DotBot ROS – Il primo robot didattico che ti permette di imparare ROS

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DotBot, come segnalato in precedenti post, è un progetto OpenSource nato dalla collaborazione tra Ludovico Russo e il sottoscritto, Michele Maffucci, per insegnare la robotica nelle scuole.

DotBot ROS è il sistema operativo che gira all’interno di DotBot su un Raspberry Pi. DotBot ROS è pensato per semplificare l’utilizzo di ROS (il sistema operativo per robot) e renderlo accessibile per l’insegnamento.

DotBot ROS è un insieme di Tool e applicativi che si basano su ROS e su tecnologie WEB. In particolare, tramite DotBot ROS è possibile controllare e programmare DotBot attraverso un qualsiasi web browser.

Di seguito un breve tutorial per capire di cosa si tratta.

Premessa

Questo tutorial si basa sulla versione ancora non stabile di DotBot ROS 0.1, probabilmente molte cose cambieranno e/o verranno migliate nelle versioni future.

Vi rimando alla nostra pagina di GitHub per leggere l’intero tutorial.

dotbot-io/docs

Buona Sperimentazione 🙂

Pocket C.H.I.P. tra le mie mani

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Mi ero ripromesso di scrivere un post sulle funzionalità di Pocket CHIP che mi è stato consegnato la settimana scorsa, avevo aderito alla campagna di raccolta fondi su kickstarter l’anno scorso. Poiché sono in “modalità vacanza” 😃 questo che leggete non sarà un tutorial ma semplicemente una descrizione veloce dell’oggetto, più avanti scriverò articoli di approfondimento i cui vi parlerò delle applicazioni precaricate, coding su C.H.I.P., creazione di dispositivi IoT e molto altro, nel mentre vi rimando al sito di riferimento su cui potete trovare descritte tutte le funzionalità. Il dispositivo è un PC Linux a tutti gli effetti al suo interno trovano posto un scheda CHIP il microcomputer da 9 dollari che già posseggo da tempo e di cui mi sono giunti pochi giorni fa le schede adattartici VGA e HDMI per il collegamento al monitor. C.H.I.P. ha funzionalità simili a quelle di un Raspberry Pi Zero, quindi come per il concorrente certamente utilissimo nella didattica.

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Perché attratto da Pocket C.H.I.P.?
Immaginavo giovani studenti con un simil Game Boy Linux riprogrammabile nello zainetto.

Caratteristiche:

  • Processore Allwinner R8 Cortex A8 da 1 GHz con una GPU Mali-400
  • 512 MB RAM
  • 4GB NAND flash (quindi assente microSD)
  • 802.11 b/g/n Wi-Fi + Bluetooth 4.0
  • Video Output – jack da 3.5mm per il composito e l’audio mentre HDMI e VGA disponibili con schede adattatrici
  • Una porta USB host, una micro USB OTG
  • Due file di connettori per aggiunta di schede
  • Alimentazione da 5V attraverso la micro USB OTG o batteria
  • Dimensioni della sola scheda CHIP – 60 x 40 mm
  • Sistema operativo Debian

Tra le app disponibili Chromium, LibreOffice e Scratch e molte altre.

Inserendo la scheda CHIP dietro alla struttura Pocket trasformiamo CHIP in un computer Linux portatile.

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Caratteristiche:

  • Schermo touch da 4.3 pollici (480×272)
  • Tastiera QWERTY
  • Batteria da 3000 mAh (autonomia abbastanza lunga circa 5 ore)

E se desiderata interagire con il mondo esterno disponibile un connettore GPIO 8 connettori GPIOs, 1pin PWM, SPI, TWI (I2C), UART, MIPI-CSI, LCD output, Touchpanel input.

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Per approfondimenti:

Cosa farne ora?
Date uno sguardo alla sezione Projects e date sfogo alla vostra fantasia da Maker. 🙂

Io invece tra breve riabilitazione al mare 🙂 e nello zaino il mio Pocket C.H.I.P.

Buone vacanze a tutti 🙂

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

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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.

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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.

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Appunti: perché avere un blog di classe

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Ricordo che durante una delle lezioni svolte per i colleghi neo immessi in ruoli una delle obiezioni alla realizzazione di un blog di classe stata:“ma perch dovrei usare un blog per comunicare con i miei studenti? Non meglio parlare con loro in presenza in classe?”

Ho di seguito elencato 7 motivi che non ho incluso ancora nel mio Starter kit per docenti hi tech v.02 di cui ne far sicuramente una nuova edizione nei prossimi mesi aggiungendo proposte di attivit pratiche e sviluppo di argomenti che mi sono stati suggeriti dai colleghi.

Pensieri annotti al volo sul mio Evernote, li copio ed incollo cos come sono stati scritti.

Perch avere un blog di classe

1. uno strumento utile ai genitori per conoscere le dinamiche didattiche e comprendere come i figli vivono la scuola. Una delle lamentele che maggiormente riscontro da parte dei genitori proprio la scarsa comunicazione da parte dei figli in merito alle attivit svolte, alla domanda: “che cosa hai fatto oggi a scuola?” la risposta da parte dei ragazzi nella maggior parte dei casi : “nulla” e “nulla” un po’ pochino 🙂 in 6 ore di attivit giornaliere.

2. Il blog inevitabilmente offre agli studenti l’opportunit di condividere i loro pensieri con linsegnante. Gli allievi hanno necessit di tempi che vanno oltre quello disponibile a scuola. Non sempre possibile per lo studente articolare una conversazione estesa durante la lezione. Disporre di un luogo dove lo studente pu ampliare quanto discusso in classe uno dei modi migliori per effettuare un’analisi approfondita e critica, un’azione che favorisce lo studio ed il ricordo.

3. Avere un blog un ottimo modo per mantenere un diario di tutte le attivit svolte con i propri ragazzi, certamene esiste il registro personale dell’insegnate, ma su di esso non possibile ricordare lo sviluppo preciso di un’attivit soprattutto se necessario ricordarlo a fine anno scolastico. Utilizzare un blog pu aiutarci a sviluppare un piano didattico migliore per il nuovo anno scolastico.

4. Diventare autori di un blog fornisce agli studenti un pubblico reale che legge ed eventualmente critica un progetto, quindi si va oltre i confini del foglio di carta o del confronto in presenza nella sola classe.

5. Azione semplice ma utilissima: un blog di classe potrebbe fornire a genitori e studenti il calendario di eventi e compiti.

6. Per uno studente mantenere un diario permette di percepire la consapevolezza del proprio apprendimento rilevando progressi e cambiamenti di punti di vista, uno strumento che evidenzia su una scala temporale l’aumento delle proprie competenze.

7. Un blog pu essere il primo passo per costruire un e-portfolio e quindi mantenere aggiornato il proprio curriculum.

I genitori che insegnano ai propri figli a programmare

E’ fantastico come i figli, ma anche gli allievi ti diano motivo di studio e spesso questa azione giustificata da un deficit dovuto ad una carenza del nostro sistema scuolache va ad una velocit certamente inferiore a quanto svolto in altri stati europei. E’ interessante ad esempio come “l’onda del coding” in Italia sia giunto circa una paio di anni dopo agli Stati Uniti e all’Inghilterra, ora il motto : “W la programmazione” 🙂 basta pensare ad esempio a quello che sta succedendo con micro::bit(che avr la fortuna di usare nelle prossime settimane)nella scuola inglese cosa credo “fantascientifica” da noi,ma in ogni caso nulla di male, l’importante agire per i nostri allievi e cercare sistemi di innovazione didattica che possano pi agevolmente inserirlinel mondo del lavoro.Come genitore spessissimo cerco di “raffinare” quanto gi svolto dai miei figli a scuolee come ogni genitori cerco di aggiungere elementi, a mio avviso essenziali,che per carenze “strutturali”non vengono svolte a scuola.
Mi capita molto spessodi confrontarmi con amici genitori che chiedono i consigli pi disparati:il migliorIstituto in cui iscrivere il figlio, il miglior indirizzo di studio o ancora lamentele o elogi sul tal collega o su un metodo didattico, insommami sento un po’ il parafulmine della situazione e caricato di responsabilit in quantoparliamo del futuro di bambini e ragazzi, ma in ogni caso anche se faticoso, il confronto utile e permette di migliorarti, bello poi quando ricevi mail come quella di Francesco Lacchia, che con il suo contributo attivo cerca di donare ai propri figli, ma anche ad altri qualcosa di pi.

Questa la sua e-mail in merito all’articolo Insegnare ai bambini a programmare:

Mi sto documentando per insegnare un po’ di programmazione ai miei bambini (8-10 anni).

In merito al tuo articolo in oggetto, ho tradotto l’info-grafica in allegato. Se vuoi inserirla nel tuo articolo per chi non ha dimestichezza con l’inglese… e forse proprio chi avrebbe bisogno di essere edotto su questi temi, spesso anche a digiuno di inglese.

Purtroppo vedo che anche molto del materiale interattivo che si trova on-line arriva da oltreoceano e non ha versioni in italiano. Questo un po’ un limite per i bambini italiani. Infatti mi piacerebbe creare un sito per insegnare questi temi ai bambini… ma solo un’idea embrionale… si vedr. Intanto quest’estate metter sotto Sara e Andro come cavie 🙂

Ciao e grazie per tutto il tuo materiale, le idee che fornisci ed induci!

Francesco

Un sincero grazie a Francesco.

Questa l’infografica (un click sull’immagine sul linko sull’immagine per aprire la versione completa).

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