Vidéo 1 : Tout savoir sur les drones
Durée estimée : environ 6 minutes
Présentation de l'histoire du drone, de ses usages et de ses composants : du premier aéronef sans pilote au drone de livraison.
4e — OST — Séquence 2 : invention, innovation et développement durable
Commencez par observer ces vidéos pour comprendre les concepts fondamentaux.
Durée estimée : environ 6 minutes
Présentation de l'histoire du drone, de ses usages et de ses composants : du premier aéronef sans pilote au drone de livraison.
Durée estimée : 4 min 8 s
Vidéo officielle « Ressources vidéo pour les activités Cycle 4 » (OTSCIS-1-2) : comment une invention devient une innovation et fait évoluer les objets techniques.
Durée estimée : 2 min 28 s
Vidéo de l'académie de Bordeaux rattachée au code OST1a : invention, innovation et développement durable.
Consigne : Regardez attentivement les vidéos ci-dessus. Prenez des notes si nécessaire. Lorsque vous vous sentez prêt, passez à l'onglet suivant pour tester vos connaissances.
Répondez aux questions suivantes pour valider ce niveau. Vous devez obtenir toutes les bonnes réponses pour continuer.
Cette frise n'est pas une chaîne de fonctionnement : les étapes se succèdent dans le temps, chacune pour répondre à un nouveau besoin de la société. Cliquez sur chaque étape, de la plus ancienne à la plus récente, pour découvrir le besoin visé, s'il s'agit d'une invention ou d'une innovation, et la contrainte de développement durable associée.
Première étape de l'histoire : l'aéronef sans pilote à usage militaire. C'est une INVENTION, car cette solution technique n'existait pas auparavant. Besoin : observer et intervenir sans exposer un pilote. Contrainte DD : consommation d'énergie et impact environnemental des essais.
L'intégration d'une caméra légère sur le drone. C'est une INNOVATION : on améliore l'existant en ajoutant la prise de vue. Besoin : surveiller et filmer. Contrainte DD : traitement en fin de vie de l'électronique de la caméra.
Le développement de batteries plus autonomes (Li-Po). C'est une INNOVATION qui allonge le temps de vol. Besoin : voler plus longtemps. Contrainte DD : extraction des métaux et recyclage des batteries en fin de vie.
La conception de drones pour livrer des colis en ville. C'est une INNOVATION d'usage. Besoin : transporter rapidement. Contraintes DD : pollution sonore, consommation d'énergie pour la recharge, sécurité des vols en zone urbaine.
L'utilisation de matériaux plus légers et recyclables pour fabriquer le drone. C'est une INNOVATION qui répond directement au développement durable : réduction des déchets, recyclage et utilisation de ressources durables.
Trois ateliers pour comprendre un drone de l'intérieur : ses constituants et leurs fonctions, l'environnement qui le perturbe et les capteurs qui le mesurent, puis le trajet de l'énergie qui le fait voler. Chaque atelier se corrige lui-même et explique la réponse. Les réglages du vol (hélices, batterie, commandes) se manipulent dans le mini-jeu du bonus.
Un drone est un assemblage de constituants. Cliquez un constituant, puis la fonction technique qu'il assure : les paires justes restent affichées en vert.
0 paire(s) trouvée(s) sur 7 — il en reste 7.
Un drone réunit deux chaînes. La chaîne d'information ACQUIERT (centrale inertielle, récepteur radio), TRAITE (carte de vol) puis communique les ordres aux variateurs. La chaîne d'énergie ALIMENTE (batterie), DISTRIBUE (variateur), CONVERTIT (moteur) puis TRANSMET le mouvement à l'air (hélice) : c'est la portance qui soulève le drone.
Le drone vole dans un milieu qui le perturbe : vent, pluie, brouillard, poussière, brouillage radio… Cliquez un interacteur extérieur pour lire son effet sur le drone, puis la note d'efficacité de chaque capteur pour le contrer. Terminez par les défis : un capteur par situation.
Choisissez un interacteur : son effet sur le drone et la note d'efficacité des capteurs pour le contrer s'affichent ici.
| Capteur | Efficacité |
|---|---|
| Sélectionnez un interacteur ci-dessus pour afficher les notes. | |
Note d'efficacité : ●●● très efficace · ●●○ efficace en partie · ●○○ peu efficace · ○○○ inadapté ou perturbé (le capteur est aveuglé ou trompé par cet interacteur).
Défi 1 : Le drone doit tenir sa trajectoire par grand vent : quel capteur mesure directement le vent pour que la carte de vol compense ?
Défi 2 : Sur un chantier, le drone doit franchir un nuage de poussière sans heurter une grue.
Défi 3 : Dans un sous-bois, le signal des satellites est perdu : le drone doit savoir s'il tourne sur lui-même.
Défi 4 : Un drone de cartographie doit garder la même hauteur au-dessus d'un terrain qui monte et descend. Le GNSS n'est pas assez précis en altitude et il n'y a aucun obstacle à viser sous le drone : quel capteur embarqué permet de connaître l'altitude ?
Défi 5 : Une personne est portée disparue dans un champ, de nuit. Quel capteur a le plus de chances de la repérer ?
Aucun capteur ne contre tous les interacteurs : chaque perturbation a son capteur le plus efficace, et un capteur excellent par beau temps peut être aveuglé (LiDAR dans le brouillard) ou trompé (boussole près du métal). C'est en croisant plusieurs mesures — centrale inertielle, GNSS, baromètre, caméra, radar — que la carte de vol détecte la perturbation et corrige la trajectoire : un capteur seul ne suffit jamais à piloter un drone.
Cliquez les maillons dans l'ordre du trajet de l'énergie : du stockage dans la batterie jusqu'à l'air poussé vers le bas.
0 maillon(s) placé(s) sur 5.
L'énergie part de la batterie (alimenter), traverse le variateur (distribuer), est convertie en rotation par le moteur (convertir), devient un mouvement d'air grâce à l'hélice (transmettre), et cette poussée d'air vers le bas crée la portance qui soulève le drone. La chaîne d'information (radiocommande → récepteur → carte de vol → variateurs) ne transporte que des ordres : c'est elle qui décide de la quantité d'énergie à distribuer.
Consigne : Explorez tous les éléments en cliquant dessus. Une fois que vous avez découvert toutes les informations, passez au quiz pour valider ce niveau.
Testez votre compréhension approfondie du système.
Explorez les objets ci-dessous pour trouver les indices qui vous permettront de répondre à la problématique.
Problématique : Une commune a équipé son drone de surveillance forestière d'un capteur de mouvement pour détecter les départs de feu. Mais depuis cette modification, le drone déclenche de fausses alertes presque tous les soirs, alors qu'aucun incendie n'est déclaré. Le maire vous demande de trouver la cause, puis de choisir les actions correctives à mener. Explorez les quatre éléments du système pour répondre à la problématique.
Cliquez sur chaque objet pour découvrir des indices :
Remplissez les deux cadres ci-dessous : le premier expose ce que vous avez constaté, le second ce que vous proposez de faire.
Après avoir exploré les quatre éléments, formulez votre diagnostic : quels éléments sont responsables des fausses alertes, et par quel mécanisme ?
Parmi les 26 actions ci-dessous, retenez les <strong>3 actions correctives efficaces</strong> pour supprimer les fausses alertes. Les autres sont inefficaces, inutiles, ou aggravent le problème.
Après vérification, chaque action rend son explication — que vous l'ayez retenue ou non.
Le défaut vient de la détection, pas de l'énergie : la batterie tient sa charge. Ce serait une dépense inutile.
La couleur du drone ne change rien à ce que détecte le capteur : c'est purement esthétique.
Le capteur déclenche au moindre mouvement de branche : baisser sa sensibilité supprime la cause principale des fausses alertes.
On perd le second signal : le contrôle croisé devient impossible, et un vrai feu passerait inaperçu.
Deux capteurs réglés avec le même seuil trop fin déclenchent deux fois plus souvent : le défaut vient du réglage, pas du nombre de capteurs.
Un vrai départ de feu produit à la fois du mouvement et une élévation de température ; croiser les deux signaux écarte les détections isolées.
La vitesse de vol n'intervient pas dans la détection : le problème resterait identique avec un appareil plus rapide.
Un gyrophare rend le drone visible, il n'améliore pas la détection et peut même gêner les prises de vue nocturnes.
Le réglage d'usine ne correspond pas au bruit nocturne de la forêt : une calibration sur place adapte le seuil aux conditions réelles.
Ignorer supprime le symptôme, pas la cause : un vrai départ de feu de nuit passerait inaperçu.
Le drone ne surveillerait plus la nuit, au moment où un départ de feu passe inaperçu : on supprime une partie de la mission au lieu de corriger les fausses alertes.
Augmenter la sensibilité augmente les déclenchements parasites : c'est l'inverse du correctif attendu.
La caméra seule confond les points chauds du village avec des feux : c'est précisément l'un des deux défauts constatés.
Deux appareils mal réglés produiront deux fois plus de fausses alertes : le défaut est dans le réglage, pas dans le nombre.
Le tri des fausses alertes est simplement déplacé sur une personne : le nombre de déclenchements ne baisse pas, et le maire est réveillé chaque nuit.
Sans logiciel, le drone ne surveille plus du tout : on supprime la mission au lieu de corriger le défaut.
Voler plus longtemps ne rend pas la détection plus juste : cela multiplie au contraire les fausses alertes nocturnes.
La radio ne sert qu'à transmettre l'alerte : elle agirait sur la vitesse d'envoi, pas sur le fait que l'alerte soit fausse.
L'hélice agit sur la portance et le bruit, sans aucun rapport avec la détection des départs de feu.
Alerter plus fort ne corrige pas la détection : les habitants seraient réveillés pour rien, et la confiance dans le système disparaîtrait.
Une mise à jour n'ajoute pas le contrôle croisé qui manque, et une version bêta fait courir un risque de panne en pleine mission.
Le capteur déclencherait toujours au moindre mouvement : déplacer le drone ne change pas la cause.
L'ancienne version ne filtre rien : elle aggrave exactement le défaut constaté.
La nuit est justement le moment où la caméra thermique est utile : l'éteindre supprime un signal de contrôle, pas une fausse alerte.
L'entretien courant ne change rien aux signaux captés : le seuil du capteur et le filtrage du logiciel resteraient identiques.
Voler plus bas rapproche le capteur des branches et du gibier : les déclenchements parasites augmenteraient.
0 / 3 action(s) retenue(s).
Une équipe de secours doit retrouver une personne blessée. Aucun drone n'est bon partout, et le budget de l'équipe est serré : à vous de choisir le terrain de l'intervention, de dire quels composants doivent être performants, puis d'assumer le compromis que votre drone impose. Il n'y a pas une bonne réponse : ce sont votre démarche et le compromis que vous acceptez qui seront regardés.
Situation : Une personne est blessée quelque part dans la zone après un éboulement. Les secouristes ne peuvent pas la chercher à pied assez vite : un drone doit la repérer depuis le ciel et guider l'équipe. Le maire vous confie le choix de ce drone de sauvetage. À vous de jouer : le terrain d'abord, puis ce que chaque composant doit savoir faire, puis les composants — et enfin le compromis, car aucun drone ne peut être le meilleur partout.
Le terrain décide de presque tout. Cliquez sur le paysage où l'équipe doit chercher la personne blessée.
Pour chaque composant, dites ce que votre terrain exige. Sur certains terrains, un composant simple suffit ; ailleurs, il ne pardonnera pas l'approximation. Vous pouvez demander plus que nécessaire — mais cela se paie, et l'atelier vous le montrera.
Ils portent les moteurs et encaissent les rafales et le froid.
Elle donne le temps de vol, donc la surface que l'on peut balayer.
Ils poussent le drone contre le vent et le font monter.
C'est lui qui repère la personne : de jour, de nuit, sous la végétation.
Cliquez sur chaque zone du schéma (en pointillé) et choisissez un composant dans la liste qui s'ouvre. Aucun composant n'est le meilleur partout : celui qui gagne sur un point coûte plus cher ou pèse plus lourd.
Terrain : aucun. Exigences indiquées : 0 sur 4. Composants choisis : 0 sur 4.
Ce que votre drone sait faire, et ce que le terrain lui demande : tout ne peut pas tomber juste — c'est là que le compromis apparaît.
Choisissez un terrain, indiquez vos exigences, puis composez le drone : le compromis s'affichera ici.
Votre drone ne peut pas tout faire, et le budget ne suit pas. Nommez ce à quoi vous renoncez, et comment l'équipe de secours s'en accommode : un vol de jour, une batterie de rechange, un relais au sol, un pilote qui connaît le terrain, un second drone plus simple…
Voici les points clés à retenir de cette activité. Ces fiches constituent la conclusion de votre parcours d'apprentissage.
Idée nouvelle (scientifique ou technique) qui permet de créer un nouvel objet. C'est la création d'une solution technique qui n'existait pas auparavant.
Recherche constante d'amélioration de l'existant. L'innovation réussie est commercialisée et adoptée par les utilisateurs.
Répond aux besoins du présent sans compromettre ceux des générations futures. Repose sur trois piliers : économique, social et environnemental.
Engin sans pilote à bord, piloté à distance. Son évolution va de l'aéronef militaire au drone de livraison.
Chaque étape de l'évolution du drone répond à un nouveau besoin de la société (sécurité, surveillance, transport) et apporte une contrainte de développement durable (énergie, recyclage, bruit).
Les batteries autonomes allongent le vol mais posent le recyclage ; la livraison urbaine gagne du temps mais génère du bruit et un risque de sécurité ; les matériaux recyclables réduisent l'impact environnemental.
Explorer chaque composant du système (capteur, caméra, logiciel, batterie), relever son indice, puis croiser les indices pour isoler la cause réelle du dysfonctionnement.
Une alerte fiable ne repose pas sur un seul capteur : on croise le mouvement et la chaleur (caméra thermique) pour distinguer une vraie menace d'un signal parasite.
On part du besoin exprimé (surveiller une forêt), on liste les contraintes, on imagine des solutions concurrentes, on choisit et on justifie, puis on schématise le fonctionnement.
Le drone idéal s'appuie sur des innovations passées (GPS, batteries Li-Po, caméras stabilisées, IA de détection) pour répondre à un besoin actuel : c'est l'évolution qui rend la solution possible.
Dès la conception, on choisit des matériaux recyclables, on anticipe le recyclage des batteries et on limite le bruit et la consommation d'énergie.
💡 Astuce : Relisez régulièrement ces fiches pour consolider vos connaissances. Elles constituent la base pour les activités suivantes.
Félicitations ! Vous avez terminé tous les niveaux. Deux jeux vous attendent pour réinvestir le cours : le banc d'essai, où l'on règle le drone puis où on le pose sur cinq cartes accidentées de plus en plus grandes, puis le colis express, où l'on pilote le drone de livraison du prof.
Les trois réglages du drone, ceux que le constructeur doit choisir avant le premier vol : le sens des hélices, la batterie et la réactivité des commandes. Réglez-les, puis posez le drone sur la plateforme : c'est un jeu d'adresse de type moon lander, avec cinq niveaux sur de grandes cartes qui défilent dans les deux sens.
Ce que vous allez ressentir : le drone vole comme dans le vide. Aucune résistance de l'air : quand il part vers la droite, il continue vers la droite. Pour l'arrêter, il faut incliner l'appareil de l'autre côté et pousser dans le sens opposé. C'est ce qui rend le pilotage si particulier — et c'est exactement comme cela que l'on pilote un module lunaire.
Au doigt : ◀ ▶ inclinent, ▲ pousse dans l'axe. Un pouce sur ▲, l'autre sur ◀, pour freiner en vous décalant.
Commandes : Espace ou ↑ (ou le bouton ▲) pour la poussée ; ← → (ou Q / D) pour incliner le drone : c'est l'inclinaison qui dirige la poussée. Sur tablette, utilisez les trois boutons. But : poser le drone sur la plateforme balisée de la grande carte, avec une descente sous 2,2 m/s et une dérive sous 2 m/s, sans dépasser 12° d'inclinaison. Attention : aucune résistance de l'air, la vitesse ne se dissipe jamais seule. Le vent (champ « Vent », manche à air et traînées à l'écran) pousse latéralement et fluctue : la dérive change toute seule, il faut la corriger en permanence. La batterie ne contient que la réserve de la mission : posé proprement, il reste une marge de quelques pour cent. Une correction inutile se paie en poussée, donc en batterie. La minimap en haut à droite montre la carte entière, la plateforme verte, le cadre blanc de la vue et votre drone en jaune ; la flèche verte en bord d'écran indique de quel côté se trouve la plateforme. Le son (poussée, vent, atterrissage) est synthétisé par le navigateur, sans aucun fichier : le bouton « Son » le coupe, et rien n'est indispensable à l'oreille — tout est aussi écrit.
Le prof de techno s'est lancé un défi : livrer cinq colis dans le quartier avec son drone. À toi de piloter. Le drone n'a qu'une batterie, qui lui sert à la fois de réserve d'énergie et de vie : elle se vide toute seule en vol, et plus vite quand tu utilises le boost ou que tu cognes un obstacle. Ramasse les batteries pour la recharger, et les composants pour améliorer l'appareil. Attention aux enfants qui lancent des ballons, aux arbres du trottoir et aux maisons.
5 niveaux, 3 colis par niveau. À chaque niveau, il y a 30 % d'enfants en plus dans le quartier. Entre deux niveaux, le prof améliore le drone avec l'argent récolté. La boucle : colis au dépôt (flèche jaune) → livraison dans la zone (flèche verte). La batterie se vide vite : ramasse les batteries vertes. Le boost (Maj) accélère mais la vide plus vite encore.
Le prof investit l'argent récolté : c'est ainsi qu'un objet technique évolue.
Le prof de techno : « Prêt ? Le colis est sur le dépôt, à gauche. À toi de piloter ! »
Commandes : flèches, ZQSD ou WASD ; Maj (ou le bouton Boost) pour accélérer ; boutons ▲◀▼▶ sur tablette. But : livrer les 5 colis avant la fin du temps. À savoir : la batterie 🟩 sert de vie et d'énergie : elle se vide avec le temps et les chocs ; la fibre de carbone 🛡️ réduit les dégâts, la Li-Po 🔋 augmente la réserve maximale, la caméra thermique 📷 allonge le temps d'alerte avant les lancers.
Suis une conversion d'énergie dans un système et nomme la forme qui entre et celle qui sort — pour comprendre l'énergie du drone.
Ouvrir la simulation →Durée : 15 minutes
Quiz officiel auto-correctif (2 min 28 s) sur l'invention, l'innovation et le développement durable, aligné sur le programme.
Répondre au quiz →Durée : 5 minutes
Quiz officiel (2 min 21 s) sur la famille et la lignée d'objets : où se classe le drone dans l'histoire des objets techniques.
Répondre au quiz →Durée : 5 minutes
🏆 Bravo ! Vous avez complété l'intégralité de l'activité. Continuez à explorer et à apprendre !