Un Projet d'Ingénierie & de Rétrogaming au Collège

Dans le cadre du programme de Technologie en Cycle 4 (BO 2024), les élèves de la classe de 309 du collège Marcel Roby se sont lancés dans un défi technologique d'envergure : imaginer, concevoir, modéliser et fabriquer une borne d'arcade deux joueurs grandeur réelle (1,85 m de haut, 61 cm de large, 68 cm de profondeur), alliant l'esthétique mythique des salles de jeux des années 80-90 et les technologies numériques contemporaines.

Ce projet interdisciplinaire a mobilisé l'ensemble des piliers des sciences de l'ingénieur : cahier des charges fonctionnel, calculs d'optimisation mathématique des débits de bois, traçage et usinage d'atelier, électronique embarquée sur micro-ordinateur Raspberry Pi 4, et modélisation systémique selon la norme SysML.

1. Contexte & Cahier des Charges : L'Entreprise "Roby's RetroGaming"

Pour donner une dimension authentique et professionnalisante à la démarche de projet, les élèves ont travaillé sous la bannière de la société « Roby’s RetroGaming ».

Face à l'engouement nostalgique pour les jeux d'arcade historiques (*Pong*, *Space Invaders*, *Pac-Man*, *Street Fighter*) et à la volonté de concilier cette authenticité avec des composants fiables et économes en énergie, l'équipe a formalisé le cahier des charges fonctionnel (compétences DIC-1-1) :

• Interface 2 Joueurs complète : 2 joysticks analogiques/microswitchs directionnels 8 positions, 6 boutons d'action ergonomiques par joueur, boutons Start (1P / 2P) et boutons Coin/Crédit dédiés ;
• Affichage haute définition : Écran LCD 19 à 24 pouces 16:9 / 4:3 à angle de vision large (dalle IPS), protégé par un vitrage transparent (bezel de sécurité) ;
• Sonorisation immersive : Deux haut-parleurs stéréo 2 × 5 W intégrés sous le bandeau supérieur (marquee), pilotés par un amplificateur audio compact avec potentiomètre de réglage en façade arrière ;
• Cœur de calcul : Micro-ordinateur monocarte Raspberry Pi 4, doté de RetroPie / EmulationStation, assurant une latence minimale via deux encodeurs USB Zero Delay ;
• Sécurité & Alimentation : Alimentation générale unique 230 V avec interrupteur à bascule bipolaire déporté et fusible de protection, ventilation passive et accès technique sécurisé par panneau arrière amovible.

2. Étude Mathématique, Maquettage & Calepinage 1:1

Avant de toucher au bois, les élèves ont franchi plusieurs étapes rigoureuses de prototypage et de calcul :

Prototypage volumique en carton

Chaque équipe d'îlot a conçu et assemblé une maquette à l'échelle réduite en papier et carton de couleur (équipes verte, rose, orange). Cette étape a permis de tester physiquement les angles d'inclinaison de l'écran, le débord protecteur du marquee rétroéclairé et la hauteur naturelle des avant-bras sur le pupitre de jeu.

Calcul des surfaces et optimisation des débits

En exploitant les compétences mathématiques de géométrie dans l'espace, les élèves ont calculé les surfaces développées de l'ensemble des panneaux :

• Panneaux latéraux (× 2) : 170 cm × 70 cm = 2,38 m²
• Panneau arrière technique : 170 cm × 80 cm = 1,36 m²
• Façade avant (kickplate) : 170 cm × 60 cm = 1,02 m²
• Pupitre de commande (pad) et retour : 60 cm × 30 cm = 0,18 m²
• Toit et socle de stabilité : 0,96 m²
• Surface totale nette requise : 5,82 m² de bois MDF.

Face à des panneaux bruts de MDF 18 mm standardisés (250 cm × 122 cm, soit 3,05 m² par panneau), les élèves ont calculé qu'il fallait exactement 2 panneaux complets (coût de revient optimisé à 109,80 €) et ont élaboré un plan de calepinage numérique pour minimiser les chutes résiduelles à moins de 0,28 m².

La session de traçage 1:1 au sol

Temps fort du projet : le déploiement des grands panneaux bruts de 2,5 mètres sur le sol du collège. Armés de règles métalliques, d'équerres de menuisier, de rapporteurs grand format et de leurs plans côtés, tous les élèves de 309 ont collaboré en direct pour reporter au millimètre près les cotes de chaque élément (Kickplate, Pad, Padfront, Top, Sides) avant l'engagement des découpes d'atelier.

3. Usinage du Pupitre de Commande & Câblage Électronique

Le pupitre de jeu (*control panel*) est l'organe d'interaction direct entre le joueur et le système :

• Gabarit ergonomique Slagcoin : Les élèves ont exploité la disposition officielle japonaise en arc de cercle naturel, respectant l'espacement ergonomique de la main droite sur les 6 boutons d'action (30 mm de diamètre) et le positionnement central du joystick Sanwa ;
• Perçage de précision : Réalisation des perçages à la perceuse à colonne et à la mèche plate / scie cloche de 28 mm et 30 mm dans le bois MDF ;
• Chaîne d'information : Raccordement de chaque microswitch sur des cartes d'encodage USB Zero Delay, éliminant tout décalage d'entrée (*input lag*) ;
• Finitions & T-Molding : Fraisage d'une rainure centrale à la défonceuse sur les chants extérieurs pour l'insertion d'un profilé PVC souple (T-Molding) noir et jaune, assurant une protection anti-chocs et un confort d'appui optimal.

4. Modélisation SysML Complète (Cycle 4 — BO 2024)

En conformité stricte avec les repères de progressivité du Cycle 4 en Technologie (compétences SFC1, SFC3), le fonctionnement de la borne a été modélisé à travers les 8 diagrammes SysML institutionnels :

• [ctx] Contexte : Délimitation du système par rapport aux joueurs, à l'administrateur technique et aux flux d'énergie ;
• [req] Exigences : Formalisation des exigences de jouabilité, de latence (< 15 ms), d'ergonomie et de sécurité électrique ;
• [bdd] Définition de blocs : Décomposition modulaire en 6 sous-systèmes (Raspberry Pi 4, Écran LCD, Manettes, Alimentation, Audio, Carcasse MDF) ;
• [ibd] Bloc interne : Représentation unifiée des chaînes d'information (USB/HDMI) et d'énergie (5V / 12V / 230V) ;
• [uc] Cas d'utilisation : Structuration des scénarios de démarrage, choix du jeu dans EmulationStation, session multijoueur et maintenance ;
• [sd] Séquence & [stm] États : Chronogramme d'échange des signaux d'entrée/sortie et machine à états (Veille, Menu, En Jeu, Pause) ;
• [act] Activité & [par] Paramétrique : Logique algorithmique d'acquisition des contrôles et modélisation des contraintes dimensionnelles.

5. Bilan & Retombées Pédagogiques

Au-delà de la fierté d'avoir donné naissance à un véritable objet technologique autonome et fonctionnel, ce projet a permis aux élèves de 309 de vivre concrètement la réalité d'un cycle de développement industriel : de la formulation du besoin initial jusqu'à la livraison finale, en passant par la gestion des contraintes budgétaires, le travail en équipe et l'exigence de la précision manuelle et numérique.

La borne d'arcade trône désormais comme un témoin éclatant du savoir-faire et de l'enthousiasme des élèves de Technologie du collège Marcel Roby !