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DotBot Click

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Le passeggiate che mi portano a scuola le sto impiegando per ascoltare podcast e per riflettere su progetti che sto portando avanti e dirvi che DotBot mi sta coinvolgendo un po ormai lo sanno anche le pietre 😀 ma cosa ci posso fare mi diverte! Se ci induce felicit perch non farlo? Sono convinto che il progetto possa essere utile anche ad altri e poi la componente di ricerca fondamentale per continuarea studiare e trovare nuove soluzioni didattiche, in una sola frase, citando Pierangelo Bertoli, linsegnate dovrebbe avere: “…lo sguardo dritto e aperto nel futuro…”.

Cosa successo in queste passeggiate progettuali? Come sapete nei mesi scorsi ho partecipato ad un evento che mi ha fatto rivivere dopo alcuni anni il mondo Lego dove la creativit realizzata incastrando mattoncini incastro quindi la parola chiave che ho posto in cima allalbero progettuale di questa nuova versione.

In questa fase volevo rendere tutto libero da viti metalliche, esigenza che nasce da questi quattro obiettiviche mi sono posto:

  1. ridurre parti metalliche piccole in modo che anche i bambini potessero realizzare il robot;
  2. ridurre i tempi di assemblaggio del robot a vantaggio della programmazione;
  3. possibilit di personalizzazioni e ampliamento della piattaforma hardware;
  4. completamente open e gratuito.

Dirvi che ci sono riuscito al 100% sarebbe troppo presuntuoso, ma ho fatto il possibile.

Lanalisi che ho fatto nel progettare questo nuovo modello stata fatta anche analizzando i competitor anche se in questo caso forse esagerato parlare di competitor visto che nel caso di DotBot si parla di progetto open e gratuito che non ha il supporto di finanziamenti privati, se non quelli che vengono dal mio portafoglio, ma certamente per farne un oggetto didatticamente interessante bisogna analizzare cosa offre il mercato.

Cosa ho scoperto?

Mi sono accorto che molti progetti sembravano non pensati per la scuola o non pensati da insegnanti sia dal punto di vista estetico che funzionale. Accade spesso che le due caratteristiche sono fortemente sbilanciate, inoltre un fattore non da sottovalutare sono i costi non sempre allineati allo standard scolastico italiano.

Prerequisiti essenziali per realizzare DotBot Click

  1. avere una stampante 3D;
  2. munirsi di una buona dose di pazienza.

La stampante 3D essenziale per la creazione di ogni parte e i costi (filamento di stampa e corrente elettrica) per la realizzazione di tutta la struttura sono bassi.

Per quanto riguarda la pazienza ne dovete avere un po i tempi di stampa totali, per ottenere una buona qualit e solidit delle strutture, sono di circa 15 ore.
La versione che vedete nelle immagini stata realizzata in bassa qualit ma

Inoltre poich le varie parti vengono incastrate in binari di larghezza e profondit di circa 2 mm la calibrazione della stampante influisce moltissimo, quindi in fase iniziale dedicate un po di tempo per calibrare la stampante. Ovviamente per piccoli problemi si potr rimediare usando una piccola lima per smussare ed allargare incastri e nel caso di piccole rotture un po di colla sistema sempre tutto 🙂

Dal punto di vista estetico ho deciso di semplificare il pi possibile ed ho abbandonato (non definitivamente per il futuro) la struttura ad esagono tipica del DotBot preferendo una struttura quadrata e smussata sugli angoli, ci mi ha permesso di sistemare i motori mantenendo le ruote in asse, caratteristica per me essenziale per lo svolgimento di esercizi con gli studenti. Una tale simmetria non poteva essere mantenuta con una forma ad esagono se non aumentando di molto la superficie totale del robot. Devo dirvi che ho fatto una discreta difficolt nellaccettare questa soluzione geometrica e mi sono confrontato molto con Ludovico, ma alla fine solo un fork del progetto sperimentiamo ed andiamo avanti 🙂

Di seguito limmagine che a colpo docchio vi mostra la totalit degli oggetti, alcuni di questi non obbligatorio stamparli.

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DotBotClick-02

Tutto ad incastro, motori e batterie e schede elettroniche.

La condizione di partenza la seguente:

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Secondo Workshop sulla Cloud Robotics: Vieni da noi a creare l’Internet dei Robot

Sono felice di annuncirvi che gli amici Ludovico Russo e Gabriele Ermacora di HotBlack Robotics, col supporto di DotBot, dopo il successo della prima edizione hanno deciso di organizzare un secondo workshop legato alle nuove tecnologie di Robotica, Internet of Things e Cloud Robotics. Lo scopo del workshop è avvicinare i partecipanti a queste tematiche e permettere di continuare a sperimentare queste tecnologie in autonomia.

Vieni da noi a creare l’Internet dei Robot
3 Dicembre 2016 (ore 9:00 – 18:00), Torino, via Mantova 36
prezzo: 25€ a persona (max 10 persone), include accesso gratuito illimitato alla piattaforma di Cloud Robotics da Beta Tester.

Il workshop è rivolto a chiunque sia interessato alla robotica e all’Internet delle Cose, e vuole approfondire questa tematica. È quindi rivolto a makers e insegnanti con una propensione alla sperimentazione.

E’ necessario avere una conoscenza base di programmazione in almeno uno di questi linguaggi: C, C++ o Python.

Per maggiori informazioni sulla modalità di iscrizione e sul programma vi rimando al sito di riferimento.

internet dei robot

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

dotbot

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 🙂

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 🙂 )

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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.

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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

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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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