Makeblock Les outils pour vos projets électroniques, robotiques et scientifiques

Présentation

Ce livre s'adresse à tout maker passionné qui souhaite appréhender l'écosystème Makeblock à travers des projets d'électronique, de robotique ou scientifiques.

L'auteur commence par mettre l'accent sur la notion centrale de bloc. Blocs de connaissances comme dans l'approche d'enseignement interdisciplinaire STEAM (Science, Technologie, Engineering, Arts et Mathématiques) que Makeblock a choisi d'adopter comme philosophie, blocs de type briques comme dans les jeux de construction Lego® ou Meccano®, ou encore blocs de code comme dans les interfaces de programmation visuelle telles que Scratch, mBlock, Ardublock ou encore Blockly…

Il propose ensuite un tour d'horizon des différents produits de Makeblock. Kits prêts à l'emploi, actionneurs, modules de commandes basés sur Arduino, robots mBot, Inventor kit et Ultimate kit 2.0 ou encore Airblock sont ainsi détaillés avant que le lecteur puisse découvrir les différentes applications possibles de ces produits.

Pour ce faire, l'auteur expose différents projets de réalisation, notamment en lien avec l'environnement, dans lesquels tous les profils de lecteurs peuvent trouver un intérêt. Le lecteur étudie par exemple comment réaliser un petit véhicule pour explorer l'environnement, comment créer une expérience assistée par ordinateur (ExAO) pour mesurer la qualité de l'eau ou encore comment construire une station connectée de mesure de l'environnement.

La création d'une station de mesure embarquée permettra également au lecteur de voir en quoi le langage Python ou l'utilisation de modules ESP élargit les possibilités d'utilisation des kits de Makeblock. De même, le traitement des données collectées avec Excel est étendu aux outils d'analyse plus poussés comme KNIME.

Pour finir, l'auteur explore les nouveautés techniques et pédagogiques dans le domaine des STEAM comme les kits de composants grand public qui visent à initier petits et grands à la programmation visuelle par flot avec Neuron, les objets connectés avec Codey Rocky et l'Intelligence Artificielle avec des fonctionnalités de l'atelier de codage mBlock5.

Des éléments complémentaires sont en téléchargement sur le site www.editions-eni.fr.

Table des matières

Des briques aux blocs : connaissances, objets et code

1. STEAM : une approche par blocs de connaissance
1. 1.1 Qu’est-ce que STEAM ?
2. 1.2 Science
3. 1.3 Technologie
4. 1.4 Engineering
5. 1.5 Arts
6. 1.6 Mathématiques
7. 1.7 STEAM en trois niveaux
2. Les systèmes classiques et historiques pour la construction d’objets par assemblage de blocs
1. 2.1 Les briques et les blocs dans le monde réel : Meccano et Lego
2. 2.2 Répéter pour inventer : le besoin de modèles et de modes d’emploi
3. 2.3 Le composant réutilisable et ses facettes
4. 2.4 L’assemblage et la métaconception
3. Des briques et des blocs de code avec Scratch, mBlock, Ardublock et Blockly
1. 3.1 Scratch et le paradigme de la programmation visuelle par blocs
2. 3.2 mBlock
3. 3.3 Ardublock
4. 3.4 Blockly
4. Prendre des composants sur étagère ou les faire soi-même
1. 4.1 Les limites des assemblages propriétaires
2. 4.2 Un besoin de rester ouvert aux autres systèmes pour pouvoir évoluer
  1. 4.2.1 Le protocole I 2 C
  2. 4.2.2 Le protocole SPI
  3. 4.2.3 Choisir entre I 2 C et SPI
3. 4.3 Le meilleur d’Arduino et de Raspberry Pi

Une offre pédagogique et ludique pour les STEAM : l’écosystème de Makeblock

1. Pourquoi choisir Makeblock ?
1. 1.1 L’offre décodée : un modèle et un catalogue
2. 1.2 Un packaging qui allie prêt à l’emploi et capacité d’invention
  1. 1.2.1 Les kits prêts à l’emploi et leurs extensions
  2. 1.2.2 Les modules de commande sous forme de platines et de kits de démarrage (starter kits)
  3. 1.2.3 Les modules d’extension des platines
  4. 1.2.4 Les capteurs
3. 1.3 Les actionneurs : moteurs, servomoteurs et afficheurs
  1. 1.3.1 Les moteurs électriques à courant continu et les servomoteurs
  2. 1.3.2 Les afficheurs et les écrans
  3. 1.3.3 Les composants mécaniques
  4. 1.3.4 Choisir le mode d’utilisation des kits : aidé et connecté ou libre et autonome
4. 1.4 La liberté du maker ou de l’ingénieur : voir Makeblock comme un entrepôt de composants
5. 1.5 Les modules de commande à base d’Arduino
  1. 1.5.1 mCore (Uno)
  2. 1.5.2 Orion (Uno)
  3. 1.5.3 Auriga (Mega)
  4. 1.5.4 Grille d’aide au choix
6. 1.6 L’utilisation de modules externes
7. 1.7 mBot
  1. 1.7.1 Présentation générale
  2. 1.7.2 Monter mBot
  3. 1.7.3 Jouer avec mBot
  4. 1.7.4 Expérimenter avec mBot
  5. 1.7.5 Coder avec mBot
  6. 1.7.6 Construire avec mBot
  7. 1.7.7 Les flottes de robots mBot
8. 1.8 Inventor kit et Ultimate kit 2.0
9. 1.9 Ranger
10. 1.10 Airblock
  1. 1.10.1 Les caractéristiques du drone Airblock
  2. 1.10.2 La configuration volante
  3. 1.10.3 La configuration flottante (aéroglisseur)
  4. 1.10.4 La configuration libre (custom)
  5. 1.10.5 La charge utile
  6. 1.10.6 Quelques compléments sur le pilotage des drones
11. 1.11 La table traçante de Makeblock
2. Le positionnement de l’offre de Makeblock pour les STEAM

Des applications pour de futurs ingénieurs, techniciens et scientifiques

1. Maîtriser la robotique avec mBot
1. 1.1 mBot, un robot éducatif à assembler
2. 1.2 Doter mBot d'un comportement avec mBlock
3. 1.3 Ajouter des capteurs et des actionneurs
4. 1.4 L'autonomie et les automatismes
5. 1.5 Un robot prêt pour la compétition
2. Réaliser et programmer des projets robotiques, scientifiques, ludiques ou créatifs avec les kits de Makeblock
1. 2.1 Du bricoleur à l'ingénieur
2. 2.2 SCRUM pour la robotique : créer, concevoir, faire un plan
  1. 2.2.1 Quelle méthode choisir ?
  2. 2.2.2 Les principales méthodologies de conception
  3. 2.2.3 Les méthodes agiles : SCRUM appliqué aux STEAM
  4. 2.2.4 Dernières précisions sur les méthodes agiles
3. 2.3 Programmer pour le monde réel
4. 2.4 Application 1 : construire un rover explorateur
5. 2.5 Application 2 : une expérience assistée par ordinateur (ExAO), mesurer la qualité de l'eau
  1. 2.5.1 Le paradigme des blocs au service de l’ExAO
  2. 2.5.2 Mesurer la qualité de l’eau : la turbidité
  3. 2.5.3 Mesurer la qualité de l’eau : la température et la conductivité
3. Apprendre la mécatronique avec Ultimate 2.0
1. 3.1 Le génie de Meccano, la simplicité de Lego et l’agilité d’Arduino
2. 3.2 Le potentiel de Makeblock Ultimate 2.0 pour les STEAM
3. 3.3 Qu’est-ce qu’un robot ?
  1. 3.3.1 Une typologie des robots terrestres et leur construction avec Makeblock
  2. 3.3.2 La motricité
  3. 3.3.3 Les actionneurs
  4. 3.3.4 Les capteurs et le mode d’autonomie
4. 3.4 Construire son propre modèle
5. 3.5 Les moteurs, les servomoteurs et l'alimentation
6. 3.6 Ajouter la chair au squelette : imprimer les coques et boîtiers en 3D
  1. 3.6.1 De la planche à dessin à l’imprimante 3D
  2. 3.6.2 Utiliser et faire évoluer les modèles 3D disponibles sur Internet
  3. 3.6.3 Des modèles pour Makeblock
  4. 3.6.4 Le stylo 3D
4. Applications : construire une station de mesure de l’environnement autonome ou connectée avec Makeblock
1. 4.1 L'intérêt du projet au regard des STEAM
2. 4.2 Un modèle générique (et assez complet) de station de mesure
3. 4.3 Les mesures courantes (température, humidité, pression et aérométrie)
4. 4.4 Évaluer la qualité de l’environnement
5. 4.5 Étudier le climat
6. 4.6 Choisir le type de station
7. 4.7 Les options techniques pour la réalisation
  1. 4.7.1 Les nano-ordinateurs et les microcontrôleurs
  2. 4.7.2 L'algorithmique, la programmation et le codage, l'administration
  3. 4.7.3 L'alimentation et le packaging
8. 4.8 Les capteurs et leur calibrage
9. 4.9 Les données enregistrées et le bon usage du GPS
5. Focus sur la mesure de la qualité de l’air
1. 5.1 La composition de l’air et la réglementation
2. 5.2 Concevoir une station de mesure de la qualité de l’air
3. 5.3 Mesurer les poussières PM1.0 et PM2.5 avec un capteur DSM501A
  1. 5.3.1 Le principe
  2. 5.3.2 La mise en œuvre avec le composant Me PM2.5 Sensor de Makeblock
  3. 5.3.3 La mise en œuvre avec des composants standards
4. 5.4 Mesurer la présence de gaz avec un capteur MQ135 et un capteur MQ2
  1. 5.4.1 La mise en œuvre avec le composant MQ-2 Me Gas Sensor Makeblock
  2. 5.4.2 La mise en œuvre avec un composant standard MQ-135
  3. 5.4.3 La mise en œuvre en format ultra-compact avec un capteur BME280
5. 5.5 Les capteurs et leurs caractéristiques : tableau récapitulatif
6. 5.6 Remarques sur le calibrage des capteurs

L’exploration de l'environnement

1. Pourquoi explorer l'environnement ?
2. Où et quoi explorer et mesurer ?
3. Explorer, filmer et photographier
1. 3.1 Filmer avec une caméra GoPro ou une CamPi
2. 3.2 Reconnaître automatiquement la flore et la faune
4. Une station embarquée avec Makeblock
1. 4.1 Réaliser une station mobile d’ExAO avec Ultimate 2.0
2. 4.2 Le cahier des charges de la station mobile
5. Miniaturiser pour embarquer, les nanostations
1. 5.1 Le module Pycom WiPy et l'extension Pysense programmée en MicroPython
2. 5.2 Le module Raspberry Pi et l'extension SenseHat programmée avec Scratch 2.0
3. 5.3 Le module ESP32 et les capteurs associés programmés en C++ avec l’IDE d’Arduino
4. 5.4 Le module Arduino Uno,combiné à un shield datalogger Adafruit et le capteur associé programmé en C++
5. 5.5 Synthèse sur les nanostations
6. Application 3 : l’expédition Mustang 2018 au Népal
1. 6.1 Le projet Mustang 2018
2. 6.2 L'intérêt du projet Mustang 2018 au regard des STEAM
3. 6.3 La station embarquée
4. 6.4 Les données collectées
  1. 6.4.1 Exploitation avec Excel
  2. 6.4.2 Exploitation évoluée des données avec KNIME
7. Application 4 : le projet artistique et connecté Printemps silencieux
1. 7.1 À l’origine, le Printemps silencieux de Rachel Carson
2. 7.2 La station de mesure intégrée au projet Printemps silencieux
3. 7.3 Les données collectées avec ThingSpeak
4. 7.4 L'intérêt du projet Printemps silencieux au regard des STEAM
8. Embarquer une station de mesure pour explorer l’environnement
1. 8.1 Airblock dans l’air pur d’Écosse
2. 8.2 Ranger dans les prés fleuris d’Auvergne

Diffuser les STEAM au plus grand nombre, dès le plus jeune âge

1. Introduction
2. Donner des degrés de liberté à l’éducation avec les STEAM
3. Créer un projet par l'assemblage de blocs physiques et de code avec Neuron
1. 3.1 Apprendre la programmation avec Neuron
  1. 3.1.1 Programmer par blocs avec mBlock5
  2. 3.1.2 Programmer en flux avec Neuron App
2. 3.2 Neuron pour le maker et l’apprentissage des STEAM
3. 3.3 Les blocs physiques disponibles
  1. 3.3.1 Le kit de base : Inventor
  2. 3.3.2 L'interface de pilotage et de programmation
  3. 3.3.3 Le kit le plus complet : Creative Lab
  4. 3.3.4 Entre les kits Inventor et Creative Lab : le kit Explorer
4. Codey Rocky
1. 4.1 Programmation et robotique avec Codey Rocky
  1. 4.1.1 Les deux briques de Codey Rocky
  2. 4.1.2 L’apprentissage de la programmation avec Codey Rocky
  3. 4.1.3 Les blocs de Neuron compatibles avec Codey Rocky et Lego
2. 4.2 Les premiers pas en intelligence artificielle avec mBlock5
5. Le codage comme piste d’avenir pour les STEAM
1. 5.1 Rendre vivant le codage : des blocs à la programmation en Python
2. 5.2 De la console de jeux au robot autonome
3. 5.3 La génération alpha au contact de l'intelligence artificielle et des objets connectés
  1. 5.3.1 Reconnaissance vocale et visuelle avec Microsoft Cognitive Service
  2. 5.3.2 Et ensuite ?
  8. Index

Auteur

Dominique MOLLARDEn savoir plus

Ingénieur en Informatique, Dominique MOLLARD a exercé en tant que Directeur de projets informatiques dans une grande administration française depuis plusieurs années. Il est passionné par le monde de la robotique et à ce titre s’est investi pendant plusieurs années en tant qu’animateur de clubs robotiques (JAMK Robotique, Les Ateliens) et formateur bénévole en robotique et programmation de l’Arduino (pour l’association Planète-Sciences Île-de-France et à distance en Afrique). Ses qualités pédagogiques se retrouvent dans ce livre dans lequel il a eu à cœur de transmettre au lecteur toutes ses compétences techniques et scientifiques autour de l’écosystème MakeBlock ou de l’Arduino.