Exercices

L'hoverboard, un système informatique embarqué

L'hoverboard - Présentation

Un hoverboard, ou gyroskate, ou planche à roulettes électrique auto-équilibrée, est un véhicule électrique de taille réduite ressemblant à une planche. Il utilise la technologie de l'auto-équilibrage pour permettre à l'utilisateur de se déplacer en jouant sur l'inclinaison des pieds. 

En se penchant légèrement vers l'avant, l'utilisateur accélère, tandis qu'en se penchant légèrement vers l'arrière, il ralentit ou s'arrête. À l'aide de ses pieds, il peut incliner différemment chacune des deux parties de la planche, ce qui amène les deux moteurs à tourner à des vitesses différentes et l'hoverboard à tourner à gauche ou à droite. 

L'hoverboard - Composition

Les hoverboards sont équipés de capteurs de présence qui détectent le moment où l'utilisateur met ses pieds sur la planche. Les deux roues motrices sont entraînées par des moteurs électriques. 

Des capteurs permettent de détecter l'inclinaison de chacune des deux parties de la planche. D'autres capteurs mesurent la vitesse de chacune des deux roues. 

L'hoverboard est alimenté par une batterie rechargeable, généralement au lithium-ion. Comme l'ensemble des composants, elle est située à l'intérieur de la planche. 

Schéma logique de l'hoverboard - Exercice

Réalisez un schéma logique représentant le système embarqué sur le modèle de celui vu en cours. Doivent figurer (s'ils existent) : les capteurs, les actionneurs, le microprocesseur, l'interface homme-machine, la connexion à Internet. 

Hoverboard et environnement - Complément

L'hoverboard peut être perçu comme un gadget, mais il possède cependant une vertu environnementale. Il peut être intéressant d'utiliser un hoverboard pour se déplacer sur de courtes distances, plutôt que de prendre la voiture ou d'autres moyens de transport plus polluants.

Par ailleurs, il serait souhaitable : 

de charger l'hoverboard avec des énergies renouvelables, produites par exemple par des panneaux solaires ou par des éoliennes ; 
d'éteindre l'hoverboard lorsqu'il n'est pas utilisé pour éviter qu'il ne consomme de l'énergie inutilement ; 
d'éviter d'utiliser l'hoverboard à grande vitesse, car cela peut augmenter la consommation d'énergie et donc l'impact environnemental ; 
de maintenir l'hoverboard en bon état, car un appareil mal entretenu peut consommer davantage d'énergie.

Le babyphone, un object connecté

Le babyphone IPC-310.bp - Description

Le babyphone IPC-310.bp est doté d'une fonction détection de mouvement ainsi que d'une fonction de détection intelligente des pleurs de bébé : elle est capable de reconnaître les pleurs typiques d'un bébé ou petit enfant, et vous envoie une notification quand le bambin commence à s'agiter.

Grâce à l'application gratuite elesion, vous pouvez visionner les images sur votre smartphone ou tablette, et sur votre echo show grâce à l'assistant alexa. même lorsque l'écran de votre smartphone est éteint, vous restez informé : la détection de mouvement de la caméra vous informe automatiquement d'une activité dans la chambre de bébé par une notification push.

La caméra intégrée au babyphone ipc-410.bp dispose de la fonction pan-tilt, ainsi l'objectif de la caméra peut pivoter à l'horizontale jusqu'à 360° sur un simple ordre de l'application. il peut également s'incliner sur 105° à la verticale afin de couvrir un champ de vision maximal dans la chambre d'enfant.

Mais ce qui change tout, c'est la détection automatique des pleurs. le babyphone est capable de reconnaître les cris des bébés et des jeunes enfants pour vous informer immédiatement par notification. une fonction essentielle lorsque vous vous trouvez loin de la chambre ou lorsque d'autres bruits, comme celui d'une machine à laver, vous empêchent d'entendre l'enfant pleurer.

Pour le bien-être de votre tout-petit, le babyphone ipc-410.bp est équipé de capteurs qui mesurent la température et l'humidité de la pièce. vous pouvez ainsi connaître ces valeurs à tout moment, mais également être alerté dès que les valeurs mesurées sortent de la plage normale que vous aurez définie librement.

Une fois votre enfant devenu grand, utilisez la caméra pour surveiller d'autres pièces de la maison. il suffit d'y insérer une carte mémoire (non fournie) et la caméra commence automatiquement à enregistrer des prises de vues lorsqu'elle détecte un mouvement. et cela même dans l'obscurité, grâce à la vision nocturne infrarouge.

Le petit plus : avec un look de chaton, la caméra contribue à une jolie déco pour la chambre de bébé. enfin, la caméra peut même jouer des berceuses pour aider votre enfant à s'endormir paisiblement.

babyphone connecté avec caméra ipc-410.bp, par 7links
résolution vidéo : 1920 x 1080 pixels (full hd 1080p)
compatible wifi : ieee 802.11b/g/n (2,4 ghz)
système tuya : applications gratuites "elesion" ou "smart life" disponibles sur ios et android
affichage en direct des images, de la température ambiante et du taux d'humidité depuis le monde entier sur smartphone ou tablette
notification push en cas de mouvement devant la caméra ou de pleurs de bébé
communication à 2 voies par haut-parleur et microphone de la caméra : sur l'appareil mobile avec application
réglage dynamique de la luminosité pour une qualité d'enregistrement optimale, même en cas de contre-jour
vision nocturne infrarouge intelligente : lumière uniforme sans surexposition pour une image nette jusqu'à 5 m de distance
zone surveillée étendue : pivote sur son propre axe pour couvrir jusqu'à 360° à l'horizontale, angle d'inclinaison 150°
optique à forte luminosité : diaphragme f/1,2, distance focale : 3,6 mm, angle de champ : 105°
la détection de mouvement déclenche également l'enregistrement sur une carte mémoire
fente pour carte microsd (hc/xc) jusqu'à 128 go (non fournie)
alimentation : par usb (adaptateur secteur fourni)
dimensions (l x l x h) : 165 x 89 x 85 mm, poids : 230 g
babyphone ipc-410.bp avec câble d'alimentation usb, câble d'alimentation usb, support, matériel de montage et mode d'emploi en français

Le babyphone IPC-310.bp - Questions

1. Décrivez les fonctionnalités principales de l'appareil. 

2. Réalisez un schéma logique représentant le système embarqué sur le modèle de celui vu en cours.

Le babyphone IPC-310.bp - Corrigé

L'appareil permet de surveiller un bébé dans sa chambre alors que l'on se situe dans une autre pièce. L'image de l'enfant apparaît sur un téléphone ou une tablette. Si la pièce est plongée dans l'obscurité, les parents voient leur enfant en vision nocturne.

Le babyphone prévient les parents lorsqu'il détecte des pleurs ou des mouvements (par exemple, un bébé qui s'éveille et essaye de sortir de son lit). 

Le babyphone indique la température et l'humidité de la pièce, pour veiller au confort de l'enfant. 

Les parents peuvent orienter la caméra pour choisir l'endroit filmé. Ils ont aussi la possibilité de déclencher une berceuse. 

Les cannes blanches électroniques

Principe de la canne blanche

Les cannes blanches sont utilisées par les personnes malvoyantes pour éviter les obstacles et être identifiées par les passants. 

Elles réclament un certain apprentissage. Le bout de la canne est utilisée comme un capteur par l'utilisateur, mais sans électronique ! Il lui permet de détecter les changements dans la constitution du sol, ainsi que des obstacles potentiels qui se présentent devant lui. 

La canne blanche de locomotion - Vidéo

Les versions électroniques de la canne blanche

Les cannes blanches électroniques, également appelées « cannes blanches intelligentes » ou « cannes électroniques », sont des dispositifs qui utilisent des avancées technologiques pour améliorer la version traditionnelle.

Le principe de fonctionnement des cannes blanches électroniques repose principalement sur l'utilisation de capteurs qui détectent les obstacles se trouvant à proximité.

Lorsque la canne s'approche d'un obstacle, les capteurs électroniques le détectent et transmettent cette information à l'utilisateur par des signaux sonores ou des vibrations. Ces signaux aident l'utilisateur à prendre conscience de la présence d'un obstacle et à l'éviter.

Certains modèles de cannes blanches électroniques intègrent des fonctionnalités supplémentaires, telles que la détection des passages piétons, la reconnaissance des couleurs ou la localisation GPS. Elles facilitent les déplacements de l'utilisateur et améliorent son autonomie.

Rango, la première canne blanche intelligente qui reconstitue l'environnement en 3D pour les aveugles, créée à Lyon - Article

Du jamais-vu. Deux entrepreneurs lyonnais ont mis au point une canne blanche électronique dotée d'intelligence artificielle. Rango capte l'environnement de l'usager, trie les informations et les restitue en 3D sonore. Il protège les aveugles tout en augmentant leur autonomie.

Le son. C’est, d'emblée, ce qui unit depuis longtemps les deux co-fondateurs de GoSense, cette start-up lyonnaise spécialisée dans les solutions innovantes pour le quotidien des aveugles. En particulier celui de la musique… Ils se sont rencontrés dans une chorale, Hugues était trompettiste, et François guitariste.

Les deux amis présentent des profils complémentaires. Hugues de Chaumont, fondateur et président de la société Go Sense, a 35 ans. Son parcours a fait étape par l’école de commerce EM Lyon. Son associé, François Birot, même âge, est ingénieur en informatique, et a travaillé durant trois années dans le domaine de la réalité virtuelle, et sur des programmes de recherches européens. «Il maitrise bien les technologies dites immersives, comme les capteurs 3D de l’environnement, par exemple » précise son associé.

Le destin a voulu qu’ils soient sur la même longueur d’onde. «On avait une vraie envie d’entreprendre dans un projet qui fait sens » confirme Hugues. «Notre souhait était vraiment d’aider des gens dans une situation vulnérable. A l'aide d'un projet qui incluait forcément du son.»

Le son, et aussi le bon tempo. En 2007, la technologie liée à la réalité virtuelle s'accélère. «On a vu arriver les premiers capteurs 3D, et surtout les fameux casques utilisés sur des jeux video. Ce genre d’équipement dont le prix a subitement chuté de 140 000 à 600 dollars. Lorsque l’on passe un tel cap, on sait que le savoir-faire technologique est mature, moins cher, et plus robuste et que l’on peut désormais accéder à cette connaissance» se souvient le jeune entrepreneur lyonnais. Les deux associés saisissent cette opportunité et se positionnent rapidement sur l’avenir de ces capteurs 3D de l’environnement.

Un an d'immersion auprès des aveugles

Une bonne nouvelle n’arrivant jamais seule, le marché s’ouvre, lui-aussi. Pour s’en assurer, une étude est réalisée autour de ces différents thèmes «On a écrit les termes de capteurs 3D de l’environnement, réalité augmentée sonore, sons 3D et social, et on a commencé à prospecter et imaginer » Parmi les idées qui surviennent, celle d’une canne blanche électronique.

Hugues décide alors de s’immerger dans ce domaine et devient bénévole dans différentes associations pour les aveugles, comme la Fédération des Aveugles de France, Apridev Rhône-Alpes, le comité régional de l’association Valentin Hauy. « Je passe quasiment une année dans cet écosystème, auprès d’eux. C’est un milieu communautaire où les gens ne vous accordent pas leur confiance immédiatement. Je ne suis pas issu de ce monde et j’ai besoin de comprendre leurs besoins au quotidien. » raconte-t-il.

Aucune histoire personnelle ne pousse alors le jeune homme vers ce secteur, sinon le désir d’avoir un impact positif sur la société. Simplement le vœu de répondre à une contrainte (comment se déplacer sans voir…) et de réussir sur un marché où il n’existe que très peu de solutions, pour une forte demande. « Je me suis donc mis « à leur place », et formé à la canne blanche. Chaque semaine depuis cette période, je fais trois heures de marches par semaine à l’aveugle. » explique-t-il.

Même s’ils s’intéressent aux aveugles, les deux fondateurs de GoSense voient loin. Ils comprennent rapidement que le marché « à fort usage » qu’ils abordent est suffisamment modeste pour ne pas intéresser les Gafa (les grands groupes comme Facebook ou Apple) et, tout de même, suffisamment grand pour pouvoir construire une entreprise.

Un marché d'avenir, autour de la santé et de l'audio

Après un an d’observation, les voici donc lancés sur le « go marché ». Un monde de la réalité augmentée et virtuelle, où tout est… visuel. Et revoilà donc le son. Le trait d’union de leur association devient leur force. «On réalise que tout le monde a oublié la composante du son pour immerger une personne. C’est aussi, voire plus important que l’image.» Ce secteur devient donc leur cœur de métier : la santé, améliorée grâce à une réalité augmentée audio. «Pour l’anecdote, le pdg d’Apple Tim Cook expliquait il y a quelques années que, selon lui, il s’agissait de deux domaines d’avenir dans le monde. On est en plein dedans. » se réjouit Hugues de Chaumont.

le pdg d’Apple Tim Cook expliquait il y a quelques années que, selon lui, il s’agissait de deux domaines d’avenir dans le monde. On est en plein dedans Hugues de Chaumont Co-fondateur de GoSense

Depuis quelques mois, GoSense a finalisé son produit phare :la canne électronique Rango. «L’idée, c’est de répondre au premier besoin qu’est la sécurité, et de protéger le corps. » La start-up opte pour un produit simplifié à l’extrême pour l’utilisateur, mais qui recourt à l’intelligence artificielle. «On sait tous naturellement détecter un son dans l’espace très facilement. Notre idée va utiliser ce sens de l’ouïe, très développé chez les aveugles, pour le substituer au sens de la vue, qui fait défaut. » résume le créateur.

Rango est donc un petit boitier électronique, équipé de capteurs à ultra-sons très pointus. L’appareil, intelligent, est capable à la fois de comprendre le déplacement de l’usager mais aussi d’analyser son environnement. Les algorithmes embarqués dans le boitier vont alerter la personne uniquement de la présence des obstacles dits avérés. C’est là que ce se situe l’innovation de cette start-up lyonnaise.

Une innovation mondiale

Une vraie révolution ? L’idée de la canne blanche électronique existe pourtant depuis 25 ans. «En revanche, Rango est la seule qui soit suffisamment évoluée pour faire la différence entre les murs, ou les véhicules stationnés que vous longez, et un poteau ou une trottinette qui se présente sur votre trajectoire, par exemple. » explique Hugues.

Comment ça marche ? L’appareil envoie des ultrasons dans l’environnement. Lorsqu’il récupère des signaux, il les localise en 3 dimensions, et renvoie les informations à une application, installée sur le téléphone de l’usager. Cette application est alors capable de spatialiser ces signaux, puis de les retranscrire – en son- par les écouteurs de l’utilisateur. De fait, l’appareil limite les informations à traiter par la personne aveugle.

De la 3D sonorisée, et des infos sélectionnées

La personne qui utilise Rango reçoit concrêtement des bips sonores, grâce à des écouteurs placés au dessus des oreilles, sans lui boucher les tympans. «Si vous êtes musicien, c’est comparable aux sons doux et ronds d’un xylophone. Grâce à eux, vous savez exactement où est l’obstacle, à quelle distance de vous. Si cet obstacle est loin, vous recevez un son lent et grave. Plus vous approchez, plus ce son devient rapide et aigu. Et si l’obstacle est légèrement à droite, le son le sera aussi, etc… » précise Hugues. En clair, la 3D est… sonorisée. Et les informations… triées.

Bientôt remboursé par la Sécu...

300 personnes âgées de 15 à 85 ans, et en situation de handicap, utilisent déjà cet appareil. Les écouteurs, qui seront bientôt proposés en Bluetooth, s’adaptent sur n’importe quel smartphone. Rango coûte 2000 euros, et il est remboursé à 75% par les Maisons départementales des personnes handicapées, et pratiquement intégralement pour les personnes qui ont un emploi, avec le soutien de l’Agefip. «La certification comme dispositif médical est en voie d’aboutissement. On compte sur une prise en charge de l’assurance-maladie d’ici fin 2023 ». La fabrication de l’appareil, de la conception au conditionnement, est assurée intégralement en Auvergne-Rhône-Alpes. «Et d’ici la fin de l’année 2022, Rango sera même assemblé par des aveugles » annoncent les deux entrepreneurs qui, indéniablement, étaient faits pour s'entendre.

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Description

Rango est undispositif médical qui rend les cannes blanches intelligentes. Fixé sur une canne blanche traditionnelle et connecté en Bluetooth au téléphone de l’utilisateur, Rango permet de se repérer et de localiser les obstacles en 3D.

Véritablebouclier virtuel intelligent, Rango protège de la tête aux pieds et d’une largeur d’épaules. Illocalise et identifie les obstacles qui représentent un danger et transmet l’information utile à l’utilisateur sous forme de sons, grâce à des écouteurs externes aux oreilles, noor, inclus dans le kit Rango.

L’application mobile dédiée, Rango, est disponible sur iPhone et Android. Grâce à sa connexion avec leurs smartphones, les utilisateurs bénéficient de services additionels lors de leurs déplacements, comme l’annonce des intersections et l’accès aux horaires de transport en commun à proximité. Les mises à jour logicielles de Rango sont également proposées gratuitement par l’application mobile. GoSense assure à ses utilisateurs, les Rangonautes, uneévolution continue du produit au plus près de leurs besoins et du terrain.

Cannes blanches électroniques - Questions

La canne Rango de Gosense est un exemple de canne blanche électronique à destination des personnes malvoyantes. 

1. Décrivez l'ensemble des fonctionnalités de la canne Rango (rédigez une ou deux phrases par fonctionnalité). 

2. Expliquez pourquoi l'on peut qualifier la canne Rango de système informatique embarqué.

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