INF1040: introduction au gnie informatique

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Projets dingénieriephase design

• Étape 4
• étude préliminaireet prise de décision

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méthode de conception et réalisationvue
densemble
vu dans INF1040
3. étude de praticabilité
vu aujourdhui
vu dans INF1990
2. recherche de solutions

• 4.1 élaboration des solutions prometteuses
• 4.2 ordres de grandeur et caractéristiques
  générales
• 4.3 analyse en fonction des critères dévaluation
• 4.4 prise de décision

4. étude préliminaire et prise de décision
1. formulation du problème
5. raffinement de la solution
naissance
design
exécution
exploitation
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où en est-on?

• la formulation du problème
• a permis de bien cerner ce quil fallait faire
• la recherche de solutions
• a décomposé le système en sous-systèmes
• a dégagé plusieurs solutions possibles pour
  chacun des sous-systèmes
• létude de praticabilité
• a éliminé les solutions irréalisables ou non
  conformes

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létude préliminaire

• buts
• étudier plus en détail les solutions retenues
• les évaluer en fonction des critères dégagés lors
  de la formulation du problème
• trois étapes
• élaboration des solutions retenues
• déterminer les ordres de grandeur et les
  caractéristiques générales de chacune des
  solutions
• analyser chaque solution en fonction des critères
  dévaluation
• suite
• la prise de décision!

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élaboration des solutions prometteuses

• pour chaque solution retenue(pour chaque
  sous-système)
• décrire le fonctionnement du sous-système
• préparer un croquis plus détaillé
• donner des dimensions sommaires
• identifier les composantes et leur coût
  approximatif
• logiciel donner un diagramme de flot

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déterminer les ordres de grandeur et les
caractéristiques générales

• pour chaque solution, estimer (selon le cas)
• les dimensions
• les forces
• la vitesse
• laccélération
• la pression
• la puissance requise
• les matériaux (métal, plastique, bois)

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ce que létude préliminaire nest pas

• le raffinement final de la solution(létape 5 du
  processus)

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exemplerobot qui joue aux échecs

• le problème consiste à concevoir un robot qui
  peut jouer aux échecs
• les sous-systèmes suivants ont été identifiés
• unité de traitement
• interface humain-machine
• capteur caméra qui inspecte la planche de jeu
• actionneur mécanisme de déplacement des pièces
• support alimentation, etc.

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exemplerobot qui joue aux échecs

• considérons le sous-système de déplacement des
  pièces
• ce sous-système est divisé en deux parties
• une  main  pour attraper les pièces
• un  bras  pour positionner la main près dune
  pièce
• deux solutions prometteuses ont été dégagées pour
  le  bras 
• un bras télémanipulateur monté en un point fixe
  sur la table de jeu, avec une  épaule , un
   coude , et un  poignet 
• une grue de type  site de construction 

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exemplerobot qui joue aux échecs

• considérons la solution du bras télémanipulateur
• description
• Le bras doit pouvoir rejoindre chacune des cases
  du jeu pour permettre à la main dattraper une
  pièce, mais ne doit pas toucher à aucune autre
  pièce.
• Le bras télémanipulateur est monté de façon fixe
  à la table sur laquelle repose la planche de jeu.
  Le bras est composé dune  épaule , dun
   coude  et dun  poignet .
• Lépaule peut tourner sur elle-même dun angle
  maximal de 180 degrés et permet dorienter le
  bras dans la direction de la case à rejoindre.
  Lépaule donne aussi un angle vertical à la
  première partie du bras (lt 90 degrés).
• Le coude permet détendre le bras (lt 90 degrés)
  vers la case à rejoindre.
• Le poignet nest pas motorisé et sert uniquement
  à permettre à la main de toujours pointer vers le
  bas par gravité.

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exemplerobot qui joue aux échecs
poids des pièces lt 50 g
30 cm
coude (1 axe motorisé)
30 cm
épaule (2 axes motorisés)
poignet libre
pas dinterférence
base
fixation
table
15 cm
30 cm
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exemplerobot qui joue aux échecs
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exemplerobot qui joue aux échecs

• pièces nécessaires
• base en métal avec attache à la table de jeu,
  poids lt 500 g, lt 2
• 3 moteurs électrique DC (épaule rotation, épaule
  élévation, coude élévation) avec engrenages, lt 5
  chacun
• 3 systèmes dengrenages en plastique ou en métal,
  lt 3 chacun
• 2 sections de bras en métal, poids lt 200 g
  chacune, lt 2 chacun
• boulons et écrous, total 1

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exemplerobot qui joue aux échecs

• considérations
• on suppose que le bras na pas à indiquer sa
  propre position, cest plutôt le système de
  caméra/unité de traitement qui déterminera sa
  position (ainsi que celle des pièces) risque
  dû à la complexité des mouvements
• 5 secondes pour déplacement maximal (selon la
  formulation du problème)
• vitesse angulaire (horizontale) maximale de 36
  degrés par seconde
• vitesse angulaire (verticale) maximale de 18
  degrés par seconde pour lépaule et le coude
• le coude sera probablement contrôlé par une
  courroie le long de la section inférieure du
  bras, de façon à localiser son moteur sur la base
  et réduire le poids à déplacer et donc la taille
  et la force du moteur requis

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exemplerobot qui joue aux échecs

• considérations
• lunité de contrôle doit fournir les commandes
  pour les trois moteurs de façon indépendante
• lunité de contrôle pourra avoir besoin dun
  amplificateur de courant pour mener chacun des
  moteurs à partir dun signal à basse puissance
• il faudra considérer ajouter un bloc
  dalimentation au système pour mener les trois
  moteurs à partir de lalimentation du secteur

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exemplerobot qui joue aux échecs (logiciel)
établir la position présente de la main
attendre son tour
déplacer la main à la position de la pièce à
déplacer
partie perdue?
établir la position de toutes les pièces
attraper la pièce
choisir le mouvement à faire
déplacer la main à la position voulue
déplacer la pièce
relâcher la main
partie gagnée?
replacer le bras en position dattente
fin de la partie
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analyse en fonction des critères dévaluation

• consulter les critères dévaluation produits lors
  de la formulation du problème
• évaluation selon le fonctionnement
• le sous-système remplira-t-il bien sa fonction?
• évaluation selon le coût
• quel est le coût approximatif des pièces?
• quels seraient les coûts approximatifs de la main
  duvre? (temps de fabrication en heures ?
  100/heure)
• considérer la marge de profit désirée
• évaluation selon le temps
• estimer le temps nécessaire à la mise en marché
• considérer les délais pour le raffinement final
  de la solution, obtenir les pièces, soutiller,
  et pour former la main duvre

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critères détaillés et barèmesexemple pour une
voiturette de golf
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prise de décision

• une fois létude préliminaire terminée, il faut
  prendre une décision!
• pour prendre la décision
• être vigilant
• sappuyer sur des évaluations objectives
• prendre en considération toutes les informations
  pertinentes
• se poser les bonnes questions pour bien cerner le
  problème
• sassurer que toute linformation de lanalyse
  est disponible si possible!

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prise de décision

• utiliser les critères et le barème définis à
  létape de la formulation du problème
• pour comparer deux solutions à un sous-système
  spécifique, tous les critères ne sappliquent pas
  nécessairement faut faire preuve de jugement
• idéalement, on devrait choisir une seule solution
  pour chaque sous-système, puis appliquer les
  critères au système résultant complet

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prise de décision

• il est possible quon réalise que les critères ne
  reflètent pas le problème aussi bien quon le
  pensait
• ok de modifier les critères, mais
• très risqué de décrire les critères à ce point et
  de choisir des critères qui favorisent une
  solution
• il est aussi possible que lapplication des
  critères suggère une modification légère à une
  solution qui peut la rendre de beaucoup meilleure

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(No Transcript)
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travail en classe et ailleurs

• formuler un plan de létude préliminaire (en
  équipe)
• réviser vos critères et barèmes pour déterminer
  les analyses minimales à effectuer
• prévoir le plan densemble à appliquer à chaque
  solution prometteuse quest-ce qui reste à
  faire?
• répartir le travail (en équipe)
• chaque coéquipier devrait faire au moins une
  étude préliminaire
• exécution du travail (individuellement)
• analyse poussée
• bien identifier vos références
• penser au rapport final!
• prise de décision (en équipe)
• revoir chaque analyse et appliquer les critères
  et barèmes
• dresser un tableau et choisir la meilleure
  solution globale

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conclusion
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références

• R. Vinet, D. Chassé et R. Prégent, Méthodologie
  des projets dingénierie et travail en équipe.
  Montréal École Polytechnique de Montréal, 1998.
  111 p.en lignehttp//www.cours.polymtl.ca/inf10
  40/VinetChassePregent1998.dochttp//www.cours.pol
  ymtl.ca/inf1040/VinetChassePregent1998.pdf