Séance 30 · Partie E · Projet final
Projet final,
et la suite.
Trente séances. Vous avez commencé par print("Bonjour") ; vous finissez avec un robot qui se régule, une carte qu’il construit, et un simulateur pour le tester. Il est temps d’assembler, de présenter — et de regarder la route qui mène de ce cours à l’X ou à l’ENS.
Durée : 4 séances (projet) + 1 (présentations et orientation) · Objectifs : mener un projet de robotique de bout en bout, le documenter, le présenter ; comprendre le parcours lycée → prépa → concours et ce qui compte vraiment.
Organisation
- Séances 1–3 : réalisation par équipes de 2 ou 3, avec un journal de bord.
- Séance 4 : finitions, répétition de la présentation.
- Séance 5 : présentations (5 min + questions), puis discussion orientation.
Trois sujets au choix ci-dessous. Chacun réutilise tout le cours ; aucun ne peut se faire sans méthode.
01 / Sujets
Sujet A — Le livreur autonome
Cahier des charges
- Une piste au ruban noir avec 3 « stations » marquées par une bande transversale.
- Le robot reçoit par WiFi (ou série) une commande « aller à la station 2 ».
- Il suit la ligne (PID, séance 29), compte les stations (FSM, séance 28), s’arrête à la bonne, signale son arrivée (OLED + télémétrie), attend la commande suivante.
- Obstacle sur la piste : s’arrête, attend qu’il disparaisse, reprend.
- Batterie faible : rentre à la station 0.
Ce que ça mobilise
| Suivi de ligne | Séances 23, 28, 29 |
| Comptage robuste (anti-rebond sur la bande) | 22, 28 |
| FSM avec commandes externes | 28 |
| Réseau et interface | 25, 26 |
| Journal et rejeu | 07, 20, 26 |
Critère de réussite : 10 livraisons consécutives sans intervention humaine.
01 / Sujets
Sujet B — Le cartographe
Cahier des charges
- Une arène de 2 × 1,5 m avec 3 ou 4 boîtes.
- Le robot explore seul pendant 3 minutes (FSM ou couches, séance 28) avec son radar ultrason sur servo.
- Il construit une carte d’occupation (défi ★★ de la séance 28) à partir de l’odométrie (séance 27) et l’envoie au PC en direct (séance 26).
- Le PC affiche la carte et la trajectoire (matplotlib, séance 19) ; à la fin, on compare avec le plan réel.
- Bonus : le robot revient au point de départ par le plus court chemin sur sa carte (BFS, séance 18).
Ce que ça mobilise
| Odométrie et sa dérive | 14, 27 |
| Radar non bloquant, filtrage | 23, 28 |
| Carte d’occupation, BFS | 18, 28 |
| Télémétrie, tableau de bord | 26 |
| Évaluation quantitative | 19 |
Critère de réussite : 80 % des cases correctement classées, mesuré, pas estimé.
01 / Sujets
Sujet C — Le bras qui trie
Cahier des charges
- Un bras à 2 ou 3 servos (kit en carton ou impression 3D) avec une pince, ou un aimant.
- Des objets (capsules, cubes) arrivent à une position connue ; un capteur (couleur TCS3200 ou photorésistance + LED de couleur) les identifie.
- Le bras les dépose dans le bac correspondant : cinématique inverse (défi ★★ de la séance 14), trajectoires douces (rampes, séance 27).
- Interface PC : une file de commandes, statistiques de tri, journal.
- Bonus : calibration automatique des positions des bacs par apprentissage (on guide le bras à la main, il mémorise).
Ce que ça mobilise
| Trigonométrie, cinématique inverse | 14 |
| Servos, PWM, alimentation | 21, 23 |
| Capteur de couleur, calibration | 23, 25 |
| Files, protocole, interface | 18, 20, 26 |
| Classes et tests | 16, 08 |
Critère de réussite : 20 objets triés d’affilée avec au plus 1 erreur.
02 / Méthode
Mener le projet
- Reformuler le cahier des charges en 5 lignes, et lister ce qui est hors périmètre.
- Découper en modules (perception, décision, action, liaison, interface) et en jalons : « le robot suit la ligne » avant « il compte les stations ».
- Simuler d’abord ce qui peut l’être (FSM, PID, carte). Tester avec des
assert. - Intégrer un module à la fois sur le robot. Journal de bord : date, ce qui marche, ce qui casse, mesures.
- Mesurer le critère de réussite, honnêtement. 7/10 livraisons, c’est 7/10, pas « ça marche presque ».
- Documenter : README (câblage, lancement, protocole, gains), schéma, vidéo de 30 s.
Répartition dans l’équipe
Un responsable par module, mais tout le monde comprend tout : à la présentation, les questions tombent sur n’importe qui. Le code est dans un dépôt Git partagé (installez-le, apprenez commit, push, pull : une heure suffit et vous vous en servirez toute votre vie). Une réunion de 5 minutes en début de séance : qu’a-t-on fait, que fait-on, qu’est-ce qui bloque.
02 / Méthode
Grille d’évaluation
| Critère | Poids | Ce qu’on regarde |
|---|---|---|
| Fonctionnement | 30 % | Le critère de réussite est-il atteint et mesuré ? Robustesse aux perturbations. |
| Conception | 20 % | Découpage clair, séparation perception / décision / action, sécurités, choix justifiés (FSM vs couches, cadences, protocole). |
| Qualité du code | 15 % | Lisible, nommé, testé, sans copier-coller, constantes en configuration. |
| Démarche | 15 % | Journal de bord, simulation avant matériel, mesures, itérations documentées. |
| Présentation | 10 % | 5 minutes tenues, démo, réponses aux questions, honnêteté sur les limites. |
| Documentation | 10 % | README complet : quelqu’un d’autre peut reproduire. |
Un projet qui marche à moitié mais dont vous expliquez précisément pourquoi vaut plus qu’un projet qui marche « par magie ».
02 / Méthode
La présentation de 5 minutes
- 30 s — Le problème et le critère de réussite.
- 60 s — Démonstration (vidéo de secours prête : le matériel tombe en panne le jour J).
- 90 s — L’architecture au tableau : les modules, les flux, les cadences. Un schéma, pas du code.
- 60 s — La difficulté principale et comment vous l’avez résolue, avec une mesure avant/après.
- 30 s — Ce qui ne marche pas, ce que vous feriez ensuite.
- Questions — Répondre à la question posée, dire « je ne sais pas » si c’est le cas, proposer comment le savoir.
C’est le format des TIPE en prépa (Travaux d’Initiative Personnelle Encadrés), épreuve orale de tous les concours d’ingénieurs et de l’X : un projet scientifique mené sur l’année, présenté en 15 minutes devant deux examinateurs.
Ce que les jurys valorisent : une question précise, une démarche expérimentale, des mesures, un regard critique sur ses propres résultats. Exactement ce que vous venez de faire.
Répétez à voix haute, chronomètre en main, trois fois.
03 / La suite
Le parcours : du collège aux concours
3ᵉ ──▶ Seconde ──▶ Première ──▶ Terminale ──▶ CPGE (2 ans, parfois 3) ──▶ Concours ──▶ École
│ │ │ │
│ Spécialités : Maths + Physique-Chimie + NSI (ou SI) │ X (Polytechnique)
│ │ Terminale : Maths + PC ou NSI, │ ENS (Paris, Lyon,
│ │ option Maths expertes │ Paris-Saclay, Rennes)
│ │ │ CentraleSupélec, Mines,
│ │ MPSI / MP2I / PCSI → MP, MPI, PC, PSI │ Ponts, ISAE, Télécom…
│
│ Autres voies vers la robotique : INSA / UT (post-bac), université (licence → master),
│ écoles en 5 ans, BUT GEII puis école. Toutes mènent à des ingénieurs et chercheurs.Les mots
CPGE : classes préparatoires aux grandes écoles, au lycée, gratuites, 2 ans intenses. MPSI (maths-physique), MP2I (maths-physique-informatique, la voie la plus proche de ce cours), PCSI (physique-chimie), puis MP, MPI, PC, PSI en deuxième année. Concours : écrits en avril-mai, oraux en juin-juillet. L’X (École polytechnique) forme des ingénieurs-scientifiques de haut niveau ; les ENS forment des chercheurs et enseignants-chercheurs. Les deux recrutent principalement sur concours après prépa, avec des épreuves de maths, physique, informatique, français, langues, et un oral (dont le TIPE).
03 / La suite
Ce qui compte vraiment, dès maintenant
Les fondamentaux
- Les maths, sans négociation : c’est le langage de tout ce que vous avez fait (trigonométrie, récurrence, équations différentielles, algèbre linéaire). Être à l’aise et curieux en maths au collège et au lycée est le premier prédicteur de réussite en prépa.
- La physique : vous avez simulé des moteurs, des ressorts, des pendules. Le cours de physique va les expliquer.
- Le français et l’expression : les concours ont des épreuves de français, et un ingénieur qui n’écrit pas bien n’est pas écouté.
- Une langue, l’anglais en tête : toute la documentation, toute la recherche.
Les habitudes
- Travailler régulièrement, pas en rafale. La prépa récompense l’endurance.
- Chercher par soi-même avant de demander : 20 minutes de blocage, puis une question précise.
- Écrire proprement ses raisonnements : le correcteur ne lit pas dans votre tête, l’ordinateur non plus.
- Accepter d’être mauvais au début de chaque nouvelle chose. Les défis ★★★ de ce cours étaient là pour ça.
- Dormir. Faire du sport. Garder un projet personnel qui vous plaît — un robot, par exemple.
Ce que l’X et les ENS ne demandent pas
D’avoir fait de la robotique au collège. Ce cours ne vous « qualifie » pour rien ; il vous a appris à penser en algorithmes, à mesurer, à douter, à persévérer — et il vous a montré que les maths et la physique servent à faire bouger des choses. Ce goût-là est ce qui vous portera quand la prépa sera dure. Les concours, eux, se préparent en prépa, avec les professeurs de prépa. Pas avant.
03 / La suite
Pour continuer dès cette année
| Quoi | Pour qui | Ce que c’est |
|---|---|---|
| Concours Castor informatique, Algoréa | Dès la 6ᵉ, gratuit, en classe ou en ligne | Énigmes algorithmiques, puis un parcours progressif de programmation. Le tremplin naturel. |
| France-IOI | Collège-lycée, en ligne | Entraînement à l’algorithmique jusqu’aux Olympiades internationales d’informatique. |
| Olympiades de mathématiques (OFM), Kangourou | Collège-lycée | Problèmes de maths qui demandent des idées, pas des recettes. |
| TFJM² (Tournoi français des jeunes mathématiciennes et mathématiciens) | Lycée | Recherche en équipe sur des problèmes ouverts, débats. |
| Trophées de robotique, RoboCup Junior, First Lego League | Collège-lycée, par équipes | Compétitions de robots : le projet de cette séance, en vrai, contre d’autres équipes. |
| Prologin | Moins de 21 ans | Concours national d’informatique, épreuve finale sur un jeu à programmer. |
| Advent of Code, Project Euler | Tout âge, en ligne | Problèmes quotidiens ou mathématiques ; excellent entraînement Python. |
Lire, regarder, construire
Livres : « Le théorème du perroquet » (Guedj), « Logicomix », « Gödel, Escher, Bach » (plus tard), les « Petites histoires de l’informatique ». En ligne : 3Blue1Brown (maths visuelles, anglais), El Jj, ScienceEtonnante, Micmaths. Construire : un robot par an, de plus en plus ambitieux ; un site pour le documenter ; un dépôt Git public. Et surtout : trouver deux ou trois camarades avec qui en parler. On progresse en groupe.
04 / Bilan
Ce que vous savez faire
Programmer
- Python complet : structures, fonctions, objets, générateurs, fichiers, erreurs, modules, tests.
- C/C++ embarqué : types, registres, interruptions, temps réel.
- MicroPython : matériel, bus, réseau, asyncio.
- Outils : NumPy, matplotlib, pyserial, Git.
Raisonner
- Complexité, invariants, terminaison, récurrence.
- Récursivité, backtracking, graphes, plus court chemin.
- Binaire, arithmétique modulaire, un aperçu de RSA.
Modéliser
- Vecteurs, angles, rotations, cinématique.
- Simulation numérique, méthode d’Euler, stabilité.
- Signal : filtrage, dérivation, intégration, Fourier.
Construire
- Électronique : loi d’Ohm, LED, capteurs, ponts, moteurs.
- Architecture carte / PC, protocoles, sécurité.
- Machines à états, régulation PID, odométrie, cartographie.
- Un projet mené, mesuré, documenté, présenté.
Vous n’êtes plus des débutants. Vous êtes des gens qui savent apprendre une technique nouvelle en une séance. C’est la seule compétence qui dure.
04 / Bilan
Auto-évaluation du parcours
Le programme de l’année prochaine
Ce parcours peut se poursuivre : vision par ordinateur (OpenCV, détection d’objets), apprentissage automatique (réseaux de neurones, apprentissage par renforcement sur le simulateur), ROS (le système d’exploitation des robots de recherche), conception mécanique (CAO, impression 3D), électronique avancée (conception de circuits imprimés). Et un robot plus grand, pour une compétition.
Fin
Merci, et bonne route
Le SSD conserve. La RAM accueille le travail. Le CPU exécute. Le système coordonne. Et vous, maintenant, savez leur dire quoi faire — jusqu’à faire rouler un robot.
Ce cours est vivant : signalez les erreurs, proposez des améliorations, envoyez vos projets. La pastille WhatsApp est là pour ça.
Retour au début
Relisez la séance 01. Vous y verrez tout ce que vous ne compreniez pas à l’époque — et tout ce que vous comprenez maintenant.
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