Premiers pas en micro-robotique : Mindstorms

Comment les jeux de construction peuvent mener aux technologies de pointe... Mode d'emploi du Mindstorm.

Nous sommes de plus en plus nombreux, et pas seulement parmi les plus jeunes, à nous adonner à cette drôle de passion : la micro-robotique. Mais de quoi s'agit-il ?

On l'appelle «micro» car elle permet d'expérimenter sur un petit appareil les technologies inhérentes à sa grande sœur, la robotique. Il s'agira donc de concevoir, de monter et éventuellement de programmer un petit robot, le plus souvent un engin mobile de la taille d'une boîte à chaussures. La taille ne retirant rien à l'intérêt de la chose, on pourra retrouver tous les défis posés aux concepteurs de ce type d'engins.

En pratique, il faut savoir qu'il y a encore quelques années, ce drôle de sport était plutôt réservé à des adeptes de la micro-mécanique, de l'électronique et de la programmation dite «embarquée», trois domaines bien pointus pour le commun des mortels. Hors voici qu'apparaissent de bien étranges machines, sous la forme d'ensembles à monter soi-même, tout en restant abordables au plus grand nombre, financièrement et techniquement. Un bon exemple sera ce «Mindstorm» proposé par la firme LegoTM . On y retrouvera la facilité de montage propre à ces jouets de notre enfance, en plus d'une technicité assez impressionnante pour la chose. L'idéal, en somme, pour débuter puis approfondir le sujet sans être limité par le matériel ou la puissance de l'outil.

Tout cela doit paraître bien abstrait, c'est pourquoi nous allons aborder dès maintenant la présentation de ce Mindstorm. D'abord, ouvrons la boîte: quelques sachets plastiques renfermant les classiques éléments LegoTM Technique, plus de petits boîtiers cartons dans lesquels nous trouverons le système nerveux NXT.

Il s'agit d'un ensemble de:

    • quatre capteurs (deux de contact, un de lumière et couleurs et un de distance),
    • trois servomoteurs assez semblables a ceux rencontrés en modélisme,
    • et enfin du boîtier NXT lui-même, véritable cœur informatique de nos futurs robots, disposant d'un petit écran LCD monochrome et de quelques touches de pilotage.

Premier montage robotique

La notice de départ du Minstorm nous indique, de manière très visuelle, comment monter une base intéressante constituée du boîtier NXT bien sûr, pour le pilotage et des trois servomoteurs, dont deux serviront à la propulsion ainsi qu'à la direction. Le système fonctionnera en effet sur le modèle dit de «conduite différentielle» propre au déplacement des engins tout-terrain à chenille, par exemple. Le troisième servomoteur, quant à lui, restera disponible pour des montages ultérieurs. C'est une base que l'on pourra réutiliser pour de nombreux exemples. Voilà notre premier modèle assemblé en moins d'une demi-heure, comme promis par le fabriquant. Maintenant, comment lui donner vie?

Éléments de programmation embarquée

On peut voir, toujours suivant cette documentation de base, qu'il est possible de programmer directement le robot via le boîtier NXT, sans branchement à un terminal quelconque. Allumons notre NXT: différentes icônes s'offrent à nous. Nous choisirons dans un premier temps celle intitulée: NXT program . Une suite de cinq cases nous apparaît, chacune appelée à contenir un ordre direct style avancer, reculer, tourner, jouer un son... On s'apercevra vite que ces cinq cases constituent l'intégralité de la longueur possible d'un programme. Pas de quoi lui insuffler l'application du siècle, mais juste quelques exemples rapides et parlants, pour une petite démonstration hors ligne, par exemple.

Le NXT-G, un langage très visuel

Passons aux choses sérieuses. L'étape suivante, une fois les premiers essais effectués, va consister à brancher notre montage sur l'ordi pour accéder à toute la puissance dont nous pourrons disposer. Une fois installé l'environnement de développement sur la machine, ainsi que le pilote qui va la relier à notre robot, nous voilà en présence du fameux langage NXT-G. Avec un G pour graphique, c'est ce qui va faire toute la différence. Exit les difficultés d'apprentissage d'un langage informatique, il nous suffira de disposer à l'écran une suite d'icônes le long de ce qu'on appellera le «rayon de séquence», sorte de rail que suivront nos applications. Ensuite nous règleront les paramètres de chaque fonction à notre guise dans un formulaire en bas d'écran. On y trouvera la plupart des fonctions imaginables pour piloter notre robot, de la rotation des moteurs ou la lecture des capteurs, à la gestion des fichiers ou la liaison Bluetooth, en passant par les inévitables structures de contrôle, propres à tout algorithme qui se respecte. L'utilisation de ce système entièrement graphique sera peut-être d'autant plus aisée qu'on n'aura pas encore pris d'habitude de programmation. Idéal pour les débutants, donc.

Une fois notre première application constituée, et après avoir relié les deux systèmes par le cable USB, on utilisera les icônes de la partie «contrôleur» du logiciel pour basculer le tout vers le boîtier NXT et voir enfin le résultat de notre travail prendre vie. Une fois embarquée la version compilée, on pourra couper le cordon ombilical de la connexion USB et laisser notre machine s'ébattre. A noter que le transfert peut tout aussi bien s'effectuer via le Bluetooth si votre ordi en dispose.

C'est l'utilisation judicieuse des quelques capteurs et servomoteurs qui donnera toute la mesure des capacités de Mindstorm. Les utilisateurs aguerris rivalisent pour cela d'astuces dont ils n'hésitent pas à nous gratifier à travers leur blog par exemple. Les informations ne manquent pas sur le net à ce sujet.

D'autres modes de programmation seront également accessibles, dont l'une des plus originales: le MindDroid . Il s'agira d'une combinaison Minstorm/Android, le nouveau système pour téléphones portables signé Google, qui nous permettra une programmation entièrement embarquée extrêmement puissante et efficace, comme nous pourrons le voir.

Voilà de quoi bien démarrer dans la micro-robotique, avec un système où tout est fourni, structure, capteurs et actionneurs (à condition de se munir d'une bonne réserve de piles, puisque la batterie rechargeable n'est proposée qu'en option : c'est bien là l'un des rares bémols). En plus, bien sûr, de la partie commande : microprocesseur, entrées/sorties ainsi qu'un logiciel simple à apprendre et néanmoins puissant. De quoi faire un grand pas vers le futur... à la maison.

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