Catégorie : MAQUEENPLUS

Comment les véhicules autonomes naviguent-ils avec précision dans les réseaux routiers urbains complexes et les rues très fréquentées ? Comment les robots logistiques trouvent-ils efficacement les itinéraires optimaux dans les entrepôts labyrinthiques ? Ces problèmes, en apparence complexes, peuvent être explorés et résolus grâce à notre voiture UNIHIKER K10 !

Dans le cadre de ce projet, tu vas concevoir un robot de navigation routière. Ce robot sera capable d’identifier avec précision les intersections en T et les carrefours, et permettra également au véhicule de suivre des itinéraires prédéfinis et d’effectuer des manœuvres de virage aux intersections complexes. Il s’agit non seulement d’un projet de programmation stimulant, mais aussi d’une avancée significative vers les technologies de transport intelligent de demain.

Objectif de la tâche

Utilisez les algorithmes intégrés de l’UNIHIKER K10 pour détecter les intersections en T et les carrefours, permettant ainsi à la voiture d’identifier avec précision les intersections et d’exécuter des virages spécifiques en fonction de chemins prédéfinis au sein d’un réseau routier complexe.

Points clés

1. Maîtriser l’utilisation des algorithmes intégrés pour reconnaître les intersections complexes telles que les carrefours et les intersections en T.
2. Apprendre les méthodes de détection des intersections et de contrôle des virages.
3. Comprendre le concept de « réseau routier » et le rôle de la planification des itinéraires dans les futurs systèmes de transport.

Liste des matériaux

Configuration matérielle requise :

Exercice pratique

Maintenant que tu maîtrises les commandes de base du véhicule, tu vas aborder des scénarios plus complexes. Les deux tâches suivantes te guideront dans la mise en pratique de la détection des intersections et de la planification de la navigation, te permettant ainsi d’exploiter pleinement les capacités de perception et de prise de décision du véhicule.

Tâche 1 : Détection d’intersections complexes

En mode requête, le véhicule détecte en continu l’état actuel de l’intersection et fournit un retour d’information en temps réel sur les résultats de la reconnaissance. Les informations relatives à l’intersection identifiée s’affichent sur l’écran du UNIHIKER K10.

Tâche 2 : Chemin de navigation spécifié

En se basant sur un itinéraire prédéfini, planifie à l’avance le trajet de navigation du véhicule et programme le pour qu’il suive strictement cet itinéraire pendant son fonctionnement.

Tâche 1 : Détection d’intersections complexes

1. Connexion matérielle

Connecte le Maqueen à ton ordinateur à l’aide d’un câble USB 3.0 vers Type-C.

Remarque : L’extrémité de type C doit être connectée au UNIHIKER K10.

2. Préparation du logiciel

Ouvre Open Mind+ et suit les étapes de préparation du logiciel comme indiqué dans le schéma ci-dessous.

3. Programmation

(1) Configuration initiale

Pour utiliser la fonction de suivi de ligne intégrée du Maqueen Plus V3, exécute les opérations suivantes lorsque le message « UNIHIKER K10 On Start » s’affiche :

1. → Utilise la commande « System initialization module » pour vous assurer que tous les modules fonctionnent correctement ;
2. → Utilise la commande « set up a patrol route speed » pour régler la voiture à la vitesse de suivi de ligne la plus basse ;
3. → Utilise la commande « patrolling on » pour activer la fonction de suivi de ligne, permettant à la voiture de circuler le long de la ligne noire.

(2) Détection d’intersections complexes

Dans la commande « forever », utilise l’instruction conditionnelle « If…Then » pour déterminer le type d’intersection actuellement détectée par la voiture.

Remarque : En mode requête, la voiture affiche différentes valeurs numériques lorsqu’elle reconnaît différents types d’intersections lors du suivi de ligne :

1. : Carrefour (intersection à 4 voies)
2. : Jonction en T
3. : Virage à gauche en ligne droite
4. : Virage à droite en ligne droite

Lorsque la commande « intersection detecting » renvoie la valeur 1, utilisez les commandes « cache text » et « Afficher le contenu mis en cache » pour afficher le texte « Carrefour détecté » sur l’écran UNIHIKER K10.

De même, lorsque la commande « intersection detecting » renvoie la valeur 2, indiquant qu’une intersection en T a été détectée, affichez le texte « Intersection en T détectée » sur l’écran UNIHIKER K10.

Lorsqu’une intersection avec virage à gauche suivi d’une voie continue ou virage à droite suivi d’une voie continue est détectée, la même méthode de vérification conditionnelle et d’affichage du texte est utilisée. Le programme complet est le suivant :

4. Exécution du programme

Avant de lancer le programme, assure-toi que le UNIHIKER K10 est correctement connecté à ton ordinateur via un câble USB. Après vérification, clique sur le bouton « Télécharger » du logiciel. Placezle véhicule sur la carte de suivi de ligne et allumez-le pour lancer le suivi. Lors de la détection d’intersections complexes, l’écran du UNIHIKER K10 affichera le type d’intersection correspondant.

Tâche 2 : Chemin de navigation spécifié

1. Programmation

(1) Planification du trajet Avant d’écrire le programme, planifie un itinéraire sur la carte comportant quatre types d’intersections. La voiture parcourra le trajet du point de départ à l’arrivée en passant par : deux intersections avec virage à gauche et possibilité de continuer tout droit, une intersection avec virage à droite et possibilité de continuer tout droit, deux carrefours et un carrefour en T. Chaque intersection est clairement indiquée par le sens de circulation correspondant, comme illustré ci-dessous :

(2) Configuration initiale

1. → Utilise la commande « System initialization module » pour vous assurer que tous les modules fonctionnent correctement ;
2. → Utilise la commande « set up patrol route speed » pour régler la voiture à la vitesse minimale de suivi de ligne ;
3. → Utilise la commande « patrolling on » pour activer la fonction de suivi de ligne, permettant à la voiture de circuler le long de la ligne noire.

(3) Chemin de navigation spécifié

1) Jonctions en T (intersections 1, 5 et 6)

Sur le parcours illustré, le véhicule rencontre trois intersections en T, nécessitant à chaque fois une manœuvre de virage différente. Pour la première intersection en T, utilise la commande « setup up Trord » dans la section « UNIHIKER K10 au démarrage » afin d’effectuer un virage à gauche.

Lors de la deuxième intersection en T, les commandes de contrôle direct ne peuvent pas être utilisées pour les virages. Dans la commande « forever », implémente une logique conditionnelle à l’aide de l’instruction « if…then » pour évaluer la commande « intersection detecting ».

Crée une nouvelle variable « flag_T » pour comptabiliser le nombre de passages aux intersections en T. Lorsque la commande « intersection detecting » renvoie la valeur 1 (condition vraie), incrémentez cette variable à l’aide de la commande « Changer flag_T de 1 ».

Lorsque la variable flag_T vaut 1, cela indique que le véhicule rencontre une deuxième intersection en T. Utilise la commande « set up Trord à droite » pour effectuer un virage à droite.

Lorsque la variable flag_T atteint 3, marquant la troisième rencontre d’une jonction en T, utilisez la commande « set up Trord stop» pour interrompre le fonctionnement de suivi de ligne de la voiture.

2) Jugement au carrefour (intersections 2 et 3)

De même, lors de la première rencontre à un carrefour, utilisez la commande « set up intersection à gauche » dans la section « UNIHIKER K10 au démarrage » pour effectuer un virage à gauche.

Au deuxième carrefour, dans le programme « Forever », évaluez la commande « intersection detecting ». Si cette commande renvoie la valeur 1, utilisez la commande « Définir la trajectoire droite au carrefour » pour maintenir une trajectoire rectiligne.

3) Intersection avec virage à gauche et voie droite (Intersection 5)

Ce type d’intersection n’apparaît qu’une seule fois. Dans la section « UNIHIKER K10 Au démarrage », utilisez la commande « set up left or straight » pour maintenir une trajectoire rectiligne à travers cette intersection.

Le programme complet est le suivant :

2. Exécution du programme

Avant de lancer le programme, assure toi que le UNIHIKER K10 est correctement connecté à ton ordinateur via un câble USB. Après vérification, clique sur le bouton « Télécharger » du logiciel. Place le Maqueen sur la carte de suivi de ligne et allume-le pour lancer le suivi de ligne selon le parcours prédéfini.

3. Pratique pratique

Coin des connaissances

1. Qu’est-ce qu’un « réseau routier » ?

Un réseau routier désigne un système interconnecté de routes au sein d’une zone spécifique, formant un réseau de voies. Dans notre vie quotidienne, que ce soit dans les rues des villes, sur les campus, dans les usines ou les entrepôts, on peut considérer tous ces lieux comme des réseaux composés de routes et d’intersections : ce que l’on appelle un « réseau routier ».

1. Définition et composition des réseaux routiers

Un réseau routier est un système interconnecté de routes à différents niveaux, formant une structure de transport en forme de toile. Selon les régions, les réseaux routiers peuvent comprendre différents types de routes, comme les autoroutes, les routes urbaines et les routes rurales.

2. Classification des réseaux routiers

Réseaux routiers : Principalement composés de routes à différents niveaux, reliant les villes, les villages et les principaux nœuds de transport, constituant la composante principale du transport régional.

Réseaux routiers urbains : Réseaux formés par diverses routes au sein des zones urbaines, constituant l’infrastructure fondamentale des transports urbains.

3. Fonctions et rôles des réseaux routiers

Les réseaux routiers constituent l’ossature des transports urbains, offrant des voies de circulation à divers types de véhicules. Ils garantissent des déplacements sûrs, efficaces, économiques et confortables. La conception et l’optimisation des réseaux routiers sont essentielles pour réduire les embouteillages et améliorer l’efficacité des transports.

2. Quel rôle joue la planification des trajectoires dans les transports du futur ?

Imagine une ville du futur où les voitures circulent de manière autonome grâce à des systèmes intelligents, sans intervention humaine. Dans ce système, la planification d’itinéraire fait office de « cerveau » pour le véhicule, l’aidant à déterminer les trajets optimaux au sein de réseaux routiers complexes.

Les fonctions de la planification de trajectoire peuvent être résumées comme suit :

1. Gain de temps et réduction du trafic

Les véhicules autonomes sélectionnent les itinéraires les plus rapides en fonction des conditions de circulation en temps réel, évitant ainsi les embouteillages pour atteindre leur destination plus rapidement.

2. Amélioration de la sécurité et prévention des accidents

Il détecte de manière proactive les obstacles et les dangers, et ajuste automatiquement les itinéraires pour éviter les collisions.

3. Optimisation du trafic à l’échelle du système

Lorsque plusieurs véhicules planifient intelligemment leurs itinéraires, la circulation urbaine est plus fluide et le temps d’attente réduit.

4. Livraison autonome fiable

Les robots de livraison et les véhicules logistiques autonomes s’appuient sur la planification d’itinéraires pour naviguer avec précision dans les villes et les entrepôts, permettant ainsi une livraison de colis efficace avec une intervention humaine minimale.

En substance, la planification d’itinéraires fonctionne comme une carte de navigation invisible, permettant aux futurs véhicules et robots de « voir » intelligemment les routes et de garantir ainsi des arrivées sûres et rapides. Les systèmes de transport intelligents de demain reposeront fondamentalement sur ce « cerveau intelligent ».

Releve le défi

Imagine notre voiture dans un labyrinthe complexe : pourrait-elle utiliser son « intelligence » pour trouver la sortie ? N’est-ce pas à la fois fascinant et stimulant ? Voyons maintenant comment concevoir un tel robot capable de résoudre des labyrinthes, de reconnaître automatiquement les chemins, d’éviter les obstacles et, finalement, d’atteindre sa destination !

As-tu imaginé ce que donnerait la voiture robot UNIHIKER K10 si elle devenait un robot intelligent de surveillance environnementale ? Elle pourrait non seulement afficher des données environnementales en temps réel, comme la température, l’humidité et la luminosité, mais aussi les représenter graphiquement pour nous aider à observer les tendances des changements environnementaux. Alors, partons de zéro et explorons étape par étape comment donner vie à cette idée aussi pratique que ludique !

Objectif de la tâche

Affiche les données d’humidité en temps réel sur l’écran UNIHIKER K10, enregistre-les et trace un graphique linéaire pour visualiser leur évolution. Utilisez la commande vocale pour consulter les valeurs d’humidité maximales et minimales.

Points de connaissance

• Apprendre à collecter et à stocker des données environnementales.
• Dessin du graphique principal et représentation visuelle.
• Comprendre la logique de reconnaissance vocale et d’interaction avec les données.
• Explorer les tendances en matière de surveillance environnementale intelligente.

Liste du matériel

Exercice pratique

Ce projet vise à collecter les données d’humidité mesurées par le capteur et à les représenter sous forme de graphique linéaire. La comparaison de ces données permettra d’identifier les valeurs d’humidité maximales et minimales. Enfin, des commandes vocales permettront de récupérer ces valeurs, qui seront affichées à l’écran une fois la commande vocale correctement reconnue. Pour atteindre cet objectif, le projet est divisé en deux tâches.

Tâche 1 : Tracer un graphique linéaire des données d’humidité

Stocke les données d’humidité surveillées en temps réel et représente-les sous forme de graphique linéaire afin de visualiser l’évolution des données.

Tâche 2 : Obtenir des données d’humidité par commande vocale

Ajoute une fonctionnalité de reconnaissance vocale pour permettre de répondre aux questions sur les données d’humidité. Utilise les commandes vocales pour obtenir les valeurs d’humidité maximale et minimale, et affichez ces valeurs à l’écran une fois les commandes vocales correctement reconnues.

Tâche 1 : Tracer un graphique linéaire des données d’humidité

1. Connexion matérielle

Utilise un câble de données USB 3.0 vers Type-C pour connecter la voiture robot assemblée à l’ordinateur.

Remarque : L’extrémité de type C doit être connectée au UNIHIKER K10.

2. Préparation du logiciel

Ouvre Mind+ et termine la configuration du logiciel comme indiqué dans les illustrations suivantes.

3. Programmation

Tracé d’un graphique linéaire, en utilisant des données d’humidité comme exemple.

(1) Représentation du système de coordonnées cartésiennes

Pour tracer un graphique linéaire sur l’écran UNIHIKER K10, il faut d’abord créer un système de coordonnées cartésiennes. La première étape consiste à utiliser la commande « set line width » pour définir l’épaisseur des lignes du système de coordonnées à 1. Si vous jugez les lignes trop fines, vous pouvez également la définir à 3, 4, etc.

Trace l’axe vertical (Y) à l’aide de la commande « cache draw line from, X1 Y1 to X2 Y2, color » afin de le créer à l’écran. Les coordonnées de départ de l’axe Y sont (10, 80) et les coordonnées d’arrivée sont (10, 280). Définis la couleur de la ligne sur noir pour que l’axe soit bien visible.

Trace l’axe horizontal (X) de la même manière. Définis son point de départ à (10, 280) et son point d’arrivée à (230, 280). Utilise ensuite la commande « show cached content » pour mettre à jour et afficher les axes X et Y sur l’écran UNIHIKER K10.

(2) Points de tracé

Après avoir défini le système de coordonnées cartésiennes, tu peux commencer à tracer les points. Avant cela, assure toi de déterminer les coordonnées X et Y de chaque point. Crée d’abord une nouvelle variable nommée « hum_x1 » pour stocker la coordonnée X du point, et initialise sa valeur à 10 .

L’ordonnée du point représente les données d’humidité, mais la valeur d’humidité ne peut pas être utilisée directement comme coordonnée Y. En effet, la plage de données d’humidité dépasse largement celle de l’écran, et l’échelle des valeurs est inverse à l’axe Y de l’écran. Pour résoudre ce problème, utilisez l’opérateur « map » afin d’associer la valeur d’humidité à une coordonnée Y correspondante sur l’écran UNIHIKER K10.

Crée une nouvelle variable nommée « hum_y1 » pour stocker les données d’humidité cartographiées. Initialise la valeur de « hum_y1 » avec la valeur d’humidité retournée par le capteur.

Ensuite, utilise la commande « cache draw point at XY color » pour tracer le point. Son abscisse est la variable « hum_x1 » et son ordonnée, la variable « hum_y1 ». Enfin, utilise la commande « show cached content » pour mettre à jour et afficher le point tracé sur l’écran UNIHIKER K10.

Après avoir placé le premier point, la coordonnée X correspondante doit être décalée de 10 unités vers la droite. Utilisez la commande « change hum_x1 by » pour incrémenter la valeur de hum_x1 de 10.

(2) Tracer des lignes

Après avoir tracé les points de données, l’étape suivante consiste à les utiliser pour créer un graphique linéaire. Utilise la commande « cache draw line from X1 Y1 to X2 Y2 color » pour relier les points en séquence et former une polyligne.

Pour déterminer les coordonnées de début et de fin de la ligne, créez deux nouvelles variables : « hum_x2 » et « hum_y2 ». Les coordonnées de début de la ligne (X1, Y1) correspondent aux coordonnées du premier point de données, soit (hum_x1, hum_y1). Les coordonnées de fin de la ligne (X2, Y2) correspondent aux coordonnées du point de données suivant, soit (hum_x2, hum_y2).

Au début du programme, sous « unihiker k10 au démarrage », initialise la valeur de « hum_x2 » à la valeur de « hum_x1 » et celle de « hum_y2 » à la valeur de « hum_y1 ».

Après avoir confirmé les points de départ et d’arrivée de la ligne, utilise la commande « cache draw line from X1 Y1 to X2 Y2 color » pour la tracer. Ensuite, utilise la commande « show cached content » pour afficher la ligne sur l’écran UNIHIKER K10.

Lorsque le point suivant est mis à jour, les coordonnées d’extrémité de la ligne doivent également être mises à jour. Pour ce faire, mettez à jour les valeurs de « hum_x2 » et « hum_y2 ».

Attribuez la valeur de « hum_x1 » à « hum_x2 », afin que « hum_x2 » stocke la coordonnée X du point précédent.

Attribuez la valeur de « hum_y1 » à « hum_y2 », afin que « hum_y2 » stocke la coordonnée Y du point précédent.

L’objectif de cette étape est de définir le point de départ de la nouvelle ligne afin qu’elle se connecte au point précédent.

4. Exécution du programme

Avant d’exécuter le programme, aassure toi que l’UNIHIKER K10 est correctement connecté à l’ordinateur via un câble USB. Une fois la connexion établie, clique sur le bouton « Transférer » du logiciel. Après l’exécution réussie du programme, un système de coordonnées cartésiennes s’affichera sur l’écran de l’UNIHIKER K10, et les données d’humidité mesurées en temps réel seront représentées graphiquement.

5. Essayez

Lors du tracé du graphique linéaire, tu peux rencontrer deux problèmes :

• Les points de données s’actualisent trop rapidement, ce qui provoque des changements rapides sur le graphique linéaire et le rend difficile à observer.
• Lorsque le nombre de points de données dépasse la plage de l’axe X de l’écran, le graphique continue de s’afficher, ce qui peut entraîner un affichage surchargé. Pour résoudre ce problème, vous pouvez prendre les mesures suivantes :
  • Ralentis la fréquence d’acquisition des données : ajoute un délai approprié entre les acquisitions afin de réduire la vitesse de génération des nouveaux points de données. Par exemple, tu peux insérer un court temps d’attente après la lecture de la valeur d’humidité et le tracé d’un nouveau point.
  • Limite la zone de dessin : pour garantir que le graphique linéaire soit dessiné uniquement à l’intérieur du système de coordonnées, tu dois soit limiter le nombre de points de données, soit restreindre la valeur de la coordonnée X.

Tâche 2 : Obtenir des données d’humidité par commande vocale

1. Programmation

Cette tâche s’appuie sur le programme « Essayez-le » de la tâche 1 en ajoutant le réveil vocal, la reconnaissance des commandes vocales et la capacité de reconnaître et de signaler les données d’humidité par interaction vocale.

(1) Initialisation de la fonction de reconnaissance vocale

Sous « unihiker k10 au démarrage », utilisez la commande « set speech recognition wake time ms language » pour initialiser le mode de reconnaissance vocale en continu, définir le délai de réveil à 6 secondes et choisir l’anglais comme langue. Cette étape garantit que le module de reconnaissance vocale démarre correctement et passe en mode d’écoute après avoir été activé par l’utilisateur.

Remarque : Actuellement, la reconnaissance vocale ne prend en charge que le chinois et l’anglais.

(2) Ajouter des mots clés de commande vocale

Utilisez l’instruction « ajouter un identifiant de commande vocale » pour attribuer un numéro d’identification unique à chaque commande vocale afin de faciliter sa reconnaissance et son traitement ultérieurs. Par exemple :

La commande « humidité maximale » se voit attribuer l’ID 0.

La commande « humidité minimale » se voit attribuer l’ID 1.

(3) Obtenir les valeurs d’humidité maximale et minimale

Au début du programme, créez deux variables, « hum_min » et « hum_max », pour stocker les valeurs minimales et maximales d’humidité. Utilisez la commande « read humidity » pour obtenir la valeur d’humidité initiale et assignez-la à « hum_min » et « hum_max ».

Créez une variable nommée « hum » pour acquérir en continu des données d’humidité en temps réel au sein de la boucle.

Utilisez la commande « si… alors… sinon » pour comparer les valeurs de « hum » et « hum_max ». Si « hum » est supérieur à « hum_max », mettez à jour « hum_max » avec la valeur de « hum ».

Sinon, si la condition est fausse, les données d’humidité maximale restent inchangées. Utilisez l’instruction « set hum_max to » pour affecter la valeur de la variable « hum_max » à la variable « hum_max ».

La méthode de comparaison des valeurs minimales d’humidité est la même que celle utilisée pour comparer les valeurs maximales d’humidité.

(4) Obtention des valeurs d’humidité maximale et minimale par commandes vocales

Pour obtenir les valeurs d’humidité maximale et minimale par commande vocale, il faut attendre que les graphiques linéaires soient entièrement tracés. Utilisez l’instruction « Si… alors » pour déterminer si la reconnaissance vocale est activée . Lorsque l’utilisateur prononce la phrase d’activation prédéfinie « Salut, Telly », la fonction de reconnaissance vocale passe en mode écoute et est prête à recevoir ses commandes vocales.

Si l’identifiant du mot de commande est détecté comme étant 0 (c’est-à-dire que l’utilisateur dit « humidité maximale »), utilisez l’instruction « afficher le contenu mis en cache » pour afficher la valeur la plus élevée comme « hum_max » à l’écran.

Si l’ID du mot de commande est détecté comme 1 (c’est-à-dire que l’utilisateur dit « humidité min »), utilisez l’instruction « afficher le contenu mis en cache » pour afficher l’humidité minimale comme « hum_max ».

Le programme complet est le suivant :

2. Exécution du programme

Avant d’exécuter le programme, veuillez vous assurer que l’UNIHIKER K10 est correctement connecté à l’ordinateur via le câble USB. Après avoir vérifié que tout est correct, cliquez sur le bouton « Exécuter » du logiciel. Une fois le programme exécuté avec succès, l’UNIHIKER K10 affichera un graphique linéaire d’humidité sur son écran. Une fois le graphique entièrement tracé, vous pouvez activer la reconnaissance vocale en disant « Salut Telly », puis prononcer la commande « humidité max ». L’écran affichera alors « Humidité max : ».

Remarque : Il existe deux phrases de réveil vocales : « Salut, Telly » et « Salut, Jarvis ».

Coin des connaissances

1. Contexte et importance de la surveillance environnementale intelligente

(1) La gravité des problèmes environnementaux

Avec le développement rapide de l’industrialisation et de l’urbanisation, les problèmes environnementaux sont devenus de plus en plus préoccupants. Des phénomènes tels que la pollution de l’air, la dégradation de la qualité de l’eau et la contamination des sols sont fréquents et constituent de graves menaces pour la santé et la qualité de vie des populations. Par exemple, le smog a entraîné une augmentation du nombre de patients souffrant de maladies respiratoires, et le rejet d’eaux usées industrielles a causé de graves dommages aux écosystèmes fluviaux. Dans ce contexte, les technologies de surveillance environnementale intelligente ont émergé. Elles permettent d’obtenir des données environnementales en temps réel et avec précision, fournissant ainsi une base scientifique à la gouvernance et à la protection de l’environnement.

(2) Limites de la surveillance environnementale traditionnelle

La surveillance environnementale traditionnelle repose principalement sur l’échantillonnage manuel et l’analyse en laboratoire, ce qui présente de nombreuses limites. Premièrement, la faible fréquence d’échantillonnage ne permet pas de refléter en temps réel l’évolution de la qualité de l’environnement. Deuxièmement, la répartition limitée des points d’échantillonnage rend difficile une couverture exhaustive de la zone surveillée. De plus, les analyses en laboratoire sont longues et ne permettent pas une prise de décision rapide. La technologie de surveillance environnementale intelligente pallie les lacunes de la surveillance traditionnelle grâce à l’utilisation de réseaux de capteurs, de l’Internet des objets (IoT) et de l’analyse des mégadonnées, permettant ainsi une surveillance automatisée, intelligente et en temps réel de l’environnement.

2. Tendances de développement de la surveillance environnementale intelligente

(1) Miniaturisation et intégration

Avec le développement de la microélectronique et des nanotechnologies, les capteurs de surveillance environnementale évoluent vers la miniaturisation et l’intégration. Les capteurs miniaturisés présentent l’avantage d’être de petite taille, peu gourmands en énergie et peu coûteux, ce qui facilite leur installation dans divers endroits et permet la création de réseaux de surveillance haute densité à grande échelle. Les modules de capteurs intégrés peuvent mesurer simultanément plusieurs paramètres environnementaux, améliorant ainsi l’efficacité de la surveillance et l’exhaustivité des données. Par exemple, l’intégration de capteurs de gaz, de température et d’humidité sur une seule puce permet une surveillance complète de la qualité de l’air.

(2) Intelligence et adaptabilité

Les futurs systèmes de surveillance environnementale intelligents seront dotés d’une intelligence accrue, leur permettant de reconnaître automatiquement les tendances des changements environnementaux et d’effectuer une surveillance adaptative. Grâce à l’apprentissage automatique et aux algorithmes d’intelligence artificielle, le système pourra ajuster automatiquement la fréquence et les paramètres de surveillance en fonction des variations des données environnementales. Par exemple, il pourra augmenter la fréquence de surveillance dans les zones où la qualité de l’air est mauvaise et la diminuer lorsque les conditions environnementales sont stables, ce qui permettra d’économiser de l’énergie et d’améliorer l’efficacité de la surveillance. Parallèlement, les systèmes de surveillance intelligents pourront également diagnostiquer automatiquement les pannes des capteurs et effectuer une autoréparation, améliorant ainsi la fiabilité et la stabilité du système.

(3) Intégration interdisciplinaire

Le développement de technologies intelligentes de surveillance environnementale nécessitera l’intégration de multiples disciplines, telles que les sciences de l’environnement, la physique, la chimie, la biologie, les sciences de l’information et l’informatique. Grâce à cette collaboration interdisciplinaire, il sera possible de développer des technologies et des équipements de surveillance environnementale plus performants et plus efficaces. Par exemple, l’association de la technologie des biocapteurs et de la vision par ordinateur permettra la surveillance en temps réel des polluants au sein des organismes vivants ; la mise à profit des avancées en sciences de l’environnement et en sciences de l’information contribuera à l’élaboration de modèles de prédiction de la qualité de l’environnement et de systèmes d’aide à la décision plus précis.

Relevez le défi

Puisque nous maîtrisons déjà la création de graphiques linéaires pour l’humidité, relevons un nouveau défi : créer simultanément des graphiques pour la luminosité et la température. Ce système de surveillance environnementale n’en sera que plus complet et pratique. Imaginez le plaisir de pouvoir observer intuitivement l’évolution de ces trois paramètres environnementaux clés – température, humidité et luminosité – sur un seul écran !

Tu as rêvé de donner vie à ton animal de compagnie électronique et de le faire interagir ? Dans ce projet, le capteur de lumière de l’UNIHIKER K10 simule la « tête » de l’animal, tandis que les capteurs de lumière gauche et droit du Maqueen Plus simulent ses « pattes ». Grâce à ce dispositif, tu peux interagir avec ton animal par de simples mouvements : il perçoit ta « présence » et réagit en conséquence. Découvrons ensemble comment rendre ton animal de compagnie électronique plus vivant et amusant !

Objectif de la tâche

Grâce à des capteurs de lumière, configure des modes interactifs pour ton animal de compagnie électronique afin qu’il réagisse différemment selon tes interactions. Lorsque tu touches le capteur de lumière du UNIHIKER K10, l’animal affiche une expression joyeuse et tourne sur lui-même ; lorsque tu touches le capteur de lumière gauche du Maqueen Plus, l’animal affiche une expression espiègle et recule pour t’éviter.

Points de connaissance

• Comprendre le rôle des capteurs dans l’interaction avec les robots
• Comprendre le rôle du flux « entrée-traitement-sortie » dans la conception d’interaction
• Apprendre à obtenir des valeurs à partir de capteurs de lumière et à effectuer une évaluation du seuil

Liste du matériel

Exercice pratique

Ce défi se déroule en deux étapes, chacune comprenant deux tâches, afin de concevoir et de mettre en œuvre le mode interactif de l’animal de compagnie électronique. La première tâche consiste à acquérir les données des capteurs et à initialiser les expressions de l’animal, tandis que la seconde améliore la logique interactive et le retour d’information dynamique de l’animal en fonction des données des capteurs.

Tâche 1 : Collecte de données et initialisation de l’expression

En lisant les données des capteurs de lumière, on comprend les conditions d’éclairage ambiant et on initialise l’expression de l’animal.

Tâche 2 : Concevoir une logique interactive

En se basant sur les variations des données recueillies par les capteurs de lumière, concevoir et implémenter la logique de réaction dynamique de l’animal de compagnie électronique. Ceci permet à l’animal d’afficher différentes émotions ou actions en fonction des changements environnementaux, renforçant ainsi l’interactivité et le dynamisme.

L’implémentation concrète est la suivante :

• Lorsque l’on touche le capteur de lumière du UNIHIKER K10, l’animal tourne sur lui-même et affiche une expression joyeuse. 
• Lorsque l’on touche le capteur de lumière gauche du Maqueen Plus, l’animal recule pour éviter la lumière, simulant une réaction timide ou d’évitement, et affiche une expression espiègle.

Tâche 1 : Collecte de données et initialisation de l’expression

1. Connexion matérielle

Utilise un câble de données USB 3.0 vers Type-C pour connecter la voiture robot à l’ordinateur.

Remarque : L’extrémité de type C doit être connectée au UNIHIKER K10.

2. Préparation du logiciel

Ouvrez Mind+ et terminez la configuration du logiciel comme indiqué dans les illustrations suivantes.

3. Programmation

(1) Lire les valeurs du capteur de lumière

Pour cette tâche, il est nécessaire de visualiser les valeurs du capteur de lumière via la sortie série. Par conséquent, la commande « serial write string Wrap » doit être utilisée pour afficher les résultats de lecture du capteur.

Pour obtenir l’intensité lumineuse ambiante sur l’UNIHIKER K10, utilisez la commande « read light » dans la « zone de commande UNIHIKER K10 » et intégrez-la dans la commande « serial write string Wrap » pour afficher le résultat sur le port série.

Pour obtenir les données du capteur de luminosité de la voiture Maqueen Plus, accédez à la zone de commandes « Carte d’extension » et sélectionnez la commande « read light intensity laft ». De même, intégrez-la dans la commande « write in string » pour afficher le résultat.

Pour obtenir les données du capteur de lumière droit, il suffit de remplacer « gauche » par « droite » dans la commande « read light intensity left ».

(2) Initialiser l’affichage de l’expression

Lorsque l’animal est inactif, son expression initiale est « ennuyé ». Dans la leçon 2, tous les fichiers image d’expression ont déjà été téléchargés. Dans ce défi, nous utiliserons directement l’image d’expression « 7 – Boring ».

Utilise la commande « cache local image » et affiche l’image à la position (X : 0, Y : 0). Clique sur l’icône « Paramètres » au centre de la commande, sélectionnez « Ouvrir » dans le menu déroulant, puis choisissez l’image de l’expression dans le dossier local. Dans les propriétés de l’image, définie la largeur à 240 et la hauteur à 320 pour qu’elle s’affiche correctement à l’écran.

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Ensuite, utilise la commande « show cached content » pour actualiser l’image mise en cache à l’écran. L’expression étant affichée dynamiquement, la commande « wait 0.1 seconds » doit être utilisée pour contrôler la durée d’affichage de chaque image.

Les trois images restantes peuvent être définies une à une selon la même méthode : chargées et affichées successivement pour former une expression animée « ennuyeuse ». Le programme complet est présenté ci-dessous :

4. Exécution du programme

Avant d’exécuter le programme, veille à t’assurer que le UNIHIKER K10 est correctement connecté à l’ordinateur via un câble USB. Une fois la connexion établie, cliquez sur le bouton « Télécharger ». Une fois l’exécution du programme terminée, l’image exprimant l’ennui s’affichera dynamiquement sur l’écran du UNIHIKER K10.

Pour visualiser les valeurs détectées par le capteur de lumière, ouvrez simplement la fenêtre du port série dans la zone d’affichage du terminal de Mind+. Vous pourrez ainsi observer les données de sortie du capteur en temps réel. Essayez de couvrir l’un des capteurs de lumière avec votre main et observez si les valeurs changent !

Remarque : Pour visualiser les données via le port série, l’UNIHIKER K10 doit être connecté à l’ordinateur à l’aide d’un câble USB.

5. Essayez

Étant donné la rapidité de mise à jour des valeurs des capteurs de lumière sur le port série, il est difficile de déterminer directement à quel capteur correspond chaque valeur. Existe-t-il un moyen de distinguer rapidement l’intensité lumineuse détectée par chaque capteur ? Essaye de trouver une solution créative : une méthode d’affichage plus claire ou une stratégie d’étiquetage pourraient-elles résoudre ce problème ?

Tâche 2 : Concevoir une logique interactive

1. Programmation

En t’appuyant sur la tâche 1, continue d’améliorer le programme en ajoutant une logique interactive. Cette logique peut être divisée en trois parties : interaction avec la tête, interaction avec le pied gauche et interaction avec le pied droit.

(1) Interaction de la tête

Lorsque l’utilisateur couvre le capteur de lumière du UNIHIKER K10 (simulant une action de « caresse sur la tête »), l’animal réagit par une réaction « joyeuse » : il tourne d’abord sur lui-même, puis adopte une expression « joyeuse » et affiche cet état à l’écran.

Créez une nouvelle fonction appelée « Interaction avec la tête » et effectue les opérations suivantes :

· Contrôle de mouvement

Utilise le bloc « set left motor direction rotate forward » de la section « Expansion Board » pour faire tourner les moteurs gauche et droit dans des directions opposées à la même vitesse (100), permettant ainsi à l’animal de tourner sur place.

Tourner à gauche : Régle le sens de rotation du moteur gauche sur arrière et celui du moteur droit sur avant

Tourner à droite : Régle le sens de rotation du moteur gauche sur avant et celui du moteur droit sur arrière, puis maintien cette position pendant 3 secondes.

Arrêt : Utilise la commande « set all motor stop » pour arrêter tous les moteurs.

· Commutateur d’expression

Utilise l’instruction « cache local image » pour charger les fichiers image , puis l’instruction « show cached content » pour afficher ou mettre à jour le contenu à l’écran.

• Déclencher la fonction « Interaction avec la tête »

Ajoute une logique conditionnelle dans le programme principal pour utiliser la commande « read light » afin d’obtenir la valeur actuelle du capteur de lumière.

Utilise l’instruction « si… alors » pour appeler la fonction « Interaction de la tête » lorsque la valeur détectée est inférieure à 50 (c’est-à-dire que la lumière est atténuée parce que la main couvre le capteur).

(2) Interaction du pied gauche

Lorsque l’utilisateur touche la zone « pied gauche » sur la carte mère Maqueen Plus V3 (en touchant le capteur photoélectrique Light-L), l’animal se déplace d’abord vers la gauche, puis vers la droite pour simuler un mouvement d’évitement, puis prend une expression « coquine ».

Créez une nouvelle fonction appelée « Left foot interaction ».

· Contrôle de mouvement

Utilise le bloc « set motor direction rotate speed » de la section « Expansion Board » pour régler le moteur gauche afin qu’il se déplace vers l’arrière à une vitesse de 200 pendant 0,2 seconde, puis utilisez le bloc « set all motor » pour arrêter tous les moteurs.

Utilise ensuite le bloc « set motor direction rotate speed » pour configurer le moteur droit afin qu’il recule à une vitesse de 200 pendant 0,2 seconde, et utilisez le bloc « set all motor » pour arrêter tous les moteurs.

· Commutateur d’expression

• Déclencher la fonction « Interaction du pied gauche »

Ajoutez une logique conditionnelle au programme principal. Utilise la commande « lire l’intensité lumineuse gauche » de la carte d’extension pour obtenir la valeur du capteur de luminosité gauche du véhicule.

Utilise la commande « si…alors ». Lorsque la valeur détectée est inférieure à 50 (indiquant que la lumière a faibli, par exemple lorsqu’une main couvre le capteur Light-L), appelez la fonction « Left foot interaction ».

Le programme complet est le suivant :

2. Exécution du programme

Avant d’exécuter le programme, assure toi que l’UNIHIKER K10 est correctement connecté à l’ordinateur à l’aide d’un câble USB. Une fois la connexion établie, clique sur le bouton « Télécharger» et patiente pendant le chargement du programme.

Une fois le programme lancé, l’écran du UNIHIKER K10 affichera dynamiquement une expression « ennuyeuse ».

Lorsque vous couvrez le capteur de lumière situé sur le dessus de l’UNIHIKER K10 (simulant une tape sur la tête), la voiture tournera à gauche sur place pendant 3 secondes, puis à droite pendant 3 secondes, et adoptera une expression de « rire ».

Lorsque tu couvres le capteur lumineux Light-L du côté gauche de la voiture (en simulant le fait de toucher son pied gauche), la voiture effectuera trois mouvements d’évitement vers l’arrière gauche et l’arrière droit, puis adoptera une expression « coquine ».

3. Essaye

Dans la tâche 2, tu as déjà terminé la programmation pour « Interaction avec la tête » et « Interaction avec le pied gauche ». Ensuite, essaye d’utiliser la même méthode pour compléter la fonction « Interaction avec le pied droit » !

Conseil : Lors de l’interaction avec le pied droit, la voiture doit d’abord reculer vers la droite et afficher une expression appropriée.

Coin des connaissances

1. Comprendre le rôle des capteurs dans l’interaction avec les robots

Qu’est-ce qu’un capteur ? Un capteur est comparable à l’organe sensoriel d’un robot, lui permettant de percevoir le monde extérieur. Les capteurs convertissent des informations telles que la lumière, la distance et la température en signaux envoyés à la carte de contrôle principale pour traitement. Voici quelques exemples de capteurs de base.

Comment les capteurs permettent-ils aux robots d’interagir ? Pour interagir, un robot doit d’abord percevoir les actions humaines ou les changements dans son environnement. Les capteurs servent de passerelle, de canal d’information, pour ce processus.

• Acquisition d’informations externes : Permet au robot de détecter les interactions. 
• Déclenchement de réponses comportementales : Lorsque des changements spécifiques sont détectés, le robot effectue des actions correspondantes (comme se tourner ou changer d’expression). 
• Interaction homme-robot : Le robot réagit à nos actions grâce aux données de ses capteurs, pour une expérience à la fois ludique et intelligente.

2. Le rôle du flux « Entrée – Traitement – ​​Sortie » dans la conception d’interaction

Dans l’interaction entre les robots et les humains, tout processus comportemental complet comprend généralement trois étapes clés : l’entrée, le traitement et la sortie.

Le flux « Entrée – Traitement – ​​Sortie » est au cœur de la conception d’interactions. Sans une évaluation correcte des entrées, le robot ne peut pas répondre avec précision. On peut concevoir chaque interaction comme un flux de données : il suffit de déterminer quel capteur utiliser pour percevoir quoi, dans quelles conditions l’interaction est « déclenchée » et comment le robot doit « répondre ». Grâce à cette approche, tu peux concevoir des interactions robotiques ludiques et captivantes !

Relevez le défi

Dans nos précédentes expériences d’interaction, l’animal de compagnie électronique réagissait par de nombreuses actions : rotation, recul, changement d’expression… grâce à différents capteurs lumineux. Ajoutons maintenant du son pour qu’il puisse exprimer ses émotions par différentes tonalités, pour une expérience interactive encore plus immersive ! À toi de jouer !

• Ajoute un bip joyeux à l’interaction « Tête », pour que l’animal émette un joyeux « bip bip » en tournant ; 
• Ajoute un effet sonore espiègle à l’interaction « Patte gauche », par exemple en alternant des tonalités aiguës et graves pour plus de fun ; 
• Conçoit ta propre « bibliothèque d’expressions sonores », pour que chaque interaction soit accompagnée d’une tonalité émotionnelle unique.

Essaye ! Ton animal de compagnie électronique peut-il exprimer des émotions et des réactions par une combinaison d’actions, d’expressions et de sons ?