Challenge IA : Eliobot
Dans cette activité, les makers programment Eliobot pour lui permettre de traverser différents labyrinthes.
Ils commencent par lui donner une suite d’instructions précises, puis découvrent comment utiliser ses capteurs pour qu’il puisse réagir aux obstacles rencontrés.
A retenir :
⏱️Durée d’un passage
25 minutes
👥 Makers par équipe
jusqu’à 8
👤Nombre d’animateurs
1
🔀Configuration
1 équipe
Principe du challenge
Les makers travaillent en binômes, avec un ordinateur et un Eliobot par binôme.
Ils vont devoir programmer leur robot pour lui permettre de traverser différents labyrinthes. Au fil des défis, ils découvrent qu’il existe plusieurs façons de programmer un robot :
- lui donner à l’avance toutes les étapes d’un parcours
- lui donner des règles lui permettant de réagir à ce qu’il détecte grâce à ses capteurs
Les makers peuvent se répartir les rôles librement : l’un programme pendant que l’autre teste le parcours, vérifie les déplacements et réfléchit aux corrections à apporter, puis ils échangent régulièrement.
L’objectif n’est donc pas seulement de réussir à sortir du labyrinthe. Le challenge permet surtout de comprendre la différence entre exécuter une suite d’instructions prévues à l’avance et adapter son comportement en fonction des informations perçues dans l’environnement.
Eliobot n’apprend pas tout seul comme une IA entraînée à partir de données. Ici, ce sont les makers qui programment les règles de décision. Ils découvrent ainsi une logique que l’on retrouve dans de nombreux systèmes autonomes : percevoir, analyser une information, prendre un décision, puis agir.
Quel est ton format d’évènement ?
Selon l’événement, les équipes peuvent se présenter seules ou par deux sur le stand.
Regarde la configuration prévue pour ton événement pour accéder directement au déroulé correspondant.
Une seule équipe au stand
Deux équipes au stand
Déroulé pour 1 équipe au stand
Matériel
Prévois pour chaque binôme :
- 1 ordinateur windows
- 1 Eliobot
- le câble nécessaire pour connecter et programmer Eliobot
Pour le stand :
- 1 tapis quadrillé
- des lattes ou bandes de 20 cm permettant de construire et modifier les labyrinthes
- les modèles de labyrinthes prévus pour les différents défis
Pour une équipe de 8 makers, prévois idéalement 4 postes de travail en parallèle.
Plan d’installation du stand
Installe les makers par binômes autour du tapis, avec un ordinateur et un Eliobot par binôme.
Laisse l’espace autour du tapis dégagé afin que plusieurs binômes puissent venir tester leur robot sans déplacer le matériel des autres. Et garde les PC un peu plus loin du tapis
Préparation du stand
Avant le début de l’évènement :
- installe les ordinateurs et vérifie qu’Eliobot est bien reconnu sur chaque poste
- ouvre l’interface de programmation
- vérifie qu’un programme peut bien être envoyé au robot
- prépare le labyrinthe facile sur le tapis
- garde les éléments nécessaires aux labyrinthes suivants à proximité.
Teste toi-même le déplacement d’au moins un Eliobot avant le début du passage afin de vérifier que le tapis, les robots et les distances correspondent correctement aux valeurs utilisées dans les programmes.
Déroulé de l’activité
Introduction et prise en main (5 min)
Accueille l’équipe et répartis les makers par binômes. Présente Eliobot et explique qu’ils vont devoir le programmer pour qu’il réussisse à traverser plusieurs labyrinthes.
Commence par leur faire tester un déplacement très simple. Montre comment programmer Eliobot pour :
- avancer
- pivoter à droite ou à gauche
- régler la distance ou la durée nécessaire pour parcourir une case
Fais ensuite tester le programme directement sur le tapis.
L’objectif est qu’ils comprennent immédiatement le fonctionnement de l’activité : on écrit un programme, on l’envoie au robot, on observe ce qu’il fait, puis on corrige si nécessaire.
Profite de cette première manipulation pour rappeler qu’à ce stade, Eliobot ne prend aucune décision : il exécute exactement les instructions programmées par les makers.
Défi 1 : le petit labyrinthe (5 min)
Présente le premier labyrinthe.
Pour ce défi, les makers utilisent une méthode pas à pas.
Ils doivent observer le parcours et le traduire en une succession d’instructions :
- avancer ;
- tourner ;
- avancer à nouveau ;
- tourner…
Avant de programmer, encourage-les à décrire oralement le chemin.
Par exemple : Avance de 2 cases puis tourne à droite puis avance de 5 cases.
Ils peuvent ensuite transformer cette suite d’actions en programme.
Laisse chaque binôme tester son Eliobot.
Lorsqu’un robot ne suit pas exactement le parcours, demande aux makers d’identifier l’instruction qui pose problème plutôt que de recommencer tout le programme.
Fais-leur prendre l’habitude de procéder ainsi : observer, identifier l’erreur, modifier, puis retester.
Lorsqu’ils réussissent, fais-leur remarquer que cette méthode fonctionne bien parce qu’ils connaissent à l’avance tout le parcours.
Défi 2 : le labyrinthe moyen (5 min)
Modifie le parcours et présente le labyrinthe moyen.
Les makers peuvent continuer à utiliser la méthode pas à pas, mais ils vont rapidement constater que leur programme devient beaucoup plus long.
Laisse-les réfléchir et construire leur propre solution.
Ils devront enchaîner davantage :
- de déplacements
- de virages
- de distances différentes
Encourage-les à tester régulièrement leur programme plutôt que d’attendre d’avoir écrit toute la séquence.
Fais-leur remarquer une limite importante :
si on déplace un mur ou si on change le parcours, tout ou partie du programme doit être réécrit.
Pose leur alors la question : est-ce qu’on pourrait programmer Eliobot autrement, pour qu’il décide lui-même quand tourner ?
Cette question permet d’introduire le défi suivant.
Défi 3 : faire réagir Eliobot aux obstacles (9 min)
Explique qu’Eliobot possède des capteurs qui lui permettent de récupérer des informations sur son environnement.
Cette fois, les makers ne vont plus lui indiquer exactement :
avance de 2 cases puis tourne puis avance de 3 cases
Ils vont créer des règles de comportement.
Présente simplement le principe : si Eliobot détecte un obstacle devant lui, alors il doit choisir une autre direction.
Explique ensuite la méthode de suivi de mur.
Imagine que tu poses ta main contre un mur du labyrinthe et que tu avances sans jamais la décoller :
- si le chemin continue, tu avances
- si un obstacle bloque le passage, tu adaptes ta direction
- puis tu recommences
Mime rapidement le principe avec ta main pour le rendre concret.
Invite ensuite les makers à réfléchir au programme nécessaire.
Ils devront notamment utiliser :
- une boucle pour répéter les vérifications
- le capteur d’obstacles
- des conditions
- éventuellement une variable pour mémoriser une information utile
Ne donne pas immédiatement le programme complet.
Commence par les aider à construire le raisonnement :
- Quelle information doit vérifier Eliobot ?
- Que doit-il faire s’il détecte un mur ?
- Que doit-il faire si le chemin est libre ?
- Pourquoi faut-il recommencer cette vérification régulièrement ?
Laisse-les tester leur solution et observer le comportement du robot.
Si besoin, montre progressivement le code exemple et explique les différentes parties.
Insiste sur la différence avec les deux premiers défis : dans les premiers labyrinthes, Eliobot exécute un trajet entièrement prévu à l’avance. Dans ce défi, il vérifie régulièrement son environnement et adapte son action selon ce qu’il détecte. Ce n’est toujours pas de l’apprentissage automatique : les makers ont eux-mêmes programmé les règles de décision.
Bonus : le labyrinthe impossible
Si certains binômes terminent rapidement, propose-leur le défi bonus. Explique qu’une méthode de suivi de mur peut fonctionner très bien dans certains labyrinthes, mais montrer ses limites dans d’autres configurations.
- Demande-leur d’observer ce qui se passe :
- Pourquoi Eliobot tourne-t-il en rond ?
- Quelle particularité du labyrinthe pose problème ?
- Une règle peut-elle fonctionner dans toutes les situations ?
- Que faudrait-il modifier pour rendre le robot plus efficace ?
Le but n’est pas forcément de programmer une nouvelle solution complète.
Ce bonus permet surtout d’introduire une idée importante : un algorithme peut être efficace dans certaines situations et moins adapté dans d’autres.
Conclusion et réinitialisation (1 min)
Fais un retour très rapide avec les makers.
Demande-leur :
- Quelle méthode était la plus simple à programmer ?
- Quelle méthode serait la plus pratique si on modifiait le labyrinthe ?
- Quelle différence y a-t-il entre donner toutes les instructions à Eliobot et lui donner des règles pour réagir ?
Avant que l’équipe quitte le stand :
- demande à chaque binôme d’effacer son programme
- laisse l’interface de programmation ouverte
- rebranche correctement les Eliobot si nécessaire
- replace le labyrinthe dans sa configuration de départ
Le groupe suivant doit pouvoir commencer avec un programme vide et un stand prêt à fonctionner.
Distribution des points
L’équipe gagne :
- 10 points pour sa participation au stand
- 5 points si elle réussit le labyrinthe facile
- 5 points si elle réussit le labyrinthe moyen
- 10 points si elle réussit le défi utilisant les capteurs
Un défi est considéré comme validé dès qu’au moins un Eliobot de l’équipe réussit le parcours correspondant.
Conseil pour les anims
- Teste toi-même tout le parcours avant l’événement. Fais les différents labyrinthes avec Eliobot afin de repérer les problèmes de déplacement, de connexion ou de détection avant l’arrivée des makers.
- Fais tester régulièrement. Il vaut mieux programmer quelques instructions, observer Eliobot et corriger que construire un énorme programme sans jamais l’exécuter.
- Aide à comprendre l’erreur. Si un robot tourne trop tôt, trop tard ou se bloque, demande d’abord aux makers quelle instruction ou quelle condition pourrait expliquer son comportement.
- Fais bien distinguer les deux approches. Les premiers défis utilisent une suite d’instructions définies à l’avance ; le dernier utilise les capteurs et des conditions pour adapter le comportement du robot.
- Ne présente pas Eliobot comme une IA qui apprend. Ici, le robot suit des règles programmées par les makers. C’est justement l’occasion de distinguer automatisation, robotique et intelligence artificielle.
- Surveille le temps. Si une équipe avance lentement, raccourcis les premiers défis afin de conserver suffisamment de temps pour le défi avec les capteurs.
- Fais travailler les binômes ensemble. Encourage-les à alterner entre programmation, observation du robot et réflexion sur le parcours.