Centre d’intérêt N°2 : Acquisition d’informations en milieu hostile

 Centre d’intérêt 2

Comment acquérir des information (images, sons, certaines grandeurs physiques) dans un environnement hostile et/ou inaccessible ?

Travail préparatoire de type « classe inversée »

Consultez les document ci-dessous, quand vous le souhaitez, mais avant de venir en classe pour travailler sur ce centre d’intérêt.
Vous pourrez ainsi acquérir ou réviser quelques notions de base afin d’aborder au mieux la notion de dessin technique et d’échelle.

 

Situation problème et point de départ de l’investigation

Suite à une catastrophe naturelle majeure, nos scientifiques ont besoin d’explorer une centrale nucléaire qui a subit de graves dommages, afin de pouvoir faire un état de lieux général et un bilan précis des dégâts occasionnés en accédant aux mieux aux différents recoins de cette centrale.

Des murs se sont écroulés et l’accès est de venu difficile à cause de nombreux éboulis, de plus nous ne connaissons pas l’ampleur de la contamination par la radioactivité.

Thèmes développés

  • Design, innovation et créativité

  • La modélisation et la simulation des objets et systèmes techniques

 

Séquences / Activités

Ressources Compétences travaillées
Rattachement au socle
+ Fiches synthèses structuration

1 Etude des solutions techniques existantes.

Après avoir effectué vos propres recherches sur internet et avoir envisagé toutes les solutions techniques existantes permettant d’accéder aux différents endroits des sites concernés, présentez sous forme d’un tableau comparatif ces solutions existantes (au moins 5 différentes).
Classez les selon leurs avantages et inconvénients respectifs de mobilité et d’accessibilité, de sécurité, mais aussi par leur capacités à pouvoir embarquer des systèmes permettant de recueillir les informations suivantes :

  • Photos des bâtiments et des dégâts occasionnés,

  • Prises vidéos et de sons afin de connaître les éventuelles « fuites » ou problèmes mécaniques sur les installations, encore en activité pour certaines,

  • Relevés de mesures :
    – températures,
    – taux de radioactivité (à l’aide de capteurs spécifiques),
    – taux d’hygrométrie.

  • Mesure ce présence de certains gaz qui pourraient être toxiques,

  • etc.

Vous présenterez un travail illustré sur un support numérique en utilisant l’outil de bureautique du réseau pédagogique que vous jugerez le plus adéquat.

Utilisez les ressources disponibles que vous jugerez utiles sur vos postes informatiques pour faire les recherches nécessaires.

En cas de besoin vous pouvez utiliser l’un de ces traducteur car certaines information peuvent être issues de sites en anglais :

      

Concevoir, créer, réaliser

  • Identifier un besoin et énoncer un problème technique, identifier les condition, contraintes (normes et règlements) et ressources correspondantes.
  • S’approprier un cahier des charges. 
  • Associer des solutions techniques à des fonctions. 
  • Imaginer des solutions pour produire des objets et des éléments de programmes informatiques en réponse au besoin.
     
  • Réaliser, de manière collaborative, le prototype de tout ou partie d’un objet pour valider une solution.

  • Imaginer, concevoir et programmer des applications informatiques nomades.

Exprimer sa pensée à l’aide d’outils de description adapté

  • Exprimer sa pensée à l’aide d’outils de description adaptés : croquis, schémas, graphes, diagrammes, tableaux.

  • Lire, utiliser et produire, à l’aide d’outils de représentation numérique, des choix de solutions sous forme de dessins ou de schémas.

Analyser le fonctionnement et la structure d’un objet

  • Identifier le(s) matériau(x), les flux d’énergie et d’information sur un objet et décrire les transformations qui s’opèrent.

  

  • Décrire, en utilisant les outils et langages de description adaptés, le fonctionnement, la structure et le comportement des objets.
     

Utiliser une modélisation et simuler le comportement d’un objet

  • Utiliser une modélisation pour comprendre, formaliser, partager, construire, investiguer, prouver.

L’informatique et la programmation

  • Comprendre le fonctionnement d’un réseau informatique.
     
  • Ecrire, mettre au point et exécuter un programme.

Mobiliser des outils numériques

  • Simuler numériquement la structure et/ou le comportement d’un objet.
  • Organiser, structurer et stocker des ressources numériques.
  • Lire, utiliser et produire des représentations numériques d’objets.
  • Piloter un système connecté localement ou à distance.
  • Modifier ou paramétrer le fonctionnement d’un objet communiquant.

Pratiquer des démarches scientifiques et technologiques

 

 

  • Imaginer, synthétiser, formaliser et respecter une procédure, un protocole.
  • Mesurer des grandeurs de manière directe ou indirecte. 
  • Interpréter des résultats expérimentaux, en tirer une conclusion et la communiquer en argumentant.
  • Participer à l’organisation et au déroulement de projets.

2 Conception d’un capteur / C.D.C.F.

Nos scientifiques disposent d’un drone capable de générer des images, photos et vidéos, mais il n’embarque pas d’autre type de capteur .

Étudiez et développez un prototype de capteur  permettant l’acquisition des données qui nous intéressent et de son support qui permette un montage/démontage facile et rapide sur notre drone sans qu’il ne perturbe sa navigation.

 

Cahier Des Charges Fonctionnel

 Avant de vous lancer dans la conception de ce capteur amovible + support, n’oubliez pas de dresser la liste des contraintes le concernant. 

– Réfléchissez et formulez au mieux :

A) l’analyse du besoin en rédigeant un graphe d’énoncé du besoin,

Vous devrez faire ce travail sous forme de carte euristique en utilisant le logiciel FreeMind

Il est disponible sur le réseau pédagogique avec les autres logiciels à la rubrique « Bureautique »

B) l’analyse fonctionnelle en rédigeant le graphe des interactions et en listant précisément la liste des fonctions de services sur Libre Office Draw.

– Réfléchissez bien et rédigez avec précision :
– la ou les fonctions principales,
– les fonctions de contraintes.

– Dessinez le graphe des interactions associé à ces contraintes en vous aidant du modèle ci-dessous :

Fichier à télécharger et compléter : 

C) Rédigez un C.D.C.F. précis et très détaillé afin de répertorier au mieux toutes les caractéristiques techniques que vous donnerez à ce capteur.

Le capteur proposé en annexe dispose d’un stockage d’information sur carte SD, réfléchissez, choisissez et proposez une solution permettant une acquisition de données en temps réel en justifiant votre choix.

Vous devrez préciser les caractéristiques concernant les portées, débits, autonomies, choix des matériaux de vos solutions.

Exemple de capteur existant
Attention, votre capteur devra intégrer les fonction énoncées que celui-ci ne propose pas.


Documents ressources sur le drone
Site officiel AR Drone 2 
http://ardrone2.parrot.com


Téléchargement du logiciel
(UNIQUEMENT si nécessaire, à la maison)

Tutoriel FreeMind

Rappels sur le C.D.C.F
Le graphe d’énoncé du besoin


Exemple de graphe des interactions

 3 Modélisation du capteur + support

Modélisez votre capteur amovible et son support associé avec le logiciel GoogleSketchup afin de pouvoir réaliser un prototype en impression 3D.

 Prenez en compte chacune de ces contraintes dans la conception de votre support.

Vous testerez alors ce prototype en situation, afin de vérifier qu’il remplisse bien tous les critères du C.D.C.F.

Version utilisable en ligne de Sketchup,
si nécessaire à la maison ou pour les cours en distanciel :

Modèle sketchup
du
 Drone Parrot
 


Modèle Edrawings
du
 Drone Parrot

 Pour aller plus loin

Pour les élèves ayant terminé en avance ou qui sont très à l’aise avec le logiciel Sketchup, vous pouvez choisir de développer votre modélisation avec le logiciel Solidworks en utilisant le tutoriel ci-joint.

  Ressources concernant les outils de conception


Tutoriel SolidWorks
 4 Présentation de votre projet.

Présentez votre projet au reste de la classe en utilisant comme appui un document multimédia (le plus adapté à cet exercice), illustrant vos choix et les solutions techniques que vous avez développées afin de respecter au mieux le C.D.C.F. fixé.

 5 Impression 3D d’un prototype

Une fois votre conception terminée et validée par le professeur, vous pouvez imprimer un prototype de ce capteur afin de valider son intégration sur le drone et selon les conditions, le tester en situation en effectuant un vol d’essai avec le drone embarquant votre capteur.

 Impression 3D avec l’imprimante WITBOX
 
Fiches de synthèses de fin d’activité
(Notions de cours à connaitre)
Réalisation 1/3 : 
            Réalisation 2/3 :                  Réalisation 3/3 :