Dossier élève
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1. Dans le tableau suivant se trouve une liste de mat riaux susceptibles d tre utilis s pour l aspirateur Indique les caract ristiques de ces mat riaux les techniques employ es pour le fa onnage et pour la mise en forme et la valorisation des mat riaux Aide toi ventuellement du r seau Internet Fa onnage Valorisation Mise en forme alorisatio Mat riaux Caract ristiques Acier Acier inox Aluminium B ton Bois Carton Cuivre Plastique themodurcissable bak lite Plastique themoplastique PVC ABS Polystyr ne expans Verre L aspirateur autonome 13 Indique galement les mati res premi res dont sont issus ces mat riaux et l origine des mati res Origines premi res Mat riaux Mati res premi res Acier Acier inox Aluminium B ton Bois Carton Cuivre Plastique themodurcissable bak lite Plastique themoplastique PVC ABS Polystyr ne expans Verre Parmi cette liste choisis le mat riau le mieux adapt pour r aliser le robot aspirateur Quelle est la diff rence fondamentale entre les plastiques thermoplastiques et thermodurcissables Aide toi du r seau Internet Cite quelques thermoplastiques et des exemples d utilisation Aide toi du r seau Internet Quelles sont les technique2. activit s pr c dentes en compl tant les extraits d un cahier des charges simplifi Le produit et son march Le produit destin aux personnes int ress es par les nouvelles technologies et disposant d un budget R duire le temps consacr au passage de l aspirateur en r alisant cette activit de mani re autonome Objectifs R aliser un aspirateur fonctionnant de mani re fiable et Les contraintes conomiques Le co t du robot aspirateur doit tre Les contraintes techniques masse La masse de l objet doit tre Environnement du produit L aspirateur est con u pour fonctionner lieu et doit pouvoir se d placer dans une pi ce sans tomber les meubles franchir contourner etc L aspirateur autonome 6 Recherche et choix de solutions techniques Rappelle quelle est la fonction principale du robot aspirateur Pour r aliser cette fonction de service le robot aspirateur doit disposer de plusieurs fonctions techniques essentielles Quelles sont ces deux fonctions techniques Fonction technique enlever les poussi res au sol Cite les diff rents moyens d enlever les poussi res au sol Indique quel ph nom ne physique permet d aspirer la poussi re Comment ce ph nom ne est il mis en uvre dans un aspirateur Observe le dessous de l aspirateur pour t aider Explique pourquoi les aspirateurs sont q
3. le sch ma o sont situ s ces l ments Quels sont les l ments qui permettent de mettre en mouvement et de faire avancer le robot au sol Quel est le r le de la roue avant centrale Utilise la t l commande du robot aspirateur A l aide des touches directionnelles fais avancer reculer et tourner le robot Observe le comportement du robot et de ses roues Explique les mouvements du robot et comment l aspirateur r alise ces diff rents mouvements L aspirateur autonome 9 Combien de moteurs sont n cessaires pour mettre en action le robot Explique ta r ponse Quel type de v hicule utilise ce m me principe pour se d placer Quel est le comportement du robot si les deux roues tournent la m me vitesse dans le m me sens Quel est le comportement du robot si la roue gauche tourne plus vite que la roue droite et dans le m me sens R alise un sch ma Indique de quelle mani re doivent fonctionner les moteurs des robots pour r aliser l itin raire suivant 1 Le robot avance tout droit pendant 5 secondes 2 Puis il r alise un quart de tour vers la droite le robot reste sur place pendant le tour 3 Ensuite il avance en tournant gauche durant 3 secondes 4 Finalement il recule en conservant son cap durant 5 secondes Pour pouvoir atteindre une place de parking le long d une route un automobiliste doit r aliser des man uvres successi
4. r aliser le robot est importante ou non Fonctions de service Composants Mat riau x d terminer Composants Composants les plus lourds Moteur Influence du mat riau Fp1 aspirer la poussi re de mani re autonome Fc1 stocker la poussi re aspir e Fc2 nettoyer sous les meubles Fc3 nettoyer le long des murs Fc4 passer les obstacles sans les d molir Fc5 ne pas tomber dans les escaliers Fc6 passer les petites d nivel es tapis Fc7 tre transportable Fc8 tre rang facilement Fc9 tre un prix abordable Fc10 tre esth tique L aspirateur autonome 12 Fc11 s arr ter en cas de danger Fci2 s arr ter s il n est plus au sol L gende pas d influence peu d influence tr s influent Quelles sont selon toi les propri t s des mat riaux prendre en compte pour r pondre aux contraintes nonc es pr c demment Attribue aux propri t s suivantes une note sur 5 selon la pertinence de la propri t pour les contraintes donn es plus la note est lev e plus la propri t est pertinente Oxydation Conduction lectrique Etanch it Conduction thermique ___ Densit Solidit Classe les 3 propri t s les plus pertinentes de la plus importante la moins importante pour le robot Indique pourquoi ces propri t s sont pertinentes
5. Bissel L aspirateur p tr le de J S Thurman L aspirateur lectrique de C Dufour Balai tapis de Daniel Hess Premier aspirateur Dyson Apparition du filtre jetable papier L aspirateur de W Griffith H C Booth et le Puffing Billy Le Dustbuster de Black amp Decker L aspirateur autonome ovoz gr 7 L aspirateur centralis de D Kenney L aspiro batteur de Hoover Le Whirlwind d l McGaffey 1 aspirateur lectrique europ en de Nilfisk L aspirateur portable de F Osius Apparition des sacs en papier L aspirateur Hoover de J Spangler 1 aspirateur m canique fran ais de R Bimm 1876 1869 1906 _ 1860__ 1905 1901 D 1910 1979 Justifie les raisons pour lesquelles les concepteurs ont fait voluer leurs aspirateurs Explique pourquoi la frise se s pare en plusieurs branches Chacune de ces branches correspond une famille d aspirateurs Retrouve le nom de ces familles et place les sur la frise Tous les appareils dans la frise n cessitent de l nergie Indique dans le tableau suivant pour chaque aspirateur quelle type d nergie est utilis e et qu elle en est sa source Source d nergie i r Energie utilis r ie Aspirateurs Sos tue D o provient l nergie Le balai brosse Bissel L aspirateur de J S Thurman L aspirateur de C Dufour Le balai de D Hess L aspirateur Dyson L aspirateur
6. NT Il faut donc attribuer diff rents droits d acc s aux documents Exemple d un planning S ances S1 S2 s3 S4 S5 S6 S7 S8 T ches Pr pa Sondage Recherche Sondade client le g Analyse Sondage Choix des D bat et supports choix R alisation Vid o maquettes Affiche L gende Tous tous les l ves r alisent la t che A l l ve A r alise la t che L aspirateur autonome 21
7. Table des mati res Activit s IV D rite aA ares Aaaa aa aa eee n tee dent nr anses sense Expression du besoin et laboration du cahier des charges 2 Recherche et choix de solutions techniques 7 Etude du syst me automatis iii 17 Etude du robot aspirateur et communication 19 L aspirateur autonome 1 Expression du besoin et laboration du cahier des charges Quelles sont les solutions couramment utilis es qui permettent de nettoyer et enlever les salet s sur les sols Liste les principales limites de chacune de ces solutions L aspirateur est l un des appareils les plus employ s pour nettoyer les sols Explique pour quelles raisons est il tr s populaire A l aide d une connexion au r seau Internet recherche quelles motivations ont pouss l Homme inventer l aspirateur Exprime l aide du graphique suivant appel b te cornes le besoin auquel r pond l aspirateur A qui le produit rend il service Sur quoi le produit agit il Dans quel but A l aide du graphique r dige une phrase exprimant le besoin de l aspirateur Place les inventions ou innovations suivantes sur la frise retra ant les innovations marquantes r alis es sur les aspirateurs aide toi du r seau Internet et ou d encyclop dies J Apparition du robot aspirateur A B C D E F G H l Cr ation du balai brosse
8. bot et teste les diff rentes conditions susceptibles de se d rouler Les actions possibles sont Avancer tout droit Reculer de quelques centim tres Suivre le mur Pivoter d un quart de tour Pivoter de 25 Droite Pivoter de 25 Gauche Les tests possibles sont Obstacle Droite Obstacle Gauche D tection Vide Droite D tection Vide Gauche D tection d un Mur Pr sence du robot au Sol D but Programme OUI NON OUI Obstacle NON D tection L aspirateur autonome 18 Utilisation du robot aspirateur et communication La t l commande Plusieurs accessoires offrent de nouvelles fonctionnalit s au robot aspirateur Mets sous tension le robot aspirateur et teste les diff rentes touches de la t l commande Indique les fonctionnalit s offertes par la t l commande Le mur virtuel En mode automatique le robot aspirateur parcourt toute la surface disponible Ainsi le robot atteint tous les endroits accessibles Comment est il possible pour un utilisateur d emp cher le robot de p n trer dans une zone La r alisation d une fronti re est une solution envisageable pour emp cher le robot de p n trer dans une zone interdite Quels am nagements n cessite cette solution Il est envisag de g n rer un mur virtuel pour cr er la fronti re Ce mur virtuel est g n r par un boitier mettant des ondes infrarouges le long d une droite Ces ondes infrarou
9. de W Griffith Le Puffing Billy de H C Booth Le Dustbuster de Black amp Decker Le robot aspirateur L aspirateur de D Kenney L aspiro batteur de Hoover Le Whirlwind d l McGaffey L aspirateur autonome 3 Le Nilfisk L aspirateur Hoover de J Spangler L aspirateur centralis moderne Quelle nergie te semble la mieux appropri e pour faire fonctionner un aspirateur Justifie ta r ponse en valuant les diff rentes caract ristiques des sources d nergie employ es puissance autonomie encombrement masse impact sur l environnement co t Rappelle quelles sont les diff rentes fili res pour cr er de l lectricit Les diff rentes sources d nergie peuvent tre en deux grandes familles les sources d nergie renouvelables et non renouvelables Indique la famille de ces sources et explique pour chacune des sources si elle est polluante ou non Sources d nergie biomasse cours d eau g othermie mati res fossiles mati res radioactives soleil vent Sources Famille Caract re polluant Actuellement on trouve plusieurs mod les d aspirateur sur le march Chacun de ces mod les poss de des caract ristiques propres Compl te les colonnes caract ristiques et usage Illustration ni kricti Type d usage Type d aspirateur recherche une E Pour quelle s t ch
10. e s est illustration P Hs employ l aspirateur Aspirateur tra neau Aspirateur vertical Aspirateur cuve L aspirateur autonome 4 Aspirateur centralis Aspirateur main Robot aspirateur A l aide d un logiciel adapt r alise ce tableau recherche des illustrations et ins re les dans la colonne correspondante Enregistre ce document fais appara tre ton nom dans le nom du fichier Publie le document sur l ENT du coll ge Autorise l acc s en lecture uniquement aux autres l ves du groupe Consulte les r alisations des autres l ves A l aide des informations fournies par les autres productions compl te ta production Explique pour quelle s raison s les robots aspirateurs ont ils t r alis s Exprime quel besoin r pond le robot aspirateur A quelle fonction principale doit r pondre le robot aspirateur A quoi sert le robot Dresse une liste de contraintes auxquelles doit r pondre le robot aspirateur Pour chacune des contraintes ou des fonctions respecter un ou des crit re s d appr ciation doit tre d fini Ce crit re est une caract ristique mesurable dimension masse co t qui doit permettre d valuer la contrainte Compl te le tableau listant les contraintes du robot et les crit res associ es Fonctions principales Crit res et contrainte
11. es aspirateurs Quelles sont les cons quences Propose des solutions permettant d augmenter l efficacit du robot aspirateur Quelle solution a t retenue sur le robot aspirateur L aspirateur autonome 8 Compl te le sch ma fonctionnel de la fonction de service enlever les poussi res au sol Fonction de Fonction Solution 1 Composants service technique Soulever les poussi res Solution 2 Composants Brosses et raclette rotatives Fonction Solution Composants technique Filtrer le courant d air aspir Fonction technique se d placer de mani re autonome Le robot aspirateur est un syst me automatis Afin de se rep rer dans son environnement le robot est quip de capteurs Les informations provenant des capteurs sont transmises un programme Ce programme traite ces donn es et en d duit le comportement que doit adopter le syst me Afin d obtenir le comportement d sir le programme envoie des ordres aux diff rents actionneurs du syst me Ainsi pour se d placer le robot est muni d actionneurs recevant des consignes d un programme R capitule le fonctionnement d un syst me automatis sur le sch ma ci dessous Description de Ordres l environnement re us Les actionneurs d di s au d placement de l aspirateur Indique quels l ments r alisent le contact entre l aspirateur et le sol Indique sur
12. eurs crit res faisabilit solidit efficacit co t et propose la solution paraissant la meilleure L aspirateur autonome 16 Etude du syst me automatis Place le robot aspirateur dans un espace clos Mets le sous tension et r alise un essai en mode automatique Spot Observe et indique le comportement du robot Quelle est la dur e d un cycle du programme Spot Quel type de capteur permet de percevoir les murs et obstacles Place le robot aspirateur sur une table et r alise un essai en mode automatique Spot Observe et indique le comportement du robot Quel type de capteur permet de percevoir le vide Compl te l organigramme simplifi du fonctionnement du robot aspirateur en mode Spot D but Cycle Spot Avancer en tournant Reculer de 5 cm Effectuer un A tour gauche L aspirateur autonome A ton avis pourquoi les concepteurs du robot ont programm un mode Spot Compl te l organigramme suivant repr sentant le fonctionnement du robot aspirateur en mode Clean et Max L organigramme est simplifi et ne tient compte que des interactions avec l environnement ext rieur d tection des murs des obstacles du vide pr sence au sol Les deux modes se distinguent par leur dur e de cycle diff rent Pour te faciliter la t che fais fonctionner le ro
13. ges repoussent le robot lorsque ce dernier les capte Installe mets sous tension le mur virtuel et r alise un essai Observe le robot aspirateur et commente son comportement lorsqu il rencontre le mur virtuel De quelle mani re ce comportement pourrait il repr senter l aide d un organigramme Indique comment tu placerais ce boitier pour emp cher le robot de p n trer dans la pi ce 3 2 L aspirateur autonome 19 Quels sont les avantages et inconv nients d un mur virtuel compar un mur physique Diff rents murs Avantages Inconv nients Notice d emploi R dige une notice d emploi du robot aspirateur destin un utilisateur venant d acqu rir le m me robot aspirateur que celui tudi La notice d emploi doit contenir les l ments suivants des remerciements pour lachat du produit une description sommaire du produit un descriptif du contenu du pack achet une pr sentation d taill e du produit d crivant les diff rents modes op ratoires du produit les proc dures d installation et de mise en fonctionnement du produit et de ses accessoires le mode d emploi les consignes de s curit respecter l entretien des diff rents l ments les recommandations et pr cautions d usage et quelques informations sur le d pannage diagnostic de pannes et solutions Il serait souhaitable que la notice comp
14. on de marches avant et arri re Il est en effet impossible une voiture de se d placer lat ralement Est il possible l aspirateur de se d placer lat ralement Quels sont les avantages de ce syst me de d placement Les capteurs permettant l aspirateur de se localiser De nombreux types de capteurs existent et sont utilis s pour de multiples applications automobile ascenseur portail automatique Cite diff rents capteurs que tu connais indique quel v nement ext rieur permettent ils de d tecter et donne un exemple d appareil quip L aspirateur autonome 10 Quelles sont les informations qui te semblent n cessaires pour que le robot puisse se localiser De quels capteurs quiperais tu le robot aspirateur afin qu il puisse se localiser R sume la fonction de service Se d placer de mani re autonome dans le graphique Fonction de Fonction technique Solution Composants service Se rep rer par rapport aux murs l aide de capteurs Fonction technique Solution Composants Adopter un comportement autonome Programme Fonction technique Solution Composants Rouler au sol Les capteurs employ s pour se localiser sont principalement des capteurs infrarouges Comment est compos un capteur infrarouge Peux tu expliquer de quelle mani re un capteur infrarouge foncti
15. onne t il Pour d tecter quel type d v nement les capteurs infrarouges sont ils employ s Sur les sch mas du robot aspirateur situe les diff rents l ments permettant de d tecter l environnement capteur infrarouge communicant avec les l ments ext rieurs du kit t l commande base mur virtuel capteur infrarouge d tectant les murs r els capteur infrarouge d tectant le vide pare choc capteurs de contact d obstacles L aspirateur autonome 11 Capteur IR de communication avec l ments du kit Fonctions de service li es aux contraintes Pour r pondre au cahier des charges plusieurs contraintes doivent galement tre satisfaites A quelles contraintes r pond cette caract ristique de l aspirateur le robot mesure 10 5 cm de hauteur Recherche les fonctions techniques permettant de r pondre la contrainte tre transportable Une fonction technique r pondant la fonction de service tre transportable est tre l ger Propose diff rentes solutions pour r pondre cette fonction technique R capitule les questions pr c dentes sur le sch ma Fonction Solution technique envisageable 1 Etre l ger Solution envisageable 2 Choix du mat riau du robot aspirateur Le tableau suivant reprend les fonctions de service du robot aspirateur Pour chacune de ces fonctions indique si la nature du mat riau employ pour
16. renne des illustrations Afin de r diger les paragraphes concernant l entretien et les informations sur le d pannage prouve le robot aspirateur Par exemple teste le robot sur un sol o sont plac s divers morceaux de ficelles Ces derniers devraient s enrouler autour des brosses Indique la proc dure pour les enlever Publicit Afin de promouvoir un produit sur le march des campagnes publicitaires sont g n ralement men es R alise une campagne publicitaire visant promouvoir le robot aspirateur Cette campagne doit comporter plusieurs phases Celles ci peuvent par exemple tre Recherche d une client le il faut d finir qui est susceptible d acheter le produit Choix d un ou plusieurs types de support affiche prospectus vid o le format doit tre choisi pour toucher la client le R alisation de maquettes les maquettes peuvent tre virtuelles sur papier etc et comporter diff rentes illustrations et sch mas Cr ation du document publicitaire Diffusion du document le mode de diffusion doit tre adapt au message publicitaire Planifie ces tapes sous forme d un tableau La planification doit tenir compte de l ensemble des participants au projet Ces derniers doivent pouvoir acc der ce document et s y r f rer fid lement L aspirateur autonome 20 De plus chaque individu du projet doit tre en mesure d acc der l ensemble des documents num riques partir de l E
17. s Fp1 aspirer la poussi re de mani re autonome Vitesse d action Autonomie Fc1 stocker la poussi re aspir e Fc2 Hauteur de l aspirateur Fc3 Distance entre le mur et l aspirateur Fc4 Pression lors de l impact Fc5 Position du robot au dessus du vide Fc6 passer les petites d nivel es tapis Fc7 tre transportable Fc8 tre rang facilement Fc9 tre un prix abordable Fc10 tre esth tique L aspirateur autonome 5 Fc11 Temps de mise en arr t Fci2 s arr ter s il n est plus au sol R sume ce tableau dans le diagramme pieuvre suivant wm CE Fc4 Escalier Fc6 Fc9 Petits Fc3 y obstacles Pour satisfaire une fonction ou respecter une contrainte le crit re doit respecter certaines valeurs La valeur que doit atteindre un crit re est appel e un niveau de performance Pour les contraintes nonc es d finis le niveau de performance que doit atteindre le robot aspirateur Poncia nS Crit res Niveaux Contraintes Fp1 Vitesse d action Autonomie Fci Capacit du bac poussi res Fc2 Hauteur de l aspirateur Fc3 Distance entre le mur et l aspirateur Fc4 Pression lors de l impact Fc5 Position du robot au dessus du vide Fc6 Hauteur de l obstacle franchir Fc7 Masse Fc8 Dimensions Fc9 Prix Fc10 Forme Aspect Style Couleur Fci1 Temps de mise en arr t Fci2 Diff rence de poids exerc au sol Synth tise les
18. s existantes pour mettre en forme ces plastiques Explique Enum re les principaux avantages et inconv nients des thermoplastiques cit s L aspirateur autonome 14 Quel s thermoplastique s est le s mieux appropri s pour r aliser la coque du robot aspirateur Justifie Quel est l impact environnemental engendr par l utilisation d un thermoplastique pour la coque du robot aspirateur Evalue pour chacune des tapes de fabrication et de destruction de la coque thermoplastique les ressources n cessaires et les rejets li s R sume ce cycle de vie par un sch ma R alisation de la coque Mati res Mat riaux Premi res Production AE des contraintes Recyclage Chacune des fl ches symbolise une transformation ayant des impacts plus ou moins importants sur l environnement L aspirateur autonome 15 Fonction de service Nettoyer sous les meubles De mani re similaire aux tudes effectu es pr c demment r alise un sch ma d crivant les fonctions et les solutions techniques la fonction de service Nettoyer sous les meubles Propose diff rentes fonctions et solutions techniques envisageables R alise un sch ma ressemblant celui ci dessous Fonction de Fonction Solution 1 Composants service technique 1 Fonction Solution Composants technique 2 Evalue les diff rentes solutions propos es selon plusi
19. uip s d un filtre Explique les diff rents points du sch ma illustrant le fonctionnement du syst me d aspiration D pression Courant d air Turbines Collecteur Batterie J 3 7 5 R alise et explique le bilan nerg tique d un syst me d aspiration Source d nergie d entr e El ment technique Source d nergie de sortie L aspirateur autonome 7 Observe le robot aspirateur et colorie sur les sch mas ci dessous quels l ments permettent d enlever la poussi re Sur les sch mas place les noms des diff rents l ments du syst me entrant dans la collecte de la poussi re El ments balai brosse lat rale brosse principale compartiment poussi re filtre raclette fixe raclette rotative syst me d aspiration moteur et turbine Pr cise par des fl ches les mouvements de ces l ments Indique ensuite pourquoi les l ments sont en mouvement Indique le r le de chacun de ces l ments Compare les performances d aspiration d un aspirateur traditionnel celles d un robot aspirateur Le d bit d air exprim e en dm s est un indicateur de la performance d aspiration Tu peux trouver ce type d informations sur le r seau Internet ou dans les donn es constructeur du produit Donne une raison expliquant l observation pr c dente compare les autres caract ristiques d
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