Des LEGO® pour la CAO, pour la robotique et pour jouer
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Des LEGO® pour la CAO, pour la robotique et pour jouer
Le journal de la 3D en 3D une publication du portail Décembre 2007 Editorial Le Père Noël est en avance sur son temps ! Ce n’est pas la première fois que nous parlons de personnalisation de masse (Mass customization) dans cette revue.Je vous en rappelle le principe : vous permettre d’acheter un produit «grand public» mais qui vous est propre ou que vous avez configuré. Un exemple ? Combien de calendriers 2008 seront fabriqués à partir des photos des internautes ? Pour l’instant la personnalisation des formes n’est pas encore très développée. Elle fait souvent appel à des techniques de numérisation 3D et de fabrication rapide comme c’est le cas déjà pour certaines prothèses médicales, auditives ou dentaires (voir les numéros 4 et 9 de cette revue). La marque LEGO a sans doute la forme la plus aboutie de personnalisation de masse, avec ceci de spectaculaire qu’elle s’adresse à des enfants qui vont concevoir eux-mêmes leur jouet en 3D et le recevoir quelques jours après dans une boîte personnalisée ! La seule intervention des parents se situera au moment du paiement en ligne (quand même !). En y réfléchissant bien, c’est plus simple pour LEGO que pour tout autre fabricant puisqu’il s’agit d’un jeu d’assemblage. Mais il fallait y penser et le faire de façon agréable. Du coup, des designers en herbe ou professionnels se mettent à inventer des modèles à l’infini, que chacun peut commander à la «LEGO Factory» (ne manquez pas la superbe galerie de trains). Vous pouvez vous-même proposer vos réalisations aux autres passionnés sur le site dédié. Car naturellement, vous qui êtes fous de CAO, vous êtes sûrement comme moi un peu fous de LEGO ... Bonne lecture interactive Denis LOURME N°12 spécial Noël 2007 Des LEGO pour la CAO, pour la robotique et ... pour jouer ! ® La marque la plus célèbre de briques est née en 1949, plus de 20 ans avant les premiers logiciels de DAO (plus encore pour la CAO). Pourtant, quel bel exemple de performance technique (et commerciale) quand on pense que les nouvelles briques, parfois fort sophistiquées, s’assemblent avec les plus anciennes ! Nous n’allons pas parler ici de la conception du «produit» par le constructeur - voir l’encadré ci-dessous - mais de son utilisation dans l’apprentissage de la mécanique, des automatismes et de la robotique. Car LEGO, autour de sa gamme MINDSTORMS a développé une série de mallettes très technologiques à destination du monde éducatif, tandis qu’un enseignant minutieux a modélisé presque toutes les briques pour les utiliser dans l’enseignement la CAO ! dans ce numéro Apprendre la CAO : un jeu d’enfant ? Des LEGO au format SolidWorks. Modèle 3D. Page 2. Expliquer les automatismes et la robotique avec les mallettes pédagogiques. Modèle 3D. Page 3. De l’expérimentation à la compétition. Modèle 3D. Page 4. Concevoir en 3D son jouet et le commander « pour de vrai » Page 5. infos pratiques En dernière page : Liens utiles - Découvrez le CADreport Edition francophone. Abonnez-vous à la lettre gratuite d’information de CAO.fr - Soyez informé des prochaines parutions de (3D)2. Rendons à NX... Il y aura sans doute deux catégories de lecteurs pour ce numéro spécial de (3D)2 : les fans de LEGO et les utilisateurs de CAO, fidèles à cette revue, même si l’intersection des deux populations n’est sûrement pas un ensemble vide ! L’acronyme NX va donc avoir une signification différente suivant qu’on fasse partie d’un groupe ou de l’autre : Le premier pensera sans doute à l’une des versions d’un robot LEGO MINDSTORMS (aujourd’hui baptisé NXT). Le second pensera plus volontiers au logiciel CAO de Siemens PLM Software (ex UGS) qu’utilise justement le fabricant danois pour concevoir ses produits. Il se trouve qu’en raison des thèmes abordés et de sa forte présence dans le paysage éducatif français, nous parlerons plus de SolidWorks... tout en espérant consacrer un prochain (3D)2 à NX ! En attendant, pour en savoir plus sur le logiciel NX de Siemens PLM Software, cliquez ici. 1/5 Apprendre la CAO : un jeu d’enfant ? Philippe Lafarge est professeur de mécanique au Lycée de Borda à Dax (Landes). Il utilise depuis de nombreuses années les mallettes pédagogiques LEGO® EDUCATION (voir page suivante) pour illustrer les automatismes, la robotique ou simplement les bases de la mécanique générale. Il a eu l’idée d’introduire les briques sous forme virtuelle dans l’apprentissage de la CAO et a donc créé une bibliothèque de modèles correspondant aux gammes Racer, Technic et Mindstroms. Le logiciel de CAO SolidWorks est très présent dans les collèges et lycées techniques et au-delà dans l’enseignement supérieur (IUT, écoles d’ingénieurs, …). C’est pour cela que Philippe Lafarge a retenu cet outil et ce format. Un projet à la fois gigantesque et minutieux : « Les briques sont apparemment simples, explique-t-il, mais chacune d’elles a demandé une longue réflexion et un travail important, particulièrement dans l’exploitation des fonctions paramétriques du logiciel pour générer les familles de pièces.» C’est grâce à ce travail que nous pouvons illustrer ce numéro, car en plus de la conception de la bibliothèque (les pièces y sont référencées de manière explicite en français et classées dans des répertoires appropriés) Philippe Lafarge a reproduit un grand nombre de modèles célèbres. A l’écran, puis en vrai « L’utilisation des bibliothèques au sein de SolidWorks est un moyen efficace et agréable d’apprendre par exemple la notion d’assemblage, d’historique de construction ou de nomenclatures, poursuit Philippe Lafarge, d’autant que l’on peut ensuite réaliser physiquement le modèle et valider sa conception. Les élèves utilisent les bibliothèques CAO de la Seconde à la Terminale (mini-projets, TPE, PPE). En post-bac, il est possible d’aller plus loin dans la simulation cinématique en utilisant CosmosMotion (ndlr : le logiciel de simulation cinématique de SolidWorks) sur les modèles réalisés. » La société EDUCAD commercialise les bibliothèques développées par Philippe Lafarge. Elle fait même bénéficier les lecteurs de (3D)2 d’un prix très avantageux pour l’ensemble «SwCadDb» (voir cicontre) + pack «NXT» de plus de 1000 briques . Offre réservée aux établissements scolaires, universitaires et aux particuliers. Cliquez ici. Modèle 3D Zoom sur le modèle Retour pleine page Aide Cet assemblage réalisé sous SolidWorks reproduit le fameux AT-AT Imperial de la gamme Star Wars, réalisé à partir de la bibliothèque de briques « NXTpack » proposée par EDUCAD. A noter que pour alléger le poids de notre revue, nous avons retenu d’inclure ce modèle sous la forme solide (Brep pour les spécialistes). Il en résulte une attente avant l’affichage du mode 3D, qui dépendra de la puissance de votre ordinateur. Découvrez également le numéro « Spécial Education » que (3D)2 avait consacré au logiciel SolidWorks début 2007 La société EDUCAD commercialise égaleCliquez sur l’image ment SwCadDb, un catalogue CAO de com- ci-contre. posants normalisés (profilés, visserie, ressorts, roulements, engrenages, formes...), toujours au format SolidWorks. Destinée initialement au milieu éducatif, la bibliothèque SwCadDb est fournie avec un certain nombre d’utilitaires (animation, simulation cinématique 2D, ...) certes moins puissants que les modules avancés de SolidWorks mais conçus dans un objectif pédagogique et donc plus accessibles aux élèves des collèges et lycées. Pour l’industrie aussi On notera que la bibliothèque SwCadDB a C’est l’ajout d’un gestionnaire de nomenreçu le label RIP (Reconnu d’Intérêt Péda- clatures associé à SwCadDB qui a suscité gogique) décerné par le ministère de l’Edu- l’intérêt d’industriels (comme le CEA ou cation Nationale. il identifie « les logiciels et Saint-Gobain Pont-à-Mousson, ...) pour la les créations multimédias qui, après exper- bibliothèque proposée par EDUCAD. tise par des enseignants et Découvrez en cliquant ici les conditions spécialistes du domaine d’utilisation de la bibliothèque SWCAD répondent aux besoins et (étendue aux formes et engrenages) hors aux attentes du système secteur éducatif. Une offre spéciale éducatif. » est là aussi réservée à nos lecteurs. 2/5 Parce que tout n’est pas fait en briques ... Robotique et travail « collaboratif » autour d’une brique intelligente LEGO a développé une gamme de matériels et logiciels destinés au milieu éducatif. Proposés sous forme de mallettes pédagogiques, les LEGO MINDSTORMS permettent aux enseignants et animateurs d’apprendre aux enfants de plus de 10 ans les techniques des automatismes et de la robotique. Ces produits existent depuis de nombreuses années mais ils ont suivi les progrès technologiques pour aboutir à un matériel particulièrement riche en possibilités. Jugez-en plutôt : la mallette de base (photo) est aujourd’hui organisée autour de la nouvelle brique intelligente LEGO NXT et du logiciel LME (LEGO MINDSTORMS Education) basé sur LabVIEW de National Instruments. Ce logiciel remplace désormais Robolab qui reste commercialisé pour les détenteurs de la brique RCX d’ancienne génération. La brique intelligente fonctionne de manière autonome quand on lui a chargé (et même téléchargé avec une adaptateur bluetooth proposé en option) un programme conçu sur un ordinateur à l’aide du logiciel LME. La programmation est simplifiée grâce à des icônes (actions et captures d’informations ou d’évènements) enchaînées de façon Modèle 3D logique par simples « glisser-déposer ». La mallette de base comprend en outre 3 moteurs pilotables par la brique NXT (chacun d’eux étant doté d’un capteur de rotation), 2 capteurs de contact, 1 capteur de lumière, 1 capteur audio et des éléments «Technic» (briques, axes, roues, engrenages, ...). La version dédiée au milieu éducatif comprend en outre une batterie rechargeable et le logiciel Robot Educator Tutorial (39 «aides » animées) pour guider les enseignants dans la prise en main de ce kit. Cette mallette de base est complétée par de nombreuses boites complémentaires et pièces détachées. Yves PHILIPPE est Responsable Services Marchés chez Jeulin (voir ci-contre) qui distribue ces produits auprès des établissements d’enseignement : « Les solutions LEGO Education s’appuient sur une approche pédagogique qui encourage les élèves à participer à un processus d’apprentissage créatif et dynamique. Au lieu de mémoriser les acquis d’autres personnes, des défis les encouragent à utiliser leur propre imagination, à exercer leurs propres compétences et à coopérer avec d’autres élèves ». De quoi être optimiste pour le développement du travail collaboratif dans les entreprises ces prochaines années ! Zoom sur le modèle Retour pleine page Modèle Aide Où se procurer les produits de la gamme LEGO EDUCATION ? La société Jeulin est basée à Evreux en Normandie. Spécialiste du matériel du matériel didactique couvrant les besoins de l’enseignement des sciences et de la technologie (du primaire à l’enseignement supérieur), elle propose en particulier la gamme complète des LEGO MINDSTORMS pour l’Education (téléchargez ici un extrait du catalogue PDF). Plus largement, Jeulin distribue des solutions, mobiliers d’expérimentation et ressources documentaires nécessaires aux travaux pratiques. Jeulin dispose d’un service R&D et est également éditeur de logiciels. Elle a en particulier développé le concept d’ExAO (Expérimentation Assistée par Ordinateur) dans les domaines de la physique et de la biologie. Jeulin compte 230 salariés et assure la distribution des produits de son catalogue en France métropolitaine, dans les DOMTOM, dans plus de 450 Etablissements Français à l’Etranger mais aussi à l’export sur les cinq continents. www.jeulin.fr Pour le grand public Pas toujours facile de trouver en France les LEGO MINDSTORMS, dont le packaging est par ailleurs légèrement différent de la gamme Education. Si cet article vous a donné envie de les découvrir, rendez-vous dans des magasins spécialisés ou sur Internet (par exemple www.robopolis.com) Le Tribot NXT Voici un des robots que vous pourrez réaliser avec la mallette de base NXT 9797. Il utilise la brique intelligente NXT, trois moteurs, un capteur à ultrasons (au dessus des pinces), un détecteur de contact (derrière la barre verticale à l’avant du robot) et un capteur de lumière (sous le robot). Les câbles électriques n’ont pas été représentés. Ce modèle animé a été réalisé sous SolidWorks avec le pack de briques distribué par EDUCAD (voir page 2). 3/5 De l’expérimentation à la compétition La FIRST LEGO League : plus qu’un concours de robots Pour être amicale, la compétition n’en est pas moins d’ampleur internationale. La FIRST LEGO League (FLL) concerne chaque année des milliers d’enfants et leurs professeurs ou accompagnateurs d’une quarantaine de pays. Elle attire aussi des clubs et des associations, voire des particuliers. Elle tire son nom de la FIRST (For Inspiration and Recognition of Science and Technology), une association américaine pour l’éducation. Avec la collaboration de LEGO, elle a créé en 1989 un concours original qui ne se limite pas à une compétition technique mais qui met en avant l’esprit d’équipe et la recherche de solutions à des problèmes scientifiques. Par équipe de cinq ou six (dix maximum), les jeunes de 10 à 16 ans concourent, et ce n’est pas un mince travail pour eux comme pour l’adulte référent. Le thème de la compétition actuelle, baptisée Power Puzzle est «Explorer comment nos choix en matière de production et de consommation d’énergie LEGO Landes ? ( ) Il n’y a pas que le foie gras et le pastis (un gâteau) qui fassent courir les Landais. Nous vous avons présenté page 2 la bibliothèque de briques LEGO réalisée par un professeur Dacquois. Voici que le gagnant pour la France de la FIRST LEGO League 2007 est un groupe d’élèves du collège Serge Barranx de Montfort-en-Chalosse, un canton situé entre Dax et Mont-de-Marsan. Jean-Michel Neveu, professeur de Technologie, les accompagnait dans cette compétition. Il utilise les mallettes pédagogiques LEGO dans le cadre de son enseignement depuis plus de 15 ans et nous explique l’origine de cet engouement régional : « Il y a huit ans, à l’initiative de Daniel Lépine, enseignant à Dax, un groupe de professeurs de Technologie des Landes a souhaité valoriser les métiers technologiques et scientifiques auprès des jeunes. Nous avons retenu les produits éducatifs LEGO qui se sont vite propagés dans les collèges Landais. Pour apporter une motivation supplémentaire à ce projet, nous avons monté les premières rencontres de Robot & Tice deve- influencent la planète et notre qualité de vie ». En plus de concevoir un robot capable d’assurer les épreuves imposées sur ce thème, les jeunes défendront un projet pour analyser et réduire la consommation énergétique d’un bâtiment de leur ville. Le résultat obtenu à l’épreuve de robotique n’intervient que pour un quart des points dans le classement général ! Le gagnant du challenge pourra participer aux deux finales internationales qui ont lieu à Atlanta et au Japon. En France en janvier 2008 Depuis un an, la FLL est organisée en France par Planète Sciences, une association d’éducation populaire qui a pour objet de favoriser l’intérêt, la pratique et la connaissance des sciences et techniques auprès des jeunes. Pour la FLL, elle a repris l’initiative d’un enseignant du Sud-Ouest (voir notre article LEGO Landes). La compétition française réunira le 26 janvier 2008 vingt-cinq équipes à la Cité des sciences et de l’industrie (il est donc trop tard pour s’inscrire !). Anne Lejeune est responsable des activités scolaires au sein de Planète ces National : « Nous souhaitons faire croître progressivement le nombre d’équipes participantes en minimisant l’investissement financier pour ces dernières, mais aussi aider un jour l’équipe gagnante à participer à la finale américaine.». Pour atteindre ces objectifs, l’association fait appel au mécénat .Et si des acteurs de la CAO et de l’Usine Numérique soutenaient cette initiative ? (Cliquez sur l’image pour l’agrandir). Voici un robot ayant concouru à la FLL 2007. Des pièces sont changées entre chaque mission à remplir mais toute la programmation est enregistrée préalablement sur le robot. Cette épreuve ne constitue qu’un des aspects de la compétition. Envie d’inscrire votre école pour la FLL 2009 ? Envie de soutenir la compétition en France ? Cliquez ici. classe ? « Les mallettes pédagogiques sont riches et il faut savoir profiter des moindres ressources qu’elles procurent, même les plus simples », précise Jean-Michel NEVEU. « Quelques briques suffisent souvent pour comprendre un mécanisme, expliquer la transmission des mouvements, les engrenages (voir le modèle 3D ci-contre). Si un élève n’accepte pas toujours le jugement d’un professeur sur une copie, il comprend facilement que son petit montage ne fonctionne pas et va tout faire pour qu’il marche. C’est tout l’intérêt de l’expérimentation que permet notre discipline.» Le collège de Montfort-en-Chalosse utilise également SolidWorks et les bibliothèques d’EDUCAD pour les classes de 4ème et de 3ème, même si Jean-Michel Neveu regrette que moyens informatiques ne soient Mini 3D ! Zoom Retour Aide ses pas toujours à la hauteur des perIl n’est pas toujours nécessaire d’imaginer des assemblages complexes pour initier à la mécanique. formances qu’exigent ces outils ! Avec une poignée de briques, voici comment Jean- Découvrez ici des vidéos des exMichel Neveu fait comprendre les principes du ploits du collège Serge cliquet et de la transformation de mouvements ! BARRANX à la FLL 2007. 4/5 nues FIRST LEGO League au niveau national en 2002 et international dès 2004. Planète Sciences a repris depuis l’organisation de ces rencontres. » Si la participation à ces compétitions rassemble une quarantaine d’élèves volontaires du collège (les heures consacrées à la préparation se font hors temps scolaire), qu’en est-il de l’utilisation des LEGO en Concevoir en 3D son jouet et le commander « pour de vrai » L’interface du logiciel LEGO Data Designer. A gauche la palette de briques classées par thèmes. Vous concevez le modèle de vos rêves – je rêve d’un camion aux couleurs de CAO.fr … - en partant éventuellement de modèles téléchargés sur le site LEGO Factory et réalisés par d’autres passionnés (ce que j’ai fait). Vous Quelques astuces pour une prise pouvez mettre votre chef d’œuvre dans la galerie en lien main rapide de LEGO Data gne et le commander dans une boîte personnalisée (ce Designer (l’aide est en anglais, camion me coûtera 66 € TTC). La notice de montage dommage pour les plus jeunes !) : est associée à votre modèle, sous forme de guide pas à Pour faire pivoter une pièce, mettez la en mouvement au bout pas dans le logiciel, mais vous pouvez la générer au de la souris et utilisez les flêches format HTML et l’imprimer. Un jeu à laisser entre toutes du clavier. Sélectionnez plu- les mains. Rangez votre carte bancaire quand même ! sieurs briques avec la touche CTRL. Utilisez le copier/coller pour réutiliser des pièces ou des parties de l’assemblage. Si vous avez du mal à placer une brique à son emplacement, changez votre point de vue (bouton droit de la souris). L’avis d’un «vieux» de la CAO : on attend avec impatience la fonction «grouper» ! Infos pratiques et liens utiles La petite touche finale : la personnalisation de la boîte LEGO se fait sur le site web avant la validation de la commande. réservé... à LEGO nous tous les âges offre le plus bel exemple de « personnalisation de masse » (voir l’éditorial page 1) en permettant à chaque enfant - ou grand enfant - de créer virtuellement son modèle et de le commander sur Internet ! LEGO Data Designer pourrait être comparé à un logiciel de CAO à ceci près que vous ne pouvez pas créer de pièces, mais uniquement des assemblages. Autres nuances importantes, il est gratuit et utilisable par des très jeunes enfants (une connexion Internet est nécessaire pour le démarrer). Le principe est astucieux : une palette propose de nombreuses briques LEGO «standard» classées en différentes catégories (Factory, Creator, Mindstorms, ...). L’’utilisateur, pardon, votre enfant les glisse sur un espace 3D et les positionne. Naturellement un élément s’accroche intelligemment en fonction des briques déjà posées. Pour la gamme Factory (basique), le menu «Check Price» permet de connaître à tout moment le prix à payer pour recevoir toutes les briques du jouet ainsi conçu ! Si vous le commandez, l’illustration de votre modèle pourra être imprimée sur la boite. Si vous suivez les débats qui agitent le monde de la CAO sur les avantages et inconvénients de l’historique de construction, sachez que votre modèle LEGO est capable de générer sa propre notice de montage. Un exploit quand on sait que le fichier «.lxf» du camion ci-contre ne pèse que ...18 kO ! Téléchargez LEGO® Data Designer Pour en savoir plus sur le logiciel Adobe Acrobat 3D qui a permis la réalisation de cette revue, téléchargez le numéro 1 et le numéro 9 qui lui sont consacrés. Clics : LEGO - SolidWorks Education Vous voulez faire connaître (3D)2 à un tiers? Plutôt que de lui envoyer ce fichier, merci de le rediriger vers la page de téléchargement : www.cao.fr/3dcarre/numero12 Cela nous aidera à connaître la diffusion de cette revue et garantira au destinataire de disposer des bons outils pour sa lecture. Il pourra également être prévenu des prochains numéros s’il le souhaite. (3D)2 est une publication gratuite de CAO.fr (www.cao.fr), portail francophone dédié à la CFAO, à l’IAO, au PLM et au prototyapge rapide. Si vous voulez être prévenu des prochains numéros de (3D)2, nous vous invitons à vous abonner à la newsletter gratuite du portail qui vous informe deux fois par mois de l’actualité des domaines du portail. CAO.fr publie par ailleurs mensuellement et sur abonnement l’édition francophone du CADreport : indispensable à votre veille technologique, le CADreport vous livre les analyses et dossiers des meilleurs consultants internationaux CAO/PLM. Plus de 350 pages par an au format électronique, sans complaisance et sans publicité (www.cao.fr/cadreport). CAO.fr propose un abonnement spécial pour les établissements scolaires et universitaires. LEGO et MINDSTORMS sont dés marques déposées par la compagnie LEGO. Tous les produits et marques cités dans ce document appartiennent à leurs propriétaires respectifs. Copyright 2007 Rédacteur Denis LOURME - ma-CAO.fr – SARL au capital de 10 000 euros - RCS Toulouse 452 266 109 – NAF 723 Z 3, rue du Chêne vert – 31820 PIBRAC – téléphone, télécopie : 05 61 07 59 20 - Email : [email protected] 5/5