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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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Robot Beginner KIT V2 – ARDUINO UNO REV3

È un periodo di intensa sperimentazione e come avrete avuto modo di notare sono alle prese con un serie di kit di robot che sto costruendo, a prima vista questa attività potrebbe sembrare un mero esercizio tecnologico che discosta dall’obiettivo, ovvero far didattica, in realtà la ricerca è quella di costruire il giusto robot che “calza” con la didattica che ritengo importante svolgere, quindi non il “super kit robotico” ma oggetti semplici da aggiungere alla cassetta degli attrezzi del docente che vuole svolgere queste attività. Alcuni, privatamente via e-mail mi hanno chiesto se io mai avessi acquistato kit per la costruzione di robot, o se ne avessi fatto uso in classe, o più semplicemente: “Michele non ho una stampante 3D e non riesco a realizzare prototipi, mi consigli kit che poteri acquistare?” Domande di questo genere mi vengono poste spesso da colleghi, genitori, studenti e poiché mi sento soprattutto in debito verso questi ultimi, risponderò prendendo in analisi alcuni robot che posseggo la cui costruzione non richiede, almeno nelle prime fasi, competenze specifiche, sarà sufficiente saper usare un cacciavite e in alcune occasioni essere in grado di effettuare delle semplici saldature a stagno, la fase di costruzione si esaurisce in breve tempo dopo di che ci si potrà concentrare sulla programmazione.

Per ogni kit mostrerò le fasi costruttive passo passo, e proporrò alcuni semplicissimi sketch per il controllo del robot, da questi potrete partire per migliorare ed espanderne le funzionalità.
L’obiettivo è come sempre quello di porre le basi di partenza, semplificare la fase di start up e permettere di avere un tutorial di partenza che potrete impiegare per i vostri scopi a scuola o con i vostri figli, quindi come sempre se questo breve percorso vi soddisferà copiate ed incollate 🙂

Da dove partire?

Prendo in analisi il Robot Beginner KIT V2 – ARDUINO UNO REV3, che mi è stato gentilmente donato da ROBOT DOMESTICI che ringrazio a nome mio e dei miei studenti. Per chi desiderasse acquistarlo, partendo da questo sito, potrà ottenere uno sconto del 5% sul prezzo indicato sul sito utilizzando il codice di sconto: CC-RD-16.

Quindi grazie a ROBOT DOMESTICI che mi ha permesso di aggiungere alla dotazione del laboratorio scolastico un nuovo sussidio didattico.

Il kit che vi segnalo è probabilmente tra i più diffusi a livello didattico, io stesso iniziai a pensare ai miei robot stampati in 3D osservando con attenzione questo kit, caratterizzato dalla semplicità del montaggio e dalla versatilità, infatti permette di aggiungere, secondo le esigenze, ulteriori dispositivi elettronici in modo molto semplice. Sul sito di ROBOT DOMESTICI troverete manuali ben dettagliati (in lingua italiana)  che mostrano le fasi costruttive e sketch di esempio, il tutto potrà essere realizzato in circa 1 ora di lavoro.

Il montaggio non richiede l’acquisto di ulteriori parti, tutto è incluso, addirittura il cacciavite a stella per il montaggio meccanico.

Cosa include il kit

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Avventure intorno alla robotica, disabilità e passione

Questa mattina sono partite le azioni di formazione e progetto che mi vedono coinvolto, insieme all’amico di sempre e collega Maurizio, nella realizzazione di percorsi didattici per la scuola superiore sulla robotica di servizio presso il Joint Open Lab di Telecom. Un grazie allo staff di Telecom che ci sta formando su tecnologie robotiche estremamente interessanti e su di esse svilupperemo oggetti didattici da proporre nella scuola superiore. Durante questa prima giornata ho avuto il piacere di incontrare un brillante ed appassionato ricercatore Ludovico Orlando Russo che mi ha illustrato un progetto che sta sviluppando insieme ad altri brillanti ricercatori: parloma. Mi ha colpito l’aspetto tecnologico, ma soprattutto la passione con cui vengono condotte le ricerche.

Ma cos’ parloma?

Parloma, si pone l’obiettivo di fornire un innovativo strumento di comunicazione che utilizza una mano robotica a basso costo in grado di replicare in modo preciso il linguaggio dei segni tattili.
finalizzato quindi alla creazione di nuove opportunit per persone sordo-cieche, limitando lo stato di isolamento in cui oggi sono immerse.

Da pochi giorni il progetto stato reso disponibile su thingiverse pronto per essere stampato in 3D. Sono disponibili i dettagli del progetto della mano, del braccio e specialmente del nuovo polso, che derivato dalla spalla del Pinguino Imperatore. Il progetto ancora nella sua versione iniziale, e verr aggiornato periodicamente.

Vi invito quindi a seguire il lavoro che si sta conducendo come chiedono i ricercatori: “Scaricate, stampate, e soprattutto lasciateci i vostri commenti! Fateci sapere se vi piace il nostro progetto, e se volete collaborare con noi!”

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EduRobot UNO – Come costruire il vostro primo Arduino Robot – Lezione 3

banner-edurobot-uno-lezione3 Diamo movimento al nostro robot Se siete arrivati fino a questo punto avete aggiunto alle vostre competenze l’uso dei servomotori e dei sensori ad ultrasuoni. Combiniamo queste due abilità sarete in grado di movimentare il vostro robot facendogli evitare ostacoli. Incominciamo con unire il codice per governare i servomotori e il sensore ad ultrasuoni che avete utilizzato:

#include <Servo.h>

// creazione degli oggetti servo
Servo MotoreSinistro;
Servo MotoreDestro;

const int periodoStampaSuSeriale = 250;       // stampa sulla Serial Monitor ogni 1/4 di secondo
unsigned long ritardoSuSeriale = 0;

const int periodoLoop = 20;          // un periodo di 20 ms = una frequenza di 50Hz
unsigned long ritardoLoop = 0;

// specifica i pin di trig e echo usati per il sensore ad ultrasuoni
const int TrigPin = 8;
const int EchoPin = 9;

int distanza;
int durata;

void setup()
{
  Serial.begin(9600);     // configurazione dei pin Arduino a cui colleghiamo il sensore
  pinMode(TrigPin, OUTPUT);
  pinMode(EchoPin, INPUT);

  MotoreSinistro.attach(11);
  MotoreDestro.attach(10);
}

void loop()
{
    printOutput(); // stampa un messaggio di debug sulla Serial Monitor
    if(millis() - ritardoLoop >= periodoLoop)
    {
        letturaSensoreUltrasuoni(); // legge e memorizza la distanza misurata
        ritardoLoop = millis();
    }
}

void letturaSensoreUltrasuoni()
{
    digitalWrite(TrigPin, HIGH);
    delayMicroseconds(10);                  // mantiene alto il trigger per almeno 10us
    digitalWrite(TrigPin, LOW);
    durata = pulseIn(EchoPin, HIGH);
    distanza = (durata/2)/29;
}

void printOutput()
{
    if((millis() - ritardoSuSeriale) > periodoStampaSuSeriale)
    {
        Serial.print("distanza: ");
        Serial.print(distanza);
        Serial.print("cm: ");
        Serial.println();
        ritardoSuSeriale = millis();
    }
}

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EduRobot UNO – Come costruire il vostro primo Arduino Robot – Lezione 2

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Collegamenti elettrici

Colleghiamo il sensore ad ultrasuoni sulla basetta

Inseriamo il sensore sulla breadboard in una posizione centrale sul fronte dell’EduRobot UNO. Collegate GND e Vcc come nell’immagine alle rispettive linee di alimentazioni sulla breadboard, da questi poi effettuate un collegamento al GND e a +5V sulla scheda Arduino.

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Collegate con altri due fili i punti Trig e Echo rispettivamente ai pin 8 e 9 di Arduino.

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Colleghiamo i motori

Utilizzando i 3 pin come mostrato nell’immagine che segue, spostate la parte plastica isolante a metà dei connettori metallici.

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Inserite i pin sulla breadboard e collegate ad essi i motori.

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I motori hanno ciascuno 3 file: GND (nero), segnale (bianco), Vcc (rosso). Il filo del segnale potrebbe presentarsi anche di altri colori (ad es. giallo).
Collegate GND e Vcc di ogni motore alle linee di alimentazioni presenti sulla breadboard.

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Collegate il segnale del motore sinistro al pin 11 e il segnale del motore destro al pin 10 entrambi pin di tipo PWM.

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