1. Présentation du système

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Robin Chabot
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Sciences et Technologies de l Industrie et du Développement Durable Etude de système : L AR.DRONE Approche fonctionnelle d'une chaine d'énergie 1 ere STI2D Trans 1. Présentation du système L'AR.

Drone n'est pas simplement un quadricoptère télécommandé, c'est aussi le cœur d'une plate-forme de jeu a réalité augmentée multi-joueurs.

1 Sciences et Technologies de l Industrie et du Développement Durable Etude de système : L AR.DRONE Approche fonctionnelle d'une chaine d'énergie 1 ere STI2D Trans 1. Présentation du système L'AR.Drone de la société Parrot, est le premier quadricoptère piloté par un iphone/ipod- Touch/iPad ainsi que par la plupart des appareils mobiles Wi-Fi base sur Android. L'AR.Drone n'est pas simplement un quadricoptère télécommandé, c'est aussi le cœur d'une plate-forme de jeu a réalité augmentée multi-joueurs. Il est conçu pour une utilisation en extérieur et en intérieur grâce a une carène prévue pour le protéger des chocs et pour éviter le contact avec les hélices en rotation. En plus du pilotage intuitif de l'ar.drone par de simples mouvements appliques au mobile, les cameras embarquées nous permettent d'avoir une vision en direct de l'aéronef sur l'écran du mobile a quelques dizaines de mètres grâce au réseau Wi-Fi établi entre l'ar.drone et son mobile de pilotage. L'AR.Drone possède deux cameras, une frontale et l'autre verticale, pour donner une impression de perception en profondeur lors du vol et il est possible de sélectionner l'une ou l'autre des cameras (ou les deux) depuis l'application de pilotage. L'AR.Drone dispose aussi de plusieurs fonctionnalités d'autopilotage permettant le décollage, l atterrissage et le vol stationnaire. Le pilote automatique assure aussi le contrôle de l'ar.drone en cas de perte de connexion Wi-Fi avec le mobile de pilotage. Si l'ar.drone est utilisé avec un jeu a réalité augmentée, plusieurs fonctions de reconnaissances de formes permettent la détection de marqueurs places au sol ou sur d'autres drones facilitant ainsi le guidage de l'aéronef. Page 1/7

2. Travail demandé. 2.1. Prise en main du drone La fonction de pilotage automatique de l AR.Drone facilite le décollage et l atterrissage.

Lorsque l utilisateur enlève ses doigts de l écran de son ipod touch /iphone, le pilote automatique met l AR.Drone en vol stationnaire.

Si vous recevez un appel pendant que vous êtes en train de piloter le quadricoptère, le pilote automatique le stabilise et le fait atterrir après quelques secondes. Visionner les vidéo les vidéos AR.

2 2. Travail demandé Prise en main du drone La fonction de pilotage automatique de l AR.Drone facilite le décollage et l atterrissage. Après le décollage, le pilote automatique stabilise le quadricoptère à 50 centimètres du sol. Lorsque l utilisateur enlève ses doigts de l écran de son ipod touch /iphone, le pilote automatique met l AR.Drone en vol stationnaire. Le pilote automatique prend également les commandes si la connexion Wi-Fi est perdue. Il stabilise l AR.Drone avant de le faire atterrir en douceur. Si vous recevez un appel pendant que vous êtes en train de piloter le quadricoptère, le pilote automatique le stabilise et le fait atterrir après quelques secondes. Visionner les vidéo les vidéos AR.Drone-iPhone- Setup.mp4 et AR.Drone-Take-Off.mp4A l aide des vidéo En présence de votre enseignant, faire décoller le drone et voir comment il évolue. Q1. Que se passe-t-il si vous enlevez les doigts de l écran? Q2. Mettez votre main sous l ARDRONE, expliquer ce qu il se passe? Q3. Donnez une impulsion sur le rebord du drone, que se passe t-il (il reste penché, il avance, il reste stationnaire )? Q4. Mettez vos doigts sur les commandes de l écran tactile, comment faites vous pour faire évoluer le drone? Q5. Appuyer sur le bouton pour changer la vue du drone. Quelles sont les vues que vous pouvez obtenir? Page 2/7

2.2. Comment fonctionne le drone Arrêter le drone et enlever la protection en mousse.

D après vous, quel type d énergie est fourni au drone pour qu il bouge? Q7.

3. Comment est-il possible d obtenir un mouvement du drone à partir de l énergie électrique?

Quelle est le mouvement de la pièce entourée en orange? Q9.

3 2.2. Comment fonctionne le drone Arrêter le drone et enlever la protection en mousse. Ceci vous permettra de mieux visualiser les pièces pour répondre aux questions suivantes. Q6. D après vous, quel type d énergie est fourni au drone pour qu il bouge? Q7. Sur ce système quelle est donc la source d énergie? Quel est l inconvénient de ce système? 2.3. Comment est-il possible d obtenir un mouvement du drone à partir de l énergie électrique? L énergie électrique arrive sur le composant entouré ci-contre Q8. Quelle est le mouvement de la pièce entourée en orange? Q9. Quel est le nom de ce composant, qui convertit l énergie électrique en énergie mécanique de rotation? Q10. Indiquer le nom du système entouré en violet, préciser son rôle. Page 3/7

hélice. 2.4. Comment le drone appréhende t-il le monde qui l entoure?

4 Synthèse Q11. Compléter les bulles jaunes et bleues avec les éléments suivant : énergie mécanique de rotation, engrenage, batterie, énergie électrique, moteur brushless, énergie mécanique de rotation adaptée et hélice Comment le drone appréhende t-il le monde qui l entoure? Une fois le décollage effectue, plusieurs options s'offrent au Pilote : - Faire monter/descendre, tourner a droite ou a gauche l'ar.drone. - Effectuer un vol stationnaire ou un déplacement si la commande de déplacement est activée. - En cas de problème, demander un atterrissage d'urgence. Certaines de ces actions peuvent s'effectuer en parallèle (ex. monter en se déplaçant, ou descendre en vol stationnaire, etc.). - En cas de problème, demander un atterrissage d'urgence. - Afin de piloter le drone au mieux, le pilote dispose aussi de deux caméras. Page 4/7

Q12. Entourer en rouge les caméras sur les images suivantes La stabilisation du drone est basée sur des informations en provenance de plusieurs capteurs issus de la

Rechercher sur internet ce qu est un capteur à ultrason, un gyroscope et un accéléromètre. Q14.

5 Q12. Entourer en rouge les caméras sur les images suivantes La stabilisation du drone est basée sur des informations en provenance de plusieurs capteurs issus de la centrale inertielle : - Accéléromètre et Gyroscope et Capteur à ultra son. Q13. Rechercher sur internet ce qu est un capteur à ultrason, un gyroscope et un accéléromètre. Q14. Lorsque vous avez fait fonctionner le drone, Quel est le capteur qui a détecté votre main? Q15. Lorsque vous avez mis un coup sur le drone, quel est le capteur qui l a détecté? Q16. Compléter les cases avec les noms, capteur à ultrason, centrale inertielle (accéléromètre + gyroscope), caméra frontale et caméra de dessous. Page 5/7

6 2.5. Etude du capteur à ultrason. Pour connaitre sa hauteur, le capteur émet dans un premier temps un son. Puis l onde sonore émise rebondi sur le sol et remonte jusqu au récepteur à ultrason. La vitesse du son est constante. En comptant le temps mit par l onde pour réaliser cet allé retour on peut connaitre la hauteur. Q17. Rechercher sur internet la valeur de la vitesse du son. Dans le programme de gestion du capteur on trouve le calcul suivant : = Avec D, la distance entre le Drone et le sol en mettre. et T le temps écoulé entre l émission et la réception en seconde. Q18. Déterminer l expression littérale et la valeur de K : Q19. Déterminer la hauteur du drone si on relève 10μs entre l envoie et la réception: 2.6. Etude de la vitesse de rotation. Pour chaque question, donner l expression littérale, puis l application numérique. Les pales du drone font 1452 tours en 1 minute et 23 s. Q20. Déterminer la vitesse de rotation en Ns tour par seconde. Ns(tr/s) Q21. Déterminer la vitesse de rotation en Nm tour par minute. Nm(tr/min) Q22. Déterminer le nombre de tour qu aura fait l hélice au bout de 10 minutes. Page 6/7

7 3. Comportement du drone en vole Condition de l essai : L utilisateur demande un décollage, puis commande le drone seulement pour avancer tout droit. A aucun moment il envoie la consigne de monter ou descendre. Le programme présent dans le drone est fait pour maintenir une hauteur de vol constante s il ne reçoit aucune consigne pour monter ou descendre. Evolution du Dronne en ligne droite lorsqu il survole un obstacle : Q23. Expliquer l évolution du Dronne pour passer d une position à une autre en utilisant les éléments de langage suivant (voir exemple ci-dessous) : Pleine puissance sur les 4 moteurs, La distance drone<->sol est inférieure à 1m, La distance drone<->sol est supérieure à 1m, La distance drone<->sol reste égale à 1m, On s approche de la consigne D=1m diminué la puissance des 4 moteurs et stabiliser l altitude à 1m, Augmenter la puissance des 2 moteurs arrière par rapport au 2 moteurs avant tout en maintenant la hauteur D=1 Augmenter la puissance des 2 moteurs arrière par rapport au 2 moteurs avant tout en augmentant la puissance de l ensemble des moteurs, Augmenter la puissance des 2 moteurs arrière par rapport au 2 moteurs avant tout en diminuant la puissance de l ensemble des moteurs Diminution du temps T entre le signal d émission et de réception, Augmentation du temps T entre le signal d émission et de réception, Ex : Passage de la position au sol à la position 0 : Pleine puissance sur les 4 moteurs, Augmentation du temps T entre le signal d émission et de réception, On s approche de la consigne D=1m diminue la puissance des 4 moteurs et stabiliser l altitude à 1m, Q24. Proposer un algorithme permettant de piloter la puissance des moteurs en fonction des signaux d émission et de réception Page 7/7

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