AR Drone Système didactique pour la STI2D

1. AR DroneSystème didactique pour la STI2D M Hallais Lycée Pomare IV

2. Sommaire • Présentation du système • Matériel • Logiciels • Documentation • Mise en œuvre et utilisation • App DMS • Drones • Exploitation pédagogique • Champs d’application STI2D • Activités • Projets

3. 1.Présentation du système : Matériel • 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

4. 1.Présentation du système : DMS

5. 1.Présentation du système : Drones • 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

6. 1.Présentation du système : Ipad • 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…’’

7. 1.Présentation du système : Logiciels fournis • 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

8. 1.Présentation du système : Logiciels • 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

9. 1.Présentation du système : Documents ressources • Dossier technique AR DRONE • Modélisation 3D solidworks • Modélisation SysML • Guide utilisateur • Developers’ guide • Vidéos

10. 2.Mise en œuvre du système • 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

11. 2.Utilisation du système : Drones • Drone commercial • Deux carènes • Filin & base • Batterie/chargeur • Hélices de rechange • Drone didactique • Alimentation • Configuration sur le châssis • Instrumentation

12. 2.Utilisation du système : App • Applications DMS : • Piloter le drone • Sustenter le drone • Orienter le drone • Transformation d'énergie • Se connecter • Analyser • Commander le drone

13. Piloter le drone

14. 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.

15. Sustenter le drone

16. 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.

17. Orienter le drone

18. 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)

19. Transformation d'énergie

20. 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

21. Se connecter

22. 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.

23. Analyser

24. Analyser

25. 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.

27. Commander le drone • 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.

28. CD LIVE UBUNTU

29. 3.Exploitations pédagogiques : Répartition des activités • Activités en STI2D • ETC : 9 • SIN : 3 • ITEC : 1 • Activité en SSI : 6

30. 3.Exploitations pédagogiques : Champs d’application

31. 3.Exploitations pédagogiques : Champs d’application des activités ETC

32. 3.Exploitations pédagogiques : Champs d’application des activités ETS

33. 3.Exploitations pédagogiques : Activités DMS 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.

34. Activité 1 : Appropriation • 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.

35. 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

36. Activité 2-Partie 1: Sustentation • 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

37. Activité 2-Partie 2: 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

38. Activité 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

39. Activité 3 Partie 1 & 2 : Orienter • Même démarche que pour l’activité 2 (Sustenter) • Bilan des moments • Bilan des forces • Comparaison des mouvements de translation et de rotation

40. Activité 4 : Maintenance du drone • Act 1 : SysmlDiag CU • Act 2 : Procédure de démontage • Act3 : Analyse & caractérisation de liaisons • Act 4 : Compromis éco-conception

41. Activité 5 : Transformation d’énergie • 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)

42. Activité 5:Transformation d’énergie • Activité complète, mais longue et difficile • Expérimentation difficile à mettre en œuvre en fin de séance.

43. Activité 6 : Altitude drone • 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.

44. 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.

45. Activité 7 : se connecter avec l’AR 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

46. Activité 7 : Se connecter • Introduction générale à la notion d’adressage • Analyse du modèle de communication

47. Activité 7 : Analyser la connexion • 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

48. 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.

49. Activité 7 : Analyser la connexion • Activité complète, mais longue et difficile • Partie 2 de l’activité effectuée en spécialité SIN

50. Activité 8 : Stockage d’énergie • 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),