ROBODIDACTIS con RoBOPAL Prof. Peter Van LiTH Roma – 20/03/2013 Traduzione a cura del Prof. Michele Baldi

RoboDIDATTica con RoboPal Il progetto RoboDidactis è stato sviluppato dal Prof. Peter Van Lith (uno dei massimi esperti di robotica educativa) che ha utilizzato negli anni diversi robot (JoBot – Robotech) e molteplici attività (First Lego League, RoboCup Junior). Inoltre ha realizzato per il Robot Lego NXT il percorso di apprendimento NLT Robotics Learning Track

RoboDIDATTica con RoboPal NLT Robotics Learning Track o Percorso di apprendimento di Robotica può essere utilizzato in diverse tipologie scolastiche (per studenti di età compresa tra 9 e 19 anni)ed è modulare nel senso che si può strutturare su uno o più anni. Si basa su tre livelli. Concettuale (Livello 1) Fisico (Livello 2) Programmazione (Livello 3)

RoboDIDATTica con RoboPal L’apprendimento è realizzato attraverso la scoperta. Le lezioni sono graduate passo passo e agli studenti vengono date tutte le indicazioni necessarie per risolvere i problemi. Gli studenti dopo aver creato un programma devono verificare se la realizzazione pratica è coerente con le idee e in caso contrario effettuare le modifiche.

roboDIDATTICA Schema dei tre livelli (alla base c’è la simulazione)

RoboDIDATTICA Il livello concettuale permette di far raggiungere rapidamente un risultato iniziale agli studenti, utilizzando strutture incorporate già pronte, come un programma (Segui-Linea) che fa seguire al robot una linea scura. Questo li aiuta a familiarizzare con lo sviluppo e la verifica di un programma. Scuole secondarie di primo grado. Ultimi anni primarie

RoboDIDATTica - RoboPal Il livello concettuale è introduttivo al corso e prevede tre Workshop Basic Dance Rescue

RoboDIDATTica - RoboPal Ad esempio il Workshop Rescue comprende semplici esercitazioni guidate: Il Primo Segui-Linea Un Segui-Linea migliore Autocalibrazione Rescue Il Segui-Linea Rescue Un veloce Segui-Linea Cercare nel campo Rescue

robodidattica Nel livello fisico, gli studenti imparano a fare più cose in modo indipendente, come a creare un Segui-Linea da soli, leggere i valori dei sensori o controllare i motori. Il percorso formativo è sviluppato tutto a questo livello. Biennio Istituti superiori (Licei e Istituti Tecnici)

robodidattica Il livello fisico è suddiviso a sua volta in tre parti: Basic -> NLT1 Rescue -> NLT2 Adaptive Behavior -> NLT3

robodidattica Caratteristiche del Livello Base (NLT1) Nel livello base viene presentato il Robot NXT e i suoi componenti, si studiano le caratteristiche del simulatore e la programmazione.

robodidattica Livello Base (NLT1) Robot NXT Caratteristiche del simulatore La programmazione

robodidattica Caratteristiche del Livello Rescue (NLT2) Viene presentato il ciclo: Percezione - Elaborazione – Azione Ovvero come il robot percepisce ed elabora gli stimoli esterni rispondendo con un’azione dei suoi motori.

robodidattica Livello Rescue (NLT2)

robodidattica Livello Adaptive Behavior -> Comportamento adattativo (NLT3) Si introducono: il Diagramma di Stato l’Architettura i Sistemi di Controllo

robodidattica Diagramma di Stato Il diagramma di stato elenca gli stimoli esterni a cui il robot deve reagire e le azioni che deve intraprendere.

robodidattica Livello 3 Adaptive Behavior -> (NLT3)

robodidattica Nei primi due livelli tutte le informazioni sono date tramite schede di istruzioni. Queste schede nella parte anteriore contengono una breve descrizione del compito, mentre nel retro si trovano le indicazioni dettagliate delle istruzioni che gli studenti devono eseguire. Seguendo le istruzioni gli studenti imparano a usare il programma e a controllare il robot. Inoltre possono lavorare secondo il proprio ritmo.

RoboDIDATTICA Scheda Parte anteriore

RoboDIDATTICA Scheda retro istruzioni

Robodidattica Il percorso di formazione completo. (NLT 1 – NLT2 – NLT3)

RoboDidattica Le lezioni – Parte Prima NLT1 1.Conosci il Robot 2.Conosci il Simulatore 3.Come funziona il Robot 4.Guida sul campo Rescue Argomenti: Simulazione, Debug, Backup, Commenti, Subroutine, variabili..

RoboDidattica Le lezioni – Parte Seconda NLT2 5. Sensori. La fase Percezione 6. Ragionamento. La fase Elaborazione 7. Attuatori. La fase Azione Argomenti: Calibrazione, Loop, SeguiLinea

RoboDidattica Le lezioni – Parte Terza NLT3 8. Comportamento Adattativo 9. Sensori (Approfondimenti) 10. Sistemi di controllo Argomenti: Funzioni, Espressioni, Numeri casuali, Controlli proporzionali, variabili e parametri.

robodidattica Nel livello programmazione, i programmi sono scritti in Java e sono sviluppati e testati in modo indipendente dagli studenti. Triennio Istituti Tecnici

Robodidattica I programmi si basano anche su tre competizioni RoboCup Junior: Dance Rescue Soccer

Robodidattica La missione più popolare è quella denominata Rescue. Il robot deve percorrere la strada nera il più rapidamente possibile e raggiungere la palude gialla, in cui deve rimuovere un contenitore riempito con sostanze pericolose.

RoboDIDATTICA Esempio campo Rescue(Soccorso)

Robopal Il percorso di apprendimento si basa sull’ambiente di programmazione RoboPal che viene utilizzato per sviluppare i programmi (in formato grafico ad icone) e testarli con il simulatore integrato. Tra i programmi di robotica educativa solo RoboPal contiene un simulatore integrato, che invece è presente in tutti i programmi di sviluppo di robotica professionali.

RoboDidattica Esempio di un programma in Robopal Inizio-Merge-Diritto-Crono-Destra-Crono-Ripeti 4-Fine

ROBODIDATTICA Se il programma funziona bene può essere inviato al Robot tramite interfaccia bluetooth con una particolare penna USB (che contiene anche la protezione del programma). Nota: Il simulatore può essere utilizzato liberamente dagli studenti a scuola e a casa, per gestire il Robot NXT c’è bisogno della penna USB (bianca).

ROBODIDATTICA Esiste anche una versione Server del programa RoboPal che permette di comandare più Robot contemporaneamente (max 5). In questo caso si utilizza una penna USB Bluetooth (nera) (che contiene anche la protezione del programma).

Robodidattica I materiali disponibili: Guida di installazione Guida per i Docenti Guida per gli studenti Workshop per livello 1: Base – Dance – Rescue Manuale Robotica NLT1 Manuale Robotica NLT2 Manuale Robotica NLT3

Robodidattica I materiali disponibili: CD-Rom con programma (versione 4.3) Esercitazioni per gli studenti Esercizi risolti per i docenti Che cos’è e come funziona il sintetizzatore MIDI Indicazioni sulla costruzione di un Robot NXT Penna USB (bianca e nera) e Chiave di protezione Bluetooth.

Robodidattica E adesso in pratica: Come funziona il simulatore Come realizzare un programma Come fare l’upload sul Robot NXT.