robot explorateur :

Ce robot se balade dans un cercle blanc, délimité par une bande
adhésive noire. Il tourne à gauche jusqu’à ce qu’il rencontre une
bande noire au sol, alors il tourne à droite, puis se positionne
pour suivre cette ligne au sol:


Slide 17

Association Tawassol pour le Développement de la Technologie

Premier module de formation :

Initiation à la robotique
Version béta

Objectifs :
1. Vulgariser la robotique en enseignement de la technologie au collège ;
2. Concevoir et utiliser des supports pédagogiques qui suscitent l’intérêt
des élèves .
Abdelkrim EL Marrakchi
Le dimanche 2 décembre 2012

Un peu d’histoire :
Le terme robot est issu des langues slaves telles que le
russe, le biélorusse, le polonais, ou encore le tchèque. Ce
mot signifie esclave ou travailleur dévoué. Le mot robot a
été présenté au public par Karel Čapek, écrivain tchèque,
dans son spectacle R.U.R. (Rossum Universal Robots),
créé en 1921.
La robotique est dérivée du mot robot.

L’histoire de la robotique a commencé avec l’apparition
des automates. La différence entre un automate et un
robot est très simple : Un automate est un dispositif qui
exécute un programme pré-établit que ce soit de manière
mécanique ou électrique ; on parle d’un système
programmé. Tandis que le robot, il dispose de capteurs
et ses actions seront décidées par l’intérmidiare de son
système de contrôle.

La robotique assure une aide précieuse à l’homme dans
ses tâches difficiles, répétitives ou pénibles. De plus, elle
constitue le rêve de substituer la machine à l’homme. La
robotique comporte deux grands pôles d’intérêt :
• La robotique de manipulation ;
• La robotique mobile.

Bras manipulateur

Robotique mobile

Les robots mobiles ont vu leur apparition dans les années
60 avec le projet SHAKEY du Standard Research
Institute. Ils occupent une place très importante et
particulière en robotique. Leur intérêt réside dans leur
mobilité qui ouvre des applications dans de nombreux
domaines et qui offrent des possibilités d’exécution de
tâches pénibles qui se résument aux transports de
charges lourdes, ou en ambiance hostile (nucléaire, lute
contre l’incendie…) et d’autres.

La mobilité et l’autonomie des robots imposent une
complexité au niveau de la conception, la modélisation
et la commande. Ce sont des caractéristiques
fondamentales qui leur permettent de s’adapter ou de
prendre des décisions sans l’intervention d’un opérateur.

D’ailleurs, leur classification est basée sur leur degré
d’autonomie. Tant qu’à leur architecture, elle se structure
en quatre éléments (1) :
• la structure mécanique et la motricité ;
• le système de localisation ;
• les organes de sécurités ,
• le système de traitement des informations et gestion des
tâches.
(1) Alain PRUSKI. Robotique générale. Université de Metz. France

Un Robot Mobile Autonome, c’est quoi ?
« Un Robot Mobile Autonome (RMA) est un système
automoteur doté de capacités décisionnelles et de
moyens suffisants d’acquisition et de traitement de
l’information qui lui permet d’accomplir, sous contrôle
humain réduit, un certain nombre de tâches précises,
dans un environnement non complètement connu
d’avance" (2)
(2) Michel TAIX. Planification de mouvement pour robot mobile nonholonome. Thèse de doctorat. Université Paul Sabatier de Toulouse.

De la définition de Mr Michel TAIX , on peut faire apparaître plusieurs
pôles de recherche :
• Etude des architectures mécaniques des robots (robots à roues, robots à
chenilles ou robots à pattes). De ses architectures découlent des
problèmes liés à la modélisation, à la mobilité et à l’énergie des robots,
d’où l’étude des organes de motorisation ;
• Etude de la commande et de contrôle de tels systèmes (gouvernabilité,
stabilité, précision (Discipline : Automatique) ;
• Etude de la perception en temps réel de l’environnement, d’où l’étude
des données capteurs (ultrasons, télémètre laser, caméra, odométrie).

Si on s’intéresse aux robots mobiles, on les classe en quatre grandes
familles : (3)
• des véhicules télécommandés par un opérateur qui impose chaque
tâche élémentaire à réaliser ;
• des véhicules télécommandés au sens de la tâche à réaliser. Le véhicule
contrôle automatiquement ses actions ;
• des véhicules semi autonomes réalisant des tâches pré-définies sans
l’aide d’un opérateur ;
• des véhicules parfaitement autonomes qui imposent des problèmes
d’un niveau de complexité élevé de représentation des connaissances, de
capacités décisionnelles et de génération de trajectoires qui sont résolus
à bord du véhicule ou par communication hertzienne.

Généralement, un robot mobile à roues est une plateforme rigide équipé
d’un certain nombre de roues indéformables pour assurer son
déplacement et son orientation sur un plan horizontal.
L’ensemble des problèmes liés à la conception d’un robot sont :
• la conception mécanique liée à la mobilité ;
• la localisation du robot mobile en position et en orientation ;
•La détermination du chemin optimal pour atteindre le lieu de la tâche.
La mobilité par roues est la structure mécanique la plus communément
utilisée. C’est une technique qui assure un déplacement dans toutes les
directions avec une accélération et une vitesse importantes selon le type
de roues choisies.

Ym1

Xm1

y



y

O fixe

x

x

Robot mobile dans le plan
Soient :
• R(Ofixe, x,y,z) le repère absolu lié au sol ;
• Rm1(P, Xm1,Ym1,Zm1) le repère mobile lié au point P appartenant à l’axe de
symétrie massive PXm1 ;
La localisation du robot est parfaitement définit par le triplet :x, y et .

Deux structures sont souvent utilisées dans les applications amateurs :
Une plate-forme munie de deux roues fixes sur
un arbre moteur et une roue commandée en
orientation généralement par un moteur pas à
pas.

Une plate-forme munie de deux roues motrices
et une roue folle de type roulette.

D’autres structures :

La composition d’un robot :

Environnement

Alimentations

Capteurs

Entrées

Contrôleur

Informations

Sorties

Interface

Ordres

Actionneurs

Le capteur va envoyer une information, telle que la présence d'un objet
ou une distance, cette information sera interprétée par la logique de
commande (Contrôleur) qui enverra un ordre à un actionneur, la
plupart du temps un moteur afin de faire un mouvement, mais cela
peut aussi être une LED, un haut-parleur…
Lorsque le signal passe d'un capteur à la partie logique de commande,
on parle d'entrée. Inversement, lorsque c'est le contrôleur qui renvoie
un signal à un actionneur, on parle de sortie.
L'information peut prendre différentes formes : booléen (que l'on
appelle aussi binaire ou encore TOR (tout où rien)), analogique ou
numérique.

La fonction de détection :
Des capteurs permettent aux robots de recevoir des informations sur
l'environnement (présence d'un objet, température, luminosité...) ou sur
les composants internes (comme la position d'un moteur ou d'un verrin).
Cela est essentiel pour exécuter leurs tâches et calculer la réponse
appropriée.
Capteurs de contacts :

Symbole d'un interrupteur ouvert

Capteur à établissement de masse

Il s'agit de capteurs fonctionnant en tout ou rien.

Les capteurs de contact envoient un signal dès qu'ils touchent
quelque chose, à la manière d'un bouton. Ils peuvent fonctionner
avec une certaine pression, une lamelle de métal établissant le
contact entre les deux branches.
Si l'utilisation de ce dispositif simple n'est pas possible, pour des
raisons d'isolation électrique notamment, il existe des capteurs à
établissement de masse. Dans ce cas, le signal ne passe pas
directement par l'interrupteur, mais l'interrupteur sert à faire contact
avec une masse et le signal transite par un relais électromécanique.

Capteurs infra-rouge

Également appelé capteur optique ou photoélectrique ; Le capteur de
proximité infra-rouge (capteur photoélectrique) se compose d'un
émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d'un objet se
fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Le signal est
amplifié pour être exploité par la partie de commande.
La détection en milieu de la robotique se fait également par caméra,
par radar…
D’autres grandeurs physiques sont détectés telle que : la détection de
température, de pression, d’humidité …

Les actionneurs :
Les actionneurs servent à effectuer différentes action, différents
ordres. Les ordres sont transmis par l'intermédiaire du système de
contrôle via les sorties.
Les différentes actions possibles sont :
• Activer un moteur électrique afin de faire un mouvement
(déplacement, bouger un bras, faire tourner une roue)
• Activer une LED, une lampe ou un haut parleur
• Activer un résistance chauffante …

Le système de contrôle :

La structure d'un robot est contrôlée de manière à effectuer une tâche. Ce
contrôle inclut trois phases distinctes : La perception, la réflexion (ou le
traitement) et l'action.
Les capteurs donnent une information à propos de l'environnement ou des
composants internes (par exemple : position d'un moteur ou d'un vérin, état
d'une LED). Cette information est utilisée pour générer l'ordre approprié à
envoyer aux actionneurs.
La phase de traitement peut varier en complexité.
À un niveau réactif, il peut traduire l'information brute d'un capteur
directement en commande d'un actionneur. (p.e. un arrêt d'urgence ; si un
obstacle est détecté alors arrêt des moteurs)
Avec des tâches plus sophistiquées, il faut utiliser des algorithmes. Un
algorithme est une suite finie et non-ambiguë d’opérations ou d'instructions
permettant de résoudre un problème. On peut, entre autres, utiliser des
opérations mathématiques simples ou complexes, des conditions (si...alors...) et
d'autres outils dépendants du langage utilisé.

Exemple de réalisation

Robot auto-tampon :
Robot auto-tampon :
C’est un robot qui
amusera surement les
élèves du collège. Ce robot
avance en ligne droite
jusqu’à ce qu’il rencontre
un obstacle, alors il recule,
puis tourne un peu, et
reprend son chemin en
ayant évité l’obstacle.
Cette approche de la
robotique mobile fait
appel au sens du toucher
par le biais d’un contact à
l’avant du robot.

Robot suiveur :
Robot suiveur : Ce robot suit une ligne noire sur un sol blanc.

Robot tournesol :

Robot tournesol : Ce petit robot suit un faisceau de lumière que
l’on dirige vers lui. Cette nouvelle approche de la robotique
mobile utilise un capteur de lumière simple : la photorésistance.

Robot explorateur :

Ce robot se balade dans un cercle blanc, délimité par une bande
adhésive noire. Il tourne à gauche jusqu’à ce qu’il rencontre une
bande noire au sol, alors il tourne à droite, puis se positionne
pour suivre cette ligne au sol:


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Association Tawassol pour le Développement de la Technologie

Premier module de formation :

Initiation à la robotique
Version béta

Objectifs :
1. Vulgariser la robotique en enseignement de la technologie au collège ;
2. Concevoir et utiliser des supports pédagogiques qui suscitent l’intérêt
des élèves .
Abdelkrim EL Marrakchi
Le dimanche 2 décembre 2012

Un peu d’histoire :
Le terme robot est issu des langues slaves telles que le
russe, le biélorusse, le polonais, ou encore le tchèque. Ce
mot signifie esclave ou travailleur dévoué. Le mot robot a
été présenté au public par Karel Čapek, écrivain tchèque,
dans son spectacle R.U.R. (Rossum Universal Robots),
créé en 1921.
La robotique est dérivée du mot robot.

L’histoire de la robotique a commencé avec l’apparition
des automates. La différence entre un automate et un
robot est très simple : Un automate est un dispositif qui
exécute un programme pré-établit que ce soit de manière
mécanique ou électrique ; on parle d’un système
programmé. Tandis que le robot, il dispose de capteurs
et ses actions seront décidées par l’intérmidiare de son
système de contrôle.

La robotique assure une aide précieuse à l’homme dans
ses tâches difficiles, répétitives ou pénibles. De plus, elle
constitue le rêve de substituer la machine à l’homme. La
robotique comporte deux grands pôles d’intérêt :
• La robotique de manipulation ;
• La robotique mobile.

Bras manipulateur

Robotique mobile

Les robots mobiles ont vu leur apparition dans les années
60 avec le projet SHAKEY du Standard Research
Institute. Ils occupent une place très importante et
particulière en robotique. Leur intérêt réside dans leur
mobilité qui ouvre des applications dans de nombreux
domaines et qui offrent des possibilités d’exécution de
tâches pénibles qui se résument aux transports de
charges lourdes, ou en ambiance hostile (nucléaire, lute
contre l’incendie…) et d’autres.

La mobilité et l’autonomie des robots imposent une
complexité au niveau de la conception, la modélisation
et la commande. Ce sont des caractéristiques
fondamentales qui leur permettent de s’adapter ou de
prendre des décisions sans l’intervention d’un opérateur.

D’ailleurs, leur classification est basée sur leur degré
d’autonomie. Tant qu’à leur architecture, elle se structure
en quatre éléments (1) :
• la structure mécanique et la motricité ;
• le système de localisation ;
• les organes de sécurités ,
• le système de traitement des informations et gestion des
tâches.
(1) Alain PRUSKI. Robotique générale. Université de Metz. France

Un Robot Mobile Autonome, c’est quoi ?
« Un Robot Mobile Autonome (RMA) est un système
automoteur doté de capacités décisionnelles et de
moyens suffisants d’acquisition et de traitement de
l’information qui lui permet d’accomplir, sous contrôle
humain réduit, un certain nombre de tâches précises,
dans un environnement non complètement connu
d’avance" (2)
(2) Michel TAIX. Planification de mouvement pour robot mobile nonholonome. Thèse de doctorat. Université Paul Sabatier de Toulouse.

De la définition de Mr Michel TAIX , on peut faire apparaître plusieurs
pôles de recherche :
• Etude des architectures mécaniques des robots (robots à roues, robots à
chenilles ou robots à pattes). De ses architectures découlent des
problèmes liés à la modélisation, à la mobilité et à l’énergie des robots,
d’où l’étude des organes de motorisation ;
• Etude de la commande et de contrôle de tels systèmes (gouvernabilité,
stabilité, précision (Discipline : Automatique) ;
• Etude de la perception en temps réel de l’environnement, d’où l’étude
des données capteurs (ultrasons, télémètre laser, caméra, odométrie).

Si on s’intéresse aux robots mobiles, on les classe en quatre grandes
familles : (3)
• des véhicules télécommandés par un opérateur qui impose chaque
tâche élémentaire à réaliser ;
• des véhicules télécommandés au sens de la tâche à réaliser. Le véhicule
contrôle automatiquement ses actions ;
• des véhicules semi autonomes réalisant des tâches pré-définies sans
l’aide d’un opérateur ;
• des véhicules parfaitement autonomes qui imposent des problèmes
d’un niveau de complexité élevé de représentation des connaissances, de
capacités décisionnelles et de génération de trajectoires qui sont résolus
à bord du véhicule ou par communication hertzienne.

Généralement, un robot mobile à roues est une plateforme rigide équipé
d’un certain nombre de roues indéformables pour assurer son
déplacement et son orientation sur un plan horizontal.
L’ensemble des problèmes liés à la conception d’un robot sont :
• la conception mécanique liée à la mobilité ;
• la localisation du robot mobile en position et en orientation ;
•La détermination du chemin optimal pour atteindre le lieu de la tâche.
La mobilité par roues est la structure mécanique la plus communément
utilisée. C’est une technique qui assure un déplacement dans toutes les
directions avec une accélération et une vitesse importantes selon le type
de roues choisies.

Ym1

Xm1

y



y

O fixe

x

x

Robot mobile dans le plan
Soient :
• R(Ofixe, x,y,z) le repère absolu lié au sol ;
• Rm1(P, Xm1,Ym1,Zm1) le repère mobile lié au point P appartenant à l’axe de
symétrie massive PXm1 ;
La localisation du robot est parfaitement définit par le triplet :x, y et .

Deux structures sont souvent utilisées dans les applications amateurs :
Une plate-forme munie de deux roues fixes sur
un arbre moteur et une roue commandée en
orientation généralement par un moteur pas à
pas.

Une plate-forme munie de deux roues motrices
et une roue folle de type roulette.

D’autres structures :

La composition d’un robot :

Environnement

Alimentations

Capteurs

Entrées

Contrôleur

Informations

Sorties

Interface

Ordres

Actionneurs

Le capteur va envoyer une information, telle que la présence d'un objet
ou une distance, cette information sera interprétée par la logique de
commande (Contrôleur) qui enverra un ordre à un actionneur, la
plupart du temps un moteur afin de faire un mouvement, mais cela
peut aussi être une LED, un haut-parleur…
Lorsque le signal passe d'un capteur à la partie logique de commande,
on parle d'entrée. Inversement, lorsque c'est le contrôleur qui renvoie
un signal à un actionneur, on parle de sortie.
L'information peut prendre différentes formes : booléen (que l'on
appelle aussi binaire ou encore TOR (tout où rien)), analogique ou
numérique.

La fonction de détection :
Des capteurs permettent aux robots de recevoir des informations sur
l'environnement (présence d'un objet, température, luminosité...) ou sur
les composants internes (comme la position d'un moteur ou d'un verrin).
Cela est essentiel pour exécuter leurs tâches et calculer la réponse
appropriée.
Capteurs de contacts :

Symbole d'un interrupteur ouvert

Capteur à établissement de masse

Il s'agit de capteurs fonctionnant en tout ou rien.

Les capteurs de contact envoient un signal dès qu'ils touchent
quelque chose, à la manière d'un bouton. Ils peuvent fonctionner
avec une certaine pression, une lamelle de métal établissant le
contact entre les deux branches.
Si l'utilisation de ce dispositif simple n'est pas possible, pour des
raisons d'isolation électrique notamment, il existe des capteurs à
établissement de masse. Dans ce cas, le signal ne passe pas
directement par l'interrupteur, mais l'interrupteur sert à faire contact
avec une masse et le signal transite par un relais électromécanique.

Capteurs infra-rouge

Également appelé capteur optique ou photoélectrique ; Le capteur de
proximité infra-rouge (capteur photoélectrique) se compose d'un
émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d'un objet se
fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Le signal est
amplifié pour être exploité par la partie de commande.
La détection en milieu de la robotique se fait également par caméra,
par radar…
D’autres grandeurs physiques sont détectés telle que : la détection de
température, de pression, d’humidité …

Les actionneurs :
Les actionneurs servent à effectuer différentes action, différents
ordres. Les ordres sont transmis par l'intermédiaire du système de
contrôle via les sorties.
Les différentes actions possibles sont :
• Activer un moteur électrique afin de faire un mouvement
(déplacement, bouger un bras, faire tourner une roue)
• Activer une LED, une lampe ou un haut parleur
• Activer un résistance chauffante …

Le système de contrôle :

La structure d'un robot est contrôlée de manière à effectuer une tâche. Ce
contrôle inclut trois phases distinctes : La perception, la réflexion (ou le
traitement) et l'action.
Les capteurs donnent une information à propos de l'environnement ou des
composants internes (par exemple : position d'un moteur ou d'un vérin, état
d'une LED). Cette information est utilisée pour générer l'ordre approprié à
envoyer aux actionneurs.
La phase de traitement peut varier en complexité.
À un niveau réactif, il peut traduire l'information brute d'un capteur
directement en commande d'un actionneur. (p.e. un arrêt d'urgence ; si un
obstacle est détecté alors arrêt des moteurs)
Avec des tâches plus sophistiquées, il faut utiliser des algorithmes. Un
algorithme est une suite finie et non-ambiguë d’opérations ou d'instructions
permettant de résoudre un problème. On peut, entre autres, utiliser des
opérations mathématiques simples ou complexes, des conditions (si...alors...) et
d'autres outils dépendants du langage utilisé.

Exemple de réalisation

Robot auto-tampon :
Robot auto-tampon :
C’est un robot qui
amusera surement les
élèves du collège. Ce robot
avance en ligne droite
jusqu’à ce qu’il rencontre
un obstacle, alors il recule,
puis tourne un peu, et
reprend son chemin en
ayant évité l’obstacle.
Cette approche de la
robotique mobile fait
appel au sens du toucher
par le biais d’un contact à
l’avant du robot.

Robot suiveur :
Robot suiveur : Ce robot suit une ligne noire sur un sol blanc.

Robot tournesol :

Robot tournesol : Ce petit robot suit un faisceau de lumière que
l’on dirige vers lui. Cette nouvelle approche de la robotique
mobile utilise un capteur de lumière simple : la photorésistance.

Robot explorateur :

Ce robot se balade dans un cercle blanc, délimité par une bande
adhésive noire. Il tourne à gauche jusqu’à ce qu’il rencontre une
bande noire au sol, alors il tourne à droite, puis se positionne
pour suivre cette ligne au sol:


Slide 19

Association Tawassol pour le Développement de la Technologie

Premier module de formation :

Initiation à la robotique
Version béta

Objectifs :
1. Vulgariser la robotique en enseignement de la technologie au collège ;
2. Concevoir et utiliser des supports pédagogiques qui suscitent l’intérêt
des élèves .
Abdelkrim EL Marrakchi
Le dimanche 2 décembre 2012

Un peu d’histoire :
Le terme robot est issu des langues slaves telles que le
russe, le biélorusse, le polonais, ou encore le tchèque. Ce
mot signifie esclave ou travailleur dévoué. Le mot robot a
été présenté au public par Karel Čapek, écrivain tchèque,
dans son spectacle R.U.R. (Rossum Universal Robots),
créé en 1921.
La robotique est dérivée du mot robot.

L’histoire de la robotique a commencé avec l’apparition
des automates. La différence entre un automate et un
robot est très simple : Un automate est un dispositif qui
exécute un programme pré-établit que ce soit de manière
mécanique ou électrique ; on parle d’un système
programmé. Tandis que le robot, il dispose de capteurs
et ses actions seront décidées par l’intérmidiare de son
système de contrôle.

La robotique assure une aide précieuse à l’homme dans
ses tâches difficiles, répétitives ou pénibles. De plus, elle
constitue le rêve de substituer la machine à l’homme. La
robotique comporte deux grands pôles d’intérêt :
• La robotique de manipulation ;
• La robotique mobile.

Bras manipulateur

Robotique mobile

Les robots mobiles ont vu leur apparition dans les années
60 avec le projet SHAKEY du Standard Research
Institute. Ils occupent une place très importante et
particulière en robotique. Leur intérêt réside dans leur
mobilité qui ouvre des applications dans de nombreux
domaines et qui offrent des possibilités d’exécution de
tâches pénibles qui se résument aux transports de
charges lourdes, ou en ambiance hostile (nucléaire, lute
contre l’incendie…) et d’autres.

La mobilité et l’autonomie des robots imposent une
complexité au niveau de la conception, la modélisation
et la commande. Ce sont des caractéristiques
fondamentales qui leur permettent de s’adapter ou de
prendre des décisions sans l’intervention d’un opérateur.

D’ailleurs, leur classification est basée sur leur degré
d’autonomie. Tant qu’à leur architecture, elle se structure
en quatre éléments (1) :
• la structure mécanique et la motricité ;
• le système de localisation ;
• les organes de sécurités ,
• le système de traitement des informations et gestion des
tâches.
(1) Alain PRUSKI. Robotique générale. Université de Metz. France

Un Robot Mobile Autonome, c’est quoi ?
« Un Robot Mobile Autonome (RMA) est un système
automoteur doté de capacités décisionnelles et de
moyens suffisants d’acquisition et de traitement de
l’information qui lui permet d’accomplir, sous contrôle
humain réduit, un certain nombre de tâches précises,
dans un environnement non complètement connu
d’avance" (2)
(2) Michel TAIX. Planification de mouvement pour robot mobile nonholonome. Thèse de doctorat. Université Paul Sabatier de Toulouse.

De la définition de Mr Michel TAIX , on peut faire apparaître plusieurs
pôles de recherche :
• Etude des architectures mécaniques des robots (robots à roues, robots à
chenilles ou robots à pattes). De ses architectures découlent des
problèmes liés à la modélisation, à la mobilité et à l’énergie des robots,
d’où l’étude des organes de motorisation ;
• Etude de la commande et de contrôle de tels systèmes (gouvernabilité,
stabilité, précision (Discipline : Automatique) ;
• Etude de la perception en temps réel de l’environnement, d’où l’étude
des données capteurs (ultrasons, télémètre laser, caméra, odométrie).

Si on s’intéresse aux robots mobiles, on les classe en quatre grandes
familles : (3)
• des véhicules télécommandés par un opérateur qui impose chaque
tâche élémentaire à réaliser ;
• des véhicules télécommandés au sens de la tâche à réaliser. Le véhicule
contrôle automatiquement ses actions ;
• des véhicules semi autonomes réalisant des tâches pré-définies sans
l’aide d’un opérateur ;
• des véhicules parfaitement autonomes qui imposent des problèmes
d’un niveau de complexité élevé de représentation des connaissances, de
capacités décisionnelles et de génération de trajectoires qui sont résolus
à bord du véhicule ou par communication hertzienne.

Généralement, un robot mobile à roues est une plateforme rigide équipé
d’un certain nombre de roues indéformables pour assurer son
déplacement et son orientation sur un plan horizontal.
L’ensemble des problèmes liés à la conception d’un robot sont :
• la conception mécanique liée à la mobilité ;
• la localisation du robot mobile en position et en orientation ;
•La détermination du chemin optimal pour atteindre le lieu de la tâche.
La mobilité par roues est la structure mécanique la plus communément
utilisée. C’est une technique qui assure un déplacement dans toutes les
directions avec une accélération et une vitesse importantes selon le type
de roues choisies.

Ym1

Xm1

y



y

O fixe

x

x

Robot mobile dans le plan
Soient :
• R(Ofixe, x,y,z) le repère absolu lié au sol ;
• Rm1(P, Xm1,Ym1,Zm1) le repère mobile lié au point P appartenant à l’axe de
symétrie massive PXm1 ;
La localisation du robot est parfaitement définit par le triplet :x, y et .

Deux structures sont souvent utilisées dans les applications amateurs :
Une plate-forme munie de deux roues fixes sur
un arbre moteur et une roue commandée en
orientation généralement par un moteur pas à
pas.

Une plate-forme munie de deux roues motrices
et une roue folle de type roulette.

D’autres structures :

La composition d’un robot :

Environnement

Alimentations

Capteurs

Entrées

Contrôleur

Informations

Sorties

Interface

Ordres

Actionneurs

Le capteur va envoyer une information, telle que la présence d'un objet
ou une distance, cette information sera interprétée par la logique de
commande (Contrôleur) qui enverra un ordre à un actionneur, la
plupart du temps un moteur afin de faire un mouvement, mais cela
peut aussi être une LED, un haut-parleur…
Lorsque le signal passe d'un capteur à la partie logique de commande,
on parle d'entrée. Inversement, lorsque c'est le contrôleur qui renvoie
un signal à un actionneur, on parle de sortie.
L'information peut prendre différentes formes : booléen (que l'on
appelle aussi binaire ou encore TOR (tout où rien)), analogique ou
numérique.

La fonction de détection :
Des capteurs permettent aux robots de recevoir des informations sur
l'environnement (présence d'un objet, température, luminosité...) ou sur
les composants internes (comme la position d'un moteur ou d'un verrin).
Cela est essentiel pour exécuter leurs tâches et calculer la réponse
appropriée.
Capteurs de contacts :

Symbole d'un interrupteur ouvert

Capteur à établissement de masse

Il s'agit de capteurs fonctionnant en tout ou rien.

Les capteurs de contact envoient un signal dès qu'ils touchent
quelque chose, à la manière d'un bouton. Ils peuvent fonctionner
avec une certaine pression, une lamelle de métal établissant le
contact entre les deux branches.
Si l'utilisation de ce dispositif simple n'est pas possible, pour des
raisons d'isolation électrique notamment, il existe des capteurs à
établissement de masse. Dans ce cas, le signal ne passe pas
directement par l'interrupteur, mais l'interrupteur sert à faire contact
avec une masse et le signal transite par un relais électromécanique.

Capteurs infra-rouge

Également appelé capteur optique ou photoélectrique ; Le capteur de
proximité infra-rouge (capteur photoélectrique) se compose d'un
émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d'un objet se
fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Le signal est
amplifié pour être exploité par la partie de commande.
La détection en milieu de la robotique se fait également par caméra,
par radar…
D’autres grandeurs physiques sont détectés telle que : la détection de
température, de pression, d’humidité …

Les actionneurs :
Les actionneurs servent à effectuer différentes action, différents
ordres. Les ordres sont transmis par l'intermédiaire du système de
contrôle via les sorties.
Les différentes actions possibles sont :
• Activer un moteur électrique afin de faire un mouvement
(déplacement, bouger un bras, faire tourner une roue)
• Activer une LED, une lampe ou un haut parleur
• Activer un résistance chauffante …

Le système de contrôle :

La structure d'un robot est contrôlée de manière à effectuer une tâche. Ce
contrôle inclut trois phases distinctes : La perception, la réflexion (ou le
traitement) et l'action.
Les capteurs donnent une information à propos de l'environnement ou des
composants internes (par exemple : position d'un moteur ou d'un vérin, état
d'une LED). Cette information est utilisée pour générer l'ordre approprié à
envoyer aux actionneurs.
La phase de traitement peut varier en complexité.
À un niveau réactif, il peut traduire l'information brute d'un capteur
directement en commande d'un actionneur. (p.e. un arrêt d'urgence ; si un
obstacle est détecté alors arrêt des moteurs)
Avec des tâches plus sophistiquées, il faut utiliser des algorithmes. Un
algorithme est une suite finie et non-ambiguë d’opérations ou d'instructions
permettant de résoudre un problème. On peut, entre autres, utiliser des
opérations mathématiques simples ou complexes, des conditions (si...alors...) et
d'autres outils dépendants du langage utilisé.

Exemple de réalisation

Robot auto-tampon :
Robot auto-tampon :
C’est un robot qui
amusera surement les
élèves du collège. Ce robot
avance en ligne droite
jusqu’à ce qu’il rencontre
un obstacle, alors il recule,
puis tourne un peu, et
reprend son chemin en
ayant évité l’obstacle.
Cette approche de la
robotique mobile fait
appel au sens du toucher
par le biais d’un contact à
l’avant du robot.

Robot suiveur :
Robot suiveur : Ce robot suit une ligne noire sur un sol blanc.

Robot tournesol :

Robot tournesol : Ce petit robot suit un faisceau de lumière que
l’on dirige vers lui. Cette nouvelle approche de la robotique
mobile utilise un capteur de lumière simple : la photorésistance.

Robot explorateur :

Ce robot se balade dans un cercle blanc, délimité par une bande
adhésive noire. Il tourne à gauche jusqu’à ce qu’il rencontre une
bande noire au sol, alors il tourne à droite, puis se positionne
pour suivre cette ligne au sol:


Slide 20

Association Tawassol pour le Développement de la Technologie

Premier module de formation :

Initiation à la robotique
Version béta

Objectifs :
1. Vulgariser la robotique en enseignement de la technologie au collège ;
2. Concevoir et utiliser des supports pédagogiques qui suscitent l’intérêt
des élèves .
Abdelkrim EL Marrakchi
Le dimanche 2 décembre 2012

Un peu d’histoire :
Le terme robot est issu des langues slaves telles que le
russe, le biélorusse, le polonais, ou encore le tchèque. Ce
mot signifie esclave ou travailleur dévoué. Le mot robot a
été présenté au public par Karel Čapek, écrivain tchèque,
dans son spectacle R.U.R. (Rossum Universal Robots),
créé en 1921.
La robotique est dérivée du mot robot.

L’histoire de la robotique a commencé avec l’apparition
des automates. La différence entre un automate et un
robot est très simple : Un automate est un dispositif qui
exécute un programme pré-établit que ce soit de manière
mécanique ou électrique ; on parle d’un système
programmé. Tandis que le robot, il dispose de capteurs
et ses actions seront décidées par l’intérmidiare de son
système de contrôle.

La robotique assure une aide précieuse à l’homme dans
ses tâches difficiles, répétitives ou pénibles. De plus, elle
constitue le rêve de substituer la machine à l’homme. La
robotique comporte deux grands pôles d’intérêt :
• La robotique de manipulation ;
• La robotique mobile.

Bras manipulateur

Robotique mobile

Les robots mobiles ont vu leur apparition dans les années
60 avec le projet SHAKEY du Standard Research
Institute. Ils occupent une place très importante et
particulière en robotique. Leur intérêt réside dans leur
mobilité qui ouvre des applications dans de nombreux
domaines et qui offrent des possibilités d’exécution de
tâches pénibles qui se résument aux transports de
charges lourdes, ou en ambiance hostile (nucléaire, lute
contre l’incendie…) et d’autres.

La mobilité et l’autonomie des robots imposent une
complexité au niveau de la conception, la modélisation
et la commande. Ce sont des caractéristiques
fondamentales qui leur permettent de s’adapter ou de
prendre des décisions sans l’intervention d’un opérateur.

D’ailleurs, leur classification est basée sur leur degré
d’autonomie. Tant qu’à leur architecture, elle se structure
en quatre éléments (1) :
• la structure mécanique et la motricité ;
• le système de localisation ;
• les organes de sécurités ,
• le système de traitement des informations et gestion des
tâches.
(1) Alain PRUSKI. Robotique générale. Université de Metz. France

Un Robot Mobile Autonome, c’est quoi ?
« Un Robot Mobile Autonome (RMA) est un système
automoteur doté de capacités décisionnelles et de
moyens suffisants d’acquisition et de traitement de
l’information qui lui permet d’accomplir, sous contrôle
humain réduit, un certain nombre de tâches précises,
dans un environnement non complètement connu
d’avance" (2)
(2) Michel TAIX. Planification de mouvement pour robot mobile nonholonome. Thèse de doctorat. Université Paul Sabatier de Toulouse.

De la définition de Mr Michel TAIX , on peut faire apparaître plusieurs
pôles de recherche :
• Etude des architectures mécaniques des robots (robots à roues, robots à
chenilles ou robots à pattes). De ses architectures découlent des
problèmes liés à la modélisation, à la mobilité et à l’énergie des robots,
d’où l’étude des organes de motorisation ;
• Etude de la commande et de contrôle de tels systèmes (gouvernabilité,
stabilité, précision (Discipline : Automatique) ;
• Etude de la perception en temps réel de l’environnement, d’où l’étude
des données capteurs (ultrasons, télémètre laser, caméra, odométrie).

Si on s’intéresse aux robots mobiles, on les classe en quatre grandes
familles : (3)
• des véhicules télécommandés par un opérateur qui impose chaque
tâche élémentaire à réaliser ;
• des véhicules télécommandés au sens de la tâche à réaliser. Le véhicule
contrôle automatiquement ses actions ;
• des véhicules semi autonomes réalisant des tâches pré-définies sans
l’aide d’un opérateur ;
• des véhicules parfaitement autonomes qui imposent des problèmes
d’un niveau de complexité élevé de représentation des connaissances, de
capacités décisionnelles et de génération de trajectoires qui sont résolus
à bord du véhicule ou par communication hertzienne.

Généralement, un robot mobile à roues est une plateforme rigide équipé
d’un certain nombre de roues indéformables pour assurer son
déplacement et son orientation sur un plan horizontal.
L’ensemble des problèmes liés à la conception d’un robot sont :
• la conception mécanique liée à la mobilité ;
• la localisation du robot mobile en position et en orientation ;
•La détermination du chemin optimal pour atteindre le lieu de la tâche.
La mobilité par roues est la structure mécanique la plus communément
utilisée. C’est une technique qui assure un déplacement dans toutes les
directions avec une accélération et une vitesse importantes selon le type
de roues choisies.

Ym1

Xm1

y



y

O fixe

x

x

Robot mobile dans le plan
Soient :
• R(Ofixe, x,y,z) le repère absolu lié au sol ;
• Rm1(P, Xm1,Ym1,Zm1) le repère mobile lié au point P appartenant à l’axe de
symétrie massive PXm1 ;
La localisation du robot est parfaitement définit par le triplet :x, y et .

Deux structures sont souvent utilisées dans les applications amateurs :
Une plate-forme munie de deux roues fixes sur
un arbre moteur et une roue commandée en
orientation généralement par un moteur pas à
pas.

Une plate-forme munie de deux roues motrices
et une roue folle de type roulette.

D’autres structures :

La composition d’un robot :

Environnement

Alimentations

Capteurs

Entrées

Contrôleur

Informations

Sorties

Interface

Ordres

Actionneurs

Le capteur va envoyer une information, telle que la présence d'un objet
ou une distance, cette information sera interprétée par la logique de
commande (Contrôleur) qui enverra un ordre à un actionneur, la
plupart du temps un moteur afin de faire un mouvement, mais cela
peut aussi être une LED, un haut-parleur…
Lorsque le signal passe d'un capteur à la partie logique de commande,
on parle d'entrée. Inversement, lorsque c'est le contrôleur qui renvoie
un signal à un actionneur, on parle de sortie.
L'information peut prendre différentes formes : booléen (que l'on
appelle aussi binaire ou encore TOR (tout où rien)), analogique ou
numérique.

La fonction de détection :
Des capteurs permettent aux robots de recevoir des informations sur
l'environnement (présence d'un objet, température, luminosité...) ou sur
les composants internes (comme la position d'un moteur ou d'un verrin).
Cela est essentiel pour exécuter leurs tâches et calculer la réponse
appropriée.
Capteurs de contacts :

Symbole d'un interrupteur ouvert

Capteur à établissement de masse

Il s'agit de capteurs fonctionnant en tout ou rien.

Les capteurs de contact envoient un signal dès qu'ils touchent
quelque chose, à la manière d'un bouton. Ils peuvent fonctionner
avec une certaine pression, une lamelle de métal établissant le
contact entre les deux branches.
Si l'utilisation de ce dispositif simple n'est pas possible, pour des
raisons d'isolation électrique notamment, il existe des capteurs à
établissement de masse. Dans ce cas, le signal ne passe pas
directement par l'interrupteur, mais l'interrupteur sert à faire contact
avec une masse et le signal transite par un relais électromécanique.

Capteurs infra-rouge

Également appelé capteur optique ou photoélectrique ; Le capteur de
proximité infra-rouge (capteur photoélectrique) se compose d'un
émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d'un objet se
fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Le signal est
amplifié pour être exploité par la partie de commande.
La détection en milieu de la robotique se fait également par caméra,
par radar…
D’autres grandeurs physiques sont détectés telle que : la détection de
température, de pression, d’humidité …

Les actionneurs :
Les actionneurs servent à effectuer différentes action, différents
ordres. Les ordres sont transmis par l'intermédiaire du système de
contrôle via les sorties.
Les différentes actions possibles sont :
• Activer un moteur électrique afin de faire un mouvement
(déplacement, bouger un bras, faire tourner une roue)
• Activer une LED, une lampe ou un haut parleur
• Activer un résistance chauffante …

Le système de contrôle :

La structure d'un robot est contrôlée de manière à effectuer une tâche. Ce
contrôle inclut trois phases distinctes : La perception, la réflexion (ou le
traitement) et l'action.
Les capteurs donnent une information à propos de l'environnement ou des
composants internes (par exemple : position d'un moteur ou d'un vérin, état
d'une LED). Cette information est utilisée pour générer l'ordre approprié à
envoyer aux actionneurs.
La phase de traitement peut varier en complexité.
À un niveau réactif, il peut traduire l'information brute d'un capteur
directement en commande d'un actionneur. (p.e. un arrêt d'urgence ; si un
obstacle est détecté alors arrêt des moteurs)
Avec des tâches plus sophistiquées, il faut utiliser des algorithmes. Un
algorithme est une suite finie et non-ambiguë d’opérations ou d'instructions
permettant de résoudre un problème. On peut, entre autres, utiliser des
opérations mathématiques simples ou complexes, des conditions (si...alors...) et
d'autres outils dépendants du langage utilisé.

Exemple de réalisation

Robot auto-tampon :
Robot auto-tampon :
C’est un robot qui
amusera surement les
élèves du collège. Ce robot
avance en ligne droite
jusqu’à ce qu’il rencontre
un obstacle, alors il recule,
puis tourne un peu, et
reprend son chemin en
ayant évité l’obstacle.
Cette approche de la
robotique mobile fait
appel au sens du toucher
par le biais d’un contact à
l’avant du robot.

Robot suiveur :
Robot suiveur : Ce robot suit une ligne noire sur un sol blanc.

Robot tournesol :

Robot tournesol : Ce petit robot suit un faisceau de lumière que
l’on dirige vers lui. Cette nouvelle approche de la robotique
mobile utilise un capteur de lumière simple : la photorésistance.

Robot explorateur :

Ce robot se balade dans un cercle blanc, délimité par une bande
adhésive noire. Il tourne à gauche jusqu’à ce qu’il rencontre une
bande noire au sol, alors il tourne à droite, puis se positionne
pour suivre cette ligne au sol:


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Association Tawassol pour le Développement de la Technologie

Premier module de formation :

Initiation à la robotique
Version béta

Objectifs :
1. Vulgariser la robotique en enseignement de la technologie au collège ;
2. Concevoir et utiliser des supports pédagogiques qui suscitent l’intérêt
des élèves .
Abdelkrim EL Marrakchi
Le dimanche 2 décembre 2012

Un peu d’histoire :
Le terme robot est issu des langues slaves telles que le
russe, le biélorusse, le polonais, ou encore le tchèque. Ce
mot signifie esclave ou travailleur dévoué. Le mot robot a
été présenté au public par Karel Čapek, écrivain tchèque,
dans son spectacle R.U.R. (Rossum Universal Robots),
créé en 1921.
La robotique est dérivée du mot robot.

L’histoire de la robotique a commencé avec l’apparition
des automates. La différence entre un automate et un
robot est très simple : Un automate est un dispositif qui
exécute un programme pré-établit que ce soit de manière
mécanique ou électrique ; on parle d’un système
programmé. Tandis que le robot, il dispose de capteurs
et ses actions seront décidées par l’intérmidiare de son
système de contrôle.

La robotique assure une aide précieuse à l’homme dans
ses tâches difficiles, répétitives ou pénibles. De plus, elle
constitue le rêve de substituer la machine à l’homme. La
robotique comporte deux grands pôles d’intérêt :
• La robotique de manipulation ;
• La robotique mobile.

Bras manipulateur

Robotique mobile

Les robots mobiles ont vu leur apparition dans les années
60 avec le projet SHAKEY du Standard Research
Institute. Ils occupent une place très importante et
particulière en robotique. Leur intérêt réside dans leur
mobilité qui ouvre des applications dans de nombreux
domaines et qui offrent des possibilités d’exécution de
tâches pénibles qui se résument aux transports de
charges lourdes, ou en ambiance hostile (nucléaire, lute
contre l’incendie…) et d’autres.

La mobilité et l’autonomie des robots imposent une
complexité au niveau de la conception, la modélisation
et la commande. Ce sont des caractéristiques
fondamentales qui leur permettent de s’adapter ou de
prendre des décisions sans l’intervention d’un opérateur.

D’ailleurs, leur classification est basée sur leur degré
d’autonomie. Tant qu’à leur architecture, elle se structure
en quatre éléments (1) :
• la structure mécanique et la motricité ;
• le système de localisation ;
• les organes de sécurités ,
• le système de traitement des informations et gestion des
tâches.
(1) Alain PRUSKI. Robotique générale. Université de Metz. France

Un Robot Mobile Autonome, c’est quoi ?
« Un Robot Mobile Autonome (RMA) est un système
automoteur doté de capacités décisionnelles et de
moyens suffisants d’acquisition et de traitement de
l’information qui lui permet d’accomplir, sous contrôle
humain réduit, un certain nombre de tâches précises,
dans un environnement non complètement connu
d’avance" (2)
(2) Michel TAIX. Planification de mouvement pour robot mobile nonholonome. Thèse de doctorat. Université Paul Sabatier de Toulouse.

De la définition de Mr Michel TAIX , on peut faire apparaître plusieurs
pôles de recherche :
• Etude des architectures mécaniques des robots (robots à roues, robots à
chenilles ou robots à pattes). De ses architectures découlent des
problèmes liés à la modélisation, à la mobilité et à l’énergie des robots,
d’où l’étude des organes de motorisation ;
• Etude de la commande et de contrôle de tels systèmes (gouvernabilité,
stabilité, précision (Discipline : Automatique) ;
• Etude de la perception en temps réel de l’environnement, d’où l’étude
des données capteurs (ultrasons, télémètre laser, caméra, odométrie).

Si on s’intéresse aux robots mobiles, on les classe en quatre grandes
familles : (3)
• des véhicules télécommandés par un opérateur qui impose chaque
tâche élémentaire à réaliser ;
• des véhicules télécommandés au sens de la tâche à réaliser. Le véhicule
contrôle automatiquement ses actions ;
• des véhicules semi autonomes réalisant des tâches pré-définies sans
l’aide d’un opérateur ;
• des véhicules parfaitement autonomes qui imposent des problèmes
d’un niveau de complexité élevé de représentation des connaissances, de
capacités décisionnelles et de génération de trajectoires qui sont résolus
à bord du véhicule ou par communication hertzienne.

Généralement, un robot mobile à roues est une plateforme rigide équipé
d’un certain nombre de roues indéformables pour assurer son
déplacement et son orientation sur un plan horizontal.
L’ensemble des problèmes liés à la conception d’un robot sont :
• la conception mécanique liée à la mobilité ;
• la localisation du robot mobile en position et en orientation ;
•La détermination du chemin optimal pour atteindre le lieu de la tâche.
La mobilité par roues est la structure mécanique la plus communément
utilisée. C’est une technique qui assure un déplacement dans toutes les
directions avec une accélération et une vitesse importantes selon le type
de roues choisies.

Ym1

Xm1

y



y

O fixe

x

x

Robot mobile dans le plan
Soient :
• R(Ofixe, x,y,z) le repère absolu lié au sol ;
• Rm1(P, Xm1,Ym1,Zm1) le repère mobile lié au point P appartenant à l’axe de
symétrie massive PXm1 ;
La localisation du robot est parfaitement définit par le triplet :x, y et .

Deux structures sont souvent utilisées dans les applications amateurs :
Une plate-forme munie de deux roues fixes sur
un arbre moteur et une roue commandée en
orientation généralement par un moteur pas à
pas.

Une plate-forme munie de deux roues motrices
et une roue folle de type roulette.

D’autres structures :

La composition d’un robot :

Environnement

Alimentations

Capteurs

Entrées

Contrôleur

Informations

Sorties

Interface

Ordres

Actionneurs

Le capteur va envoyer une information, telle que la présence d'un objet
ou une distance, cette information sera interprétée par la logique de
commande (Contrôleur) qui enverra un ordre à un actionneur, la
plupart du temps un moteur afin de faire un mouvement, mais cela
peut aussi être une LED, un haut-parleur…
Lorsque le signal passe d'un capteur à la partie logique de commande,
on parle d'entrée. Inversement, lorsque c'est le contrôleur qui renvoie
un signal à un actionneur, on parle de sortie.
L'information peut prendre différentes formes : booléen (que l'on
appelle aussi binaire ou encore TOR (tout où rien)), analogique ou
numérique.

La fonction de détection :
Des capteurs permettent aux robots de recevoir des informations sur
l'environnement (présence d'un objet, température, luminosité...) ou sur
les composants internes (comme la position d'un moteur ou d'un verrin).
Cela est essentiel pour exécuter leurs tâches et calculer la réponse
appropriée.
Capteurs de contacts :

Symbole d'un interrupteur ouvert

Capteur à établissement de masse

Il s'agit de capteurs fonctionnant en tout ou rien.

Les capteurs de contact envoient un signal dès qu'ils touchent
quelque chose, à la manière d'un bouton. Ils peuvent fonctionner
avec une certaine pression, une lamelle de métal établissant le
contact entre les deux branches.
Si l'utilisation de ce dispositif simple n'est pas possible, pour des
raisons d'isolation électrique notamment, il existe des capteurs à
établissement de masse. Dans ce cas, le signal ne passe pas
directement par l'interrupteur, mais l'interrupteur sert à faire contact
avec une masse et le signal transite par un relais électromécanique.

Capteurs infra-rouge

Également appelé capteur optique ou photoélectrique ; Le capteur de
proximité infra-rouge (capteur photoélectrique) se compose d'un
émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d'un objet se
fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Le signal est
amplifié pour être exploité par la partie de commande.
La détection en milieu de la robotique se fait également par caméra,
par radar…
D’autres grandeurs physiques sont détectés telle que : la détection de
température, de pression, d’humidité …

Les actionneurs :
Les actionneurs servent à effectuer différentes action, différents
ordres. Les ordres sont transmis par l'intermédiaire du système de
contrôle via les sorties.
Les différentes actions possibles sont :
• Activer un moteur électrique afin de faire un mouvement
(déplacement, bouger un bras, faire tourner une roue)
• Activer une LED, une lampe ou un haut parleur
• Activer un résistance chauffante …

Le système de contrôle :

La structure d'un robot est contrôlée de manière à effectuer une tâche. Ce
contrôle inclut trois phases distinctes : La perception, la réflexion (ou le
traitement) et l'action.
Les capteurs donnent une information à propos de l'environnement ou des
composants internes (par exemple : position d'un moteur ou d'un vérin, état
d'une LED). Cette information est utilisée pour générer l'ordre approprié à
envoyer aux actionneurs.
La phase de traitement peut varier en complexité.
À un niveau réactif, il peut traduire l'information brute d'un capteur
directement en commande d'un actionneur. (p.e. un arrêt d'urgence ; si un
obstacle est détecté alors arrêt des moteurs)
Avec des tâches plus sophistiquées, il faut utiliser des algorithmes. Un
algorithme est une suite finie et non-ambiguë d’opérations ou d'instructions
permettant de résoudre un problème. On peut, entre autres, utiliser des
opérations mathématiques simples ou complexes, des conditions (si...alors...) et
d'autres outils dépendants du langage utilisé.

Exemple de réalisation

Robot auto-tampon :
Robot auto-tampon :
C’est un robot qui
amusera surement les
élèves du collège. Ce robot
avance en ligne droite
jusqu’à ce qu’il rencontre
un obstacle, alors il recule,
puis tourne un peu, et
reprend son chemin en
ayant évité l’obstacle.
Cette approche de la
robotique mobile fait
appel au sens du toucher
par le biais d’un contact à
l’avant du robot.

Robot suiveur :
Robot suiveur : Ce robot suit une ligne noire sur un sol blanc.

Robot tournesol :

Robot tournesol : Ce petit robot suit un faisceau de lumière que
l’on dirige vers lui. Cette nouvelle approche de la robotique
mobile utilise un capteur de lumière simple : la photorésistance.

Robot explorateur :

Ce robot se balade dans un cercle blanc, délimité par une bande
adhésive noire. Il tourne à gauche jusqu’à ce qu’il rencontre une
bande noire au sol, alors il tourne à droite, puis se positionne
pour suivre cette ligne au sol:


Slide 22

Association Tawassol pour le Développement de la Technologie

Premier module de formation :

Initiation à la robotique
Version béta

Objectifs :
1. Vulgariser la robotique en enseignement de la technologie au collège ;
2. Concevoir et utiliser des supports pédagogiques qui suscitent l’intérêt
des élèves .
Abdelkrim EL Marrakchi
Le dimanche 2 décembre 2012

Un peu d’histoire :
Le terme robot est issu des langues slaves telles que le
russe, le biélorusse, le polonais, ou encore le tchèque. Ce
mot signifie esclave ou travailleur dévoué. Le mot robot a
été présenté au public par Karel Čapek, écrivain tchèque,
dans son spectacle R.U.R. (Rossum Universal Robots),
créé en 1921.
La robotique est dérivée du mot robot.

L’histoire de la robotique a commencé avec l’apparition
des automates. La différence entre un automate et un
robot est très simple : Un automate est un dispositif qui
exécute un programme pré-établit que ce soit de manière
mécanique ou électrique ; on parle d’un système
programmé. Tandis que le robot, il dispose de capteurs
et ses actions seront décidées par l’intérmidiare de son
système de contrôle.

La robotique assure une aide précieuse à l’homme dans
ses tâches difficiles, répétitives ou pénibles. De plus, elle
constitue le rêve de substituer la machine à l’homme. La
robotique comporte deux grands pôles d’intérêt :
• La robotique de manipulation ;
• La robotique mobile.

Bras manipulateur

Robotique mobile

Les robots mobiles ont vu leur apparition dans les années
60 avec le projet SHAKEY du Standard Research
Institute. Ils occupent une place très importante et
particulière en robotique. Leur intérêt réside dans leur
mobilité qui ouvre des applications dans de nombreux
domaines et qui offrent des possibilités d’exécution de
tâches pénibles qui se résument aux transports de
charges lourdes, ou en ambiance hostile (nucléaire, lute
contre l’incendie…) et d’autres.

La mobilité et l’autonomie des robots imposent une
complexité au niveau de la conception, la modélisation
et la commande. Ce sont des caractéristiques
fondamentales qui leur permettent de s’adapter ou de
prendre des décisions sans l’intervention d’un opérateur.

D’ailleurs, leur classification est basée sur leur degré
d’autonomie. Tant qu’à leur architecture, elle se structure
en quatre éléments (1) :
• la structure mécanique et la motricité ;
• le système de localisation ;
• les organes de sécurités ,
• le système de traitement des informations et gestion des
tâches.
(1) Alain PRUSKI. Robotique générale. Université de Metz. France

Un Robot Mobile Autonome, c’est quoi ?
« Un Robot Mobile Autonome (RMA) est un système
automoteur doté de capacités décisionnelles et de
moyens suffisants d’acquisition et de traitement de
l’information qui lui permet d’accomplir, sous contrôle
humain réduit, un certain nombre de tâches précises,
dans un environnement non complètement connu
d’avance" (2)
(2) Michel TAIX. Planification de mouvement pour robot mobile nonholonome. Thèse de doctorat. Université Paul Sabatier de Toulouse.

De la définition de Mr Michel TAIX , on peut faire apparaître plusieurs
pôles de recherche :
• Etude des architectures mécaniques des robots (robots à roues, robots à
chenilles ou robots à pattes). De ses architectures découlent des
problèmes liés à la modélisation, à la mobilité et à l’énergie des robots,
d’où l’étude des organes de motorisation ;
• Etude de la commande et de contrôle de tels systèmes (gouvernabilité,
stabilité, précision (Discipline : Automatique) ;
• Etude de la perception en temps réel de l’environnement, d’où l’étude
des données capteurs (ultrasons, télémètre laser, caméra, odométrie).

Si on s’intéresse aux robots mobiles, on les classe en quatre grandes
familles : (3)
• des véhicules télécommandés par un opérateur qui impose chaque
tâche élémentaire à réaliser ;
• des véhicules télécommandés au sens de la tâche à réaliser. Le véhicule
contrôle automatiquement ses actions ;
• des véhicules semi autonomes réalisant des tâches pré-définies sans
l’aide d’un opérateur ;
• des véhicules parfaitement autonomes qui imposent des problèmes
d’un niveau de complexité élevé de représentation des connaissances, de
capacités décisionnelles et de génération de trajectoires qui sont résolus
à bord du véhicule ou par communication hertzienne.

Généralement, un robot mobile à roues est une plateforme rigide équipé
d’un certain nombre de roues indéformables pour assurer son
déplacement et son orientation sur un plan horizontal.
L’ensemble des problèmes liés à la conception d’un robot sont :
• la conception mécanique liée à la mobilité ;
• la localisation du robot mobile en position et en orientation ;
•La détermination du chemin optimal pour atteindre le lieu de la tâche.
La mobilité par roues est la structure mécanique la plus communément
utilisée. C’est une technique qui assure un déplacement dans toutes les
directions avec une accélération et une vitesse importantes selon le type
de roues choisies.

Ym1

Xm1

y



y

O fixe

x

x

Robot mobile dans le plan
Soient :
• R(Ofixe, x,y,z) le repère absolu lié au sol ;
• Rm1(P, Xm1,Ym1,Zm1) le repère mobile lié au point P appartenant à l’axe de
symétrie massive PXm1 ;
La localisation du robot est parfaitement définit par le triplet :x, y et .

Deux structures sont souvent utilisées dans les applications amateurs :
Une plate-forme munie de deux roues fixes sur
un arbre moteur et une roue commandée en
orientation généralement par un moteur pas à
pas.

Une plate-forme munie de deux roues motrices
et une roue folle de type roulette.

D’autres structures :

La composition d’un robot :

Environnement

Alimentations

Capteurs

Entrées

Contrôleur

Informations

Sorties

Interface

Ordres

Actionneurs

Le capteur va envoyer une information, telle que la présence d'un objet
ou une distance, cette information sera interprétée par la logique de
commande (Contrôleur) qui enverra un ordre à un actionneur, la
plupart du temps un moteur afin de faire un mouvement, mais cela
peut aussi être une LED, un haut-parleur…
Lorsque le signal passe d'un capteur à la partie logique de commande,
on parle d'entrée. Inversement, lorsque c'est le contrôleur qui renvoie
un signal à un actionneur, on parle de sortie.
L'information peut prendre différentes formes : booléen (que l'on
appelle aussi binaire ou encore TOR (tout où rien)), analogique ou
numérique.

La fonction de détection :
Des capteurs permettent aux robots de recevoir des informations sur
l'environnement (présence d'un objet, température, luminosité...) ou sur
les composants internes (comme la position d'un moteur ou d'un verrin).
Cela est essentiel pour exécuter leurs tâches et calculer la réponse
appropriée.
Capteurs de contacts :

Symbole d'un interrupteur ouvert

Capteur à établissement de masse

Il s'agit de capteurs fonctionnant en tout ou rien.

Les capteurs de contact envoient un signal dès qu'ils touchent
quelque chose, à la manière d'un bouton. Ils peuvent fonctionner
avec une certaine pression, une lamelle de métal établissant le
contact entre les deux branches.
Si l'utilisation de ce dispositif simple n'est pas possible, pour des
raisons d'isolation électrique notamment, il existe des capteurs à
établissement de masse. Dans ce cas, le signal ne passe pas
directement par l'interrupteur, mais l'interrupteur sert à faire contact
avec une masse et le signal transite par un relais électromécanique.

Capteurs infra-rouge

Également appelé capteur optique ou photoélectrique ; Le capteur de
proximité infra-rouge (capteur photoélectrique) se compose d'un
émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d'un objet se
fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Le signal est
amplifié pour être exploité par la partie de commande.
La détection en milieu de la robotique se fait également par caméra,
par radar…
D’autres grandeurs physiques sont détectés telle que : la détection de
température, de pression, d’humidité …

Les actionneurs :
Les actionneurs servent à effectuer différentes action, différents
ordres. Les ordres sont transmis par l'intermédiaire du système de
contrôle via les sorties.
Les différentes actions possibles sont :
• Activer un moteur électrique afin de faire un mouvement
(déplacement, bouger un bras, faire tourner une roue)
• Activer une LED, une lampe ou un haut parleur
• Activer un résistance chauffante …

Le système de contrôle :

La structure d'un robot est contrôlée de manière à effectuer une tâche. Ce
contrôle inclut trois phases distinctes : La perception, la réflexion (ou le
traitement) et l'action.
Les capteurs donnent une information à propos de l'environnement ou des
composants internes (par exemple : position d'un moteur ou d'un vérin, état
d'une LED). Cette information est utilisée pour générer l'ordre approprié à
envoyer aux actionneurs.
La phase de traitement peut varier en complexité.
À un niveau réactif, il peut traduire l'information brute d'un capteur
directement en commande d'un actionneur. (p.e. un arrêt d'urgence ; si un
obstacle est détecté alors arrêt des moteurs)
Avec des tâches plus sophistiquées, il faut utiliser des algorithmes. Un
algorithme est une suite finie et non-ambiguë d’opérations ou d'instructions
permettant de résoudre un problème. On peut, entre autres, utiliser des
opérations mathématiques simples ou complexes, des conditions (si...alors...) et
d'autres outils dépendants du langage utilisé.

Exemple de réalisation

Robot auto-tampon :
Robot auto-tampon :
C’est un robot qui
amusera surement les
élèves du collège. Ce robot
avance en ligne droite
jusqu’à ce qu’il rencontre
un obstacle, alors il recule,
puis tourne un peu, et
reprend son chemin en
ayant évité l’obstacle.
Cette approche de la
robotique mobile fait
appel au sens du toucher
par le biais d’un contact à
l’avant du robot.

Robot suiveur :
Robot suiveur : Ce robot suit une ligne noire sur un sol blanc.

Robot tournesol :

Robot tournesol : Ce petit robot suit un faisceau de lumière que
l’on dirige vers lui. Cette nouvelle approche de la robotique
mobile utilise un capteur de lumière simple : la photorésistance.

Robot explorateur :

Ce robot se balade dans un cercle blanc, délimité par une bande
adhésive noire. Il tourne à gauche jusqu’à ce qu’il rencontre une
bande noire au sol, alors il tourne à droite, puis se positionne
pour suivre cette ligne au sol:


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Association Tawassol pour le Développement de la Technologie

Premier module de formation :

Initiation à la robotique
Version béta

Objectifs :
1. Vulgariser la robotique en enseignement de la technologie au collège ;
2. Concevoir et utiliser des supports pédagogiques qui suscitent l’intérêt
des élèves .
Abdelkrim EL Marrakchi
Le dimanche 2 décembre 2012

Un peu d’histoire :
Le terme robot est issu des langues slaves telles que le
russe, le biélorusse, le polonais, ou encore le tchèque. Ce
mot signifie esclave ou travailleur dévoué. Le mot robot a
été présenté au public par Karel Čapek, écrivain tchèque,
dans son spectacle R.U.R. (Rossum Universal Robots),
créé en 1921.
La robotique est dérivée du mot robot.

L’histoire de la robotique a commencé avec l’apparition
des automates. La différence entre un automate et un
robot est très simple : Un automate est un dispositif qui
exécute un programme pré-établit que ce soit de manière
mécanique ou électrique ; on parle d’un système
programmé. Tandis que le robot, il dispose de capteurs
et ses actions seront décidées par l’intérmidiare de son
système de contrôle.

La robotique assure une aide précieuse à l’homme dans
ses tâches difficiles, répétitives ou pénibles. De plus, elle
constitue le rêve de substituer la machine à l’homme. La
robotique comporte deux grands pôles d’intérêt :
• La robotique de manipulation ;
• La robotique mobile.

Bras manipulateur

Robotique mobile

Les robots mobiles ont vu leur apparition dans les années
60 avec le projet SHAKEY du Standard Research
Institute. Ils occupent une place très importante et
particulière en robotique. Leur intérêt réside dans leur
mobilité qui ouvre des applications dans de nombreux
domaines et qui offrent des possibilités d’exécution de
tâches pénibles qui se résument aux transports de
charges lourdes, ou en ambiance hostile (nucléaire, lute
contre l’incendie…) et d’autres.

La mobilité et l’autonomie des robots imposent une
complexité au niveau de la conception, la modélisation
et la commande. Ce sont des caractéristiques
fondamentales qui leur permettent de s’adapter ou de
prendre des décisions sans l’intervention d’un opérateur.

D’ailleurs, leur classification est basée sur leur degré
d’autonomie. Tant qu’à leur architecture, elle se structure
en quatre éléments (1) :
• la structure mécanique et la motricité ;
• le système de localisation ;
• les organes de sécurités ,
• le système de traitement des informations et gestion des
tâches.
(1) Alain PRUSKI. Robotique générale. Université de Metz. France

Un Robot Mobile Autonome, c’est quoi ?
« Un Robot Mobile Autonome (RMA) est un système
automoteur doté de capacités décisionnelles et de
moyens suffisants d’acquisition et de traitement de
l’information qui lui permet d’accomplir, sous contrôle
humain réduit, un certain nombre de tâches précises,
dans un environnement non complètement connu
d’avance" (2)
(2) Michel TAIX. Planification de mouvement pour robot mobile nonholonome. Thèse de doctorat. Université Paul Sabatier de Toulouse.

De la définition de Mr Michel TAIX , on peut faire apparaître plusieurs
pôles de recherche :
• Etude des architectures mécaniques des robots (robots à roues, robots à
chenilles ou robots à pattes). De ses architectures découlent des
problèmes liés à la modélisation, à la mobilité et à l’énergie des robots,
d’où l’étude des organes de motorisation ;
• Etude de la commande et de contrôle de tels systèmes (gouvernabilité,
stabilité, précision (Discipline : Automatique) ;
• Etude de la perception en temps réel de l’environnement, d’où l’étude
des données capteurs (ultrasons, télémètre laser, caméra, odométrie).

Si on s’intéresse aux robots mobiles, on les classe en quatre grandes
familles : (3)
• des véhicules télécommandés par un opérateur qui impose chaque
tâche élémentaire à réaliser ;
• des véhicules télécommandés au sens de la tâche à réaliser. Le véhicule
contrôle automatiquement ses actions ;
• des véhicules semi autonomes réalisant des tâches pré-définies sans
l’aide d’un opérateur ;
• des véhicules parfaitement autonomes qui imposent des problèmes
d’un niveau de complexité élevé de représentation des connaissances, de
capacités décisionnelles et de génération de trajectoires qui sont résolus
à bord du véhicule ou par communication hertzienne.

Généralement, un robot mobile à roues est une plateforme rigide équipé
d’un certain nombre de roues indéformables pour assurer son
déplacement et son orientation sur un plan horizontal.
L’ensemble des problèmes liés à la conception d’un robot sont :
• la conception mécanique liée à la mobilité ;
• la localisation du robot mobile en position et en orientation ;
•La détermination du chemin optimal pour atteindre le lieu de la tâche.
La mobilité par roues est la structure mécanique la plus communément
utilisée. C’est une technique qui assure un déplacement dans toutes les
directions avec une accélération et une vitesse importantes selon le type
de roues choisies.

Ym1

Xm1

y



y

O fixe

x

x

Robot mobile dans le plan
Soient :
• R(Ofixe, x,y,z) le repère absolu lié au sol ;
• Rm1(P, Xm1,Ym1,Zm1) le repère mobile lié au point P appartenant à l’axe de
symétrie massive PXm1 ;
La localisation du robot est parfaitement définit par le triplet :x, y et .

Deux structures sont souvent utilisées dans les applications amateurs :
Une plate-forme munie de deux roues fixes sur
un arbre moteur et une roue commandée en
orientation généralement par un moteur pas à
pas.

Une plate-forme munie de deux roues motrices
et une roue folle de type roulette.

D’autres structures :

La composition d’un robot :

Environnement

Alimentations

Capteurs

Entrées

Contrôleur

Informations

Sorties

Interface

Ordres

Actionneurs

Le capteur va envoyer une information, telle que la présence d'un objet
ou une distance, cette information sera interprétée par la logique de
commande (Contrôleur) qui enverra un ordre à un actionneur, la
plupart du temps un moteur afin de faire un mouvement, mais cela
peut aussi être une LED, un haut-parleur…
Lorsque le signal passe d'un capteur à la partie logique de commande,
on parle d'entrée. Inversement, lorsque c'est le contrôleur qui renvoie
un signal à un actionneur, on parle de sortie.
L'information peut prendre différentes formes : booléen (que l'on
appelle aussi binaire ou encore TOR (tout où rien)), analogique ou
numérique.

La fonction de détection :
Des capteurs permettent aux robots de recevoir des informations sur
l'environnement (présence d'un objet, température, luminosité...) ou sur
les composants internes (comme la position d'un moteur ou d'un verrin).
Cela est essentiel pour exécuter leurs tâches et calculer la réponse
appropriée.
Capteurs de contacts :

Symbole d'un interrupteur ouvert

Capteur à établissement de masse

Il s'agit de capteurs fonctionnant en tout ou rien.

Les capteurs de contact envoient un signal dès qu'ils touchent
quelque chose, à la manière d'un bouton. Ils peuvent fonctionner
avec une certaine pression, une lamelle de métal établissant le
contact entre les deux branches.
Si l'utilisation de ce dispositif simple n'est pas possible, pour des
raisons d'isolation électrique notamment, il existe des capteurs à
établissement de masse. Dans ce cas, le signal ne passe pas
directement par l'interrupteur, mais l'interrupteur sert à faire contact
avec une masse et le signal transite par un relais électromécanique.

Capteurs infra-rouge

Également appelé capteur optique ou photoélectrique ; Le capteur de
proximité infra-rouge (capteur photoélectrique) se compose d'un
émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d'un objet se
fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Le signal est
amplifié pour être exploité par la partie de commande.
La détection en milieu de la robotique se fait également par caméra,
par radar…
D’autres grandeurs physiques sont détectés telle que : la détection de
température, de pression, d’humidité …

Les actionneurs :
Les actionneurs servent à effectuer différentes action, différents
ordres. Les ordres sont transmis par l'intermédiaire du système de
contrôle via les sorties.
Les différentes actions possibles sont :
• Activer un moteur électrique afin de faire un mouvement
(déplacement, bouger un bras, faire tourner une roue)
• Activer une LED, une lampe ou un haut parleur
• Activer un résistance chauffante …

Le système de contrôle :

La structure d'un robot est contrôlée de manière à effectuer une tâche. Ce
contrôle inclut trois phases distinctes : La perception, la réflexion (ou le
traitement) et l'action.
Les capteurs donnent une information à propos de l'environnement ou des
composants internes (par exemple : position d'un moteur ou d'un vérin, état
d'une LED). Cette information est utilisée pour générer l'ordre approprié à
envoyer aux actionneurs.
La phase de traitement peut varier en complexité.
À un niveau réactif, il peut traduire l'information brute d'un capteur
directement en commande d'un actionneur. (p.e. un arrêt d'urgence ; si un
obstacle est détecté alors arrêt des moteurs)
Avec des tâches plus sophistiquées, il faut utiliser des algorithmes. Un
algorithme est une suite finie et non-ambiguë d’opérations ou d'instructions
permettant de résoudre un problème. On peut, entre autres, utiliser des
opérations mathématiques simples ou complexes, des conditions (si...alors...) et
d'autres outils dépendants du langage utilisé.

Exemple de réalisation

Robot auto-tampon :
Robot auto-tampon :
C’est un robot qui
amusera surement les
élèves du collège. Ce robot
avance en ligne droite
jusqu’à ce qu’il rencontre
un obstacle, alors il recule,
puis tourne un peu, et
reprend son chemin en
ayant évité l’obstacle.
Cette approche de la
robotique mobile fait
appel au sens du toucher
par le biais d’un contact à
l’avant du robot.

Robot suiveur :
Robot suiveur : Ce robot suit une ligne noire sur un sol blanc.

Robot tournesol :

Robot tournesol : Ce petit robot suit un faisceau de lumière que
l’on dirige vers lui. Cette nouvelle approche de la robotique
mobile utilise un capteur de lumière simple : la photorésistance.

Robot explorateur :

Ce robot se balade dans un cercle blanc, délimité par une bande
adhésive noire. Il tourne à gauche jusqu’à ce qu’il rencontre une
bande noire au sol, alors il tourne à droite, puis se positionne
pour suivre cette ligne au sol:


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Association Tawassol pour le Développement de la Technologie

Premier module de formation :

Initiation à la robotique
Version béta

Objectifs :
1. Vulgariser la robotique en enseignement de la technologie au collège ;
2. Concevoir et utiliser des supports pédagogiques qui suscitent l’intérêt
des élèves .
Abdelkrim EL Marrakchi
Le dimanche 2 décembre 2012

Un peu d’histoire :
Le terme robot est issu des langues slaves telles que le
russe, le biélorusse, le polonais, ou encore le tchèque. Ce
mot signifie esclave ou travailleur dévoué. Le mot robot a
été présenté au public par Karel Čapek, écrivain tchèque,
dans son spectacle R.U.R. (Rossum Universal Robots),
créé en 1921.
La robotique est dérivée du mot robot.

L’histoire de la robotique a commencé avec l’apparition
des automates. La différence entre un automate et un
robot est très simple : Un automate est un dispositif qui
exécute un programme pré-établit que ce soit de manière
mécanique ou électrique ; on parle d’un système
programmé. Tandis que le robot, il dispose de capteurs
et ses actions seront décidées par l’intérmidiare de son
système de contrôle.

La robotique assure une aide précieuse à l’homme dans
ses tâches difficiles, répétitives ou pénibles. De plus, elle
constitue le rêve de substituer la machine à l’homme. La
robotique comporte deux grands pôles d’intérêt :
• La robotique de manipulation ;
• La robotique mobile.

Bras manipulateur

Robotique mobile

Les robots mobiles ont vu leur apparition dans les années
60 avec le projet SHAKEY du Standard Research
Institute. Ils occupent une place très importante et
particulière en robotique. Leur intérêt réside dans leur
mobilité qui ouvre des applications dans de nombreux
domaines et qui offrent des possibilités d’exécution de
tâches pénibles qui se résument aux transports de
charges lourdes, ou en ambiance hostile (nucléaire, lute
contre l’incendie…) et d’autres.

La mobilité et l’autonomie des robots imposent une
complexité au niveau de la conception, la modélisation
et la commande. Ce sont des caractéristiques
fondamentales qui leur permettent de s’adapter ou de
prendre des décisions sans l’intervention d’un opérateur.

D’ailleurs, leur classification est basée sur leur degré
d’autonomie. Tant qu’à leur architecture, elle se structure
en quatre éléments (1) :
• la structure mécanique et la motricité ;
• le système de localisation ;
• les organes de sécurités ,
• le système de traitement des informations et gestion des
tâches.
(1) Alain PRUSKI. Robotique générale. Université de Metz. France

Un Robot Mobile Autonome, c’est quoi ?
« Un Robot Mobile Autonome (RMA) est un système
automoteur doté de capacités décisionnelles et de
moyens suffisants d’acquisition et de traitement de
l’information qui lui permet d’accomplir, sous contrôle
humain réduit, un certain nombre de tâches précises,
dans un environnement non complètement connu
d’avance" (2)
(2) Michel TAIX. Planification de mouvement pour robot mobile nonholonome. Thèse de doctorat. Université Paul Sabatier de Toulouse.

De la définition de Mr Michel TAIX , on peut faire apparaître plusieurs
pôles de recherche :
• Etude des architectures mécaniques des robots (robots à roues, robots à
chenilles ou robots à pattes). De ses architectures découlent des
problèmes liés à la modélisation, à la mobilité et à l’énergie des robots,
d’où l’étude des organes de motorisation ;
• Etude de la commande et de contrôle de tels systèmes (gouvernabilité,
stabilité, précision (Discipline : Automatique) ;
• Etude de la perception en temps réel de l’environnement, d’où l’étude
des données capteurs (ultrasons, télémètre laser, caméra, odométrie).

Si on s’intéresse aux robots mobiles, on les classe en quatre grandes
familles : (3)
• des véhicules télécommandés par un opérateur qui impose chaque
tâche élémentaire à réaliser ;
• des véhicules télécommandés au sens de la tâche à réaliser. Le véhicule
contrôle automatiquement ses actions ;
• des véhicules semi autonomes réalisant des tâches pré-définies sans
l’aide d’un opérateur ;
• des véhicules parfaitement autonomes qui imposent des problèmes
d’un niveau de complexité élevé de représentation des connaissances, de
capacités décisionnelles et de génération de trajectoires qui sont résolus
à bord du véhicule ou par communication hertzienne.

Généralement, un robot mobile à roues est une plateforme rigide équipé
d’un certain nombre de roues indéformables pour assurer son
déplacement et son orientation sur un plan horizontal.
L’ensemble des problèmes liés à la conception d’un robot sont :
• la conception mécanique liée à la mobilité ;
• la localisation du robot mobile en position et en orientation ;
•La détermination du chemin optimal pour atteindre le lieu de la tâche.
La mobilité par roues est la structure mécanique la plus communément
utilisée. C’est une technique qui assure un déplacement dans toutes les
directions avec une accélération et une vitesse importantes selon le type
de roues choisies.

Ym1

Xm1

y



y

O fixe

x

x

Robot mobile dans le plan
Soient :
• R(Ofixe, x,y,z) le repère absolu lié au sol ;
• Rm1(P, Xm1,Ym1,Zm1) le repère mobile lié au point P appartenant à l’axe de
symétrie massive PXm1 ;
La localisation du robot est parfaitement définit par le triplet :x, y et .

Deux structures sont souvent utilisées dans les applications amateurs :
Une plate-forme munie de deux roues fixes sur
un arbre moteur et une roue commandée en
orientation généralement par un moteur pas à
pas.

Une plate-forme munie de deux roues motrices
et une roue folle de type roulette.

D’autres structures :

La composition d’un robot :

Environnement

Alimentations

Capteurs

Entrées

Contrôleur

Informations

Sorties

Interface

Ordres

Actionneurs

Le capteur va envoyer une information, telle que la présence d'un objet
ou une distance, cette information sera interprétée par la logique de
commande (Contrôleur) qui enverra un ordre à un actionneur, la
plupart du temps un moteur afin de faire un mouvement, mais cela
peut aussi être une LED, un haut-parleur…
Lorsque le signal passe d'un capteur à la partie logique de commande,
on parle d'entrée. Inversement, lorsque c'est le contrôleur qui renvoie
un signal à un actionneur, on parle de sortie.
L'information peut prendre différentes formes : booléen (que l'on
appelle aussi binaire ou encore TOR (tout où rien)), analogique ou
numérique.

La fonction de détection :
Des capteurs permettent aux robots de recevoir des informations sur
l'environnement (présence d'un objet, température, luminosité...) ou sur
les composants internes (comme la position d'un moteur ou d'un verrin).
Cela est essentiel pour exécuter leurs tâches et calculer la réponse
appropriée.
Capteurs de contacts :

Symbole d'un interrupteur ouvert

Capteur à établissement de masse

Il s'agit de capteurs fonctionnant en tout ou rien.

Les capteurs de contact envoient un signal dès qu'ils touchent
quelque chose, à la manière d'un bouton. Ils peuvent fonctionner
avec une certaine pression, une lamelle de métal établissant le
contact entre les deux branches.
Si l'utilisation de ce dispositif simple n'est pas possible, pour des
raisons d'isolation électrique notamment, il existe des capteurs à
établissement de masse. Dans ce cas, le signal ne passe pas
directement par l'interrupteur, mais l'interrupteur sert à faire contact
avec une masse et le signal transite par un relais électromécanique.

Capteurs infra-rouge

Également appelé capteur optique ou photoélectrique ; Le capteur de
proximité infra-rouge (capteur photoélectrique) se compose d'un
émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d'un objet se
fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Le signal est
amplifié pour être exploité par la partie de commande.
La détection en milieu de la robotique se fait également par caméra,
par radar…
D’autres grandeurs physiques sont détectés telle que : la détection de
température, de pression, d’humidité …

Les actionneurs :
Les actionneurs servent à effectuer différentes action, différents
ordres. Les ordres sont transmis par l'intermédiaire du système de
contrôle via les sorties.
Les différentes actions possibles sont :
• Activer un moteur électrique afin de faire un mouvement
(déplacement, bouger un bras, faire tourner une roue)
• Activer une LED, une lampe ou un haut parleur
• Activer un résistance chauffante …

Le système de contrôle :

La structure d'un robot est contrôlée de manière à effectuer une tâche. Ce
contrôle inclut trois phases distinctes : La perception, la réflexion (ou le
traitement) et l'action.
Les capteurs donnent une information à propos de l'environnement ou des
composants internes (par exemple : position d'un moteur ou d'un vérin, état
d'une LED). Cette information est utilisée pour générer l'ordre approprié à
envoyer aux actionneurs.
La phase de traitement peut varier en complexité.
À un niveau réactif, il peut traduire l'information brute d'un capteur
directement en commande d'un actionneur. (p.e. un arrêt d'urgence ; si un
obstacle est détecté alors arrêt des moteurs)
Avec des tâches plus sophistiquées, il faut utiliser des algorithmes. Un
algorithme est une suite finie et non-ambiguë d’opérations ou d'instructions
permettant de résoudre un problème. On peut, entre autres, utiliser des
opérations mathématiques simples ou complexes, des conditions (si...alors...) et
d'autres outils dépendants du langage utilisé.

Exemple de réalisation

Robot auto-tampon :
Robot auto-tampon :
C’est un robot qui
amusera surement les
élèves du collège. Ce robot
avance en ligne droite
jusqu’à ce qu’il rencontre
un obstacle, alors il recule,
puis tourne un peu, et
reprend son chemin en
ayant évité l’obstacle.
Cette approche de la
robotique mobile fait
appel au sens du toucher
par le biais d’un contact à
l’avant du robot.

Robot suiveur :
Robot suiveur : Ce robot suit une ligne noire sur un sol blanc.

Robot tournesol :

Robot tournesol : Ce petit robot suit un faisceau de lumière que
l’on dirige vers lui. Cette nouvelle approche de la robotique
mobile utilise un capteur de lumière simple : la photorésistance.

Robot explorateur :

Ce robot se balade dans un cercle blanc, délimité par une bande
adhésive noire. Il tourne à gauche jusqu’à ce qu’il rencontre une
bande noire au sol, alors il tourne à droite, puis se positionne
pour suivre cette ligne au sol:


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Association Tawassol pour le Développement de la Technologie

Premier module de formation :

Initiation à la robotique
Version béta

Objectifs :
1. Vulgariser la robotique en enseignement de la technologie au collège ;
2. Concevoir et utiliser des supports pédagogiques qui suscitent l’intérêt
des élèves .
Abdelkrim EL Marrakchi
Le dimanche 2 décembre 2012

Un peu d’histoire :
Le terme robot est issu des langues slaves telles que le
russe, le biélorusse, le polonais, ou encore le tchèque. Ce
mot signifie esclave ou travailleur dévoué. Le mot robot a
été présenté au public par Karel Čapek, écrivain tchèque,
dans son spectacle R.U.R. (Rossum Universal Robots),
créé en 1921.
La robotique est dérivée du mot robot.

L’histoire de la robotique a commencé avec l’apparition
des automates. La différence entre un automate et un
robot est très simple : Un automate est un dispositif qui
exécute un programme pré-établit que ce soit de manière
mécanique ou électrique ; on parle d’un système
programmé. Tandis que le robot, il dispose de capteurs
et ses actions seront décidées par l’intérmidiare de son
système de contrôle.

La robotique assure une aide précieuse à l’homme dans
ses tâches difficiles, répétitives ou pénibles. De plus, elle
constitue le rêve de substituer la machine à l’homme. La
robotique comporte deux grands pôles d’intérêt :
• La robotique de manipulation ;
• La robotique mobile.

Bras manipulateur

Robotique mobile

Les robots mobiles ont vu leur apparition dans les années
60 avec le projet SHAKEY du Standard Research
Institute. Ils occupent une place très importante et
particulière en robotique. Leur intérêt réside dans leur
mobilité qui ouvre des applications dans de nombreux
domaines et qui offrent des possibilités d’exécution de
tâches pénibles qui se résument aux transports de
charges lourdes, ou en ambiance hostile (nucléaire, lute
contre l’incendie…) et d’autres.

La mobilité et l’autonomie des robots imposent une
complexité au niveau de la conception, la modélisation
et la commande. Ce sont des caractéristiques
fondamentales qui leur permettent de s’adapter ou de
prendre des décisions sans l’intervention d’un opérateur.

D’ailleurs, leur classification est basée sur leur degré
d’autonomie. Tant qu’à leur architecture, elle se structure
en quatre éléments (1) :
• la structure mécanique et la motricité ;
• le système de localisation ;
• les organes de sécurités ,
• le système de traitement des informations et gestion des
tâches.
(1) Alain PRUSKI. Robotique générale. Université de Metz. France

Un Robot Mobile Autonome, c’est quoi ?
« Un Robot Mobile Autonome (RMA) est un système
automoteur doté de capacités décisionnelles et de
moyens suffisants d’acquisition et de traitement de
l’information qui lui permet d’accomplir, sous contrôle
humain réduit, un certain nombre de tâches précises,
dans un environnement non complètement connu
d’avance" (2)
(2) Michel TAIX. Planification de mouvement pour robot mobile nonholonome. Thèse de doctorat. Université Paul Sabatier de Toulouse.

De la définition de Mr Michel TAIX , on peut faire apparaître plusieurs
pôles de recherche :
• Etude des architectures mécaniques des robots (robots à roues, robots à
chenilles ou robots à pattes). De ses architectures découlent des
problèmes liés à la modélisation, à la mobilité et à l’énergie des robots,
d’où l’étude des organes de motorisation ;
• Etude de la commande et de contrôle de tels systèmes (gouvernabilité,
stabilité, précision (Discipline : Automatique) ;
• Etude de la perception en temps réel de l’environnement, d’où l’étude
des données capteurs (ultrasons, télémètre laser, caméra, odométrie).

Si on s’intéresse aux robots mobiles, on les classe en quatre grandes
familles : (3)
• des véhicules télécommandés par un opérateur qui impose chaque
tâche élémentaire à réaliser ;
• des véhicules télécommandés au sens de la tâche à réaliser. Le véhicule
contrôle automatiquement ses actions ;
• des véhicules semi autonomes réalisant des tâches pré-définies sans
l’aide d’un opérateur ;
• des véhicules parfaitement autonomes qui imposent des problèmes
d’un niveau de complexité élevé de représentation des connaissances, de
capacités décisionnelles et de génération de trajectoires qui sont résolus
à bord du véhicule ou par communication hertzienne.

Généralement, un robot mobile à roues est une plateforme rigide équipé
d’un certain nombre de roues indéformables pour assurer son
déplacement et son orientation sur un plan horizontal.
L’ensemble des problèmes liés à la conception d’un robot sont :
• la conception mécanique liée à la mobilité ;
• la localisation du robot mobile en position et en orientation ;
•La détermination du chemin optimal pour atteindre le lieu de la tâche.
La mobilité par roues est la structure mécanique la plus communément
utilisée. C’est une technique qui assure un déplacement dans toutes les
directions avec une accélération et une vitesse importantes selon le type
de roues choisies.

Ym1

Xm1

y



y

O fixe

x

x

Robot mobile dans le plan
Soient :
• R(Ofixe, x,y,z) le repère absolu lié au sol ;
• Rm1(P, Xm1,Ym1,Zm1) le repère mobile lié au point P appartenant à l’axe de
symétrie massive PXm1 ;
La localisation du robot est parfaitement définit par le triplet :x, y et .

Deux structures sont souvent utilisées dans les applications amateurs :
Une plate-forme munie de deux roues fixes sur
un arbre moteur et une roue commandée en
orientation généralement par un moteur pas à
pas.

Une plate-forme munie de deux roues motrices
et une roue folle de type roulette.

D’autres structures :

La composition d’un robot :

Environnement

Alimentations

Capteurs

Entrées

Contrôleur

Informations

Sorties

Interface

Ordres

Actionneurs

Le capteur va envoyer une information, telle que la présence d'un objet
ou une distance, cette information sera interprétée par la logique de
commande (Contrôleur) qui enverra un ordre à un actionneur, la
plupart du temps un moteur afin de faire un mouvement, mais cela
peut aussi être une LED, un haut-parleur…
Lorsque le signal passe d'un capteur à la partie logique de commande,
on parle d'entrée. Inversement, lorsque c'est le contrôleur qui renvoie
un signal à un actionneur, on parle de sortie.
L'information peut prendre différentes formes : booléen (que l'on
appelle aussi binaire ou encore TOR (tout où rien)), analogique ou
numérique.

La fonction de détection :
Des capteurs permettent aux robots de recevoir des informations sur
l'environnement (présence d'un objet, température, luminosité...) ou sur
les composants internes (comme la position d'un moteur ou d'un verrin).
Cela est essentiel pour exécuter leurs tâches et calculer la réponse
appropriée.
Capteurs de contacts :

Symbole d'un interrupteur ouvert

Capteur à établissement de masse

Il s'agit de capteurs fonctionnant en tout ou rien.

Les capteurs de contact envoient un signal dès qu'ils touchent
quelque chose, à la manière d'un bouton. Ils peuvent fonctionner
avec une certaine pression, une lamelle de métal établissant le
contact entre les deux branches.
Si l'utilisation de ce dispositif simple n'est pas possible, pour des
raisons d'isolation électrique notamment, il existe des capteurs à
établissement de masse. Dans ce cas, le signal ne passe pas
directement par l'interrupteur, mais l'interrupteur sert à faire contact
avec une masse et le signal transite par un relais électromécanique.

Capteurs infra-rouge

Également appelé capteur optique ou photoélectrique ; Le capteur de
proximité infra-rouge (capteur photoélectrique) se compose d'un
émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d'un objet se
fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Le signal est
amplifié pour être exploité par la partie de commande.
La détection en milieu de la robotique se fait également par caméra,
par radar…
D’autres grandeurs physiques sont détectés telle que : la détection de
température, de pression, d’humidité …

Les actionneurs :
Les actionneurs servent à effectuer différentes action, différents
ordres. Les ordres sont transmis par l'intermédiaire du système de
contrôle via les sorties.
Les différentes actions possibles sont :
• Activer un moteur électrique afin de faire un mouvement
(déplacement, bouger un bras, faire tourner une roue)
• Activer une LED, une lampe ou un haut parleur
• Activer un résistance chauffante …

Le système de contrôle :

La structure d'un robot est contrôlée de manière à effectuer une tâche. Ce
contrôle inclut trois phases distinctes : La perception, la réflexion (ou le
traitement) et l'action.
Les capteurs donnent une information à propos de l'environnement ou des
composants internes (par exemple : position d'un moteur ou d'un vérin, état
d'une LED). Cette information est utilisée pour générer l'ordre approprié à
envoyer aux actionneurs.
La phase de traitement peut varier en complexité.
À un niveau réactif, il peut traduire l'information brute d'un capteur
directement en commande d'un actionneur. (p.e. un arrêt d'urgence ; si un
obstacle est détecté alors arrêt des moteurs)
Avec des tâches plus sophistiquées, il faut utiliser des algorithmes. Un
algorithme est une suite finie et non-ambiguë d’opérations ou d'instructions
permettant de résoudre un problème. On peut, entre autres, utiliser des
opérations mathématiques simples ou complexes, des conditions (si...alors...) et
d'autres outils dépendants du langage utilisé.

Exemple de réalisation

Robot auto-tampon :
Robot auto-tampon :
C’est un robot qui
amusera surement les
élèves du collège. Ce robot
avance en ligne droite
jusqu’à ce qu’il rencontre
un obstacle, alors il recule,
puis tourne un peu, et
reprend son chemin en
ayant évité l’obstacle.
Cette approche de la
robotique mobile fait
appel au sens du toucher
par le biais d’un contact à
l’avant du robot.

Robot suiveur :
Robot suiveur : Ce robot suit une ligne noire sur un sol blanc.

Robot tournesol :

Robot tournesol : Ce petit robot suit un faisceau de lumière que
l’on dirige vers lui. Cette nouvelle approche de la robotique
mobile utilise un capteur de lumière simple : la photorésistance.

Robot explorateur :

Ce robot se balade dans un cercle blanc, délimité par une bande
adhésive noire. Il tourne à gauche jusqu’à ce qu’il rencontre une
bande noire au sol, alors il tourne à droite, puis se positionne
pour suivre cette ligne au sol:


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Association Tawassol pour le Développement de la Technologie

Premier module de formation :

Initiation à la robotique
Version béta

Objectifs :
1. Vulgariser la robotique en enseignement de la technologie au collège ;
2. Concevoir et utiliser des supports pédagogiques qui suscitent l’intérêt
des élèves .
Abdelkrim EL Marrakchi
Le dimanche 2 décembre 2012

Un peu d’histoire :
Le terme robot est issu des langues slaves telles que le
russe, le biélorusse, le polonais, ou encore le tchèque. Ce
mot signifie esclave ou travailleur dévoué. Le mot robot a
été présenté au public par Karel Čapek, écrivain tchèque,
dans son spectacle R.U.R. (Rossum Universal Robots),
créé en 1921.
La robotique est dérivée du mot robot.

L’histoire de la robotique a commencé avec l’apparition
des automates. La différence entre un automate et un
robot est très simple : Un automate est un dispositif qui
exécute un programme pré-établit que ce soit de manière
mécanique ou électrique ; on parle d’un système
programmé. Tandis que le robot, il dispose de capteurs
et ses actions seront décidées par l’intérmidiare de son
système de contrôle.

La robotique assure une aide précieuse à l’homme dans
ses tâches difficiles, répétitives ou pénibles. De plus, elle
constitue le rêve de substituer la machine à l’homme. La
robotique comporte deux grands pôles d’intérêt :
• La robotique de manipulation ;
• La robotique mobile.

Bras manipulateur

Robotique mobile

Les robots mobiles ont vu leur apparition dans les années
60 avec le projet SHAKEY du Standard Research
Institute. Ils occupent une place très importante et
particulière en robotique. Leur intérêt réside dans leur
mobilité qui ouvre des applications dans de nombreux
domaines et qui offrent des possibilités d’exécution de
tâches pénibles qui se résument aux transports de
charges lourdes, ou en ambiance hostile (nucléaire, lute
contre l’incendie…) et d’autres.

La mobilité et l’autonomie des robots imposent une
complexité au niveau de la conception, la modélisation
et la commande. Ce sont des caractéristiques
fondamentales qui leur permettent de s’adapter ou de
prendre des décisions sans l’intervention d’un opérateur.

D’ailleurs, leur classification est basée sur leur degré
d’autonomie. Tant qu’à leur architecture, elle se structure
en quatre éléments (1) :
• la structure mécanique et la motricité ;
• le système de localisation ;
• les organes de sécurités ,
• le système de traitement des informations et gestion des
tâches.
(1) Alain PRUSKI. Robotique générale. Université de Metz. France

Un Robot Mobile Autonome, c’est quoi ?
« Un Robot Mobile Autonome (RMA) est un système
automoteur doté de capacités décisionnelles et de
moyens suffisants d’acquisition et de traitement de
l’information qui lui permet d’accomplir, sous contrôle
humain réduit, un certain nombre de tâches précises,
dans un environnement non complètement connu
d’avance" (2)
(2) Michel TAIX. Planification de mouvement pour robot mobile nonholonome. Thèse de doctorat. Université Paul Sabatier de Toulouse.

De la définition de Mr Michel TAIX , on peut faire apparaître plusieurs
pôles de recherche :
• Etude des architectures mécaniques des robots (robots à roues, robots à
chenilles ou robots à pattes). De ses architectures découlent des
problèmes liés à la modélisation, à la mobilité et à l’énergie des robots,
d’où l’étude des organes de motorisation ;
• Etude de la commande et de contrôle de tels systèmes (gouvernabilité,
stabilité, précision (Discipline : Automatique) ;
• Etude de la perception en temps réel de l’environnement, d’où l’étude
des données capteurs (ultrasons, télémètre laser, caméra, odométrie).

Si on s’intéresse aux robots mobiles, on les classe en quatre grandes
familles : (3)
• des véhicules télécommandés par un opérateur qui impose chaque
tâche élémentaire à réaliser ;
• des véhicules télécommandés au sens de la tâche à réaliser. Le véhicule
contrôle automatiquement ses actions ;
• des véhicules semi autonomes réalisant des tâches pré-définies sans
l’aide d’un opérateur ;
• des véhicules parfaitement autonomes qui imposent des problèmes
d’un niveau de complexité élevé de représentation des connaissances, de
capacités décisionnelles et de génération de trajectoires qui sont résolus
à bord du véhicule ou par communication hertzienne.

Généralement, un robot mobile à roues est une plateforme rigide équipé
d’un certain nombre de roues indéformables pour assurer son
déplacement et son orientation sur un plan horizontal.
L’ensemble des problèmes liés à la conception d’un robot sont :
• la conception mécanique liée à la mobilité ;
• la localisation du robot mobile en position et en orientation ;
•La détermination du chemin optimal pour atteindre le lieu de la tâche.
La mobilité par roues est la structure mécanique la plus communément
utilisée. C’est une technique qui assure un déplacement dans toutes les
directions avec une accélération et une vitesse importantes selon le type
de roues choisies.

Ym1

Xm1

y



y

O fixe

x

x

Robot mobile dans le plan
Soient :
• R(Ofixe, x,y,z) le repère absolu lié au sol ;
• Rm1(P, Xm1,Ym1,Zm1) le repère mobile lié au point P appartenant à l’axe de
symétrie massive PXm1 ;
La localisation du robot est parfaitement définit par le triplet :x, y et .

Deux structures sont souvent utilisées dans les applications amateurs :
Une plate-forme munie de deux roues fixes sur
un arbre moteur et une roue commandée en
orientation généralement par un moteur pas à
pas.

Une plate-forme munie de deux roues motrices
et une roue folle de type roulette.

D’autres structures :

La composition d’un robot :

Environnement

Alimentations

Capteurs

Entrées

Contrôleur

Informations

Sorties

Interface

Ordres

Actionneurs

Le capteur va envoyer une information, telle que la présence d'un objet
ou une distance, cette information sera interprétée par la logique de
commande (Contrôleur) qui enverra un ordre à un actionneur, la
plupart du temps un moteur afin de faire un mouvement, mais cela
peut aussi être une LED, un haut-parleur…
Lorsque le signal passe d'un capteur à la partie logique de commande,
on parle d'entrée. Inversement, lorsque c'est le contrôleur qui renvoie
un signal à un actionneur, on parle de sortie.
L'information peut prendre différentes formes : booléen (que l'on
appelle aussi binaire ou encore TOR (tout où rien)), analogique ou
numérique.

La fonction de détection :
Des capteurs permettent aux robots de recevoir des informations sur
l'environnement (présence d'un objet, température, luminosité...) ou sur
les composants internes (comme la position d'un moteur ou d'un verrin).
Cela est essentiel pour exécuter leurs tâches et calculer la réponse
appropriée.
Capteurs de contacts :

Symbole d'un interrupteur ouvert

Capteur à établissement de masse

Il s'agit de capteurs fonctionnant en tout ou rien.

Les capteurs de contact envoient un signal dès qu'ils touchent
quelque chose, à la manière d'un bouton. Ils peuvent fonctionner
avec une certaine pression, une lamelle de métal établissant le
contact entre les deux branches.
Si l'utilisation de ce dispositif simple n'est pas possible, pour des
raisons d'isolation électrique notamment, il existe des capteurs à
établissement de masse. Dans ce cas, le signal ne passe pas
directement par l'interrupteur, mais l'interrupteur sert à faire contact
avec une masse et le signal transite par un relais électromécanique.

Capteurs infra-rouge

Également appelé capteur optique ou photoélectrique ; Le capteur de
proximité infra-rouge (capteur photoélectrique) se compose d'un
émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d'un objet se
fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Le signal est
amplifié pour être exploité par la partie de commande.
La détection en milieu de la robotique se fait également par caméra,
par radar…
D’autres grandeurs physiques sont détectés telle que : la détection de
température, de pression, d’humidité …

Les actionneurs :
Les actionneurs servent à effectuer différentes action, différents
ordres. Les ordres sont transmis par l'intermédiaire du système de
contrôle via les sorties.
Les différentes actions possibles sont :
• Activer un moteur électrique afin de faire un mouvement
(déplacement, bouger un bras, faire tourner une roue)
• Activer une LED, une lampe ou un haut parleur
• Activer un résistance chauffante …

Le système de contrôle :

La structure d'un robot est contrôlée de manière à effectuer une tâche. Ce
contrôle inclut trois phases distinctes : La perception, la réflexion (ou le
traitement) et l'action.
Les capteurs donnent une information à propos de l'environnement ou des
composants internes (par exemple : position d'un moteur ou d'un vérin, état
d'une LED). Cette information est utilisée pour générer l'ordre approprié à
envoyer aux actionneurs.
La phase de traitement peut varier en complexité.
À un niveau réactif, il peut traduire l'information brute d'un capteur
directement en commande d'un actionneur. (p.e. un arrêt d'urgence ; si un
obstacle est détecté alors arrêt des moteurs)
Avec des tâches plus sophistiquées, il faut utiliser des algorithmes. Un
algorithme est une suite finie et non-ambiguë d’opérations ou d'instructions
permettant de résoudre un problème. On peut, entre autres, utiliser des
opérations mathématiques simples ou complexes, des conditions (si...alors...) et
d'autres outils dépendants du langage utilisé.

Exemple de réalisation

Robot auto-tampon :
Robot auto-tampon :
C’est un robot qui
amusera surement les
élèves du collège. Ce robot
avance en ligne droite
jusqu’à ce qu’il rencontre
un obstacle, alors il recule,
puis tourne un peu, et
reprend son chemin en
ayant évité l’obstacle.
Cette approche de la
robotique mobile fait
appel au sens du toucher
par le biais d’un contact à
l’avant du robot.

Robot suiveur :
Robot suiveur : Ce robot suit une ligne noire sur un sol blanc.

Robot tournesol :

Robot tournesol : Ce petit robot suit un faisceau de lumière que
l’on dirige vers lui. Cette nouvelle approche de la robotique
mobile utilise un capteur de lumière simple : la photorésistance.

Robot explorateur :

Ce robot se balade dans un cercle blanc, délimité par une bande
adhésive noire. Il tourne à gauche jusqu’à ce qu’il rencontre une
bande noire au sol, alors il tourne à droite, puis se positionne
pour suivre cette ligne au sol: