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De mes jeux d’enfants aux robots programmables Speechi: entre Lego et Artec

Les différences entre les briques Lego et les briques Artec/ les choix de design pour la robotique

le 19 décembre 2017 | Dernière mise à jour de l'article le 11 avril 2018

Speechi

12 rue de Weppes
59800 Lille
France

Tél.: 33 3 20 34 74 25
Fax : 33 3 20 34 74 26

artec robots lego mindstorm

Mémoire d'enfant

Tout petit, comme plusieurs enfants sur différentes générations, je jouais avec des Lego. On ne présente plus la célèbre brique des jeux de construction Lego, qui s’imbrique vers le haut et vers le bas, pour fabriquer des constructions simples comme complexes. Cette entreprise que j’ai aussi admiré pour l’initiative proposée par sa déclinaison de robots Lego Mindstorm.

Depuis j’ai grandi, j’ai fondé Speechi et j’ai développé, depuis 7 ans environ, une croyance en la robotique comme futur pilier de l’enseignement. J’ai repensé aux robots Lego Mindstorm ; et j’ai pensé qu’introduire des boîtes de robots programmables simplifiées serait la solution de substitution à la complexité des produits déjà présents sur le marché.

Cependant, trouver une brique supérieure à la brique Lego a été difficile. Il fallait trouver la solution idéale, c’est-à-dire une brique plus puissante, pour pénétrer le marché de l’éducation nationale. C’est là que l’histoire commence entre Speechi et Artec.

La philosophie de conception Speechi/Artec

Brique lego robotique
En découvrant l’entreprise japonaise Artec l’année dernière, j’ai découvert ses briques de construction. Dès lors, cette découverte a été le point de départ au lancement des robots programmables Speechi.

Rappelons, pour les rares qui ont échappé au phénomène, que la brique Lego ne s’imbrique que dans deux sens (par le haut et par le bas) et très facilement. Dans les robots programmables Lego, comme les robots Mindstorm, elle s’utilise soit sous sa forme la plus basique, soit de façon déclinée (en demi brique, en tiers, ou alors une brique unique et adaptée à la construction). En soit, la forme varie, mais pas le sens d’imbrication.

La brique de base du robot Artec : multidirectionnelle

Quant à la brique Artec, elle ouvre le champs des possibles ; étant conçu de façon différente, puisqu'elle se connecte dans plusieurs directions: en haut, en bas, en diagonale. Ceci est une façon de décupler les possibilités de construction. La vocation de cet article est de montrer pourquoi notre choix s’est porté sur la brique Artec, et quelles sont ses avantages en terme de fonction multidirectionnelle, de gain de temps et de briques mais aussi de simplicité logicielle ; en somme, pourquoi elle est un choix évident lorsque l'on enseigne l'informatique au collège par le biais de la robotique.

Du cerveau de l’enfant jusqu’à la fabrication du robot programmable: simplifier le process.

Faire le choix de cette brique qui solutionne plusieurs problématiques - que nous allons évoquer plus bas - c’est aller vers un nouveau principe de construction, vers une philosophie de produit différente. Ce n’est pas inventer un nouveau jouet.

La problématique qui se posait à nous était de créer un robot programmable, plusieurs robots à vrai dire, très facile à construire, et qui ne limite pas l’imagination de l’enfant à une seule création déjà pensée. Mais aussi, d'un point de vue du professeur d'informatique, qui focalise le travail sur la programmation et non sur la construction, ce qui n'est pas le sujet de la matière.

La brique Artec a été la solution qui permettait de réduire le temps de construction. Même si la fabrication du robot programmable est évidemment une étape importante, le temps passé sur cette étape ne doit pas se faire au détriment du temps passé à programmer. La finalité du robot programmable étant d’apprendre à l’enfant la programmation.

Multiplier les possibilités

Gain de temps

Grâce à la brique Artec et à ses multiples possibilités, avec un seau de brique beaucoup plus de robots sont réalisables.

Certains robots Speechi (comme le “Transformer”) seraient difficiles à réaliser avec des briques Lego, sauf si l’entreprise conçoit des briques spécifiques.

De plus, si nous comparons des robots programmables “identiques” (comprendre, des robots dont la finalité et le programme sont semblables) Lego et Speechi, nous constatons que le temps de production et la quantité de matière première nécessaire (ici, la brique) divergent fortement. Les résultats de cette petite étude sont en faveurs de la brique Artec, comme vous pouvez le lire ci-dessous:

  Robot suiveur de ligne Bras robotique
Comparaison robot-suiveur-de-ligne-lego
Kit du robot suiveur de ligne Lego
robot-suiveur-de-ligne-artec
Robot suiveur de ligne d'Artec
robot-bras-robotique-lego
Kit du bras robotique Lego
robot-bras-robotique-artec
Robot à bras mécanique d'Artec
Nombre de briques 93 44 259 154
Temps de montage Environ 20 minutes Environ 8 minutes Environ 90 minutes Environ 30 minutes

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Moins de briques et plus de points de connexion

Plus de points de connexion

Lego Artec
robot-lego-connectique Juste 5 points de connexion robot-artec-connectique 17 points de connexion
robot-lego-limite Peu de points => limitation de la créativité robot-artec-illimite Les blocs Artec se connectent verticalement, horizontalement et en diagonale => plus de liberté pour créer.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Les blocs Artec se connectent verticalement, horizontalement et en diagonale => créativité décuplée

Une boite Speechi proposera un plus grand nombre de robots constructibles, liste non exhaustive en utilisant toujours la même brique Artec, dont le design n'a pas besoin d'être modifié ou adapté à la construction d'un robot programmable particulier.

robots éducatifs de l'école des robots

Certes, Lego a réfléchi brillamment pour palier aux limites de sa brique en les transformant en points positifs. Les boîtes lego sont ainsi développées pour réaliser un robot spécifique. Un seul robot sera donc réalisable avec la boite mais ce robot sera plus qualitatif au niveau des finitions et des détails, grâce au sur mesure. Le robot Lego Boost en est un exemple:

Robot Lego

C’est donc une différence "philosophique" avec notre concept. Nos boîtes sont universelles et ouvertes à la complémentarité. Nul besoin de penser des pièces adaptées à tel ou tel robot, ni besoin de boîte additionnelle.

Apprendre à programmer avec des robots

Notre approche logicielle : Scratch

evolution education  nationale programmation des robots

Au delà des différences constatées entre les briques, et donc entre les constructions, le cerveau d'un robot Speechi est aussi différent de celui d'un robot Lego grâce à l'environnement logiciel.

Le logiciel de programmation EV3 utilisé par Lego est détaché des autres langages de programmation, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de passerelle connue entre l'EV3 et le C ou encore le Java.

Quant à nos robots programmables, ils sont programmés sur une base d'environnement Open Source Scratch: un langage de programmation par blocs, au programme de l'Education Nationale pour le collège, et le sera prochainement pour les classes primaires. Notre moyen logiciel s'utilise avec la carte Arduino, qui demeure aussi un environnement Open Source, d'ailleurs utilisé par plusieurs dizaines de milliers de développeurs.

'intérêt de travailler avec des solutions Open Source, c'est tout d'abord de tirer avantage des évolutions constantes de ces environnements utilisés de façon globale pour apprendre l'informatique. Comme le nombre et l'union font la force, cette communauté de développeurs propose des nouveautés logicielles fréquemment, plus rapidement qu'une équipe de développeurs maniant son propre logiciel fermé.

logiciel-de-programmation-robots

Arduino: un "cerveau" simplifié pour nos robots

En terme d'environnement matériel, nos robots sont programmables depuis une carte électronique Arduino. Le dessin de cette carte étant public (Open Source), il existe donc déjà différents milliers de capteurs, de moteurs, de périphériques compatibles. Elle est déjà utilisée mondialement pour la robotique et l'apprentissage de l'informatique, notamment au Japon.

Notre petit plus a été d'ajouter à la carte une protection plastique pour la renforcer et pour que les enfants puissent l'utiliser sans soucis ; cependant, le dessin reste le même ainsi que les connectiques.

Aller plus loin...

Bien que nos boites robotiques soient déjà complètes, il est possible de connecter toutes sortes de solutions qui ont été conçues pour Arduino - comme d'autres moteurs, moniteurs, écrans, connexions sans fil, etc. La liste est non exhaustive. Cela permet aux professeurs et aux élèves d'imaginer une "suite" à nos solutions.

Ce fut notre cas par exemple, par curiosité ou pour nos stands d'exposition: construire des robots plus imposants exigeait de les compléter avec des moteurs plus puissants, disponibles à moindre coût dans le "catalogue" Arduino.

Servomoteur robot éducatif

La solution matérielle Lego

Le design de Lego est clos. Ceci induit que les connecteurs utilisés (RJ12, designés pour les produits Lego) ne sont pas répandus en électronique. Après quelques manipulations et bidouillages, il est possible de rendre compatible d'autres périphériques, mais cela nécessite des opérations de recâblage, ce qui peut être un peu éreintant, surtout pour des professeurs dont le temps est déjà bien occupé - c'est pourquoi, dans le cadre de l'éducation, cette solution EV3 développée par Lego n'est pas adaptée, mais reste très efficace en général.

La spécificité et la pluralité de notre offre

Comme je vous le disais plus haut, bien qu'elle puisse être encore poussée, notre offre de robots programmables est déjà complète. Nos boîtes de bases sont conçues pour permettre de construire et programmer plusieurs robots, et comprennent donc plusieurs types de capteurs et moteurs pour que les enfants ne soient pas limités.

Pour expliciter cet avantage réel, voici une comparaison matérielle des boites du Kit Lego Éducation Mindstorms , d’une boîte Artec Robot de base (Robots élémentaires) et d’une boîte Artec de robots avancés.

  Kit Lego Mindstorms Éducation Artec Speechi Kit Robots Élementaires Artec Speechi Kit Robots Avancés
LEDs   4 4
Buzzer   1 1
Servomoteur 3 3 8
Moteur Courant Continu   2 2
Capteurs IR   2 2
Capteur son   1 1
Capteur Lumière 1 1 1
Accéléromètre   1 1
Capteur tactile 1 1 1
Capteur gyroscopique 1    
Capteur ultrasons 1    
Prix TTC 437 € 262 € 360 €

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Notre cursus éducatif entier pour enseigner l'informatique via la robotique

Notre boite robotique Education Nationale n'est pas qu'un kit composé de briques et de pièces électroniques, avec une brève notice de montage. Speechi propose un réel accompagnement pédagogique sous forme d'un cursus complet de cours qui l'aideront à apprendre à programmer à ses élèves. Ce guide pas-à-pas prend la forme de quatre manuels téléchargeables depuis notre site Ecole Robots. Ces manuels sont conçus pour plus de 16 heures de cours au minima. Chaque leçon que suivra l'élève est ancrée dans la vie réelle, en prenant exemple sur des objets qu'il a l'habitude de voir/d'utiliser dans sa vie de tous les jours. Il pourra apprendre les bases de la programmation, puis les cours se complexifieront au fur et à mesure de sa progression.

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