MtoM Mag - Le journal de l'MtoM.

Le Dr Joaquin Carrasco, Professeur de Systèmes de contrôle à la faculté d’ingénierie électrique et électronique de l’Université, a dispensé au cours des six dernières années différents cours de Systèmes de contrôle à des étudiants inscrits en master dans le cadre du programme de Master de Sciences en Ingénierie des Systèmes et Contrôles Avancés. Dans ses cours de Systèmes de contrôle, il a reçu de la part des étudiants des commentaires extrêmement positifs à l’égard de Maple T.A., le puissant système d’exercices et d’évaluation de Maplesoft. Il a aussi intégré récemment dans ses cours de Robotique MapleSim et la boîte à outils CAO MapleSim de Maplesoft. Avec la boîte à outils CAO MapleSim, les étudiants peuvent voir le comportement de leurs modèles mécaniques CAO au sein d’un système multi-domaine plus vaste et facilement appliquer les outils d’analyse avancés de MapleSim pour améliorer leurs conceptions. Cette boîte à outils facilite l’importation de modèles CAO dans MapleSim, en capturant automatiquement les propriétés cinématiques et dynamiques des composants du modèle. A l’aide de la boîte à outils CAO MapleSim, les étudiants du Dr Carrasco ont modélisé plusieurs dispositifs complexes, dont une imprimante 3D, un manipulateur robotique haptique et un robot de transfert.

Dans le cadre du programme réputé de licence en ingénierie mécatronique de l’Université, les étudiants apprennent comment concevoir et mettre en œuvre des systèmes mécatroniques intelligents. Le Dr Carrasco a commencé récemment à enseigner la Mécanique appliquée en robotique industrielle à des étudiants de 2e année ayant choisi ce programme. Compte tenu de sa précédente expérience de la technologie Maplesoft, il a décidé d’améliorer le déroulement de son cours de Robotique en introduisant MapleSim, qui offre aux étudiants un riche environnement d’ingénierie pour développer des modèles extrêmement fidèles. Selon le Dr Carrasco, « la visualisation 3D constitue une priorité pour ma classe de Robotique et MapleSim est le meilleur outil de visualisation 3D du marché ».

Grâce à Maplesim, les étudiants sont à même de visualiser les concepts qu’ils sont en train d’apprendre. L’environnement de modélisation multi-domaine acausal de MapleSim fournit aux étudiants une voie de modélisation intuitive et naturelle. MapleSim fait appel aux techniques de calcul symbolique et numérique pour produire des modèles précis qui décrivent le comportement du système. Avec les bibliothèques de composants MapleSim, les étudiants peuvent facilement faire glisser et déposer dans l’espace de travail des composants prêts-à-l’emploi. A titre d’exemple d’utilisation de MapleSim en classe, le Dr Carrasco fournit un modèle de robot aux étudiants en leur demandant de trouver les équations de mouvement. L’approche interactive conviviale de MapleSim permet aux étudiants de visualiser le robot et de manipuler les équations mathématiques sous-jacentes.

MapleSim comporte un module d’apprentissage : la Cinématique directe des manipulateurs en séries. En introduisant la Convention de Denavit-Hartenberg, le but du module est d’obtenir la position et l’orientation de l’effecteur d’un manipulateur robotique. Très utile pour le calcul de la cinématique directe et inverse, la Convention D-H décrit les mouvements d’une série d’articulations (révolutés et prismatiques) par rapport à un cadre de référence. Comme le fait remarquer le Dr Carrasco, « le concept des paramètres de Denavit-Hartenberg est très difficile à expliquer aux étudiants de premier cycle. Avec MapleSim, les mathématiques s’animent et les étudiants peuvent facilement visualiser le concept ». A la différence d’autres packs logiciels, les modules d’apprentissage sont gratuits avec l’achat de MapleSim.

Le Dr Carrasco utilise également la galerie de modèles MapleSim dans sa classe de Robotique. La galerie renferme de nombreux exemples de robotique mettant en évidence différents degrés de complexité et allant d’un problème de cinématique inverse simple à un modèle plus avancé de robot KUKA™. Ce modèle est basé sur un robot de KUKA Robotics, l’un des plus grands fabricants au monde de systèmes robotiques. Dans le modèle de robot KUKA de la galerie de modèles MapleSim, le modèle imite l’écriture d’un mot quelconque choisi par l’utilisateur. L’exemple de la galerie de modèles montre le robot en train d’écrire le mot Maple. A l’aide du modèle existant, le Dr Carrasco demande aux étudiants de programmer le robot pour lui faire écrire leur nom. Les étudiants peuvent se servir des balayages de paramètres pour modifier le modèle, obtenir les données révisées et comprendre les ramifications immédiates de tout changement de paramètres du modèle.

Il existe souvent un fossé entre les applications pratiques enseignées en classe et celles auxquelles les étudiants sont confrontés dans le monde réel. MapleSim comble ce fossé, en donnant aux étudiants la possibilité de visualiser et d’expérimenter des exemples concrets, comme le modèle de robot KUKA, qui approfondissent les connaissances acquises en cours. « MapleSim m’a vraiment aidé à mieux enseigner la robotique à mes étudiants. Il m’a aidé à comprendre comment expliquer la robotique en situation réelle », confie le Dr Carrasco. « Contrairement à la conception des contrôles, où la manipulation mathématique est parfois difficile à visualiser, dans la conception robotique, la manipulation mathématique modifie le mouvement du robot. MapleSim facilite pour les étudiants la visualisation des modifications. A mon avis, MapleSim est tout simplement le meilleur pack logiciel du marché pour enseigner les principes de la robotique ».

Les étudiants en cours de deuxième année de Robotique du Dr Carrasco ont tellement tiré profit de MapleSim que le Dr Carrasco envisage de commencer à utiliser MapleSim le trimestre prochain pour ses étudiants en 3e année de robotique.Cette étude de cas d’utilisateur fait partie d’une série en trois volets sur l’utilisation des produits Maplesoft à l’Université de Manchester au Royaume-Uni.

http://www.maplesoft.com/

http://www.manchester.ac.uk/