Fiche de révision : Amélioration énergétique du robot VIROBI

📋 Plan du Cours

1. Défis écologiques et impacts du Virobi
2. Fonctions et structure du robot
3. Chaîne d’énergie et pertes
4. Choix d’une batterie alternative
5. Choix des capteurs et de la carte
6. Fonctions de la chaîne d’énergie
7. Formes et conversions d’énergie
8. Chaîne d’information du robot

📖 1. Défis écologiques et impacts du Virobi

★ À maîtriser

• Les tests du Virobi montrent qu’il repasse sur des surfaces déjà propres, ce qui entraîne des pertes d’énergie et une recharge fréquente par branchement secteur.

• Les impacts environnementaux identifiés comprennent :

  • l’énergie primaire consommée
  • le plastique non recyclable et polluant
  • les poussières jetables polluantes

• La batterie Li-ion du Virobi se recharge en 5 à 6 h pour une durée de nettoyage de 30 à 120 min.

Compléments

• Les solutions envisagées sont : une batterie plus efficace à recharge rapide, des capteurs plus sophistiqués détectant la poussière, des lingettes lavables ou biodégradables

• Lors des tests, le Virobi change de direction lorsqu’il percute un obstacle, et le sens de son virage est aléatoire.

• Le Virobi utilise des capteurs mécaniques pour détecter les obstacles, mais ces capteurs n’optimisent pas ses déplacements.

• Le Virobi émet un signal lumineux et son voyant bleu indique l’état de marche normal.

💡 Astuce mémo

Passages répétés → pertes d’énergie et recharge fréquente

📖 2. Fonctions et structure du robot

🔑 Notions clés & Définitions

• Fonction d’usage : La fonction d’usage exprime le service principal rendu par un objet technique à son utilisateur.
• Fonction technique : Une fonction technique est une action réalisée par un ou plusieurs composants pour contribuer à la fonction d’usage.
• Solution technique : Une solution technique est un composant ou un ensemble de composants associé à une fonction technique.

★ À maîtriser

• La structure d’un objet technique correspond à des composants organisés qui sont associés à des fonctions spécifiques.

Compléments

• Le diagramme de structure du Virobi mentionne :
  • les fils électriques
  • les boutons de commande
  • le bloc moto-réducteur
  • le réducteur
  • les poulies et la courroie
  • les capteurs
  • le châssis et les roues
  • les axes
  • les blocs roues

📖 3. Chaîne d’énergie et pertes

🔑 Notions clés & Définitions

• Flux d’énergie : Un flux d’énergie est le déplacement de l’énergie dans une chaîne d’énergie.
• Pile : Une pile est un générateur électrique non rechargeable.
• Batterie : Une batterie est un ensemble de piles ou d’accumulateurs rechargeables.

★ À maîtriser

📌 L’énergie utile produit l’effet voulu, tandis que l’énergie perdue est inutile et peut être dissipée sous forme de chaleur ou de frottements.

• La chaîne d’énergie du Virobi suit les fonctions stocker, distribuer, convertir et transmettre pour produire le déplacement.

• Dans la chaîne d’énergie du Virobi, la batterie fournit de l’énergie chimique, les fils électriques distribuent l’énergie électrique, le moteur la convertit en énergie mécanique et les roues transmettent cette énergie pour déplacer le robot.

Compléments

• Dans l’analyse proposée de la chaîne d’énergie du Virobi, la fonction stocker est identifiée comme celle qui génère le plus de pertes, sous forme d’énergie thermique.

💡 Astuce mémo

Stocker → distribuer → convertir → transmettre

📖 4. Choix d’une batterie alternative

★ À maîtriser

• La batterie Li-Po est choisie comme alternative à la batterie Li-Ion pour son énergie et son autonomie supérieures, son coût jugé acceptable et son recyclage présenté comme plus facile.

Compléments

• Le choix d’une batterie alternative doit être comparé selon l’autonomie, le temps de charge, la recyclabilité et le coût.

📖 5. Choix des capteurs et de la carte

★ À maîtriser

• Le capteur infrarouge est choisi pour le VIROBI et il est présenté comme consommant peu d’énergie, mais comme moins recyclable.

• La carte du robot ne pouvant pas être reprogrammée, l’ajout de capteurs de poussière est déclaré impossible dans la configuration étudiée.

Compléments

• La carte Arduino disponible au collège est retenue pour des raisons de praticité et de budget, ainsi que pour faciliter le prototypage.

📖 6. Fonctions de la chaîne d’énergie

🔑 Notions clés & Définitions

• Chaîne d’énergie : Ensemble des constituants d’un système qui assurent la circulation de l’énergie pour obtenir l’action souhaitée.
• Alimenter en énergie : Stocker et fournir l’énergie nécessaire au fonctionnement de l’objet technique.
• Distribuer l’énergie : Autoriser ou non le passage de l’énergie dans l’objet technique.

📝 Points essentiels

• Les quatre fonctions de la chaîne d’énergie du VIROBI sont :
  • alimenter
  • distribuer
  • convertir
  • transmettre

📖 7. Formes et conversions d’énergie

🔑 Notions clés & Définitions

• Conversion d’énergie : Transformation d’une forme d’énergie d’entrée consommée en une forme d’énergie de sortie utile.

★ À maîtriser

• Les formes d’énergie citées sont :
  • l’énergie électrique
  • l’énergie cinétique
  • l’énergie potentielle
  • l’énergie thermique
  • l’énergie lumineuse
  • l’énergie hydraulique

Compléments

• Un moteur électrique transforme l’énergie électrique en énergie cinétique.

• Une lampe transforme l’énergie électrique en énergie lumineuse.

• Un radiateur électrique transforme l’énergie électrique en énergie thermique.

📖 8. Chaîne d’information du robot

🔑 Notions clés & Définitions

• Acquérir : Capter une grandeur physique de l’environnement pour la transformer en signal électrique.
• Traiter : Utiliser les informations acquises pour faire évoluer un programme qui fournit des ordres.
• Communiquer : Transmettre les ordres de commande à la chaîne d’énergie et apporter des informations à l’utilisateur.

📝 Points essentiels

• Dans la chaîne d’information du VIROBI, les consignes utilisateur sont saisies par un bouton et la présence de poussière est détectée par un capteur de poussière.

• La carte programmable traite les informations acquises et commande les actionneurs de la chaîne d’énergie.