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Le projet PI4x4 : Une tablette Tout-terrain

Publié le jeudi 18 janvier 2018, mis à jour le mercredi 17 janvier 2018, par Cyrille Allet
Un article rédigé par Serge Bordères

Le groupe de travail Pi4x4, formé de 5 personnes du CNRS et 4 de l’INRA, l’IFREMER, du CEN (Conservatoire des Espaces Naturels), a été créé fin 2016. Il est né d’une problématique exprimée par le CEFE (Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive). En effet ces recherches interviennent, par définition, dans la nature avec des chercheurs en mission sur des terrains extérieurs, loin des laboratoires, poussiéreux, humides, chauds ou froids. Traditionnellement leurs observations sont notées sur papier puis, à leur retour de mission, elles doivent être ressaisies dans une base de données, opération longue, fastidieuse et susceptible d’introduire des erreurs de retranscription. L’idée est donc de fournir à ces chercheurs la possibilité de prendre leurs notes directement dans une application baptisée « carnets électroniques de terrain ». Pour ce faire il faut mettre à leur disposition un moyen informatique suffisamment robuste et pratique pour affronter les conditions particulières d’utilisation. Or un ordinateur portable classique n’est pas forcément très pratique. En général il ne dispose pas de capteurs environnementaux et la robustesse n’est obtenue qu’au prix de plusieurs milliers d’euros avec des possibilités de dépannage quasi-nulles en cas de panne.
Ce type de problématique se retrouve d’ailleurs dans d’autres disciplines au CNRS ou d’autres organismes de recherche et concerne les métiers de développeurs, d’ASR et d’électroniciens.
C’est de ce constat qu’est née l’idée de concevoir une tablette tout terrain autour d’un Raspberry Pi.

Pour mener à bien ce projet nous avons fixé quelques caractéristiques fondamentales :
- La robustesse
- Un assemblage modulaire autorisant des possibilités de réparations et de ré-utilisation des composants.
- La possibilité pour tout laboratoire de construire sa propre machine, notamment en faisant appel à l’impression 3D.
- La présence de capteurs environnementaux. En effet, et c’est là une des particularités du projet : il ne s’agit pas d’imiter une tablette ou un PC du commerce, mais de l’envisager comme un instrument à disposition du chercheur.
- Un fonctionnement autonome sur batterie
- Une interface Homme-Machine la plus pratique possible
- Un coût de fabrication inférieur à 500€

Pour aboutir au premier prototype, qui existe depuis septembre 2017, un certain nombre de choix ont dû être faits. Tout d’abord Pi4x4 est structurée autour d’un Raspberry version 3. Ce type d’ordinateur, de format carte de crédit, a connu ces dernières années un développement fulgurant et se vend aujourd’hui par millions, pour un prix de base d’environ 30€. Initialement destiné à la formation en informatique, des dizaines de projets de tout ordre sont apparus sur Internet dans le mouvement connu sous le nom Do It Yourself ou encore des Makers. De plus, grâce à son interface GPIO, il est facile de l’interfacer avec divers composants et notamment des capteurs environnementaux. Framboise sur le gâteau, la version 3 du Raspberry intègre nativement le Wifi et le Bluetooth.

D’autre part, l’écran choisi est l’écran tactile 7 pouces officiel de la fondation Raspberry. Cet écran a été retenu du fait de sa pérennité et de sa disponibilité. La géométrie du boitier est adaptée à cet écran. Nous envisageons la possibilité d’utiliser un écran 10 pouces.

Le boîtier est un élément clé du projet. Il doit embarquer tous les composants, et il est imprimable par tout utilisateur. Ce boîtier a été conçu avec le logiciel Freecad pour être imprimé sur une imprimante 3D. Sa structure interne et externe est conçue de façon à pouvoir y fixer les composants, les capteurs nécessaires, ou les remplacer, grâce à des inserts métalliques robustes.

Le but maintenant est de construire un deuxième prototype afin d’améliorer divers points concernant la robustesse, l’étanchéité, l’autonomie ainsi que l’interface Homme-Machine.

Le projet n’a pas seulement un aspect matériel mais aussi applicatif. Actuellement il n’y a pas d’application de carnets de terrain disponible sous Linux (et en particulier Raspbian dans notre cas). Un portage est nécessaire. Nous serons amenés à faire appel à des compétences supplémentaires.

Cette tablette tournant sous linux (Raspbian), elle peut être utilisée également en laboratoire à d’autres fins (serveur par exemple).

Dès que possible, nous mettrons en ligne toutes les informations nécessaires relatives au projet. Toute personne intéressée par le projet peut nous contacter quel que soit sa discipline sur l’adresse mail :

Contact : pi4x4@services.cnrs.fr