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EduRobot 4WD – Bluetooth

Alcuni lettori hanno notato nella lezione in cui ho condiviso i sorgenti per la stampa 3D del robot, che la scheda motori utilizzata è una Adafruit Motor Shield V01 e mi è stato fatto notare che esiste la V02 della scheda, quindi perché ho usato la versione precedente? La risposta non è tecnica ma economica, ho acquistato ad un prezzo interessante, su uno store cinese, una grande quantità di queste schede che poi ho usato per i miei corsi. Ovviamente nulla vieta che voi possiate utilizzare una qualsiasi altra scheda, la logica di programmazione è la medesima, ma certamente varieranno il nome delle istruzioni che controllano il motore, se avete necessità contattatemi.

Lista componenti

  • N. 1 Arduino UNO R3
  • N. 1 Adafruit Motor Shield V01
  • Modulo Bluetooth HC05
  • N. 4 Motori DC 6V
  • N. 4 Ruote

Di seguito trovate i collegamenti elettrici effettuati e il primo sketch di esempio con cui parto per svolgere le successive esercitazioni. Per gli allievi e i docenti che si iscriveranno ai miei corsi darò ulteriori esempi e spiegazioni.

Lo shield per il controllo motori può gestire fino a 4 motori DC in entrambe le direzioni, ciò vuol dire che possono essere azionati sia in avanti che all’indietro. La velocità può anche essere variata con incrementi dello 0,5% utilizzando PWM integrato sulla scheda, ciò permetterà un movimento uniforme e non brusca del robot.

Il ponte H presente sulla scheda può pilotare carichi NON superiori ai 0,6A o che hanno picchi di richiesta corrente NON superiori a 1,2A, quindi utilizzate questa scheda per piccoli motori, i classici motori gialli da 6V vanno più che bene.

Collegamento motori allo shield Arduino Motor Driver

Come indicato nell’immagine che segue è molto semplice:
– saldate due cavi al motorino (in commercio trovate motori con fili saldati)
– collegate i motori ai morsetti: M1, M2, M3 o M4.

Collegamento scheda Bluetooth HC-05 allo shield Arduino Motor Driver

Come sicuramente saprete, il modulo Bluetooth HC-05 permette di convertire una porta seriale UART in una porta Bluetooth e la utilizzeremo per inviare su seriale i caratteri selezionati da una specifica app Android, per comandare direzione e velocità dei motori del robot.

I collegamenti sono:

HC05 <-> Arduino Motor Driver
RX - Pin 1
TX - Pin 0
G - GND
V - +5V

Orientamento ruote.

Collegamento motori M1 e M2.

Collegamento motori M3 e M4.

Modulo Bluetooth HC-05.

Connessione dei pin RX e TX del modulo Bluetooth HC-05 alla seriale di Arduino (pin 0 e pin 1).

Alimentazione del modulo Bluetooth HC-05 attraverso lo shield.

Alimentazione dello shield.

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EduRobot 4WD – stampare e costruire il robot

Avevo promesso qualche mese fa che avrei rilasciato i sorgenti grafici di EduRobot 4WD e lo scorso giugno studenti di alcune scuole italiane mi hanno chiesto la cortesia di rendere disponibili i sorgenti per la stampa 3D. Gli impegni di fine anno non mi hanno permesso di essere celere nella pubblicazione e visto che domani è l’inizio di un nuovo anno scolastico rendo disponibile la semplice base robotica in modo che possa essere utilizzata e spero anche migliorata dagli allievi.

Ma qual è l’idea progettuale di base di EduRobot 4WD?

Come ribadito nel post di presentazione di EduRobot 4WD, durante le attività laboratoriali di robotica con studenti e docenti, spesso la costruzione della parte meccanica richiede molta attenzione e tempo. Per questo motivo, ho deciso di realizzare un design semplice, ma funzionale, su cui poter facilmente integrare qualsiasi sistema di controllo elettronico. Pertanto per rendere la programmazione più stimolante e varia, ho progettato un robot 4WD che può avere diverse funzionalità: può essere comandato via Bluetooth o WiFi, può operare autonomamente, seguire persone, reagire alla luce, rilevare gas, seguire una linea, o ancora rispondere ai comandi vocali.

In questa struttura le parti che necessitano di solidità sono vincolate da viti metalliche mentre i circuiti di controllo e le batterie di alimentazione sono fissate con velcro a forte tenuta. L’utilizzo del velcro è stata una soluzione che mi ha permesso di ridurre le fasi di assemblaggio e di modifica della struttura. Ovviamente una struttura di questo genere non è cosa nuova, potete ritrovare design simili realizzati in compensato o in plexiglass su cui ad esempio i motori sono vincolati con colla a caldo, ma ciò ovviamente non permette di riutilizzare velocemente i motori per altre esercitazioni; inoltre le forcelle che vincolano i motori possono essere riutilizzati anche in altri kit che ho sviluppato, si veda ad esempio EduRobot Black Panther.

In questo modello, gli elementi che richiedono maggiore robustezza sono assicurati con viti metalliche, mentre i circuiti di controllo e le batterie di alimentazione sono fissate con velcro a forte tenuta. La scelta del velcro ha notevolmente semplificato e velocizzato le fasi di assemblaggio e modifica. Ovviamente una struttura di questo genere non è cosa nuova, potete ritrovare design simili realizzati in compensato o del plexiglass in cui ad esempio i motori sono vincolati con colla a caldo, ma ciò ovviamente non permette di riutilizzare velocemente i motori per altre esercitazioni; inoltre le forcelle che vincolano i motori possono essere riutilizzati anche in altri kit che ho sviluppato, si veda ad esempio EduRobot Black Panther.

La sequenza di assemblaggio è estremamente semplice, bisogna porre attenzione solo all’orientamento dei motori, ma le foto che seguono mostrano tutti i dettagli che vi permetteranno di assemblare il robot in circa 15 minuti.

Nelle foto potete vedere le due versioni:

  • controllo remoto Bluetooth
  • segui linea

Non posso mostrarvi la versione WiFi e con telecamera in quanto in questo momento sono disassemblati.

Ovviamente se serve, con piccole modifiche, potrete realizzare una versione a più livelli in modo da aggiungere tutti i circuiti che vi servono.

Per prelevare i sorgenti grafici seguire il link su Thingiverse.

Versione Bluetooth

Complessivo.

Vista motori.

Dettaglio forcella motori.

Dettaglio sensore Bluetooth.

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MicroCode – Language – Lezione 2

In questa seconda lezione vedremo come realizzare il primo programma in MicroCode. L’immagine sottostante mostra un programma di una pagina con quattro regole (blocchi istruzione When – Do)

Nel video i passi di realizzazione in cui viene evidenziato l’help contestuale al passaggio del mouse sulle istruzioni.

Le prime due regole si attivano quando viene premuto A.

  • quando premi il pulsante A, fai mostra la sequenza delle due icone che mostrano una faccina che ride sul display del micro:bit

  • quando premi il pulsante A, fai suonare il micro:bit con il suono “faccina felice”

Le altre regole sono simili ma si attivano per il pulsante B; alla pressione viene mostrata una sequenza di faccine tristi ed emesso il suono “triste”.

Pagine ed esecuzione delle regole

L’esecuzione del programma MicroCode inizia sulla pagina 1. Tutte le regole su quella pagina sono attive. Le regole presenti su un’altra pagina diventano attive solo quando il programma passa a quella pagina (tramite un comando esplicito di cambio pagina, che verrà mostrato più avanti. Qualsiasi regola che potrebbe essere ancora in esecuzione sulla pagina corrente (come un’animazione in un ciclo) viene terminata prima che avvenga il cambio di pagina, non si possono mai avere regole in esecuzione allo stesso momento su pagine diverse.

All’avvio del timer viene visualizzata una sequenza di icone (seconda regola) e contemporaneamente dopo 5 secondi dall’avvio del timer più un tempo casuale si passa alla pagina 2 (prima regola).

Al passaggio alla pagina 2 viene mostrata l’immagine di una faccina che ride (prima regola) ed emesso un suono “felice” (seconda regola).

Nel video vengono mostrati i passi di realizzazione del programma e la modalità di creazione e passaggio alla pagina 2.

Eventi e ordine di esecuzione delle regole

Gli eventi, azioni che innescano le regole costituite da blocchi “Quando – Fai”, sono elaborati da MicroCode uno alla volta. Ad esempio, se vengono premuti i pulsanti A e B nello stesso momento (approssimativamente), MicroCode elaborerà o A prima di B o B prima di A.
Per un dato evento, MicroCode elabora l’evento eseguendo le regole per quel determinato evento nell’ordine in cui appaiono sulla pagina corrente. Per ogni regola, viene valutata se le condizioni sull’evento nella sezione “Quando” sono soddisfatte e, in caso affermativo, avviare la sezione “Fai” della regola.

Terminazione della regola

La maggior parte dei comandi nella sezione “Fai”, come ad esempio assegnare ad una variabile un valore, viene completata rapidamente; altri comandi invece richiedono un tempo di esecuzione proporzionale alla lunghezza della sequenza, come ad esempio la visualizzazione di una sequenza di icone, inoltre un’animazione o un suono, possono essere ripetuta più volte (o indefinitamente) utilizzando un blocco “ripeti” (che vedremo nelle prossime lezioni). Nel caso di un’animazione, una regola in esecuzione che utilizza lo schermo del micro:bit, verrà terminata se viene avviata una nuova regola che utilizza anche lo schermo del micro:bit.

Buon Making a tutti 🙂

STEAM per il benessere e la cura delle persone BBC micro:bit: Automatic Tea Maker

Propongo la prima parte di un esercizio che fa parte di un nuovo percorso di formazione di Making e Coding con BBC micro:bit ed Arduino di recente realizzazione.
La nuova azione formativa consiste nella progettazione e costruzione di semplici sistemi di automazione utili alla nostra vita con particolare attenzione allo sviluppo di sistemi che supportano persone con necessità specifiche, quindi usare le STEAM per progettare oggetti utili al nostro benessere, partendo dal Coding e la progettazione 3D, dal mio punto di vista un modo interessante per coinvolgere lo studente in progetti semplici ed inclusivi che coinvolgono il proprio vivere quotidiano.

Tra questa lista di progetti la “Automatic Tea Maker” è uno strumento che nasce dal mio eserciziario di laboratorio di automazione sviluppato con Arduino qualche tempo fa, ora riproposto con un controllo basato su micro:bit.

L’automazione consiste in sistema che regola il tempo di infusione e il movimento della bustina di te nella tazza di acqua calda. La bustina viene collegata ad una leva il cui movimento su/giù, avviene per un tempo fissato dall’utente permettendo così la giusta infusione per i tipo di tè o tisana.

L’attività consiste nella realizzazione di quattro progetti

  1. il primo progetto permette di realizzare un sistema oscillante in cui il tempo di oscillazione e immersione della bustina è fissato all’interno del codice e la struttura meccanica è semplificata e realizzata con oggetti di recupero.
  2. il secondo progetto riprende la prima versione ed aggiunge la possibilità di visualizzare un timer che mostra la quantità di secondi mancanti al termine dell’infusione
  3. il terzo progetto aggiunge al secondo la segnalazione sonora di tutti gli stati e al termine dell’infusione il filtro viene spostato in una posizione esterna alla tazza e con una serie di oscillazioni favorisce lo sgocciolamento per poi posizionarsi in una posizione di riposo che favorisce l’eliminazione del filtro.
  4. il quarto progetto possiede tutte le funzionalità dei punti precedenti e poiché tè e tisane possono avere tempi di infusione diversi, viene aggiunge la possibilità, mediante un pulsante, l’impostazione del tempo di oscillazione e di infusione prima dell’avvio delle oscillazioni;
  5. Il quinto progetto consiste nella modellazione 3D della struttura da stampare con stampante 3D.

In questo tutorial mostrerò solamente la prima parte dell’attività, le successive per ora saranno riservate ai colleghi e agli studenti iscritti ai miei corsi.

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MicroCode – Language – Lezione 1

Come sapete da anni utilizzo BBC micro:bit perché è uno strumento versatile ed utilizzabile in diversi ordini di scuola e permette di fare agevolmente Physical Computing.
L’architettura hardware e software di micro:bit è stata studiata soprattutto per renderla accessibile ed usabile anche agli studenti più piccoli della scuola primaria. Spesso però accade che i giovani studenti manifestano difficoltà nella lettura del testo o dei numeri utilizzati all’interno del Make Editor di micro:bit; per superare questo problema da qualche tempo è disponibile MicroCode che funziona con BBC micro:bit V2, le caratteristiche di questo editor sono:

  • Editor di codice e linguaggio di programmazione strutturato, basato su icone, adatto ai bambini
  • In tempo reale, il codice viene scaricato sul micro:bit ad ogni modifica
  • Navigazione basata sul cursore con tastiera (compatibile con l’accesso tramite switch), mouse, touch, supporto screen reader
  • Supporta accessori aggiuntivi (LED, servi, …) tramite Jacdac
  • L’editor è tradotto in oltre 20 lingue.

Durante i miei prossimi corsi sul Coding e Game Design, che partiranno da settembre prossimo indirizzati a docenti della scuola primaria, mostrerò l’utilizzo anche di MicroCode e come sempre consegnerò schede di lavoro utilizzabili con gli studenti in classe.

Come azione propedeutica desidero iniziare su queste pagine un corso gratuito per chi poi seguirà le mie azioni formative in modo da accelerare la fase di utilizzo dell’interfaccia di sviluppo per poi concentrarsi sulle attività pratiche.

Pubblicherò da oggi una serie di post brevi sul MicroCode programming language che riprendono quanto esposto sul sito ufficiale, a cui però farò qualche variazione, spero possa servire.

Vediamo come avviare il programma e campiamo la struttura del linguaggio di programmazione.

L’ambiente di sviluppo è totalmente online pertanto colleghiamoci a MicroCode

La schermata iniziale dettaglia la procedura di configurazione

  • Collegate il vostro micro:bit V2 al computer utilizzando il cavo USB. (micro:bit V1 non è supportato)
  • Clic su “Download MicroCode” e trasferitelo sul micro:bit

  • Aspettate il riavvio del micro:bit.
  • Selezionare “BBC micro:bit CMSIS-DAP” e premere su “Connetti” nella finestra di dialogo.

  • Usate l’editor per dare vita al micro:bit! 🙂
  • Il programma di default verrà immediatamente scaricato sul micro:bit ed eseguito e funzionerà anche se sconnettiamo il micro:bit dal computer e ad esso connettiamo un pacco batterie.

Il linguaggio MicroCode è strutturato in pagine, ogni pagina contiene una lista di regole, e ogni regola è composta da una sezione “When” (Quando) e una sezione “Do” (Fai), ciascuna di queste due sezioni ha una propria lista di blocchi di programmazione.

MicroCode supporta eventi, condizioni sugli eventi, sequenze, cicli, variabili e operazioni aritmetiche semplici (per ora solo l’addizione) su costanti e variabili. Vedremo più avanti una lista di esempi che sfrutta tutte queste funzioni.

Nella prossima lezione approfondiremo l’uso dell’interfaccia e del linguaggio di programmazione.

Buon Coding a tutti 🙂