Thème 6 : Informatique Embarquée et objets connectés

Cette brève introduction devrait vous permettre de vous familiariser avec le robot Thymio. Le

robot Thymio est un robot éducatif qui a été développé pour se familiariser avec la

technologie, et ceci à tout âge et avec n'importe quel niveau de connaissances de la

maternelle jusqu'au niveau universitaire.

Thymio est un robot particulièrement maniable et polyvalent. Très compact, il se laisse

utiliser sur la table ou par terre et il est très robuste.

Sorti de sa boîte, il peut être utilisé immédiatement avec des comportements préprogrammés

qu'on peut sélectionner grâce à ces touches et qui sont représentées par différentes

couleurs.

On peut ainsi voir comment le Thymio suit notre main dans le mode amical, le vert,

ou évite les obstacles dans le mode jaune,

ou nous obéit dans le mode violet en pesant sur les boutons.

Pour réaliser ces comportements, Thymio dispose de capteurs qui lui permettent de voir ce

qu'il y a dans l'environnement, et d'actuateurs qui lui permettent d'agir sur

l'environnement, comme par exemple les roues, le haut-parleur, les lumières.

Tous ces éléments sont visualisés sur la coque. Les capteurs sont visualisés par des lumières

et puis les actuateurs sont visualisés par leur action sur l'environnement.

Contrairement aux produits qu'on achète habituellement, nous publions sous une licence libre,

tous les détails de fabrication du Thymio, ainsi que le code qui le fait marcher. Vous

pouvez ainsi télécharger vous-même ce fichier PDF en trois dimensions, qui permet d'avoir un

modèle du Thymio dans tous ses détails.

Sur ce modèle on peut par exemple voir ici les capteurs de proximité qui permettent au Thymio

de percevoir les obstacles qui se trouvent devant lui, ou ici derrière, les capteurs qui

permettent de voir les obstacles à l'arrière. Il peut aussi voir au sol avec ces deux

capteurs ici. Ça, ça peut être utile par exemple, pour détecter les bords de table ou pour

suivre des lignes.

Sur l'arrière, on dispose d'un port USB, ici, qui permet de recharger le robot ou de le

connecter à un ordinateur pour le programmer.

Si on enlève la coque, ce qui peut être fait assez facilement ici, simplement en enlevant un

élément du modèle, on peut voir tout le circuit électronique qui relie les différents

capteurs au processeur du robot. Sur cette même électronique, il y a différents autres

capteurs, comme par exemple un accéléromètre, un microphone, un capteur de température, et

ici en bas, un récepteur de télécommande infrarouge.

Si on enlève le circuit, on peut observer, tout en bas les deux moteurs qui contrôlent les

roues et, en enlevant les roues, on peut voir comment les roues sont connectées au moteur.

On peut transformer Thymio physiquement, en quelques chose d'autre en y ajoutant des éléments

mécaniques, en fixant par exemple sur les accroches qu'il y a sur son dos, ou sur les côtés,

ou enfin, sur la roue. Ça, ça permet de faire des choses qui peuvent être très différentes

d'un robot, comme par exemple, un carrousel qui utilise le mouvement de la roue pour

générer la rotation. Enfin, on peut utiliser le trou qu'il y a au milieu pour faire des

dessins.

Toutes ces possibilités deviennent encore plus intéressantes si on programme soi-même le

robot. Un programme, c'est une série d'ordres qu'on donne au robot et que le robot va

exécuter. Toute l'intelligence du robot viendra des ordres qu'on lui a donnés et de leur

sophistication.

On va maintenant voir comment programmer Thymio depuis l'interface purement graphique qu'on

appelle VPL pour : Visual Programming Language.

Si on connecte le Thymio par USB ou on utilise un wireless Thymio, on peut lancer

l'application Thymio VPL, et se retrouver dans cet écran. Ici, on a des événements, ici sur

la gauche qui sont ce que le Thymio peut percevoir, et des actions ici, sur la droite, qui

sont ce que le Thymio peut faire.

Tout programme sera une association entre des événements, par exemple ici, le fait de peser

sur le bouton en avant, sur le dos du Thymio, et le fait de lui associer une action. Par

exemple, avancer avec le Thymio, et par exemple, devenir tout vert.

On peut créer une deuxième association d'actions où on dit que si on pèse sur le bouton du

milieu on va stopper le Thymio et le faire devenir tout rouge.

Si ici, on pèse sur ce bouton, on télécharge le programme dans Thymio et on peut l'exécuter.

On peut ajouter à ce programme d'autres conditions, par exemple, on peut dire que si le robot

détecte quelque chose avec ses capteurs en face de lui, il s'arrête et il devient tout bleu.

On va observer l'effet d'un autre capteur, les capteurs qui regardent vers le bas, au sol,

où on peut dire que si le Thymio ne détecte plus rien, c'est-à-dire s'il est levé en l'air,

là aussi, il arrête ses moteurs et il devient tout jaune de peur.

L'icône qui se trouve ici, permet de détecter un tacle, un petit coup qui est donné sur le

robot. Dans ce cas-là, on peut par exemple le faire partir à toute vitesse en devenant tout

pâle, à savoir tout blanc, et en faisant une petite musique, comme ça par exemple, qui a un

ton vers le haut.

L'interface dont on dispose dans VPL présente encore une icône ici qui permet de détecter le

claquement de mains.

Quelques accès ici aux fonctionnalités de sauvegarde de fichiers et d'annulation d'actions,

ainsi que, un manuel et une possibilité de faire une copie d'écran.

Une fois que vous avez épuisé les fonctionnalités de VPL de base, il y a la possibilité

d'accéder à un mode avancé. Le mode avancé de VPL s'accède par cette icône, une fois le

mode avancé activé, vous avez des modifications au niveau des événements, certaines icônes

ont changé, d'autres ont apparu, et la même chose au niveau des actions. Voyons un tout

petit peu, ce qui a changé.

Au niveau des boutons, rien de nouveau, vous pouvez toujours dire que lorsque vous pesez le

bouton vers l'avant, vous faites avancer le Thymio tout droit.

Par contre au niveau de la détection des obstacles, par exemple, lorsqu'on détecte un

obstacle tout devant, on peut régler la sensibilité, par exemple, dire que, lorsque l'objet

est très proche et seulement à ce moment-là, on arrête le robot.

En changeant la sensibilité dans l'autre sens, on peut détecter un objet de très loin.

On peut de la même façon détecter différents niveaux de gris qui se trouvent au sol, en

ajustant ici les différents niveaux avec ces deux curseurs.

Cette icône ici permet non seulement de détecter des tapes, mais aussi de détecter

l'inclinaison du robot. Donc on peut dire que quand le robot sera incliné ainsi, il va

devenir tout rouge.

Nous disposons encore ici au fond, associé avec cette icône ici, d'une minuterie, qui nous

permet de gérer des délais dans le temps. Par exemple, on peut dire que lorsque on pèse un

bouton vers l'avant, on va enclencher notre minuterie pour une certaine durée et

lorsqu'elle sonne, et seulement à ce moment-là, on va faire démarrer le robot. Ceci va

introduire un délai entre le moment où on pèse et le moment où il va démarrer.

Dans le mode avancé de VPL, il y a ici un dernier élément, le plus sophistiqué, qui

représente un état interne du robot, une variable. Pour faire un exemple d'utilisation, on

va imaginer qu'on veut que Thymio se déplace à l'intérieur du cercle noir en évitant les

obstacles, dès qu'il rencontre une ligne noire, il la suit et il s'arrête devant la boîte.

Pour faire ça, on va dire à Thymio que s'il ne voit pas d'obstacle devant lui, il va tout

droit. S'il voit un obstacle en face de lui, il va tourner, par exemple à droite. Et dès

que il détecte la ligne, il va l'éviter.

Ici, on détecte la ligne sur la droite, on va partir, par exemple, sur la gauche. Et dès que

il ne voit plus la ligne c'est-à-dire dès qu'il revoit du papier blanc, il va repartir tout

droit et ainsi de suite.

Là, je viens d'arrêter, moi, manuellement le Thymio en appuyant sur le bouton stop.

Ce qu'on aimerait c'est que le Thymio s'arrête tout seul devant la boîte. Pour faire ça, on

peut lui donner l'ordre que, s'il voit un obstacle devant lui, la boîte, ben, il s'arrête.

Malheureusement, cette commande, elle est en conflit avec la commande qu'on venait de lui

donner tout à l'heure, c'est-à-dire que s'il voit un obstacle, il l'évite.

Alors qu'ici on lui dit : s'il voit un ostacle il s'arrête. Pourquoi ? Parce ce qu'on ne

fait pas de distinction entre ces deux cas.

Ce que l'on aimerait, c'est que, lui il évite les obstacles tant qu'il a pas vu une ligne

et qu'il s'arrête dès qu'il a vu une ligne. On peut distinguer ces deux situations avec un

état interne en disant que, on va appeler ici cet état, "l'état blanc", l'état avant la

ligne, et "l'état rouge", après avoir rencontré la ligne.

Donc tant que on n'a pas rencontré la ligne, on est dans l'état blanc et on évite, et une

fois qu'on a rencontré la ligne, on va être dans l'état rouge et on va s'arrêter. Pour

changer d'état, on va utiliser cette icône qui va nous dire, quand je rencontre la ligne je

vais dans cet état-là, où j'ai déjà rencontré la ligne.

Ceci va permettre de distinguer les deux états et avoir le comportement qu'on désirait.