Ce livre s'adresse à tout maker passionné qui souhaite appréhender l'écosystème Makeblock à travers des projets d'électronique, de robotique ou scientifiques.

L'auteur commence par mettre l'accent sur la notion centrale de bloc. Blocs de connaissances comme dans l'approche d'enseignement interdisciplinaire STEAM (Science, Technologie, Engineering, Arts et Mathématiques) que Makeblock a choisi d'adopter comme philosophie, blocs de type briques comme dans les jeux de construction Lego® ou Meccano®, ou encore blocs de code comme dans les interfaces de programmation visuelle telles que Scratch, mBlock, Ardublock ou encore Blockly…

Il propose ensuite un tour d'horizon des différents produits de Makeblock. Kits prêts à l'emploi, actionneurs, modules de commandes basés sur Arduino, robots mBot, Inventor kit et Ultimate kit 2.0 ou encore Airblock sont ainsi détaillés avant que le lecteur puisse découvrir les différentes applications possibles de ces produits.

Pour ce faire, l'auteur expose différents projets de réalisation, notamment en lien avec l'environnement, dans lesquels tous les profils de lecteurs peuvent trouver un intérêt. Le lecteur étudie par exemple comment réaliser un petit véhicule pour explorer l'environnement, comment créer une expérience assistée par ordinateur (ExAO) pour mesurer la qualité de l'eau ou encore comment construire une station connectée de mesure de l'environnement.

La création d'une station de mesure embarquée permettra également au lecteur de voir en quoi le langage Python ou l'utilisation de modules ESP élargit les possibilités d'utilisation des kits de Makeblock. De même, le traitement des données collectées avec Excel est étendu aux outils d'analyse plus poussés comme KNIME.

Pour finir, l'auteur explore les nouveautés techniques et pédagogiques dans le domaine des STEAM comme les kits de composants grand public qui visent à initier petits et grands à la programmation visuelle par flot avec Neuron, les objets connectés avec Codey Rocky et l'Intelligence Artificielle avec des fonctionnalités de l'atelier de codage mBlock5.

Des éléments complémentaires sont en téléchargement sur le site www.editions-eni.fr.

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Avant-propos

1. Introduction

Des briques aux blocs : connaissances, objets et code

1. STEAM : une approche par blocs de connaissance
   1. 1. Qu’est-ce que STEAM ?
   2. 2. Science
   3. 3. Technologie
   4. 4. Engineering
   5. 5. Arts
   6. 6. Mathématiques
   7. 7. STEAM en trois niveaux
2. Les systèmes classiques et historiques pour la construction d’objets par assemblage de blocs
   1. 1. Les briques et les blocs dans le monde réel :Meccano et Lego
   2. 2. Répéter pour inventer :le besoin de modèles et de modes d’emploi
   3. 3. Le composant réutilisable et ses facettes
   4. 4. L’assemblage et la métaconception
3. Des briques et des blocs de code avec Scratch, mBlock, Ardublock et Blockly
   1. 1. Scratch et le paradigme de la programmation visuellepar blocs
   2. 2. mBlock
   3. 3. Ardublock
   4. 4. Blockly
4. Prendre des composants sur étagère ou les faire soi-même
   1. 1. Les limites des assemblages propriétaires
   2. 2. Un besoin de rester ouvert aux autres systèmespour pouvoir évoluer
      1. a. Le protocole I<sup class="superscript">2</sup>C
      2. b. Le protocole SPI
      3. c. Choisir entre I<sup class="superscript">2</sup>C et SPI
   3. 3. Le meilleur d’Arduino et de Raspberry Pi

Une offre pédagogique et ludique pour les STEAM : l’écosystème de Makeblock

1. Pourquoi choisir Makeblock ?
   1. 1. L’offre décodée : un modèleet un catalogue
   2. 2. Un packaging qui allie prêt à l’emploiet capacité d’invention
      1. a. Les kits prêts à l’emploiet leurs extensions
      2. b. Les modules de commande sous forme de platines etde kits de démarrage (starter kits)
      3. c. Les modules d’extension des platines
      4. d. Les capteurs
   3. 3. Les actionneurs : moteurs, servomoteurs etafficheurs
      1. a. Les moteurs électriques à courantcontinu et les servomoteurs
      2. b. Les afficheurs et les écrans
      3. c. Les composants mécaniques
      4. d. Choisir le mode d’utilisation des kits :aidé et connecté ou libre et autonome
   4. 4. La liberté du maker ou de l’ingénieur :voir Makeblock comme un entrepôt de composants
   5. 5. Les modules de commande à base d’Arduino
      1. a. mCore (Uno)
      2. b. Orion (Uno)
      3. c. Auriga (Mega)
      4. d. Grille d’aide au choix
   6. 6. L’utilisation de modules externes
   7. 7. mBot
      1. a. Présentation générale
      2. b. Monter mBot
      3. c. Jouer avec mBot
      4. d. Expérimenter avec mBot
      5. e. Coder avec mBot
      6. f. Construire avec mBot
      7. g. Les flottes de robots mBot
   8. 8. Inventor kit et Ultimate kit 2.0
   9. 9. Ranger
   10. 10. Airblock
       1. a. Les caractéristiques du drone Airblock
       2. b. La configuration volante
       3. c. La configuration flottante (aéroglisseur)
       4. d. La configuration libre (custom)
       5. e. La charge utile
       6. f. Quelques compléments sur le pilotage desdrones
   11. 11. La table traçante de Makeblock
2. Le positionnement de l’offre de Makeblock pour les STEAM

Des applications pour de futurs ingénieurs, techniciens et scientifiques

1. Maîtriser la robotique avec mBot
   1. 1. mBot, un robot éducatif à assembler
   2. 2. Doter mBot d’un comportement avec mBlock
   3. 3. Ajouter des capteurs et des actionneurs
   4. 4. L’autonomie et les automatismes
   5. 5. Un robot prêt pour la compétition
2. Réaliser et programmer des projets robotiques, scientifiques, ludiques ou créatifs avec les kits de Makeblock
   1. 1. Du bricoleur à l’ingénieur
   2. 2. SCRUM pour la robotique : créer,concevoir, faire un plan
      1. a. Quelle méthode choisir??
      2. b. Les principales méthodologies de conception
      3. c. Les méthodes agiles : SCRUM appliqué auxSTEAM
      4. d. Dernières précisions sur les méthodesagiles
   3. 3. Programmer pour le monde réel
   4. 4. Application 1 : construire un rover explorateur
   5. 5. Application 2 : une expérience assistéepar ordinateur (ExAO), mesurer la qualité de l’eau
      1. a. Le paradigme des blocs au service de l’ExAO
      2. b. Mesurer la qualité de l’eau :la turbidité
      3. c. Mesurer la qualité de l’eau :la température et la conductivité
3. Apprendre la mécatronique avec Ultimate 2.0
   1. 1. Le génie de Meccano, la simplicité deLego et l’agilité d’Arduino
   2. 2. Le potentiel de Makeblock Ultimate 2.0 pour les STEAM
   3. 3. Qu’est-ce qu’un robot ?
      1. a. Une typologie des robots terrestres et leur constructionavec Makeblock
      2. b. La motricité
      3. c. Les actionneurs
      4. d. Les capteurs et le mode d’autonomie
   4. 4. Construire son propre modèle
   5. 5. Les moteurs, les servomoteurs et l’alimentation
   6. 6. Ajouter la chair au squelette : imprimerles coques et boîtiers en 3D
      1. a. De la planche à dessin à l’imprimante3D
      2. b. Utiliser et faire évoluer les modèles3D disponibles sur Internet
      3. c. Des modèles pour Makeblock
      4. d. Le stylo 3D
4. Applications : construire une station de mesure de l’environnement autonome ou connectée avec Makeblock
   1. 1. L’intérêt du projet au regard desSTEAM
   2. 2. Un modèle générique (etassez complet) de station de mesure
   3. 3. Les mesures courantes (température, humidité,pression et aérométrie)
   4. 4. Évaluer la qualité de l’environnement
   5. 5. Étudier le climat
   6. 6. Choisir le type de station
   7. 7. Les options techniques pour la réalisation
      1. a. Les nano-ordinateurs et les microcontrôleurs
      2. b. L’algorithmique, la programmation et le codage, l’administration
      3. c. L’alimentation et le packaging
   8. 8. Les capteurs et leur calibrage
   9. 9. Les données enregistrées et le bonusage du GPS
5. Focus sur la mesure de la qualité de l’air
   1. 1. La composition de l’air et la réglementation
   2. 2. Concevoir une station de mesure de la qualité del’air
   3. 3. Mesurer les poussières PM1.0 et PM2.5 avecun capteur DSM501A
      1. a. Le principe
      2. b. La mise en œuvre avec le composant Me PM2.5Sensor de Makeblock
      3. c. La mise en œuvre avec des composants standards
   4. 4. Mesurer la présence de gaz avec un capteurMQ135 et un capteur MQ2
      1. a. La mise en œuvre avec le composant MQ-2 MeGas Sensor Makeblock
      2. b. La mise en œuvre avec un composant standardMQ-135
      3. c. La mise en œuvre en format ultra-compactavec un capteur BME280
   5. 5. Les capteurs et leurs caractéristiques :tableau récapitulatif
   6. 6. Remarques sur le calibrage des capteurs

L’exploration de l'environnement

1. Pourquoi explorer l'environnement ?
2. Où et quoi explorer et mesurer ?
3. Explorer, filmer et photographier
   1. 1. Filmer avec une caméra GoPro ou une CamPi
   2. 2. Reconnaître automatiquement la flore et lafaune
4. Une station embarquée avec Makeblock
   1. 1. Réaliser une station mobile d’ExAOavec Ultimate 2.0
   2. 2. Le cahier des charges de la station mobile
5. Miniaturiser pour embarquer, les nanostations
   1. 1. Le module Pycom WiPy et l’extension Pysense programméeen MicroPython
   2. 2. Le module Raspberry Pi et l’extension SenseHat programmée avecScratch 2.0
   3. 3. Le module ESP32 et les capteurs associésprogrammés en C++ avec l’IDEd’Arduino
   4. 4. Le module Arduino Uno, combiné à unshield datalogger Adafruit et le capteur associé programmé enC++
   5. 5. Synthèse sur les nanostations
6. Application 3 : l’expédition Mustang 2018 au Népal
   1. 1. Le projet Mustang 2018
   2. 2. L’intérêt du projet Mustang 2018au regard des STEAM
   3. 3. La station embarquée
   4. 4. Les données collectées
      1. a. Exploitation avec Excel
      2. b. Exploitation évoluée des donnéesavec KNIME
7. Application 4 : le projet artistique et connecté Printemps silencieux
   1. 1. À l’origine, le Printemps silencieuxde Rachel Carson
   2. 2. La station de mesure intégrée auprojet Printemps silencieux
   3. 3. Les données collectées avec ThingSpeak
   4. 4. L’intérêt du projet Printemps silencieuxau regard des STEAM
8. Embarquer une station de mesure pour explorer l’environnement
   1. 1. Airblock dans l’air pur d’Écosse
   2. 2. Ranger dans les prés fleuris d’Auvergne

Diffuser les STEAM au plus grand nombre, dès le plus jeune âge

1. Introduction
2. Donner des degrés de liberté à l’éducation avec les STEAM
3. Créer un projet par l'assemblage de blocs physiques et de code avec Neuron
   1. 1. Apprendre la programmation avec Neuron
      1. a. Programmer par blocs avec mBlock5
      2. b. Programmer en flux avec Neuron App
   2. 2. Neuron pour le maker et l’apprentissage desSTEAM
   3. 3. Les blocs physiques disponibles
      1. a. Le kit de base : Inventor
      2. b. L’interface de pilotage et de programmation
      3. c. Le kit le plus complet : Creative Lab
      4. d. Entre les kits Inventor et Creative Lab : le kit Explorer
4. Codey Rocky
   1. 1. Programmation et robotique avec Codey Rocky
      1. a. Les deux briques de Codey Rocky
      2. b. L’apprentissage de la programmation avecCodey Rocky
      3. c. Les blocs de Neuron compatibles avec Codey Rocky etLego
   2. 2. Les premiers pas en intelligence artificielle avecmBlock5
5. Le codage comme piste d’avenir pour les STEAM
   1. 1. Rendre vivant le codage : des blocs à laprogrammation en Python
   2. 2. De la console de jeux au robot autonome
   3. 3. La génération alpha au contact del’intelligence artificielle et des objets connectés
      1. a. Reconnaissance vocale et visuelle avec Microsoft CognitiveService
      2. b. Et ensuite ?