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Controlliamo DotBot con Arduino

DotBot

Questo tutorial è la prima bozza di parte delle lezioni di “Alfabeto Arduino con DotBot” per l’apprendimento dell’uso di Arduino mediante lo starter kit open source per l’insegnamento del coding e della robotica che abbiamo chiamato DotBot.
Sperimenterò questa prima parte durante il corso di cui sarò relatore presso l’IIS Cassato Gattapone (Gubbio): “Apprendimento attivo con Raspberry Pi e Arduino”.

Nel tutorial che segue illustro un schema estremamente semplice per la realizzazione del controllo di DotBot effettuata con Arduino con i relativi sketch di esempio è può essere considerato la base di partenza per ogni sperimentazione basata appunto su Arduino.
Per il pilotaggio dei motori ho utilizzato l’Arduino Motor Schield R3 di cui ho già effettuato un tutorial nei giorni scorsi (Utilizzo dell’Arduino Motor Shields R3) ed è propedeutico a questa lezione.

Più avanti aggiungerò esempi pratici con ulteriori sensori e inoltre mostrerò come far funzionare DotBot come segui linea e utilizzando soluzioni con motorini passo-passo. Vi saranno ulteriori lezioni basate su Raspberry Pi 3 e programmazione in Python e successive approfondimenti sull’uso di ROS (Robot Operating System).

L’intero tutorial sarà basato sulle indicazioni costruttive di DotBot che trovate descritte nell’articolo: DotBot: lo starter kit open source per l’insegnamento del coding e della robotica che ricordo potete stampare in 3D seguendo le indicazioni che trovate nell’articolo.
In ogni caso se non avete stampato DotBot potrete tranquillamente applicarlo al robot che disponete.

Ricordo che la rotazione, senza il controllo dei numeri di giri, dipende dalla carica delle batterie, quindi per ogni test effettuare un controllo ed eventualmente modificare la variabile: “tempoRotazione” che potrete poi tarare mediante la funzione calibrazioneRotazione() che trovate nell’ultimo sketch proposto. La soluzione ottimale per il controllo preciso del robot prevede l’uso di motorini con encoder, che mostrerò in lezioni successive.

Ovviamente anche la soluzione proposta in questo tutorial risulta approssimata (ed anche dettata da un risparmio economico) ricordo che lo scopo è comprenderne il funzionamento del movimento di DotBot, lascio a voi i successivi perfezionamenti.

Potrete sostituire alle batterie che io ho utilizzato, batterie ricarrabili, o pacchi batterie con autonomia maggiore che potrete fissare utilizzando gli appositi fori predisposti sullo chassis

Componenti utilizzati

  • Arduino UNO R3
  • Arduino Motor Shield R3
  • Sensore ad ultrasuoni HC-SR04

Montaggio del circuito

DotBot-Arduino-01

DotBot-Arduino-02

DotBot-Arduino-03

Ribadisco, come già indicato nel tutorial: Utilizzo dell’Arduino Motor Shields R3 che sono state fornite due alimentazioni diverse una per la scheda Arduino ed una per i motori, per effettuare tale operazione è indispensabile effettuare il taglio del “Vi connect

Come evidenziato i due motori sono stati collegati con polarità invertita in quanto per muovere in avanti il robot le due ruote dovranno muoversi in senso opposto.

Negli esempio che seguono verranno di volta aggiunte nuove funzioni, la lista completa è la seguente:

setupDotBot()

Imposta i pin dell’Arduino Motor Shield

driveDotBot([motore], [direzione], [velocità], [brake])

La funzione è da leggersi in questo modo:
driveDotBot pilota il [motore] (0 per A, 1 per B) in senso [direzione] (0 o 1 – orario o antiorario) a velocità [velocità] (tra 0 e 255), [brake] attiva o rilascia blocco motore.
I motori vanno avanti fino a quando non gli verrà detto di fermarsi.

stopDotBot([motore])

ferma il motore [motore] (0 o 1).

rotazioneOraria()

gira il robot di 90° in senso orario

rotazioneAntioraria()

gira il robot di 90° in senso antiorario

distanzaOstacolo()

restituisce la distanza in cm dell’ostacolo rilevato

paragonaDistanze()

verifica la distanza dell’ostacolo che si trova a distanza maggiore dal robot

scegliDirezione();

sceglie la direzione da prendere in funzione della distanza a cui si trova l’ostacolo

La spiegazione del funzionamento d ogni parte del codice è inclusa all’interno dello sketch come commento.

Nota per lo studio:
i 6 sketch proposti variano solo nel loop per la realizzazione delle funzioni richieste, la variazione tra uno sketch e l’altro consiste nell’aggiunta di poche linee di codice, sarà quindi necessario effettuare uno studio preliminare di tutte le parti dello sketch 1.

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A scuola di robotica: giovani, imprese, education

robotica-01Ricevo e volentieri pubblico la comunicazione del Rinnovo del Protocollo di Intesa di Torino per lo sviluppo della Robotica e Meccatronica nell’Istruzione Tecnica e Professionale Industriale che mi vede coinvolto in diverse iniziative.

L’evento si svolgerà Venerdì 30 Gennaio 2015, ore 9,00 – 12,30 Centro Congressi Unione Industriale Torino – Via Vela, 17

Il Protocollo di Intesa interistituzionale per lo sviluppo dell’Istruzione Tecnica e Professionale nel campo della Meccatronica e della Robotica, siglato a Torino nel 2010, ha rappresentato in questi anni uno degli esempi più avanzati della collaborazione Scuola/Impresa nel Paese. L’esperienza, spesso citata, ha visto partner pubblici e privati (Regione Piemonte e Ufficio Scolastico Regionale, Provincia, Camera di commercio e Politecnico di Torino, Unione Industriale di Torino con AMMA (Aziende Meccaniche Meccatroniche Associate), IIS “Galilei – Ferrari” di Torino nel ruolo di Scuola capofila di una Rete di altri 15 Istituti scolasti- ci dell’area torinese) condividere obiettivi e progetti, risorse umane ed economiche: aggiornare verso la Robotica (mobile e industriale) e la Meccatronica avanzata i percorsi scolastici di alcuni Indirizzi di specializzazione tecnica (Meccanica/Meccatronica, Elettronica, Informatica) e professionale (Manutenzione); innovare la didattica attraverso l’uso delle nuove tecnologie; curare l’aggiornamento continuo dei docenti; promuovere la partecipazione degli studenti a competizioni didattiche nazionali ed internazionali; innovare l’approccio all’Orientamento scolastico. La “governance” del Protocollo è affidata ad un Comitato di Indirizzo, composto dai partner, e ad un Gruppo di Coordinamento delle Scuole della Rete. L’incontro “A Scuola di Robotica: Giovani, Imprese, Education” sarà l’occasione per il rinnovo dell’Intesa, cui aderiranno, oltre ai partner precedenti, la Città Metropolitana, in sostituzione della Provincia, ed anche l’Università e la CNA (Confederazione Nazionale dell’Artigianato) di Torino. Il convegno darà l’opportunità ad autorità pubbliche, aziende e loro rappresentanze di riflettere sull’esperienza, rinnovarne strategie e modalità di intervento, condividere gli obiettivi con il territorio ed operatori del settore.

Programma

APERTURA DEI LAVORI
Piero Fassino, Sindaco Città Metropolitana di Torino
Fabrizio Manca, Direttore Ufficio Scolastico Regionale per il Piemonte

INNOVARE NEL RAPPORTO SCUOLA/IMPRESA:
l’esperienza del Protocollo di Intesa di Torino per lo sviluppo della Robotica e della Meccatronica nell’Istruzione Tecnica e Professionale Industriale

Interviste ai protagonisti:

  • Vincenzo Ilotte, Presidente Camera di commercio, industria, artigianato e agricoltura di Torino,
    Presidente Comitato di Indirizzo Protocollo Intesa Robotica e Meccatronica Scuole Torino
  • Anna Luisa Chiappetta, Dirigente Scolastico IIS “Galilei – Ferrari” di Torino, Istituto capofila Rete Robotica Scuole Torino
  • Uno studente della Rete Robotica Scuole Torino
  • Un diplomato della Rete Robotica Scuole Torino

ULTIME FRONTIERE DELLA ROBOTICA E COLLOCAZIONE DELL’ITALIA
Introduce agli scenari
Paolo Dario, Direttore Istituto BioRobotica Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa
Discussants

Arturo Baroncelli, Presidente IFR – International Federation of Robotics, Dirigente COMAU • Lucy Lombardi, Direttore Innovation & Industrial Relations Telecom Italia

Nicola Scarlatelli, Amministratore Unico SAMEC, Presidente CNA di Torino
Conduce: Claudio Demartini, Politecnico di Torino

TAVOLA ROTONDA: EDUCATION E COMPETITIVITÀ
Gianmaria Ajani, Rettore Università di Torino; Marco Gilli, Rettore Politecnico di Torino; Giovanna Pentenero, Assessore Istruzione, Lavoro e Formazione Professionale Regione Piemonte; Stefano Serra, Amministratore Delegato TESEO, Presidente ITS per la Mobilità sostenibile, Aerospazio e Meccatronica; Gabriele Toccafondi, Sottosegretario MIUR.
Conduce: Claudio Gentili, Vice Direttore per l’Education Confindustria;

Conclude: Alberto Dal Poz, Presidente AMMA, Vice Presidente Unione Industriale Torino

FIRMA DEL PROTOCOLLO DI INTESA ROBOTICA SCUOLE TORINO 2014/2017

Per informazioni: Unione Industriale Torino – Area Scuola e Università – tel. 011.5718524 – e-mail: uniscuola@ui.torino.it

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Robotica e scelta della scuola superiore – replica

Proprio nella giornata di ieri la Sig.ra Sabrina Bruno mi ha chiesto ulteriori informazioni in merito all’iscrizione al primo anno delle superiori del figlio. Se ricordate qualche giorno fa avevo messo in evidenza questa discussione con il post: Robotica e scelta della scuola superiore.

Poiché potrebbero interessare anche ad altri genitori ed allievi metto in evidenza con questo post il link diretto alla discussione che sta avvenendo.

Saluti.

Robotica e scelta della scuola superiore

lego-nxt2

Non è la prima volta che mi giungono mail da genitori che mi chiedono consiglio per la scelta “migliore” per il figlio, in genere mi giungono privatamente e mi fa piacere che la Sig.ra Sabrina Bruno mi abbia lasciato un commento al post di qualche tempo fa: Porte aperte alla robotica per lo sviluppo dell’istruzione tecnica e professionale

Poiché ritengo il momento importante per molti studenti che si accingono ad iscriversi ad una scuola superiore, metto in evidenza con un post quanto mi viene chiesto e la mia risposta, spero possa servire e se necessita posso provare a rispondere ad ulteriori delucidazioni in merito ai programmi e ai percorsi di studio dell’istruzione tecnica.

Sig.ra Sabrina Bruno

Salve..mio figlio vorrebbe un domani studiare robotica..siamo alla scelta della scuola superiore…ho bisogno di sapere quale istituto sia meglio scegliere per avere delle buone basi un domini in campo della robotica …noi abitiamo a Lainate prov di Mi …i prof dei vari istituti itis e licei nn hanno saputo rispondere ….la ringrazio

Io

Gentile Sig.ra Sabrina.

Grazie per avermi contattato.
Come credo lei abbia potuto constatare, non esiste nello specifico, nelle scuole superiori, la disciplina “robotica”, ma in alcune scuole, soprattutto istituti tecnici e professionali, la robotica è una disciplina “trasversale” che consente di rendere, a mio avviso, più agevole per lo studente, la comprensione di argomenti scientifici molto spesso di difficile approccio se insegnate nel modo tradizionale.

Nella mia esperienza gran parte degli insuccessi al primo anno si hanno proprio nelle materie scientifiche, l’uso della robotica mi consente di amplificare l’interesse ed utilizzare uno strumento che aiuta nella comprensione di concetti di matematica, fisica, elettronica, chimica, ecc…
Quindi sfruttare l’intelligenza pratica, manuale per insegnare anche altro.

Utilizzare una strategia didattica che fa uso della robotica pregiudica quindi che l’intero consiglio scolastico sia preparato e coordinato nell’affrontare questa nuova metodologia, azione che comunque si traduce in attività laboratoriali che coinvolgono tutte le materie, quindi molto difficile da mettere in pratica, ma possibile.

Attualmente lei potrà forse trovare istituti tecnici o professionali dove vengono svolte attività ad esempio su macchine a controllo numerico che movimentano bracci robot, o comunque dispositivi elettromeccanici, tutti elementi che poi vanno a costituire un robot industriali.

Robotica quindi può essere considerata come la somma di: elettronica, elettrotecnica, meccanica, fisica, ecc…

Quindi forse i colleghi a cui si è rivolta non potevano risponderle perché nello specifico non esiste la materia “robotica” ma gli strumenti di base che concorrono poi ad una eventuale progettazione di strutture robotiche, certamente vengono forniti dalla scuola pubblica.

Nell’istituto in cui lavoro possediamo una cella robotica della COMAU, ma prima che gli allievi imparino a movimentare dispositivi di questo genere devono avere assimilato competenze ad esempio di informatica.
Ma la logica con cui si programmano i bracci robot della COMAU non è molto distante da quella che si potrebbe avere per altri dispositivi presenti nei laboratori e nelle officine delle scuole italiane, è solo una questione di metodo e su come si costruisce la didattica.

Cosa consigliare a questo punto?
Valuti con suo figlio quali sono le sue passioni e se l’aspetto tecnico scientifico è quello che si preferisce, scelga una buona scuola pubblica, tecnica o professionale, non si preoccupi oggi se viene insegnata robotica.
La disciplina robotica viene svolta ad ingegneria, quindi in un percorso più elevato e visto che lei vive in Lombardia a Milano, al Politecnico, esiste una lunga tradizione di robotica industriale.
Quindi prepararsi bene alle superiori per acquisire gli strumenti che mi serviranno domani.

In periodo di iscrizioni è purtroppo un periodo di marketing, dove si mostra il meglio o si “amplificano” le eccellenze, il mio consiglio è sempre VEDERE, valuti con attenzione la scuola che possiede i migliori laboratori tecnici, se possibile cerchi di capire quali sono le azioni di recupero, la percentuale di insuccessi al primo anno, attività di stage aziendali, di alternanza scuola lavoro, le attività di progetto con aziende ed università, corsi per il superamento dei test alle facoltà scientifiche, gare e concorsi (gare nazionali di matematica, informatica, robotica, ecc…) questi sono tutti elementi che potrebbe esserle di aiuto per comprendere quanto una scuola funziona ed è atenta alla realtà industriale.

Spero di essere stato di aiuto, se avesse necessità di ulteriori informazioni non esisti a contattarmi.

Saluti.

Condividiamo la conoscenza – costruiamo una BiblioBox

Qualche tempo fa vi avevo parlato della PirateBox un progetto interessantissimo per la condivisione di contenuti didattici in biblioteca e non solo. Da quell’articolo, grazie a quanto già realizzato dall’amico Roberto Marcolin ne ho realizzato un progetto che ho sviluppato insieme all’amico e collega Pier Giuseppe Barbonaglia che nella mia scuola si occupa della gestione della Biblioteca Scolastica.

La PirateBox è diventata la BiblioBox 🙂 ed è funzionante da qualche giorno nella mia scuola. Grande successo tra gli allievi con cui si condividono: riviste tecniche, appunti di studio e tutto ciò che può servire per la didattica e non solo, come ad esempio: musica, letteratura, tutorial informatici (programmazione e hardware) e molto altro, tutto obbligatoriamente open source, legalmente distribuibile.

Un altro modo per far nascere curiosità ed interesse da parte degli allievi.

Secondo le necessità la BiblioBox può cambiare area di azione ed essere allocata in un aula, oppure in un laboratorio o ancora, se serve in lughi diversi dalla scuola.

Questa la breve presentazione del progetto:

La BiblioBox è un dispositivo portatile per la condivisione di contenuti digitali via WiFi all’interno di una rete locale senza bisogno di connessione ad internet. La BiblioBox permette di condividere opere di pubblico dominio, ma anche contenuti distribuiti con licenze Creative Commons o altre licenze aperte, in maniera libera in diversi contesti differenti come ad esempio: biblioteca, lezioni, conferenze, manifestazioni.

Può trovare posto nella borsa del Prof. in modo che gli studenti, mediante i loro dispositivi mobili possano accedere a dispense, presentazioni e tutto ciò che serve per svolgere la lezione:

la-borsa-del-prof

Esempio di contesti applicativi:

  • conferenza in cui il relatore durante la sua esposizione invita le persone a collegarsi alla rete BiblioBox per prelevare contenuti aggiuntivi.
  • Durante una manifestazione (ad es. Salone del Libro, JobOrienta, ecc…) dove nell’area espositiva si vuole offrire alle persone la possibilità di usufruire di una rete libera dove prelevare contenuti digitali. (valorizzazione ed amplificazione del carattere innovativo tecnologico di chi espone).
  • In biblioteca per condividere: libri, riviste, contenuti multimediali non coperti da diritto d’autore, tutti esclusivamente a contenuto didattico o indirizzati all’orintamento scolastico. In questo modo si favorisce l’utilizzo di ebook.
  • Integrazioni con eventuali progetti in cui insegnare agli studenti come si producono e condividono ebook e come si condividono prodotti editoriali digitali.

Il progetto tutela la privacy degli utenti: nessun dato viene raccolto quando l’utente si connette.

Ma quali sono gli obiettivi?

  • Accesso gratuito e protetto alle risorse digitali scolastiche, tutto indirizzato al miglioramento della didattica.
  • Opportunità per creare un’emulazione tra scuole e pubblico nel reperimento e nella promozione dei contenuti digitali.
  • Mostrare che la scuola è un centro di sperimentazione ed innovazione.
  • La valorizzazione dei contenuti multimediali da parte di docenti ed allievi invita a prendere coscienza della forza e dell’importanza dei beni comuni della conoscenza.

Ma quali sono le differenze con una rete WiFi scolastica?

  • accesso libero e gratuito alle risorse didattiche
  • un sistema trasportabile in ogni luogo (fotovideo)
  • sistema completamente protetto
  • chat tra gli utenti della BoblioBox
  • molto economico

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