1) Les catégories de robots

Ce que l’on voit dans le film, est-ce vraiment un robot ?

Les hypothèses :

Non, ce n’est pas un robot mais plutôt une animation 3D réalisée et animée par ordinateurs à l’aide de logiciels

spécifiques.

2) Les catégories de robots

Le tableau ci-dessous montre trois catégories de robots. Pour chaque catégorie,

indiques le rôle des robots et nomme chaque robot des exemples illustrés pour chaque type d’utilisation.

Catégorie Rôle exemples d’utilisation + photos

Robots

personnels et

domestique

Ils permettent de libérer les gens des corvées

journalières non plaisantes et non désirées et à

améliorer leurs qualité de vie en leurs donnant plus de

temps libre

Aspirateurs Tondeuses

Robots

professionnels

et de service

Ils sont utilisés dans des environnements de

travail ou difficiles d'accès et servent pour réaliser

tâches difficiles ou dangereuses, effectuer des

tâches de façon autonome, mener des recherches

scientifiques, inspecter des équipements, etc…

Nettoyeurs de

Piscines

Surveillance,

Sécurité

Robots jouets Ils servent de jouets éducatifs capables

d’interagir avec leurs environnements

Pleo Ugobe Mr.Personality

DÉMARCHE TECHNOLOGIQUE DE DÉVELOPPEMENT DE PROJET Appropriation du cahier de charges DP1-E1

3) Énoncé du besoin

Les objets techniques sont créés par l’être humain pour satisfaire ses besoins.

L’énoncé du besoin à satisfaire est donc le point de départ de tout projet.

Pour formuler correctement le besoin, on peut s’aider d’outils graphiques adaptés, tel que le

diagramme "bête à corne" ci-dessous :

Exemple de bête à corne de la tondeuse :

Expression du besoin : La tondeuse à gazon doit permettre à l'utilisateur de tondre la pelouse à unehauteur uniforme.

Pour exprimer le besoin du robot répondez aux questions du diagramme ci-dessous.

Expression du besoin : Le Robot doit permettre aux élèves de participer et éventuellement gagner en réalisant le parcours du défi.

DÉMARCHE TECHNOLOGIQUE DE DÉVELOPPEMENT DE PROJET DP1 – E2

A qui rend-il service ? Sur quoi agit-il ?

Dans quel but ?

Robot

A qui rend-il service ? Sur quoi agit-il ?

Dans quel but ?

Participer et éventuellement gagner le défi

Les élèves Le parcoursdu défi

…………………………………

L’utilisateur Hauteur du gazon

Tondre la pelouse à une hauteur uniforme.

Tondeuse à

gazon

Analyse du besoin

4) Énoncer les fonctions de services

Lorsqu’un objet technique fonctionne, il agit sur son environnement.

Une fonction de service illustre la manière avec laquelle l’objet satisfait le besoin et comment il

interagit avec les éléments extérieurs qui l’entourent.

Une fonction de service (FS) peut être une fonction d’usage (FU) ou fonction contrainte (FC).

Pour énoncer une fonction, il faut utiliser un verbe à l’infinitif et adopter une formulation qui est

indépendante de la solution retenue pour la réaliser.

L’ensemble de ces fonctions peut se représenter à l’aide d’un outil graphique appelé "diagramme des

interactions" appelé parfois "diagramme pieuvre".

Ces relations correspondent au service rendu par le produit et contribuent à l'élaboration du cahier

des charges.

Un graphe des interactions comprend toujours deux parties liées :

- une partie graphique (diagramme pieuvre)

- une partie descriptive souvent présentée sous forme de tableau.

Fonction Énoncé des fonctions

FP1 Doit permettre de tondre la pelouse.

Fc1 Doit être ergonomique (facile d’utilisation).

Fc2 La tondeuse doit Disposer d’une source d’énergie.

Doit être adaptée au terrain.

Doit résister aux chocs.

Doit ramasser l’herbe coupé.

Doit plaire à l’utilisateur.

DÉMARCHE TECHNOLOGIQUE DE DÉVELOPPEMENT DE PROJET DP1 – E3

Ergonomie

L’énergie

L’esthétique

Obstacles

L’utilisateur

La tondeuse à gazon

Terrain

Pelouse

FP1

Fc1

Fc2

Analyse fonctionnelle

Fc3

Fc4

Fc5

Fc6

Fc3

Fc6

Fc4

Fc5

a) Les fonctions de services

Pour déterminer les fonctions de service du Robot, il faut compléter les relations qu’il entretient avec son

environnement.

Énonce à l’aide de phrases commençant par un verbe à l’infinitif, les différentes fonctions de service

Fonction deservice Énoncé de la fonction

FP1 Doit pouvoir se réaliser le parcours du défi

FC1 Doit s’adapter au support de la piste

FC2 Doit pouvoir être programmé

FC3 Doit pouvoir être relié à un ordinateur

FC4 Doit disposer d’une source d’énergie

FC5 Doit éviter les murs

FC6 Doit respecter le règlement du défi

FC7 Doit plaire à l’utilisateur

Que peux-tu dire à propos des fonctions d’usages et contraintes que tu as énoncés ci-dessus ?

Les fonctions principales et les fonctions contraintes que nous avons trouvées sont incomplètes car

elles manquent de précisions. Il faut les compléter par des critères d’appréciations et des niveaux de

performances.

DÉMARCHE TECHNOLOGIQUE DE DÉVELOPPEMENT DE PROJET DP1-E4

Ordinateur Règlement du défi

Le labyrinthe

ROBOT

L’utilisateur

Interface de

commande

Le parcours

Source d’énergie

…

FC1

FC2

FC3

FC4 FC5

FC6

FC7

FP1

Analyse fonctionnelle

b) Le cahier des charges fonctionnel (CDCF)

Celui qui définit le besoin relatif à un objet, n'est pas forcément celui qui le fabrique.

Le demandeur doit donc préciser les caractéristiques du produit sur un document écrit, remis au

concepteur ou au fabricant. Ce document s'appelle le cahier des charges.

Il fait office d’un contrat entre le demandeur et le concepteur que ce dernier doit respecter.

FC1 Doit s’adapter au support de la piste

Critères d’appréciation Niveau

Réalisable par les élèves Machines et outils du collège

Pas de basculement Au moins 3 points d’appui

Vitesse de déplacement Adaptée au type de support et du défi

Trajectoire de déplacement droite Avance et Recule

Possibilité de tourner sur place Tourner à gauche et à droite

FC2 Doit pouvoir être programmé

Critères d’appréciation Niveau

Microcontrôleur et mémoire embarquée Picaxe 18X

Logiciel de programmation simple Langage naturel

FC3 Doit pouvoir être relié à un ordinateur

Critères d’appréciation Niveau

Interface de communication avec un PC Liaison USB standard ou liaison série RS 232

FC4 Doit disposer d’une source d’énergie

Critères d’appréciation Niveau

Autonomie Minimum 15 min

FC7 Doit plaire à l’utilisateur

Critères d’appréciation Niveau

Avoir une apparence esthétique Matière, forme et couleurs

FC5 Doit éviter les murs du labyrinthe

Critères d’appréciation Niveau

Détecter le parcours du défi Éviter les obstacles (les murs)

Type de détection Par effleurement ou non

FC6 Doit respecter le règlement du défi

Critères d’appréciation Niveau

Dimensions maximales autorisées 190 mm x 190 mm x 150 mm

Prix de revient 30 € maximum

Poids maximal 1.5 kg

DÉMARCHE TECHNOLOGIQUE DE DÉVELOPPEMENT DE PROJET CI1 – E4

DÉMARCHE TECHNOLOGIQUE DE DÉVELOPPEMENT DE PROJET DP1 – E5 Cahier Des Charges Fonctionnel

FC Liste des critères Liste des niveaux

Interface de communication avec un PC

Logiciel de programmation simple,

Trajectoire de déplacement droite

Possibilité de tourner sur place

Pas de basculement

Dimensions maximales autorisées

Réalisable par les élèves

Autonomie

Suivre la piste du circuit

Poids maximal

Type de détection

Avoir une apparence esthétique

Prix de revient

Vitesse de déplacement

Liaison USB standard ou série RS232

Langage naturel

Avance et Recule

Tourner à gauche et à droite

Au moins 3 points d’appui

190 mm x 190 mm x 150mm

Minimum 15 mn

Éviter les murs (obstacles)

1.5 kg

Par effleurement ou sans

Matière, forme et couleurs

30 € maximum

adapter au type du support

DÉMARCHE TECHNOLOGIQUE DE DÉVELOPPEMENT DE PROJET DP1 – E6 Cahier Des Charges Fonctionnel

FC3

FC2

FC1

FC1

FC1

FC6

FC1

FC4

FC5

FC6

FC5

FC7

FC6

FC1

DÉMARCHE TECHNOLOGIQUE DE DÉVELOPPEMENT DE PROJET Appropriation du cahier de charges DP1 – E7

Comment procède le demandeur pour déterminer la fonction globale ?

Il répond à 3 questions,

• à qui le produit rend service ?

• sur quoi agit-il ?

• dans quel but ?

À l’aide des réponses à ces questions, on formule une phrase qui sera

l’énoncé du besoin.

Quelle procédure suit-il pour trouver les fonctions de service ?

Recenser l’ensemble des éléments susceptibles d’entrer en

interaction avec le produit au cours de son utilisation,

Identifier les exigences du produit vis-à-vis de chacun des éléments

recensés

Transformer chacune des exigences en fonction principale ou

contrainte en l’énonçant avec un verbe à l’infinitif à son début.

L'énoncé du besoin

Les fonctions de

services

Le cahier des charges

Le demandeur rédige le cahier des charges. Il y indique :

L’énoncé du besoin (l'expression du besoin)

Les fonctions de services (fonctions principales et fonctions contraintes)

C e q u e j e d o i s r e t e n i r

La conception d’un objet répond à un besoin qu’il faut formuler précisément afin de déterminer à

qui l’objet s’adresse et ce qui en est attendu (quoi, pourquoi, dans quelles conditions…).

Une représentation fonctionnelle permet de décrire sous forme graphique les fonctions de

services (fonctions d’usages et fonctions contraintes) qu’un objet technique doit satisfaire. Cette

représentation indique :

La fonction d’usage ce qu’un utilisateur attend d’un objet pour répondre à un besoin ;

La fonction contrainte ce qui est imposé à un objet pour s’adapter à son environnement.

Ces contraintes peuvent être liées à l’utilisateur (esthétique, ergonomie) ou au fonctionnement

de l’objet, à la sécurité, à son impact environnemental, à des aspects économiques (budget, coût)

et esthétiques (matière, forme et couleurs).

Certaines contraintes (sécurité, environnement…) doivent respecter des normes.

Le Cahier Des Charges Fonctionnel (CDCF) permet d’exprimer le besoin d’un produit. Il énonce les

fonctions de services (fonctions principales et contraintes) attendues par les utilisateurs. Pour

chaque fonction sont indiqués :

Un critère d’appréciation : caractéristique observable ou mesurable (dimension, luminosité,

coût, masse, etc.…) qui permet de porter un jugement sur une fonction ou une contrainte.

Un niveau de performance : niveau que devra atteindre chaque critère ou fonction.

Analyse du besoin :

L’analyse du besoin s’applique à l’étude d’un

produit et a pour rôle de formuler (dans quel

but) le besoin attendu du futur produit.

Analyse fonctionnelle (relations entre le produit et son environnement)

Les relations entre le produit et son environnement correspondent aux services rendus par le produit et

s’expriment en termes de fonctions de service :

On distingue : les fonctions principales (FP). Ces fonctions sont celles qui correspondent à la raison d’être du

produit et les fonctions contraintes (FC). Ces fonctions sont celles qui adaptent le produit aux exigences

imposées par certains éléments de l’environnement

Pour chacune des fonctions, un critère d’appréciation est défini et un niveau d’exigence requis

est fixé.

Le Cahier Des Charges Un cahier des charges vise à définir exhaustivement les « spécifications de base » d’un

Produit ou d’un service à réaliser. C’est un document qui comporte deux parties essentielles : La présentation générale du problème qui présente le projet dans sa dimension

économique et commerciale. L’expression fonctionnelle du besoin : les services rendus et les contraintes

techniques, économiques, réglementaires.

C’est à partir du cahier des charges que se fait l’analyse fonctionnelle technique

L’ordinateur

L’énergie

L’esthétique

Le recyclage

L’utilisateur

Robot

Le parcours

Le défi

FP1

Fc1

Fc2

Fc3

Fc4

Fc5

Expression du besoin Les fonctions de services Cahier des charges

fonctionnel

A qui rend-il service ? Sur quoi agit-il ?

Élève de

3ème

Parcours et obstacles

Robot

Participer au défi

Dans quel but ?

SYNTHESE ANALYSE DU BESOIN

Rédaction du cahier des charges.

Qu’avons-nous le droit de faire dans la conception du robot ?

Le cahier des charges.

Un cahier des charges vise à définir exhaustivement les « spécifications de base » d’un Produit ou

d’un service à réaliser. C’est un document qui comporte deux parties essentielles :

La présentation générale du problème qui présente le projet dans sa dimension économique et

commerciale.

L’expression fonctionnelle du besoin : les services rendus et les contraintes techniques,

économiques, réglementaires.

Les fonctions.

Fonction principale : Elle exprime un but à atteindre pour le produit.

Fonction contrainte : Elle exprime une obligation à laquelle le produit devra répondre.

Les critères d’appréciation et les niveaux.

Critère d’appréciation : Un critère est une caractéristique observable ou mesurable qui permet de préciser les

performances attendues pour une fonction. (Le poids, la taille, la vitesse…) Ils permettent au concepteur d'être

complètement informé de la demande et d'évaluer le prototype lors des tests.

Niveau d’un critère : Le niveau désigne la valeur d’un critère d’appréciation, ce qui est attendu de ce critère.

Si le critère est mesurable, le niveau est exprimé par une valeur dans une unité donnée.

Exemple : Pour un tube de colle :

Fonction contrainte : Pouvoir être rangé dans une trousse.

Un critère : longueur du tube

Le niveau : maximum 15 cm

La fonction seule n’est pas suffisante car c’est trop vague pour le concepteur.

On ajoute donc un critère qui précise la fonction.

Le niveau indique l’attente du client par rapport au critère.

FP1

FC1

FC2 FC3

FC4

Énergie

Environnemen

t

FC5 ROBOT

Utilisat

eur

Jury

TRAJET

Piste Murs