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DotBot S – il piccolo robot per i vostri primi esperimenti di coding con Arduino

DotBotS-00

Mio figlio: “papà ma non è che tu sei un po’ fissato per la robotica?” 🙂
Io: “sicuramente figlio! Ma io al tuo Pokémon Go preferisco DotBot” 🙂

Le avventure di DotBot continuano…

Durante l’ultima Mini Maker Faire di Torino mi è stato chiesto se mi aspettassi altro da DotBot oltre che la mia personale azione didattica ed ho risposto in questo modo:
creare oggetti fisici utili per l’apprendimento è per me parecchio stimolante inoltre il feedback che ne ricevo dagli utenti induce ovviamente alla relazione e allo studio continuo aggiungendo ogni volta l’esperienza anche di altri, quindi utilissimo anche per sperimentare altre azioni didattiche”, quindi alla fine tratto DotBot come un catalizzatore per fare anche altro.
In un certo senso sto cercando di applicare il metodo Lean Startup con DotBot in modo da fare piccoli passi di “innovazione” (per me) senza sprechi per giungere a qualcosa di interessante.

La versione di DotBot che conoscete è il frutto di una serie di prototipi realizzati nei mesi passati. Negli scorsi giorni ho ripreso una delle primissime idee, rielaborando alcune parti, ed in un paio di giorni ho realizzato una piccolo robottino che abbiamo chiamato DotBot S, molto semplice nella forma e nelle funzionalità, ma proprio per questo ritengo utile per chi incomincia con l’elettronica e il coding, con la speranza che altri ne facciano un branch… per dirla alla git e producano altro.

Durante la mia convalescenza alcuni utenti (studenti) mi hanno chiesto di portare avanti il progetto EduRobot e per ottimizzare gli sforzi ho deciso di unirlo al progetto DotBot creando un elemento che facesse da ponte tra le due sperimentazioni molto simili, questo elemento di unione è appunto DotBot S che porta con se le idee che poi sono state utilizzate anche sul fratello maggiore DotBot.

Ma qual é l’idea?
La necessità di avere uno strumento multifunzionale da unire ai vari starter kit di Arduino, italiani e non originali o compatibili 🙂 che permettesse di avere una base di lavoro dove disporre scheda e breadboard per effettuare le prime sperimentazioni per poi trasformarla con pochissimi elementi in un semplicissimo robot su cui poter effettuare espansioni personali, ho immaginato ad esempio gli studenti di scuola elementare e media che caratterizzano con cartoncino colorato DotBot S.
Gli elementi di blocco (come si possono notare nelle fotografie che seguono) per scheda Arduino e breadboard non fanno uso di viti metalliche e permettono di assemblare il tutto rapidamente, le viti vengono usate esclusivamente per la composizione della configurazione Robot.

Questa versione di DotBot è stata pensata certamente per tutti coloro che intendono incominciare le prime sperimentazioni con Arduino e la robotica, ma soprattutto per gli insegnanti che si trovano nella condizione di dover realizzare atelier digitali ed implementare subito con i propri allievi strutture robotica semplici da montare, immaginando il percorso: modellazione 3D, stampa 3D, coding.
Nelle prime fasi di sperimentazioni il rischio di sprecare materiale e tempo è abbastanza elevato pertanto avere sussidi che abbiano costi bassi credo sia essenziale, deciderà poi l’insegnante se sperimentare con altre tipologie di robot come ad esempio il più grande DotBot.

Giusto per chiarire, per chi si aspetta una versione di DotBot con funzioni simili all’apina BeeBot come promesso dico che è già fatta, stiamo solo cercando di ridurre i costi, DotBot S non è la risposta a questa necessità, DotBot S è un’altra cosa.

Ma quanto costa realizzare DotBot S?

Pensando ad una stampa in PLA con un costo di 22 € al kg abbiamo scelto di ridurre leggermente la qualità scegliendo lo spessore del layer di 0,3 mm e riempimento al 15% il costo complessivo di produzione, comprensivo di consumi elettrici è di circa € 1,30.
Noterete anche nelle fotografie che la qualità di stampa volutamente non è alta semplicemente per questione di costi (ed è anche un po’ una scusa per non dire che la stampante necessitava di taratura… ho le cinghie della stampante da sostituire 🙂 )

DotBotS-print

Spesso abbiamo notato che le scuole medie e superiori acquistano i soliti starter kit Arduino quindi a questi sarà sufficiente aggiungere poco di più, due servomotori una batteria da 9V ed un sensore ad ultrasuoni.

Perché i servomotori a rotazione continua?
Perché volevamo evitare, almeno in questa fase, l’uso di shield motori e ridurre la complessità per gli studenti più giovani, dopo di che, poiché tutto è open lascio ad altri modifiche al progetto con l’uso dei motori che si preferisce.

In aggiunta se la necessità è risparmiare si possono sempre effettuare lavori di gruppo e magari divertirsi e sperimentare del project learning.

Lista della spesa

N. 2 servomotori a rotazione continua
N. 1 scheda Arduino
N. 1 sensore ad ultrasuoni HC-SR04
N. 1 batteria da 9V
N. 1 connettore per batteria 9V con jack 2,1×5 mm
N. 14 viti M3 da 10 mm
N. 14 dadi M3
N. 2 biglie di vetro da 16 mm
N. 2 elastici da 50 mm
pin di connessione tra breadboard e servomotore.

Se possedete già una scheda Arduino in versione originale o compatibile, il costo più elevato risiede nei servomotori a rotazione continua, che possono essere acquistati ad una cifra di circa 12 € l’uno, dovreste riuscire a rimanere sotto la soglia dei 30 € che ritengo decisamente economico.

Lascio alla vostra fantasia e a quella dei vostri studenti implementare attività didattiche interessanti, basterebbe ad esempio un sensore ad infrarossi ed un qualsiasi telecomando per TV per avere robot comandati a distanza quindi con pochi euro possiamo aumentare parecchio le possibilità di sperimentazione.

Ho immaginato tanti DotBot S pilotati a distanza mediante i telecomandi che ogni studente si porterà casa. In un’attività ad esempio di educazione stradale, i DotBot S diventano le automobili su cui ogni studente deve agire.
Immagino l’attività di apprendimento della composizione di una frase in italiano, su di un piano vengono dispose le parti mischiate di una frase e con bambini con i DotBot S devono percorrere la strada giusta per comporre correttamente la frase.
Ma ancora l’attività in cui i bambini imparano ad usare Thinkercad stampando dei numeri dopo di che i numeri vengo disposti a terra. Con dei DotBot S i bambini potrebbero, mediante telecomando che comanda il robot, spostare i numeri nell’insieme pari e nell’insieme dispari. Attività simili si possono pensare con vocali e consonanti, oppure forme geometriche, ecc… Insomma l’attività didattica diventa un’incredibile attività laboratoriale e la robotica una materia trasversale a tutte le discipline.

Cosa succederà ora?
Come già scritto in precedenti articoli, DotBot e DotBot S saranno oggetti che utilizzerò nei prossimi mesi e ciò che ho suggerito come attività di sperimentazioni didattiche diventeranno vere attività implementate da colleghi che hanno dimostrato forte interesse per il progetto. Ovviamente ne faremo dei report che verranno pubblicati.

Nel messe di agosto organizzerò dei CoderDojo e attività di formazione gratuite su robotica ed Arduino presso il mio paese di origine e proprio in quella occasione farò scorrazzare per la piazza del paese un po’ di DotBot e DotBot S, ma ne darò notizia nei prossimi giorni.

Alcuni suggerimenti che giungono da mia figlia che frequenta le scuole medie: “papà ricordati che i ragazzi amano personalizzare quindi dagli la possibilità per aggiungerci elementi: faccine, occhi, tentacoli, orecchie…”

Ok allora mi metto a lavoro,
meno male che ho la figlia che mi sta con il fiato sul collo 😃

Spero che questa mia idea possa essere utile.

Per prelevare i sorgenti stl per la stampa seguite il link che vi porterà sulla pagina Dotbot-io su thingiverse.

Di seguito le fasi di montaggio.

Come si evince dall’immagine il kit è costituito da pochissime parti, 14 sono gli elementi da stampare.

DotBotS-01

Inserimento della breadboard da 400 fori. In commercio troverete due misure di questa breadboard che differiscono di pochi millimetri l’una dall’atra. Gli elementi di blocco permettono il fissaggio di tutte e due le tipologie di breadboard.

DotBotS-02

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DotBot: lo starter kit open source per l’insegnamento del coding e della robotica

DotBot

Finalmente dopo alcuni mesi di lavoro siamo giunti alla versione definitiva dello starter kit di robotica educativa il nome è: DotBot

Questo kit è pensato per essere utilizzato nella didattica, per qualsiasi ordine di scuola, dalle scuole elementari alle superiori ed oltre ed ovviamente per i più piccoli della scuola elementare è necessaria l’assistenza di un adulto.

Ma di cosa si tratta e come è nato questo progetto.

Come più volte detto su queste pagine ho sempre avuto il desiderio di costruire un percorso di robotica che partisse dalla stampa 3D di tutti gli elementi del robot per giungere poi alla programmazione e costruire un kit che ogni scuola potesse autoprodursi nel proprio FabLab scolastico…
d’altronde non stanno arrivando ulteriori finanziamenti per realizzarli nelle scuole del primo ciclo?

Un po’ di storia.

Durante lo scorso anno scolastico ebbi la fortuna di conoscere un brillante dottorando del Politecnico di Torino, Ludovico Russo, che sia per ricerca che per passione si occupa di robotica e nello specifico è un esperto nell’uso di ROS. Nell’anno passato sono stato coinvolto, insieme al collega Maurizio Scebba, ad un ciclo di formazione su ROS presso il Joint Open Lab Crab di Telecom Italia, centro ricerche che ha sede presso il Politecnico di Torino, uno dei formatori era appunto Ludovico, da allora è nata un’amicizia, entrambi ci occupiamo di ricerca lui sulle tecnologie robotiche al Politecnico ed io di robotica ed automazione industriale alle superiori, quindi entrambi “super-appassionati” di robotica e maker incalliti 😃

Spesso ci siamo confrontati sull’idea di insegnare robotica in una maniera totalmente diversa rispetto a quanto viene svolto attualmente a scuola ed abbiamo una nostra, credo originale proposta sulla didattica della robotica. Per sviluppare la didattica, così come la stiamo progettando, abbiamo pensato ad un kit di base che lo studente potesse portare con se durante tutto il suo percorso formativo, dalle medie alle superiori, per imparare coding in maniera assolutamente attiva interagendo con il mondo esterno.
A me piace pensare alla mascotte robotica che lo studente porta con se e personalizza di anno in anno, più le competenze dello studente aumentano maggiore sarà il livello di interazione dell’automa con il mondo esterno.
Quindi non più il tablet ma un robot su cui è collocato un computer che lo studente potrà utilizzare sia per fare coding e robotica ma anche per utilizzarlo come semplice computer per altre attività didattiche.
Immaginate ad una valigetta che si trasforma alla bisogna in robot o computer desktop (non è una fantasia ma un progetto che espande DotBot) 😉

Ma come realizzare uno strumento di questo genere?

Prima di ogni cosa abbiamo pensato alla “nostra realtà scolastica”, la realtà delle scuole italiane, ma non dei grandi istituti tecnici nelle grandi città, ma al restante 99% delle scuole che non dispongono di budget enormi.

Quindi è indispensabile disporre di una struttura relativamente economica e semplice da assemblare, ma soprattutto facile da espandere, uno starter kit robotico da costruirsi a casa o in laboratorio, pensato per essere stampato in 3D in PLA o tagliato a laser realizzandolo in compensato.
Durante i nostri incontri, tra pizzerie, chiacchierate ad ore impensabili via skype, nei ritagli di tempo, abbiamo incominciato a progettare, io ho mostrato a Ludovico le mie sperimentazioni con EduRobot e lui le sue creazioni, da questi incontri è nato DotBot.

A che punto siamo?

Io mi sono occupato della progettazione dello struttura e Ludovico sta progettando l’IDE di programmazione basato su ROS e programmabile, per i ragazzi più grandi in C++ e Python già funzionante in versione beta su qualsiasi versione di RaspberryPi. E’ nostra intenzione, tempo ed energia fisica permettendo, implementate versioni con interfaccia grafica semplificata “alla Scratch” per gli studenti di scuola elementare e media.

Il kit robotico ovviamente permette anche un controllo con Arduino ed è proprio questo che io intendo utilizzare nel breve con i miei studenti.

Tutto il progetto dallo struttura meccanica al software è sotto licenza Creative Commons, quindi utilizzabile da tutto “l’universo conosciuto” in maniera assolutamente gratuita, ovviamente non è permessa la commercializzazione.
Ritengo quindi che questo lavoro possa essere di estremo interesse per molti, soprattutto colleghi ed allievi che non dispongono nelle proprie scuole di finanziamenti importanti per fare un “coding creativo” 🙂

Spero quindi che questo nostro lavoro possa essere utile, soprattutto per far didattica, quindi copiate, incollate e modificate, sia l’hardware che il software ed ovviamente se avete necessità di supporto per questo kit su Arduino, RaspberryPi e ROS chiedete pure a me e Ludovico, saremo ben lieti di aiutarvi.

Vi preannuncio già che questo kit con il relativo software saranno utilizzati da me e da Ludovico per implementare corsi su ROS e Arduino sia all’università che nelle scuole superiori ed in prossimi eventi pubblici.

Ovviamente di tutto ciò che abbiamo prodotto ne abbiamo fatto un test con i ragazzi ed è nostra soddisfazione dirvi che l’oggetto, nella sua semplicità, funziona e piace, spero quindi che possiate darcene anche voi riscontro (sia positivo che negativo) e grazie in anticipo se farete adottare DotBot ai vostri allievi.

A questo punto… costruiamo!

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