AR Drone Système didactique pour la STI2D M Hallais Lycée Pomare IV
Feb 25, 2016
AR DroneSystème didactique pour la
STI2D
M HallaisLycée Pomare IV
1. Présentation du système◦ Matériel◦ Logiciels◦ Documentation
2. Mise en œuvre et utilisation◦ App DMS◦ Drones
3. Exploitation pédagogique◦ Champs d’application STI2D◦ Activités◦ Projets
Sommaire
Fournit par DMS :◦ DRONE commercial et sur châssis◦ IPAD◦ Balance & masse◦ Base métallique avec filin de sécurité ◦ Kit de réparation◦ Clefs wifi◦ Batteries & chargeurs
Matériel supplémentaire :◦ Oscilloscope◦ Alimentation 12 V◦ Multimètre◦ Tachymètre
1.Présentation du système : Matériel
1.Présentation du système : DMS
Drone commercial◦ Carène intérieur & extérieur◦ Temps de recharge : 1h30◦ Temps d’utilisation en vol : 10 ~12 min
Maquette didactique◦ Alimentation 12 V◦ Mesure des tensions des capteurs US◦ Mesure des tensions moteur
1.Présentation du système : Drones
Utilisation◦ Applications DMS (7 apps)◦ Applications STI2D élève◦ Applications STI2D Prof
Avantages◦ Produit innovant à porté des élèves◦ Nombre important d’applications développées et gratuites
Inconvénients◦ Peu modulable◦ Système fermé au développement sur mac…◦ ‘‘Transportable…’’
1.Présentation du système : Ipad
DMS◦ Suite de 7 applications pour IPAD couvrant
l’ensemble des activités◦ CD live UBUNTU acquisition des données de vol◦ Tableur ‘calcul du potentiel recyclable’◦ Edrawing◦ vlc
1.Présentation du système : Logiciels fournis
Logiciels nécessaires :◦ Wireshark◦ Solidworks-edrawing◦ Topcased
Logiciels utiles◦ Applications iOS : AR free flight, drone ace…◦ Applications Androïd : AR free flight, drone ace…◦ API-SDK◦ Logiciels tiers de pilotage par PC (Win & Linux) ou interfaces
diverses (wiimote, kinect…) Logiciels pratiques
◦ Suite IRAI◦ SinusPhy◦ Matlab◦ Labview
1.Présentation du système : Logiciels
Dossier technique AR DRONE Modélisation 3D solidworks Modélisation SysML Guide utilisateur Developers’ guide Vidéos
1.Présentation du système : Documents ressources
Installation et utilisation des App DMS◦ Création d’un compte itunes store◦ Téléchargement des app◦ Activation des app ◦ MAJ
Drones◦ Chargement des batteries / Alimentation 12V◦ Connexion à 3 hôtes max◦ Espace dégagé◦ Utilisation adaptée de la maquette◦ Arrêt d’urgence
2.Mise en œuvre du système
Drone commercial◦ Deux carènes◦ Filin & base◦ Batterie/chargeur◦ Hélices de rechange
Drone didactique◦ Alimentation◦ Configuration sur le
châssis◦ Instrumentation
2.Utilisation du système : Drones
Applications DMS :◦ Piloter le drone◦ Sustenter le drone◦ Orienter le drone◦ Transformation
d'énergie◦ Se connecter◦ Analyser◦ Commander le drone
2.Utilisation du système : App
Piloter le drone
Cette application a pour objectif de permettre aux élèves et aux professeurs de prendre en main le drone.
On pilote le drone à l’aide de commandes sur le trackpad.
On visualise l’état des paramètres simplement.
Les flux vidéos sont affichés en temps réel.
Piloter le drone
Sustenter le drone
L’application permet de contrôler la puissance envoyée au moteur N° 2.
Le moteur est repéré par son numéro et symbolisé par une couleur.
La commande envoyée est donnée par unités arbitraires discrète.
Sustenter le drone
Orienter le drone
L’application propose de contrôler : ◦ chaque moteur un à un, ◦ les couples de moteurs opposés
Cela permettra de déterminer l'influence des vitesses de rotation des moteurs sur l'orientation du drone (dans le plan horizontal)
Orienter le drone
Transformation d'énergie
L’application propose une interface permettant de contrôler la commande de puissance envoyée au moteur N° 1 afin de◦ Caractériser le fonctionnement du moteur◦ Déterminer la consommation énergétique qui en
découle
Transformation d'énergie
Se connecter
Cette application permet une interface simple pour vérifier que la communication entre la Station-Sol et l'AR.Drone est possible par l'envoi de messages ICMP (ping).
L'application permet aussi d'étudier le protocole de résolution d'adresses ARP et d'aborder les notions d'adresses physiques et logiques.
Se connecter
Analyser
Analyser
La première interface propose une vision du modèle OSI.
La deuxième interface permet d'illustrer les mécanismes d'encapsulation et d'analyser finement les paquets de données.
Les captures peuvent être exportées au format texte et publiées sur le serveur web embarqué de l'iPad.
La consultation en ligne et le téléchargement peut se faire depuis n'importe quel PC.
Analyser
Créer les commandes AT et les envoyer au drone.
L’enchaînement des commandes est agencé sur une timeline.
L'application permet de visualiser en temps réel les échanges entre l'organe de commande et le drone.
Les commandes peuvent être exportées au format texte afin d'être publiées sur le serveur web embarqué de l'iPad.
Commander le drone
CD LIVE UBUNTU
Activités en STI2D◦ ETC : 9◦ SIN : 3 ◦ ITEC : 1
Activité en SSI : 6
3.Exploitations pédagogiques : Répartition des activités
3.Exploitations pédagogiques : Champs d’application
Activité CI Matériel APP1. Appropriation Innovation/LVE - Piloter2. Sustenter le drone PFS/Modèle de
comportementTachymètre-
balance-masse
Sustenter
3. Orienter le drone PFS/Validation de comportement
- Sustenter- Orienter
4. Maintenance du drone Conception/Liaisons - SW5. Transformation d’énergie Transformation/
EnergieTachymètre-
OscilloEnergie
6. Connaître l’altitude du drone Information/Capteur Oscillo -7. Connecter le drone & analyser la communication
Communication/Réseaux
- Connecter - Analyser
8. Performance énergétique Transformation/ Stockage
Oscillo-Tachymètre-
balance-masse
Energie
9. Recyclabilité & Eco-conception
2D/Conception xcl
Activité Durée Connaissances Compétences1. Appropriation 2-3h - CO6.1-2-32. Sustenter le drone 2-3h 2.3.3 CO5.1-2-3
CO6.33. Orienter le drone 2-3h 2.3.3 CO5.3-CO6.34. Maintenance du drone 2h 3.1.2 CO2.2-CO6.35. Transformation d’énergie 4-5h 2.1.1 - 3.2.1 CO4.1-2-4
CO6.36. Connaître l’altitude du drone 2h 3.2.3 CO4.4-CO6.27. Se connecter au drone & analyser la communication
4-5h 3.1.4 - 3.2.4 CO4.1-2CO6.2
8. Performance énergétique 5-6h 3.2.1 - 3.2.2 CO4.4-6.39. Recyclabilité & Eco-conception
2h 1.2.1 - 1.2.3 CO1.1-CO2.2CO6.3
TOTAL 25-31 h
3.Exploitations pédagogiques : Champs d’application des activités ETC
Activité Connaissances CompétencesSIN
1. Spécification du cdc 1.3 CO7.2-32. Piloter par commandes 1.2-3 - 1.3
2.2CO9.2
3. Etude de chaîne vidéo 1.3 - 2.1-2 CO7.3- CO9.2-4
ITEC1. Modifier le pied du drone 1.2 – 1.3 CO 1.5 – CO1.6
– CO 1.72.1 CO 3.5 – CO 3.6
3.1 – 3.2
3.Exploitations pédagogiques : Champs d’application des activités ETS
Organisation générale des documents d’activité :
◦ 1 Présentation de l’activité◦ 1 Doc élève◦ 1 Doc corrigé◦ 1 Fiche de synthèse
Les documents sont sous format .pdf, .doc et .odt.
3.Exploitations pédagogiques : Activités DMS
Act1 : ◦ vocabulaire anglais.◦ Diaporama en anglais
décrivant le principe de sustentation.
Act 2 : ◦ Compréhension à partir
d'une vidéo◦ La nomenclature à
compléter Act3 :
◦ Mise en service de l'AR Drone.
Activité 1 : Appropriation
Découverte d’un principe Découverte du système Présentation orale
Coordonner avec le professeur de lv1 Oral pour certains (pendant les heures de
ETT LVE) Mise en route par l’enseignant puis par un
groupe d’élèves
Activité 1 : Appropriation
Act 1 : Bilan de AM verticales
Act 2 : Mise en route Act 3 : Mise en
évidence des AM de l’hélice
Act 4 : Bilan de AM horizontales
Activité 2-Partie 1: Sustentation
Act 1 : Validation des hypothèses simplificatrices.
Act 2 : Mise en route Act 3 :Fpoussée=f( Vm) Act 4 : Vérification sur
l'objet réel Act 5 : Modèle de
comportement Act 6 : AM-pilotage
Activité 2-Partie 2: Sustentation
Principe d’action / réaction Associer la conséquence cinématique à
l'action mécanique Problème spatial->Problème plan Définir et caractériser clairement des AM Bilan des AM PFS scalaire et vectoriel
Activité 2 : Sustentation
Même démarche que pour l’activité 2 (Sustenter) ◦ Bilan des moments◦ Bilan des forces◦ Comparaison des
mouvements de translation et de rotation
Activité 3 Partie 1 & 2 : Orienter
Act 1 : Sysml Diag CU Act 2 : Procédure de
démontage Act3 : Analyse &
caractérisation de liaisons Act 4 : Compromis éco-
conception
Activité 4 : Maintenance du drone
Act 1 : Découverte du vocabulaire associé à la motorisation (brushless, Mcc etc.)
Act 2 : Principe de fonctionnement d'un moteur brushless
Act 3 : Commutation du courant dans les phases U,V,W
Act 4 : Caractérisation du moteur de l'AR Drone; observation des signaux
Act 5 : Caractérisation de l'engrenage Act 6 : Caractérisation de la chaîne d'énergie :
(bdd et ibd)
Activité 5 : Transformation d’énergie
Activité complète, mais longue et difficile Expérimentation difficile à mettre en œuvre
en fin de séance.
Activité 5:Transformation d’énergie
Act1 : Caractériser les signaux émis et reçus.
Act 2 : Déterminer les paramètres influents sur le signal reçu (hauteur, nature des matériaux).
Act 3 : Conclure sur la relation entre le paramètre mesurable le paramètre désiré.
Activité 6 : Altitude drone
Caractérisation des signaux
Analyse du changement des caractéristiques du signal reçu par modification de paramètres.
Interprétation de l'écart entre le signal émis et celui reçu.
Activité 6 : Altitude drone
Act 1 :◦ Identifier le réseau◦ Configurer la liaison Wi-Fi◦ Caractériser une adresse logique et son mode
d'affectation◦ Tester la connectivité◦ Associer l'adressage logique à une couche du modèle OSI
Act 2 :◦ Relever et interpréter les informations contenues dans la
table ARP◦ Caractériser une adresse physique◦ Associer l'adressage physique à une couche du modèle
OSI et faire le lien avec l'adressage logique
Activité 7 : se connecter avec l’AR drone
Introduction générale à la notion d’adressage
Analyse du modèle de communication
Activité 7 : Se connecter
Act 1 : Étude de la couche Application◦ Identifier les cas d'utilisation◦ Identifier les données de navigation sur l'app
Piloter ◦ Identifier et caractériser le protocole de transport
des données de navigation.◦ Caractériser les communications en terme de
débit.◦ Capturer et décoder quelques données de
navigation
Activité 7 : Analyser la connexion
Act 2 : Étude des couches réseau et de l'encapsulation des données◦ Capturer et décoder les entêtes de la couche Transport◦ Capturer et décoder les entêtes de la couche Réseau◦ Capturer et décoder les entêtes de la couche Liaison
de données◦ Caractériser les communications en terme de bande◦ passante.◦ Identifier les informations caractéristiques à chaque
couche du modèle OSI à partir des captures réalisées.
Activité 7 : Analyser la connexion
Activité 7 : Analyser la connexion Activité complète, mais longue et difficile Partie 2 de l’activité effectuée en spécialité
SIN
Act 1 : Découverte des caractéristiques génériques des UAV
Act 2 : Analyse de la motorisation équipant l'AR-Drone
Act3 : Analyse de la 1ère motorisation envisagée
Act 4 :Comparaison des 2 motorisations – performances énergétique et choix
Act 5 : Caractérisation des technologies de stockage d'énergie (pour système embarqué),
Activité 8 : Stockage d’énergie
Act 1 : Décrire les étapes du cycle de vie Act 2 : Évaluation de la solution existante Act 3 : Enjeux environnementaux Act 4 : Décomposition massique simplifiée Act 5 : Calcul d'un potentiel de recyclabilité
Activité 9 : Eco-conception
Activité faisable en début d’année Introduction à la conception du drone Utilisation d’outil logiciel simple
Activité 9 : Eco-conception
Exercices d’application Exo type bac analyse complète de syst Projets
Possibilités pédagogiques :Activités en cours d’élaboration
Avantages : ◦ Innovant◦ Etude complète par activité◦ Largement utilisé au niveau national◦ Adapté à différentes plateformes◦ Simple à modéliser◦ Support de thème de projet
Précautions :◦ Alimentation◦ Fourniture de matériel (production)◦ Instrumentation
Bilan
Projets : ITEC
◦ Modification du pied◦ Modification de la carène◦ Dock de rechargement
SIN◦ Modification du type de pilotage◦ Modification ou Ajout de camera◦ Enregistrement SDCard-serveur
EE◦ Modification stockage d’énergie ◦ Modification du type d’alimentation◦ Modification du type de recharge
ALLER PLUS LOIN
AR Drone 2.0 : Evolution/Comparaison◦ Matériaux (éco conception)◦ Mode de pilotage (flip+ref relative)
Modélisation-Simulation :◦ SinusPhy◦ IRAI (commande)◦ Labview
Réalité augmentée Traitement d’image-Suivi d’une cible
ALLER PLUS LOIN
MERCIDE VOTRE
ATTENTION