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PCTO A.S. 2020 – 2021 – SumoBot – lezione 1

Lavoro di PCTO a.s. 2020-2021. Anno scolastico difficile, la pandemia non aiuta assolutamente nello sviluppo di attività laboratoriali a scuola e in azienda e a tal proposito ho pensato di rivedere completamente il laboratorio iniziando dalle attività di laboratorio degli studenti del 3′ anno.
Come molti colleghi e studenti sapranno il PCTO (ex alternanza scuola lavoro) svolto al terzo anno consiste nello svolgimento di un’attività che viene integralmente realizzata a scuola in cui viene svolta una simulazione d’impresa, dalla progettazione alla creazione di un prodotto, ma il periodo è complicato e lo svolgimento delle attività avverrà in parte online ed in parte in presenza, online si effettueranno tutte le operazioni progettuali e di documentazione mentre in presenza si assemblerà l’oggetto che dovrà poi essere reso prodotto. Come per gli anni passati per le classi terze propongo un’attività basata su un kit da me progettato che i ragazzi poi dovranno modificare e migliorare sia dal punto di vista meccanico che dal punto di vista elettronico e informatico. Parto da un prodotto progettato in partenza semplicemente perché i tempi, i costi ed il periodo non permettono una progettazione da zero, ma come accade ogni anno molti ragazzi a fine attività rivedono integralmente il progetto riformulando una nuova proposta.

La robotica attrae sempre e prototipare piccoli robot affascina sempre i giovani studenti, pertanto ho modificato la prima versione del SumoRobot disegnato nello scorso anno scolastico, formulando una versione che potesse essere realizzata con semplicità e a costi molto bassi.
Tutti i miei studenti, di qualsiasi classe, ormai posseggono un kit Arduino con una buona dotazione di componentistica elettronica, pertanto le esercitazioni in DaD non avvengono solamente usando simulatori, ma svolgendo praticamente loro a casa ed io a casa o a scuola le esercitazioni e allo stesso modo si opererà per l’attività di PCTO, fornendo un kit agli allievi.

Il kit consiste in un supporto di compensato da 4 mm tagliato a laser a scuola le cui parti verranno fissate utilizzando colla vinilica. Il controllo avviene mediante un Arduino Nano connesso ad una Sensor Shield V03 che permetterà agevolmente di connettere sensori e attuatori mediante semplici jumper evitando saldature.

I motori sono costituiti da due servomotori a rotazione continua, ciò consentirà di alimentare direttamente i motori dalla scheda Arduino evitando l’aggiunto di una ponte H per controllare i motori, azione che i ragazzi svolgeranno in altre esercitazioni. Due i sensori utilizzati sul robot: sensore ad ultrasuoni e sensori IR. L’alimentazione avverrà tramite una batteria da 9V. Il controllo dei movimenti del robot potrà avvenire anche remotamente via Bluetooth con Smartphone. Due gli elementi stampati in 3D, una ball caster in cui viene inserita una biglia di vetro e un supporto per il sensore ad ultrasuoni.

Durante la prima lezione gli allievi dovranno, seguendo il video allegato, assemblare tutte le parti, ricordando prima di ogni cosa di fissare la sensoristica e l’elettronica e successivamente procedere con l’incollaggio delle varie parti di compensato della struttura.

Per poter assemblare il robot bisognerà seguire il video allegato e le fotografie che seguono in cui sono evidenziate alcune parti.

E’ importante inoltre porre attenzione alla parte superiore di compensato che ha un orientamento specifico, seguire attentamente le indicazioni del video e delle fotografie.

A questa prima lezione allego la presentazione del progetto e i sorgenti grafici (pdf) in modo che anche altri colleghi o studenti possano duplicare e migliorare l’attività.

Nelle successive lezioni verranno mostrati i collegamenti elettrici delle varie parti e proposti alcuni sketch di esempio da cui partire per aggiungere le funzionalità richieste.

Presentazione del progetto.

Titolo del progetto: SumoRobot

Simulare la progettazione e la realizzazione da parte di un’azienda di un kit robotico per l’apprendimento del Coding e della Robotica per studenti della scuola media e primi due anni delle superiori.
Il Robot deve avere caratteristiche tali da poter essere impiegato in diverse tipologie di sperimentazioni didattiche:

evita ostacoli
segui linea
comando a distanza via Smartphone
modalità gara Sumo

Il kit dovrà essere corredato da:

Titolo Azienda
Titolo del prodotto (non deve essere quello dell’attività di PCTO) corredato da logo
Brochoure pubblicitaria
Manuale di istruzioni per il montaggio composto da: lista materiali e componenti, fasi di montaggio, il tutto arricchito con immagini e disegni tecnici
Manuale introduttivo alla programmazione con Arduino indirizzata alla programmazione del robot
Lista di sketch di esempi commentati e funzionanti da allegare al kit
Slide di presentazione del progetto
Sito internet di riferimento in cui raccogliere tutta la documentazione per il cliente

Note

Tutta la documentazione dovrà essere prodotta in lingua italiana ed inglese.
Il sito internet dovrà essere realizzato con Google Site e sarà visibile solo mediante account personale dello studente al gruppo di lavoro e ai docenti del Consiglio di Classe
Il diario di bordo dovrà essere prodotto con Google Documenti e dovrà collezionare l’attività svolta durante ogni giornata di lavoro
Nel diario di bordo bisognerà includere una sezione di “considerazioni personali” espresse da ogni singolo studente sull’attività svolta ed eventuali suggerimenti per il miglioramento del progetto.
La presentazione del prodotto dovrà essere realizzata con Google Presentazioni
Ogni fase costruttiva dovrà essere documentata in modo fotografico e con brevi video

Lista componenti

Sensore ultrasuoni HC-SR04
Sensor Shield per Arduino Uno Nano V3
Servomotori a rotazione continua 360° – FS90R con ruote
Arduino Nano (originale o compatibile) nella versione compatibile che utilizza un convertitore da USB a Seriale tipo CH340G è indispensabile installare un driver specifico
Cavo di Alimentazione 9V con cavo jack maschio 2.1 X 5.5 mm
Batteria 9V
Jumper Femmina-Femmina

Orientamento delle varie parti della struttura del robot

Vista frontale del robot

Vista dal basso del robot, si notano i due sensori IR fissati con vite M3 da 12 mm

Blocco supporto sensore ultrasuoni mediante due viti M3 da 12 mm

I servomotori sono fissati alla struttura mediante due fascette stringicavo. Seguire l’orientamento dei servomotori così come indicato nelle immagini che seguono, i cavi di uscita dei servomotori devono essere rivolti verso l’esterno

Nell’immagine si nota in quali fessure far passare la fascetta stringicavo

La chiusura della fascetta deve avvenire nella parte inferiore del robot mantenendo il nodo di chiusura così come indicato nell’immagine

Le ruote vanno fissate al mozzo del motore mediante apposita vite

La scheda Sensor Shield V03 va fissata ai giunti esagonali mediante vite M3 da 10 mm

Nella prossima lezione vedremo come collegare le varie parti elettroniche ed inizieremo con la programmazione del robot.

Buon Making a tutti 🙂

Arduino: utilizzo del metodo parseInt() per la conversione di un stringa di testo che rappresenta un numero in un numero

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Nel primo esercizio della lezione: Arduino: Stepper 28BYJ-48 – AccelStepper library veniva chiesto di impostare i parametri di azionamento del motore passo paso da Serial Monitor, questa operazione può essere svolta usando la classe toInt(), ma in modo più efficace e semplice possiamo usare la classe parseInt(). In questa breve lezione un esempio di controllo del lampeggio di un LED da Serial Monitor mediante l’uso di parseInt().

È possibile ricevere numeri con più di una cifra utilizzando i metodi parseInt e parseFloat che semplificano l’estrazione di valori numerici da seriale. (Funziona anche con Ethernet e altri oggetti derivati dalla classe Stream)

Serial.parseInt() e Serial.parseFloat() leggono i caratteri seriali e restituiscono la loro rappresentazione numerica.

I caratteri non numerici prima del numero vengono ignorati e il numero termina con il primo carattere che non è una cifra numerica (o “.” Se si utilizza parseFloat). Se non ci sono caratteri numerici nell’input, le funzioni restituiscono 0, quindi bisogna controllare i valori zero e gestirli in modo appropriato.

Nel dettaglio

I caratteri iniziali che non sono cifre o sono numeri negativi vengono ignorati;
L’analisi si interrompe quando non sono stati letti caratteri per un valore di tempo di timeout che può essere configurato oppure viene letta una non cifra;
Se non sono state lette cifre valide quando si verifica il timeout (vedere Serial.setTimeout ()), viene restituito 0; Serial.parseInt () eredita dalla classe Stream.

Se avete la Serial Monitor configurata per inviare una nuova riga o un ritorno a capo (o entrambi) quando fate clic su invia, parseInt o parseFloat proveranno ad interpretare il return come numero, ma poiché il ritorno a capo non è un numero il valore restituito da parseInt o parseFloat sarà zero.

Nell’esempio che segue un invio imposta blinkRitardo a zero il che implica che il LED non lampeggia.

// Prof. Maffucci Michele
// 10.11.2020
// Impostazione del delay del Blink da tastiera

int lampeggioRitardo = 0;
int chiave = 0;
void setup()
{
  Serial.begin(9600); // inizializzazione della serial monitor
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); // imposta il pin come output
}
void loop()
{
  // ritardo per evitare una doppia scrittura
  // della prima stampa a monitor
  delay(1000);

  // consente di visualizzare sulla Serial Monitor
  // una sola stampa delle stringa
  if (chiave == 0) {
    Serial.print("Inserisci il ritardo in millisecondi: ");
    chiave = 1;
  }

  // Controlla se è disponibile almeno un carattere sulla seriale
  // La Serial.available() restituisce
  // 1 se presente un cattere,
  // 0 se non è presente un carattere

  if (Serial.available())
  {
    int r = Serial.parseInt(); // in r viene memorizzato il valore inserito in numero
    if (r != 0) {
      lampeggioRitardo = r;
      Serial.println(lampeggioRitardo);

      // abilita alla stampa di una nuova stringa:
      // "Inserisci il ritardo in millisecondi: "
      chiave = 0;
    }
  }
  lampeggio(); // funzione che fa lampeggiare il LED su Arduino
}

// il LED lampeggia con i tempi di
// accensione e spegnimento determinati da lampeggioRitardo
void lampeggio()
{
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
  delay(lampeggioRitardo); // il delay dipende dal valore in lampeggioRitardo
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
  delay(lampeggioRitardo);
}

Esercizio 1
Dato un LED RGB connesso ad Arduino, realizzare un selettore che da Serial Monitor consente di controllare l’accensione e lo spegnimento del rosso, del verde e del blu

Esercizio 2
Svolgere l’esercizio 1 della lezione Stepper 28BYJ-48 – AccelStepper library usando la parseInt()

Fare didattica laboratoriale con EduRobot Home

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Sarà un anno scolastico complicato per realizzare attività di laboratorio… distanziamento fisico, uso delle attrezzature che dovranno essere continuamente sanificate, didattica digitale integrata e mille altre cose che limitano le attività nei laboratori degli ITIS e dei Professionali.
Per i ragazzi di terza superiore, per le esercitazioni di TPSEE e Sistemi, in questi giorni pensavo ai miei soliti kit, soluzioni trasportabili che mi permettono di far svolgere le esperienze di laboratorio in qualsiasi luogo della scuola. Una parte delle esercitazioni vorrei declinarle ad aspetti di automazione civile (un primo passo verso la domotica) da svolgere in modo divertente e che appassioni.

Utilizzerò prima Arduino che tutti gli allievi di tutte le mie classi posseggono in kit, aggiungeremo poi un controllo remoto via smartphone e poi si passerà al controllo con PLC, probabilmente Siemens Logo8. L’intera attività è ancora nella mia testa ma sicuramente si farà insieme alle altre parti del programma.
Le specifiche del kit sempre le solite: che stia sul banco di lavoro (480mm x 277mm), facilmente trasportabile, economico, di facile realizzazione (assemblaggio con colla vinilica o viti), da assegnare ad ogni singolo studente (importante!) e di compensato, in modo che possa essere prodotto rapidamente con il taglio laser che abbiamo a scuola. Ho realizzato una bozza del progetto a cui ho aggiunto una maniglia in modo che il kit possa essere traportato da un laboratorio all’altro come una valigetta.

Nei prossimi giorni proverò a realizzare il primo prototipo pensando anche ad alcune esercitazioni di base che possano in qualche modo far appassionare ancor di più i ragazzi. Ovviamente se il progetto risulta presentabile condivido con voi.
Aggiungo quindi alla famiglia EduRobot il piccolo progetto: EduRobot Home.

Alla scoperta del micromondo

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La vista non è più quella di un tempo, identificare codici sui componenti elettronici diventa complicato e quindi una bella lente di ingrandimento è essenziale, ma un microscopio digitale USB (economico) risulta ancora più interessante, un modo didatticamente coinvolgente per sprofondare nel “micromondo”. L’idea di utilizzare questo dispositivo nasce, più che dai problemi di vista, dalla necessità di fotografare e filmare i componenti elettronici e schede elettroniche da mostrare agli studenti. Per rendere più agevole l’utilizzo del microscopio ho trovato su Thingiverse diversi supporti che permettono di movimentare verticalmente il microscopio, tra questi ho selezionato quello che potete vedere nelle fotografie sottostanti i cui sorgenti possono essere reperiti seguendo il link. Sto realizzando una versione mia personale che cercherò di concludere e condividere con voi. Non vi nego che con molto divertimento sto fotografando ogni cosa, cristalli di cloruro di sodio, insetti, vegetali, i led RGB che compongono i pixel del monitor, i componenti di Arduino UNO R3, ho provato con successo a tagliato un diodo LED per fotografarne l’anodo e il catodo e molto altro… strumento utile 🙂

Buon Making a tutti 🙂

MicroCon 2020

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Il lockdown come ben sapete ha creato nella scuola numerose criticità che hanno mutato radicalmente il nostro modo di studiare ed insegnare. Come insegnate di materia tecnica che vive quotidianamente il laboratorio ho necessariamente bisogno di pensare e sviluppare diverse modalità di making elettronico/didattico che da settembre bisognerà adottare a scuola in una situazione in cui tempi e comportamenti del fare e costruire saranno da rimodulare.

Ma come fare tutto ciò?

Pensieri, progetti nascenti, sperimentazioni di nuove tecnologie questo ed altro il 9 maggio al MicroCon 2020, evento online in cui si parlerà di elettronica, microcontrollori e di nuove frontiere dell’apprendimento nel settore delle nuove tecnologie.

La conferenza online e organizzata da Paolo Aliverti e Pier Aisa entrambi maker che da anni svolgono in modo egregio la loro opera di divulgazione nel settore dell’elettronica.

Maggiori informazioni sul programma e i relatori che interverranno su: www.microcon.it
Per partecipare è indispensabile l’iscrizione gratuita al seguente link.

Ringrazio Paolo e Pier per l’invito 🙂

Vi aspettiamo all’evento.

Michele Maffucci

… my stories, life and work

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PCTO A.S. 2020 – 2021 – SumoBot – lezione 1

Arduino: utilizzo del metodo parseInt() per la conversione di un stringa di testo che rappresenta un numero in un numero

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MicroCon 2020

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