Mission R.O.B.B.Y · Mercredi 5 sur 7 · Capteurs

Les sens de R.O.B.B.Y : capteurs, autonomie et règles SI... ALORS

Je le pose sur la table et je ne le touche plus. Regardez-le éviter vos mains — personne ne le pilote.

2 h 20 d’activités5 temps8-12 ansgroupe de 12 à 15

L’idée que les enfants emportentUn capteur ne décide rien : il transforme quelque chose du monde réel en information. C'est le programme qui décide ensuite, avec des règles de la forme SI je détecte ceci, ALORS je fais cela. C'est ce qui rend un robot autonome.

Jusqu'ici, R.O.B.B.Y faisait ce qui était écrit à l'avance, sans rien percevoir. Aujourd'hui, il gagne des sens. On commence sans robot, avec un jeu où l'un de vous est aveugle et les autres jouent le rôle de ses capteurs. Puis on observe un vrai robot autonome et on écrit les règles SI... ALORS qui expliquent son comportement. Enfin, on construit le parcours d'obstacles de la Planète et on le règle jusqu'à ce que le robot le franchisse tout seul.

Avant de commencer

À préparer la veille ou le matin même.

La préparation

Charge le Thymio la veille et rejoue toi-même ses comportements pré-programmés : chaque couleur correspond à un comportement différent (suivre un objet, éviter les obstacles, réagir aux chocs et au vide, obéir aux boutons, suivre une ligne noire, réagir aux sons), et le passage d'un mode à l'autre se fait avec les flèches et le bouton central. La correspondance exacte des couleurs est rappelée sur la notice et sur le site Thymio, garde-la sous la main. Teste surtout le suivi de ligne SUR VOTRE piste : si le ruban est trop étroit, trop brillant ou si les virages sont trop serrés, le robot décroche — mieux vaut le découvrir la veille et prévoir un tronçon de rechange bien tracé. Prépare aussi le parcours d'obstacles en pièces détachées (murs, tunnel, chicane) plutôt que monté : les enfants doivent le concevoir. Enfin, tu n'as qu'un seul Thymio : organise la séance autour de ça, avec des rôles de spectateurs actifs plutôt qu'une file d'attente.

Le matériel du jour

Outils & ressources

Les règles de sécurité

Le déroulé de la séance

5 temps · 2 h 20 d’activités sur les 3 heures.

L’accroche — tous ensemble

L'accroche — le robot que personne ne pilote

~10 min
Un trajet écrit à l’avance ignore ce qui n’était pas prévu : le robot fonce dans le mur. Avec ses capteurs, il détecte l’obstacle pendant qu’il roule et le contourne sans qu’on ait rien programmé.
Sur la table
  • Le Thymio en mode évitement d'obstacles
  • Une table dégagée
  • Les mains des enfants
  1. Pose le robot au centre de la table, en mode évitement d'obstacles. Range la tablette et les cartes bien en évidence : « aucun programme aujourd'hui, regardez. »

  2. Le robot part tout seul. Les enfants approchent la main : il l'évite. Ils forment un couloir avec leurs bras : il le suit.

  3. Approche-le doucement du bord de la table : il s'arrête ou recule. Effet garanti — c'est le moment où l'on entend « il a vu ! ».

  4. Question ouverte : « qu'est-ce qu'il a vu, exactement ? Il a des yeux ? »

  5. On regarde de près : de petites fenêtres à l'avant du robot. On annonce la séance : « aujourd'hui, on découvre ses sens, et on écrit les règles qui sont dans sa tête. »

Ce qui se passe

Un robot autonome n'a pas besoin qu'on lui écrive son trajet : il perçoit ce qui l'entoure grâce à des capteurs et décide en cours de route, selon des règles préparées à l'avance.

À expliquer aux enfants — on prend le temps
  • Ne dis jamais que le robot « voit » ou qu'il « a peur ». Reformule à chaque fois : « il détecte quelque chose de proche et il applique la règle qu'on lui a mise. » Les enfants prêtent naturellement des intentions aux machines, et c'est précisément ce que la séance vient corriger.
  • Le test du bord de table est le plus impressionnant : fais-le en dernier et laisse-les crier.
Sécurité

Le robot reste au centre de la table, un adulte prêt à le rattraper. Personne ne le soulève en marche.

Temps 1 — On enquête

Le robot aveugle, devine la règle, et le suivi de ligne qui décroche

~45 min

~45 min · 3 ateliers tournants de 15 min · un seul robot, des rôles pour tout le monde

Un seul capteur apprend à l’enfant aux yeux bandés qu’il y a quelque chose près de lui, mais pas de quel côté. Deux capteurs distincts, un « bip » à gauche et un « bop » à droite, lui disent où passer.
Un capteur ne décide rien : il signale seulement ce qu’il détecte. C’est la règle SI... ALORS, écrite à l’avance, qui transforme ce signal en ordre pour les roues.
Sur la table
  • Atelier A : 1 bandeau, quelques objets mous au sol, un espace dégagé
  • Atelier B : le Thymio, les fiches SI... ALORS, une ardoise pour les paris
  • Atelier C : la piste noire, le Thymio partagé avec l'atelier B, un chronomètre
  1. Qui fait quoi : les ateliers B et C se partagent le seul robot — on alterne toutes les 7 minutes, et l'atelier qui attend prépare ses paris ou ses réparations de piste. Personne ne reste sans tâche : celui qui n'a pas le robot en main a un rôle d'observateur, de secrétaire ou de parieur.

  2. ATELIER A — le robot aveugle (15 min). Un enfant est bandé et doit traverser une zone semée d'obstacles mous. Ses camarades sont ses capteurs : ils n'ont le droit de dire qu'un seul mot, « bip », quand il approche de quelque chose.

    • Manche 2 : on autorise deux capteurs distincts — « bip » à gauche, « bop » à droite. La traversée devient beaucoup plus facile, et on comprend pourquoi un robot a plusieurs capteurs et pas un seul.
    • Constat écrit au carnet : les capteurs ne disent pas quoi faire, ils disent seulement ce qu'ils détectent. C'est le cerveau qui décide.
  3. ATELIER B — devine la règle (15 min). On met le robot dans un comportement et on l'observe sans rien dire pendant deux minutes. Puis chaque groupe écrit sa règle sur la fiche, au format SI... ALORS.

    • On teste ensuite la règle proposée : le groupe imagine une situation qui devrait la vérifier, et on essaie pour de vrai. Si le robot fait autre chose, la règle est incomplète — on la corrige.
    • On passe ainsi deux ou trois comportements différents : celui qui suit un objet, celui qui évite les obstacles, celui qui réagit aux sons. Les paris des spectateurs sont notés sur l'ardoise avant chaque essai.
  4. ATELIER C — le suivi de ligne, et pourquoi il décroche (15 min). Le robot est mis en mode suivi de piste et lâché sur la ligne noire de la Planète.

    • On le laisse tourner, et on repère les endroits où il décroche : virage trop serré, ruban trop étroit, zone mal collée, reflets de la lumière.
    • L'atelier consiste à RÉPARER la piste : élargir, adoucir un virage, recoller. Après chaque réparation, on relance et on chronomètre le tour complet. Le progrès est immédiatement visible et c'est très satisfaisant.
  5. Regroupement (5 min) : on affiche les fiches SI... ALORS validées. Elles deviennent la notice officielle des sens de R.O.B.B.Y.

Ce qui se passe

Un capteur transforme une information du monde réel (un objet proche, une ligne noire, un bruit) en un signal. Le comportement du robot s'écrit alors sous la forme SI je détecte ceci, ALORS je fais cela. Plusieurs capteurs valent mieux qu'un seul, parce qu'ils permettent de savoir de quel côté ça se passe.

À expliquer aux enfants — on prend le temps
  • Le format SI... ALORS est le vrai contenu de la séance : exige-le à l'écrit, sur la fiche, et refuse les formulations vagues du type « il évite les trucs ». Une bonne règle ressemble à : « si un obstacle est détecté à gauche, alors le robot tourne à droite. »
  • L'atelier C est celui qu'on croit secondaire et qui apprend le plus : ils découvrent qu'on adapte souvent le monde au robot autant que le robot au monde. Dis-le : « les usines qui utilisent des robots peignent des lignes au sol exprès pour eux. »
Sécurité

L'enfant bandé est toujours accompagné. Zone dégagée, obstacles mous, déplacements au pas.

Temps 2 — On fabrique

Construire un parcours que le robot franchit tout seul

~50 min

~50 min · après le goûter · le parcours d'obstacles de la Planète

Les capteurs avant balaient une bande à quelques centimètres du sol : un obstacle plus bas que ce faisceau n’est pas détecté, et le robot le percute. Il suffit de rehausser le mur pour qu’il l’évite.
Sur la table
  • Les murs en carton, du carton supplémentaire, ruban adhésif, marqueurs
  • Le Thymio, un chronomètre par équipe
  • La fiche de réglages : ce qu'on a changé, et le résultat obtenu
  1. PHASE 1 — la conception (20 min). Trois équipes conçoivent chacune une portion du parcours : la chicane, le couloir étroit, et l'entrée de la zone d'arrivée. Contrainte imposée : le robot doit pouvoir la franchir SANS aucun programme, uniquement avec ses capteurs.

    • Chaque équipe dessine d'abord sa portion sur papier et prédit ce que fera le robot. La prédiction est écrite avant le premier essai.
  2. PHASE 2 — les essais et les réglages (25 min). Chaque équipe teste sa portion, chronomètre en main. Presque toutes échouent au premier essai : le couloir est trop étroit, l'angle trop fermé, l'obstacle trop bas pour être détecté.

    • Règle de l'atelier : on ne change qu'UNE chose à la fois, et on note sur la fiche ce qu'on a changé et ce que ça a donné. Au bout de trois ou quatre réglages, le parcours passe.
    • Les équipes se testent mutuellement : chacune tente le parcours des deux autres. Un parcours qui ne marche qu'avec son concepteur n'est pas homologué.
  3. PHASE 3 — l'assemblage (5 min). On relie les trois portions en un seul parcours continu, de la base jusqu'à la zone d'arrivée, et on chronomètre une traversée complète en autonomie.

  4. Le temps de référence est écrit sur la Planète : c'est le record à battre au grand défi de la semaine prochaine.

Ce qui se passe

Rendre un robot autonome, c'est autant régler son environnement que régler le robot. Et pour savoir ce qui a amélioré les choses, il faut ne changer qu'un paramètre à la fois.

À expliquer aux enfants — on prend le temps
  • Ne laisse pas une équipe modifier trois choses d'un coup, même si elle est pressée : demande « lequel de tes trois changements a marché ? » — la question suffit à installer la méthode.
  • Le test croisé entre équipes est important : il évite le parcours taillé sur mesure pour un seul essai chanceux, et il fait accepter la critique sans drame.
Sécurité

Obstacles légers et sans arêtes. On s'accroupit autour de la Planète, on ne marche pas dedans.

Temps 3 — On note et on annonce

La notice des sens de R.O.B.B.Y et le règlement du grand défi

~15 min

~15 min · autour de la Planète

Sur la table
  • Les fiches SI... ALORS
  • Les carnets
  • Le règlement du défi imprimé
  1. On affiche la notice complète des sens de R.O.B.B.Y au-dessus de la Planète : chaque règle SI... ALORS validée, écrite en grand.

  2. Carnet : recopier deux règles SI... ALORS de son choix, dessiner l'emplacement des capteurs sur le robot, noter le temps de traversée du parcours.

  3. Distribution du RÈGLEMENT DU GRAND DÉFI de la semaine prochaine, lu à voix haute : trois relais à enchaîner, deux manches chronométrées, des points pour la mission réussie, pour le temps, et pour les bugs corrigés.

  4. Les équipes sont formées aujourd'hui, pas la semaine prochaine : chacune repart avec une semaine pour y penser.

  5. Annonce : « vous avez maintenant tout ce qu'il faut — le code, les yeux, les capteurs. Mercredi prochain, il faut tout faire marcher ensemble, en équipe et au chronomètre. »

Ce qui se passe

Une notice de robot n'explique pas ce qu'il « pense » : elle liste ce qu'il détecte et ce qu'il fait en réponse. C'est suffisant pour prévoir son comportement.

Sécurité

Robot rangé au garage, en charge pour la semaine suivante.

Aller plus loin

Le robot dessinateur, et la programmation des règles

~20 min

~20 min · en réserve, si le groupe va vite

Sur la table
  • Le Thymio
  • Un feutre fixé au ruban adhésif
  • Une grande feuille posée au sol
  • Un ordinateur portable si tu en as un
  1. On fixe un feutre au robot et on le lance sur une grande feuille, en mode évitement d'obstacles, avec quelques objets posés autour.

  2. Le tracé obtenu est le dessin de son comportement : chaque virage correspond à une détection. On lit le dessin comme on lirait un enregistrement.

  3. Variante avec le mode suivi de ligne : le robot repasse sur la piste et trace son propre chemin — on voit ses hésitations dans les virages.

  4. SI TU DISPOSES D'UN ORDINATEUR : c'est le moment de montrer la programmation en blocs du robot, avec une seule règle écrite par les enfants, du type « si le capteur avant détecte, alors reculer et tourner ». Voir sa propre règle SI... ALORS devenir le comportement réel du robot est le plus beau moment possible de la séance — mais cela demande un ordinateur, l'application Thymio et un câble.

  5. Défi pour les plus grands : prédire le dessin AVANT de lancer, puis comparer avec le tracé obtenu.

Ce qui se passe

Le comportement d'un robot laisse une trace qu'on peut analyser : chaque changement de direction correspond à une détection et à une règle appliquée.

Sécurité

Feutre bien fixé, feuille au sol dans la zone délimitée, on ne dessine pas sur la Planète.

Dans le cahier

Recopier deux règles SI... ALORS, dessiner le robot en indiquant où sont ses capteurs, noter le temps de traversée du parcours et ce qu'on a changé pour qu'il passe.

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