Sciences de l'ingénieur - Robotique et actionneurs

Cette leçon de spécialité Sciences de l'ingénieur (SI) du Baccalauréat porte sur la robotique et les systèmes automatisés, un thème central du programme officiel de Terminale. Elle s'articule autour de la distinction fondamentale entre chaîne d'énergie, qui assure l'alimentation, la distribution, la conversion et la transmission de l'énergie, et chaîne d'information, qui assure l'acquisition, le traitement et la communication des données. Le contenu détaille les composants de la chaîne d'énergie, à commencer par l'actionneur (moteur, vérin), qui transforme l'énergie en action physique, et le pré-actionneur (contacteur, distributeur), qui module l'énergie transmise à l'actionneur.

La leçon explore également les capteurs, notamment le capteur de fin de course, qui détecte une position limite d'un mécanisme, et le convertisseur analogique-numérique (CAN), qui permet à une unité de traitement de lire des données issues de capteurs analogiques. Un axe important porte sur l'asservissement : le contenu explique la structure d'un système en boucle fermée, où l'écart ε(t), différence entre la consigne et la mesure, sert d'entrée à un correcteur (par exemple un correcteur PID) pour ajuster la sortie du système, et met en avant les avantages de l'asservissement par rapport à une commande en boucle ouverte, à savoir une précision accrue et un meilleur rejet des perturbations.

Le contenu couvre aussi des outils d'analyse comme le diagramme de Bode, qui représente la réponse en fréquence (gain et phase) d'un système et permet d'en étudier la stabilité, ainsi que la relation entre vitesse angulaire ω et fréquence de rotation n en tours par minute (ω = 2πn/60), essentielle pour dimensionner les moteurs d'un système robotisé.

Ces notions sont au cœur de l'épreuve de spécialité SI du Baccalauréat, où l'analyse fonctionnelle d'un système automatisé (identification de la chaîne d'énergie et d'information, caractérisation de l'asservissement) est une compétence régulièrement mobilisée face à des supports techniques réels comme des robots ou des systèmes mécatroniques.

Le parcours propose dix questions à choix multiples couvrant ces notions et douze flashcards de vocabulaire (chaîne d'énergie, actionneur, correcteur PID, diagramme de Bode, etc.) pour consolider les connaissances avant l'épreuve.

• Distinguer la chaîne d'énergie et la chaîne d'information dans un système automatisé
• Différencier actionneur et pré-actionneur
• Expliquer le rôle d'un capteur de fin de course et d'un convertisseur analogique-numérique (CAN)
• Décrire le principe d'un système asservi et le rôle de l'écart de régulation ε(t)
• Comparer les avantages d'un système asservi par rapport à une commande en boucle ouverte
• Appliquer la relation entre vitesse angulaire et fréquence de rotation (ω = 2πn/60)
• Interpréter l'utilité d'un diagramme de Bode dans l'analyse fréquentielle d'un système

Matériel d'entraînement élaboré par Zestly. Le contenu couvre la distinction chaîne d'énergie / chaîne d'information, le principe de l'asservissement et de l'écart de régulation, ainsi que le diagramme de Bode.