Mini-Chifoumi — Main Robotisee + IA

Presentation du systeme

Le systeme est une main robotisee equipee de servomoteurs capables de reproduire les trois gestes du chifoumi (pierre, feuille, ciseaux). Une camera Huskylens (intelligence artificielle) detecte le geste de l'adversaire humain, et un algorithme de decision choisit la meilleure reponse.

L'ensemble est pilote par une carte Arduino (commande des servomoteurs) et un MicroBit (traitement de l'image et decision), communiquant entre eux pour former un systeme autonome de jeu.

Contexte

La robotique et l'intelligence artificielle sont de plus en plus presentes dans notre quotidien. La reconnaissance de formes par camera permet des applications variees : tri industriel, conduite autonome, interaction homme-machine. Ce challenge explore ces concepts a travers un jeu ludique.

Problematique

Comment concevoir un systeme capable de reconnaitre visuellement des gestes, prendre une decision strategique et executer un mouvement ?

Chaine fonctionnelle

La chaine d'information et d'action complete du systeme :

Geste adversaire → Camera Huskylens → Reconnaissance IA → MicroBit (decision) → Arduino → Servomoteurs (main)

Materiel necessaire

Element	Qte	Remarque
Main robotisee (servos + interface)	1	Avec support articule
Carte Arduino Uno	1	+ cable USB
Carte MicroBit	1	Traitement IA + decision
Camera Huskylens	1	Reconnaissance de formes (I2C)
Modele SolidWorks	1	Assemblage main + boitier
Imprimante 3D	1	Pour le boitier camera
PC (Arduino IDE, MakeCode, SolidWorks)	1/binome

Guide seance par seance

1-2

Comprendre le sujet

Decouverte de la main robotisee et repartition des taches · 2h

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Decouverte du systeme 30 min

Observer la main robotisee : identifier les servomoteurs, les articulations, les liaisons mecaniques
Manipuler la main manuellement pour comprendre les mouvements des doigts
Decouvrir la camera Huskylens et ses capacites de reconnaissance

Les trois gestes du chifoumi 20 min

Identifier les positions des doigts pour chaque geste : pierre (poing ferme), feuille (main ouverte), ciseaux (2 doigts tendus)
Determiner quels servomoteurs activer pour chaque figure

Chaine fonctionnelle 30 min

Tracer la chaine d'information : Camera → Reconnaissance → Decision → Commande
Tracer la chaine d'energie : Alimentation → Servomoteurs → Mouvement des doigts
Identifier les interfaces entre Arduino et MicroBit

Repartition des taches 40 min

T1 : Conception du boitier camera (SolidWorks + impression 3D)
T2 : Detection du geste adverse (Huskylens + MicroBit)
T3 : Execution des figures (Arduino + servomoteurs)
T4 : Algorithme de decision (strategie statistique)

Livrable : Schema fonctionnel du systeme + repartition des taches par eleve

3-4

Analyse du besoin

Fonctions du systeme et exigences · 2h

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Diagramme bete a cornes 20 min

A qui ? Joueur humain (adversaire)
Sur quoi ? Les gestes du chifoumi
Pour quoi ? Jouer au chifoumi de maniere autonome contre un humain

Diagramme pieuvre 30 min

FP : Jouer au chifoumi de maniere autonome
FC1 : Reconnaitre visuellement le geste de l'adversaire
FC2 : Choisir une strategie de reponse
FC3 : Executer le geste choisi avec la main
FC4 : Etre alimente en energie

Diagramme FAST 30 min

Reconnaitre le geste → Camera Huskylens → Modele IA embarque
Decider de la reponse → Algorithme statistique → MicroBit
Executer la figure → Servomoteurs → Arduino

Criteres de performance 40 min

Taux de reconnaissance des gestes : > 80%
Temps de reaction (detection + decision + execution) : < 1 seconde
Fiabilite des figures : chaque geste reproductible a 100%
Robustesse : fonctionnement sur 20 parties consecutives

Livrable : Diagrammes complets + cahier des charges fonctionnel avec criteres de performance

5-6

Conception

Boitier camera sous SolidWorks · 2h

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Analyse des contraintes 30 min

Le boitier doit se fixer solidement sur la main robotisee
Il doit contenir la camera Huskylens et le MicroBit
Il ne doit pas gener le mouvement des doigts
Relever les dimensions de la Huskylens et du MicroBit

Conception 3D du boitier 60 min

Modeliser le boitier sous SolidWorks (esquisse, extrusion, evidements)
Prevoir les ouvertures pour la lentille camera et les connecteurs
Integrer les points de fixation sur la main
Epaisseurs minimales de 2 mm pour impression 3D

Export et preparation 30 min

Verifier l'assemblage complet (boitier + main + composants)
Exporter en STL pour impression 3D
Realiser la mise en plan avec cotation

Livrable : Modele 3D du boitier camera pret pour impression + fichier STL + mise en plan

7-8

Simulation

Cinematique de la main et algorithme de decision · 2h

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Simulation cinematique 40 min

Simuler le mouvement des doigts dans SolidWorks (etude de mouvement)
Verifier l'amplitude angulaire des servomoteurs pour chaque figure
Identifier les collisions ou interferences eventuelles

Simulation de l'algorithme de decision 40 min

Strategie statistique : compter les coups joues par l'adversaire
Jouer le geste qui bat le geste le plus frequent de l'adversaire
Simuler l'algorithme sur papier ou tableur (20 parties)

Validation sur 20 parties 40 min

Simuler 20 parties humain vs algorithme (tableur ou Python)
Calculer le taux de victoire de l'algorithme
Comparer avec une strategie aleatoire (reference)
Ajuster les parametres si necessaire

Livrable : Rapport de simulation cinematique + resultats de 20 parties simulees + analyse de la strategie

9-10

Programmation

Servomoteurs + Huskylens + Algorithme + Communication · 2h

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Arduino — Commande des servomoteurs 30 min

Inclure la bibliotheque Servo.h
Programmer la fonction jouerPierre() : tous les doigts fermes
Programmer la fonction jouerFeuille() : tous les doigts ouverts
Programmer la fonction jouerCiseaux() : 2 doigts tendus, 3 fermes

MicroBit — Camera Huskylens 30 min

Connecter la Huskylens en I2C au MicroBit
Entrainer le modele de reconnaissance (3 classes : pierre, feuille, ciseaux)
Tester la detection en temps reel

Algorithme de decision 30 min

Implementer la strategie statistique sur MicroBit
Stocker l'historique des coups adverses
Calculer le geste le plus frequent et choisir le geste gagnant

Communication Arduino ↔ MicroBit 30 min

Etablir la communication serie entre MicroBit et Arduino
MicroBit envoie le geste choisi (0=pierre, 1=feuille, 2=ciseaux)
Arduino recoit et execute la figure correspondante

Livrable : Programmes Arduino + MicroBit fonctionnels avec communication operationnelle

11-12

Realisation & Tests

Assemblage, tests unitaires et parties de test · 2h

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Assemblage final 30 min

Monter le boitier camera imprime en 3D sur la main robotisee
Installer la Huskylens et le MicroBit dans le boitier
Cabler l'ensemble : servomoteurs, alimentation, communication

Tests unitaires 30 min

Test des 3 figures : verifier que pierre, feuille et ciseaux sont correctement executes
Test de detection : verifier que la camera reconnait les 3 gestes humains
Test de l'algorithme : verifier la logique de decision

10 parties de test 30 min

Realiser 10 parties completes humain vs robot
Relever pour chaque partie : geste humain, detection, decision, geste robot, resultat
Calculer le taux de reconnaissance et le taux de victoire
Comparer aux criteres du cahier des charges

Presentation orale 30 min

Chaque equipe presente son systeme fonctionnel
Demonstration en direct : 3 parties contre le jury
Bilan : performances, difficultes rencontrees, ameliorations possibles

Livrable : Systeme fonctionnel + tableau de resultats des 10 parties + presentation orale

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