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Comment Polytech Tours prépare la Coupe de France de Robotique

Chaque année, un groupe d’étudiants de l’école d’ingénieurs Polytech Tours s’engage dans la Coupe de France de Robotique, une compétition où il faut créer les robots les plus efficaces afin de réaliser un maximum de tâches en un minimum de temps. Rencontre avec ceux qui les programment et les construisent dans le Plug’N’Fab de l’école des Deux-Lions.

Ils s’appellent Justin, Dohan ou Louison et s’affairent autour de Wall-E et Eve (oui, comme dans le film de Pixar). Chaque jeudi après-midi dès 14h30 (et parfois le week-end, ou pendant les vacances), un groupe d’étudiants de Polytech travaille sur les deux robots de l’école. Leur mission : préparer la Coupe de France de Robotique prévue du 30 mai au 1er juin à La-Roche-sur-Yon, en Vendée. Cette année ils sont 10 garçons et 2 filles de 20 à 22 ans en 3ème année d’informatique et de mécanique à participer au projet. Que des novices, aucun ne faisait partie de l’équipe de l’an dernier… ce qui pose d’ailleurs pas mal de difficultés pour maîtriser tous les paramètres, et ce malgré l’aide précieuse des enseignants de l’établissement.

Leur objectif ce n’est pas de faire un joli robot qui pourrait ressembler à un humain ou un personnage de dessin animé… L’esthétisme, est le cadet de leurs soucis. L’idée c’est plutôt d’avoir une machine robuste, rapide, efficace et malicieuse.

 

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Des matchs de 100 secondes

Voici en quoi consiste la compétition dans laquelle Tours est représentée depuis 1998 : à chaque match, deux équipes s’affrontent sur une table de 3m par 2m. Leurs deux robots ont 100 secondes pour marquer un maximum de points en exécutant des tâches listées dans un cahier des charges remis à l’avance par les organisateurs. Pendant toute cette durée, les humains ont interdiction formelle de toucher à leur machine. Ils doivent lui faire confiance, la laisser évoluer même si elle se plante. Par exemple, un choc avec un robot adverse c’est 40 points de perdus.

Comme une Coupe du Monde de football, la partie débute avec des oppositions entre équipes aux membres de moins de 30 ans (même si 2 joueurs peuvent avoir atteint cet âge fatidique). Il n’y a pas de poules, mais des duels. 5 rencontres au total… Après ça, les meilleurs se retrouvent dans un « arbre final » jusqu’à ce qu’il ne reste qu’un seul vainqueur. A noter que les 3 meilleures équipes sont qualifiées pour la compétition mondiale qui se déroule dans la foulée, au même endroit. Donc, dès le 2 juin.

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Trouver la meilleure stratégie

Habituée de l’événement, Polytech Tours ne vise pas de médaille. Son objectif : approcher ou dépasser les 100 points quand les meilleurs tournent autour des 130. C’est une question d’efficacité, mais aussi de stratégie. Un exemple : avant chaque partie, les équipes doivent estimer le nombre de points que leur engin est capable de marquer en 1 minute 40. Si elles tombent juste, elles ont un bonus. Et sont pénalisées en cas d’optimisme trop prononcé.

La mécanique n’est pas seule à compter mais l’efficacité des machines est primordiale… Après un mois de discussions pour définir les missions qu’elles réaliseraient (impossible de faire tout le programme de 50 pages et sa quinzaine de process) les étudiants ont passé l’hiver et le début du printemps à les bidouiller et à les programmer. Réunis au sein de l’ARFIT – le club associatif étudiant qui chapeaute le projet – ils ne partent pas de zéro. En fait, ils réutilisent les robots de l’année précédente qu’ils reconfigurent et améliorent avec le soutien d’un de leurs enseignants, Mathieu Lescieux.

Des palets à trier ou soulever

Le jour de notre visite, la tâche la plus urgente était la construction de la table d’entraînement pour remplacer la précédente après 7 ans de bons et loyaux services. Afin d’être prêts le jour J, les futurs ingénieurs s’exercent en conditions quasi réelles. Ils recréent le terrain de jeu et y font évoluer leurs robots, quitte à simuler la présence d’un adversaire avec de gros blocs qu’ils déplacent manuellement.

Cette année, le thème retenu par les organisateurs de la Coupe de France c’est Atome Factory ou La Fabrique de l’Atome en bon français. Parmi les missions allouées aux robots : déplacer et trier des palets de 80 à 150g (le redium rouge, le greenium vert et blueium bleu) dans les casiers correspondant à leur couleur, faire sortir un petit quelque chose d’une boîte en appuyant sur un bouton, peser un palet, en récupérer un autre via une petite pente et, si le temps le permet, aller chercher le Goldonium, un gros palet bien lourd qui rapporte plein de points si jamais il est soulevé. A défaut de parvenir à leurs fins, Justin, Dohan et les autres pensent aussi à demander à leur robot d’aller taquiner l’adversaire en se stabilisant à un endroit précis. Mais attention : pas d’antijeu, sous peine de perdre des points. Une autre question de stratégie.

Tentative de création d’un capteur anticollisions

« On va au plus simple et à ce qui rapporte le plus de points » nous expliquent les vingtenaires, lucides sur leur incapacité à tout faire : « certains y arrivent peut-être, mais il leur faut 15 ans. » Autrement dit ce sont des équipes qui ont plus de temps… et d’argent. Pour ce projet le budget de Polytech est de 2 500€ (2 000 de l’école, 500 du Bureau des Etudiants) auxquels s’ajoutent quelques soutiens privés comme l’entreprise SKF où ils emmènent leurs machines pour une démo.

Parmi les défis de l’ARFIT cette année : faire un code de programmation lisible. Selon Justin et Dohan, celui conçu en 2017-2018 était complexe, difficile à réexploiter. Ils cherchent également à mettre au point un capteur anticollisions mais « sur 130 équipes l’an dernier, seules une vingtaine ont bien réussi. » D’autant que ces petits bijoux technologiques sont sensibles : s’il y a trop de lumière, ils peuvent mal fonctionner. Les jeunes tourangeaux tentent donc d’organiser leurs entraînements dans des conditions reproduisant le mieux celles du lieu de la compétition, sans garantie d’y arriver totalement (la température compte aussi).

Des robots qui peuvent atteindre 3m par seconde

Si Wall-E et Eve ont déjà effectué quelques tours de piste, les deux robots métal et d’acier de Polytech méritent toujours d’être transformés pour être encore plus efficaces. Le petit c’est Wall-E (environ 5kg) et c’est lui qui se déplacera sur le terrain. Le gros Eve (10kg) se chargera du tri des palets. Vitesse maximale imaginable : 3m par seconde, mais ce n’est pas conseillé pour bien maîtriser l’engin. Comme on l’a dit, la programmation se fait à l’aide de code et de cartes mémoire désignées directement à Polytech, et imprimées sur des imprimantes 3D, tout comme quelques autres pièces. En revanche d’autres composants sont commandés sur le net ou auprès d’entreprises partenaires, notamment les pièces servant aux moteurs.

« On ne peut pas tout changer à chaque fois car cela coûterait cher et on a des pièces très sensibles. Si ça se dérègle d’1mm c’est mort » raconte Justin, qui passe une partie de ses vacances avec l’une des machines, chez lui. Même s’ils ne sont pas reconstruits de A à Z, les robots sont tout de même quasi intégralement désossés pour être réassemblés.

« Notre objectif cette année c’est de faire la meilleure place possible mais on table surtout pour l’année prochaine, pour que leur année soit moins chargée en travail » expliquent les principaux artisans de l’ARFIT de Polytech un peu agacés d’avoir dû reprendre les programmations à la base, ce qui semble leur avoir fait prendre pas mal de retard. De quoi inquiéter leur professeur, même si apparemment c’est un peu la même chose tous les ans. « On découvre les problèmes au fur et à mesure comme les difficultés de communication interne. Et puis on n’a pas toujours toutes les compétences. L’autre jour j’ai appris un truc en cours, j’ai voulu l’intégrer au projet mais ça m’aurait obligé à revoir tout ce que j’avais fait avant » déplore Justin. Néanmoins, cette bande là a l’air de bien s’amuser, et ça semble d’ailleurs être sa priorité. L’an dernier les robots de Polytech avaient été présentés à la Fête de la Science de l’Hôtel de Ville de Tours. Cela devrait de nouveau être le cas en cette année 2019.

Photos : Pascal Montagne

Un reportage réalisé dans le cadre du deuxième numéro de 37° Mag, le magazine papier-connecté de 37 Degrés.

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