Projet interdisciplinaire STEM : modéliser un robot 3D et simuler ses mouvements

Ce projet propose de concevoir un robot articulé en 3D, d’analyser ses mouvements, et de comprendre les principes mécaniques sous-jacents. C’est une porte d’entrée ludique et pédagogique vers l’univers de la robotique.

1. Objectifs pédagogiques du projet

• Comprendre les bases de la cinématique (axes, rotation, translation)
• Appliquer les notions de géométrie dans un espace tridimensionnel
• Découvrir les fonctions techniques d’un robot (actionneurs, articulations…)
• Développer des compétences numériques (modélisation 3D, travail collaboratif)
• Renforcer les liens entre sciences, technologie et créativité

2. Matériel nécessaire

• Ordinateurs avec SketchUp installé (ou accès à SketchUp Web)
• Projecteur ou écran partagé pour la présentation collective
• Supports imprimés : plan du robot, fiches techniques, grille d’évaluation
• Éventuellement : bras robotique réel pour démonstration complémentaire

3. Déroulé pédagogique du projet

Phase 1 : Introduction à la robotique (1h)

• Présentation de différents types de robots (industriels, domestiques, médicaux)
• Observation des mouvements : quels types d’articulations ? quels degrés de liberté ?
• Questionnement : quels sont les composants d’un robot ?

Phase 2 : Modélisation du robot dans SketchUp (3 à 4h)

1. Modélisation du socle, des bras, des rotules
2. Utilisation des groupes et composants pour chaque segment mobile
3. Positionnement dans l’espace selon des angles précis (exercices de trigonométrie)
4. Création de scènes pour simuler le mouvement étape par étape

Phase 3 : Analyse et simulation (2h)

• Création d’une animation simple (outil scènes ou plugin Animator)
• Calculs de distances parcourues, vitesses, angles de rotation
• Étude de l’amplitude de mouvement, de la stabilité, de l’équilibre

Phase 4 : Présentation du projet (1h)

• Chaque groupe présente son robot, ses choix techniques, et ses simulations
• Possibilité d’organiser un concours de performance ou de créativité

4. Prolongements possibles

• Exporter le modèle pour l’impression 3D d’un prototype
• Simulation dans un logiciel plus avancé (Tinkercad circuits, Arduino)
• Création d’un poster explicatif en lien avec les compétences mobilisées
• Participation à un salon de la robotique ou à une expo dans l’établissement

5. Évaluation du projet

Plusieurs axes peuvent être évalués :

• Qualité de la modélisation 3D (propreté, cohérence, fonctionnalité)
• Compréhension des mouvements et logique technique
• Capacité à présenter et expliquer les choix réalisés
• Travail d’équipe et organisation

6. Compétences mobilisées

• Mathématiques : géométrie, trigonométrie, proportionnalité
• Physique : forces, mouvements, gravité, rotation
• Technologie : conception assistée par ordinateur, simulation
• Numérique : navigation dans un environnement 3D, export, gestion de fichiers
• Expression orale : restitution du projet

Conclusion

Faire modéliser un robot en 3D aux élèves avec SketchUp est bien plus qu’un simple exercice de dessin. C’est un projet complet, interdisciplinaire, ancré dans le réel, qui développe à la fois des compétences techniques, scientifiques et créatives. Il favorise la collaboration, l’expérimentation, et prépare les jeunes à un monde où la technologie et l’ingéniosité se rencontrent chaque jour.

Chez DatchUp, nous soutenons les établissements souhaitant intégrer la modélisation 3D dans leur pédagogie STEM. Nous proposons des licences éducation, des ressources, et des formations pour accompagner vos équipes dans cette dynamique innovante.