un projet fédérateur pour les étudiants de l`IUT de Montpellier

Robot guitariste clone : un projet fédérateur pour les étudiants de l’IUT de Montpellier
"Le boîtier d’acquisition NI USB-6009 a été choisi
pour sa souplesse d’utilisation, la possibilité
d’exploiter des sorties analogiques et numériques
pour commander des actionneurs et son coût très
compétitif. "
- Nicolas MARINO, IUT Mesures Physiques (http://web-mp.iutmontp.univ-montp2.fr/blogmp/)
L'objectif :
Créer une maquette permettant d’illustrer simplement et pédagogiquement, pour les étudiants, la notion de chaîne de mesure, d’acquisition et de
commande en utilisant comme support une guitare instrumentée.
La solution :
Utiliser un boîtier d’acquisition de données NI USB-6009 pour l’acquisition du son émis par la guitare et pour la commande des actionneurs « grattant
» les cordes. Une application LabVIEW traite les données et gère le boîtier d’acquisition.
Auteur(s) :
Nicolas MARINO - IUT Mesures Physiques (http://web-mp.iutmontp.univ-montp2.fr/blogmp/)
Le département Mesures Physiques de l’IUT de Montpellier forme de futurs techniciens supérieurs en Mesures Physiques compétents dans les secteurs
de la métrologie, des essais, de la chaîne de mesure, des procédés physico-chimiques et des contrôles et analyses. Deux diplômes sont préparés : le
DUT Mesures Physiques et la Licence Professionnelle Métiers de la Mesure, de l’Instrumentation et des Contrôles (MMIC).
Quand la musique est bonne … pour l’enseignement !
Dans le cadre de leur formation, nos étudiants appliquent leurs connaissances et compétences sur des projets pluridisciplinaires. Afin de les motiver cette
année, nous leur avons proposé de travailler sur ce robot clone guitariste qui associe musique et technologie.
Il a été développé par quatre étudiants sur trois semaines. Un binôme a travaillé sur la partie reconnaissance de notes de musique et un autre sur la main
robotisée.
NI USB-6009 et LabVIEW : un duo qui donne de la voix aux mesures
Les étudiants ont conçu la chaîne de mesure et de commande de façon simple et didactique en utilisant des composants industriels les plus représentatifs
du marché.
Le boîtier d’acquisition NI USB-6009 a été choisi pour sa souplesse d’utilisation, la possibilité d’exploiter des sorties analogiques et numériques pour
commander des actionneurs, son coût très compétitif et son adéquation parfaite avec le logiciel LabVIEW.
Pour le logiciel, nous avons cherché une référence industrielle que nos étudiants pourraient retrouver une fois en entreprise. C’est ainsi que LabVIEW
s’est imposé comme étant le meilleur compromis notoriété-accessibilité pour les étudiants. Son interface graphique le rend intuitif et facilement abordable.
Grâce aux versions étudiantes du logiciel, les étudiants ont la possibilité de créer chez eux leurs propres applications.
Les projets ont une durée de 100 heures, ce qui ne laisse aux étudiants que peu de temps pour la prise en main du logiciel et du boîtier d’acquisition.
Heureusement, le boîtier NI USB-6009 et le logiciel LabVIEW sont des outils simples et conviviaux qui lèvent rapidement cette contrainte grâce à une
prise en main rapide.
Reconnaissance de notes de musique : LabVIEW a l’oreille musicale
La première partie du projet concerne l’acquisition et le traitement d’un morceau de musique joué à la guitare par un vrai musicien.
Un microphone standard est couplé à un pré-amplificateur pour transformer les vibrations du son en un signal électrique analogique de 0 à 5 V. Ce signal
est ensuite transformé par le boîtier NI 6009 en un signal numérique exploitable par l’ordinateur. Le logiciel LabVIEW traite les données, affiche la
fréquence et la durée de chaque note jouée puis la classe dans un tableau.
À la fin de l’acquisition, ces informations sont traduites en note de musique (do, ré, mi, …, noire, blanche, croche…) puis envoyées dans une feuille de
calcul Excel dont l’ouverture est gérée par LabVIEW. Une macro crée un graphique représentant la partition sous forme classique de type solfège ou
spécifique aux guitaristes de type tablature.
Nous pouvons également écouter la partition sous forme numérisée grâce aux haut-parleurs.
Main robotisée : doigté et dextérité de rigueur
La deuxième partie du projet intervient une fois le morceau numérisé et s’occupe du jeu sur la guitare robotisée.
Sur une vraie guitare, la main du guitariste située sur le manche "choisit" la note en appuyant sur la corde et celle située sur la caisse « gratte » la corde
pour produire un son. Sur la guitare robotisée, ces actions sont reproduites par quatre électroaimants, trois sont placés au niveau du manche (ce qui limite
le nombre de notes possibles à quatre) et un servant à « gratter » la corde. Cela nous permet de jouer sans difficulté « Smoke on the water » de Deep
Purple. Ces actionneurs sont commandés par le boîtier d’acquisition utilisé ici en boîtier de commande. Une alimentation externe supplée le boîtier en
fournissant la puissance nécessaire pour agir sur les bobines des électroaimants. En effet, le boîtier ne peut délivrer que de faibles puissances.
Un projet au diapason avec la formation dispensée
Ce projet pluridisciplinaire reprenant une grande partie des matières de leur formation a intéressé et motivé nos étudiants. Ils ont trouvé un but à leur
apprentissage. Cette maquette sert également, d’une part, à illustrer nos enseignements en décortiquant chaque élément de la chaîne de mesure
(électronique, informatique d’instrumentation, capteur…) et, d’autre part, à représenter le cœur de notre formation lors des salons étudiants et des
journées Portes ouvertes.
Un article de presse, paru dans Midi Libre, a permis de faire découvrir au grand public le travail de nos étudiants et leur formation.
Élargir le répertoire musical de notre robot guitariste clone
Actuellement, les actionneurs ont une position fixe sur le manche de la guitare limitant ainsi à quatre le nombre de notes possibles. À l’avenir, nous
prévoyons de motoriser le déplacement des électroaimants afin de pouvoir parcourir tout le manche de la guitare et ainsi couvrir plusieurs octaves soit
environ 20 à 30 notes.
Juillet 2012
Informations sur l'auteur :
Nicolas MARINO
IUT Mesures Physiques (http://web-mp.iutmontp.univ-montp2.fr/blogmp/)
99, av Occitanie
Montpellier Cedex 5 34296
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France
Tél : +33 (0)4 99 58 52 01
[email protected] (mailto:[email protected])
La guitare robotisée avec les étudiants, le technicien et les enseignants chargés du projet
Face-avant de l’application LabVIEW
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Partitions solfège et tablature
Synoptique de la chaîne de mesure
Synoptique de la chaîne de mesure avec les matières enseignées associées
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Article Midi Libre
Législation
Cet article a été rédigé par un utilisateur de National Instruments ("NI"). IL EST FOURNI "EN L'ÉTAT" SANS AUCUNE GARANTIE ET EST SOUMIS À CERTAINES
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