Progettiamo e costruiamo un Robot Ed. 2009/2010

Progettiamo e costruiamo un robotAnche per quest'anno si rinnova l'appuntamento con il progetto sulla robotica che propone attività di laboratorio con i Lego Mindstorms NXT per apprendere i principi basilari per la costruzione dei robot.


Benvenuti nello spazio dedicato al laboratorio di Robotica e Informatica “Progettiamo e costruiamo un Robot” edizione 2009-2010.
Proposto da PortaleRagazzi nell’ambito dei progetti e percorsi formativi dell'Assessorato alla Pubblica Istruzione del Comune di Firenze – progetto “Le Chiavi della Città” 2009/2010, il laboratorio consiste nella costruzione con Lego® Mindstorms NXT di un piccolo robot e nella programmazione dei suoi comportamenti col computer.

Per il secondo anno consecutivo, PortaleRagazzi propone l'attività di laboratorio di robotica con Lego Mindstorms NXT, un gioco di costruzioni ad elevato contenuto tecnologico, che offre la possibilità di imparare a conoscere alcuni dei principi basilari delle nuove tecnologie adottate nella costruzione dei robot, riproducendo attraverso sensori di vario tipo e piccoli motori elettrici, comportamenti e rappresentazioni della realtà.

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Questo spazio è stato pensato come il luogo all’interno del quale gli alunni e gli insegnanti partecipanti al progetto potranno trovare materiale di riferimento per l’attività di laboratorio e come luogo di confronto e condivisione delle esperienze acquisite.

 


Cos’è’ Lego® Mindstorms NXT?

Intorno al mattoncino programmabile NXT viene costruito il robot utilizzando il Lego (in particolare si usano componenti Lego Technic); il “mattoncino” programmabile NXT è il “cervello” del robot, ad esso vengono collegati sensori di vario tipo (ad ultrasuoni, di luce, di temperatura, di contatto, ecc…), in modo tale da consentire al robot di percepire l’ambiente circostante ed adottare dei comportamenti conseguenti; i comportamenti sono definiti da programmi realizzati su PC con il software in dotazione e trasferiti nella memoria di NXT.

nxt_sensors.jpg

Il mattoncino programmabile NXT, i sensori ed i motori elettrici

 

L’attuazione dei comportamenti programmati avviene attraverso dei piccoli servomotori elettrici, anch’essi collegati al “mattoncino” programmabile, che assemblati nel robot possono consentirne ad esempio lo spostamento su ruote o su cingoli, o di muovere arti meccanici per compiere azioni di vario tipo.

 

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Le fasi del progetto

 

1)Conoscere Mindstorms NXT

 

L’esperienza ha inizio con due lezioni durante le quali le singole classi e gli insegnanti coinvolti sono accompagnati in un percorso guidato che porterà alla costruzione di un veicolo in grado di muoversi nell’ambiente in modo autonomo (NXT 9797).

Durante la costruzione di tale veicolo verranno introdotti i singoli sensori (suono, luce, ultrasuoni e contatto), il loro impiego e la loro programmazione.

 

nxt_robot.jpg

NXT 9797

 

La programmazione può avvenire attraverso due modalità:

 

  • programmi comportamentali semplici per introdurre il funzionamento dei sensori e dei motori, si realizzano direttamente sul “mattoncino” NXT usando i quattro pulsanti ed il display;

  • programmi più complessi che consentono il completo controllo delle caratteristiche dei sensori e dei motori attraverso cicli di programmazione complessi che si effettuano al computer usando il software NXT. Durante questa fase gli alunni prenderanno confidenza con i componenti del Lego Technic per la realizzazione di dispositivi elettromeccanici.

 

2)Progettare e costruire un robot

 

Durante questa fase gli alunni dovranno sviluppare in autonomia un robot più complesso e potranno scegliere fra due soluzioni diverse:

 

  • inventare, costruire e programmare un robot completamente nuovo;
  • scegliere di costruire uno dei tre diversi robot di cui Mindstorms NXT fornisce sia le istruzioni di assemblaggio che il programma completo (Spike, AlphaRex o RoboArm).


 

nxt_new_robot2.jpgnxt_new_robot3.jpg

 

3) Condividere le esperienze

 

Durante le varie fasi del progetto PortaleRagazzi ospiterà queste pagine dove saranno resi disponibili idee e materiali per sviluppare i propri progetti, attraverso link al sito ufficiale http://mindstorms.lego.com o ad altre pagine fra le migliaia dedicate in internet a Mindstorms NXT. Al termine dell’esperienza PortaleRagazzi ospiterà le realizzazioni delle varie classi che verranno descritte e documentate attraverso fotografie, filmati, programmi NXT scaricabili e istruzioni di assemblaggio.

 

Laboratorio di Robotica e Informatica inserito ne “Le Chiavi della Città” 2008/2009 (Cod.93)

 


 

Area download

 

Suggerimenti per l'asseblaggio AlphaRex


1. Gamba destra (pp. 1÷17)
2. Gamba sinistra (pp.18÷35)
3. Inserimento motori nelle gambe (pp. 36÷48)
4. Corpo (pp.50÷78)
5. Assemblaggio corpo/gambe e collegamenti (pp. 79÷81)
6. Testa (pp.82÷85)
7. Braccio sinistro (pp.86÷91)
8. Braccio destro (pp. 92÷97)
9. Completamento (pp. 81÷101)

Le fasi 1, 2, 4, 6, 7 e 8 possono essere svolte contemporaneamente da gruppi diversi.
La fase 3 richiede il completamento di 1 e 2; la fase 5 richiede il completamento di 3 e 4; la fase 9 richiede il completamento di tutte le precedenti.

 

pdf.pngGuida Assemblaggio AlphaRex (8,5 MB) zip.png File di programmazione

 


 

Suggerimenti per l'assemblaggio di RoboArm

1. Piattaforma I (pp. 1÷17)
2. Piattaforma II (pp. 18÷32)
3. Piattaforma III (pp. 33÷47)
4. Piattaforma IV (pp. 48÷57)
5. Supporti per le palline colorate (pp. 58÷61 x2)
6. “Mano” meccanica (pp. 62÷72)
7. Completamento (pp. 73÷82)

Le fasi 1, 2, 5 e 6 possono essere svolte contemporaneamente da gruppi diversi.
La fase 3 richiede il completamento di 1 e 2; la fase 4 richiede il completamento di 3; la fase 7 richiede il completamento di tutte le precedenti.

pdf.png Guida Assemblaggio RoboArm (8,4 MB) zip.png File di programmazione

 


 

Suggerimento per l'assemblaggio di Spike

1. Corpo (pp.1÷8)
2. Parte anteriore (pp. 9÷16)
3. Assemblaggio corpo/parte anteriore (pp. 17÷21)
4. Zampe (pp. 22÷37)
5. Coda retrattile I (pp. 38÷51)
6. Coda retrattile II (pp. 52÷66)
7. Completamento (pp. 67÷74)

Le fasi 1, 2, 5 e 6 possono essere svolte contemporaneamente da gruppi diversi.
La fase 3 richiede il completamento di 1 e 2; la fase 4

 

pdf.pngGuida Assemblaggio Spike (6,2 MB) zip.png File di programmazione

 


 

pdf.pngNXT Guida rapida di utilizzo

 

Altre risorse: http://www.nxtprograms.com/

 


 

Scheda di progetto

 

Lego Mindstorms NXT è un gioco di costruzioni ad elevato contenuto tecnologico che riprende pienamente il concetto di costruzionismo (introdotto da Papert), secondo cui il processo di apprendimento è un processo di costruzione di rappresentazioni più o meno corrette e funzionali del mondo con cui si interagisce: imparare, cioè, alcuni dei principi basilari delle nuove tecnologie (adottate anche nella costruzione dei robot), riproducendo attraverso sensori di vario tipo e piccoli motori elettrici, comportamenti e rappresentazioni della realtà.

Referente Assessorato alla Pubblica Istruzione del Comune di Firenze
Interventi Educativi, 055 2625686
Predispoto da PortaleRagazzi – Ente Cassa di Risparmio di Firenze – in collaborazione con l’Assessorato alla Pubblica Istruzione,
Sede Via Bufalini, 6
Telefono Portale Ragazzi – E.C.R. di Firenze 055 2612856 – 055 2613351
web www.portaleragazzi.it / info@portaleragazzi.it
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E' un progetto
Le Chiavi della Città

RIF. 93 [.pdf | 428 Kb]

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L’attività di laboratorio consiste nella costruzione con Lego Mindstorms NXT di un piccolo un robot e della programmazione dei suoi comportamenti col computer. Il “mattoncino” programmabile NXT è il “cervello” del robot, ad esso vengono collegati sensori ad ultrasuoni, di luce, di temperatura, di contatto ed altri, in modo tale da consentire al robot di percepire l’ambiente circostante ed adottare dei comportamenti conseguenti, in funzione della sua programmazione.
L’attuazione dei comportamenti è realizzata da piccoli servomotori elettrici (anch’essi collegati al "mattoncino” programmabile) che insieme a tanti altri componenti Lego sono assemblati in modo da realizzare il robot.
I comportamenti (movimenti, emissione di suoni, ecc.) vengono impostati dai ragazzi attraverso la realizzazione al computer di un programma che verrà poi scaricato ed eseguito dal “mattoncino” NXT; la programmazione al computer si ottiene utilizzando il dedicato software Lego che consente la costruzione di diagrammi di fl usso attraverso blocchi funzionali (icone) da collegare fra loro.

Obiettivi
– fornire un nuovo tipo di approccio all’uso del computer ed all’insegnamento dei principi elementari della programmazione senza far uso di specifi ci linguaggi di programmazione;
– sviluppare la capacità di integrazione tra gli alunni tramite la partecipazione a particolari attività di classe (sviluppare le capacità di rapporto con i compagni e gli adulti per la realizzazione di un obiettivo comune);
– sviluppare la capacità di recepire, ampliando le modalità di esplorazione ai fini cognitivi;
– promuovere la condivisione on-line dei risultati imparando a mettersi in rete attraverso le nuove tecnologie del web 2.0.

L’iniziativa è così articolata:

per gli insegnanti
Una lezione frontale di 2 ore per la presentazione del percorso, l’acquisizione delle prime nozioni in merito al materiale Lego e del software impiegato e in merito alle modalità di interazione con www.portaleragazzi.it per il tutoraggio, la raccolta e la pubblicazione dei progetti di robot realizzati.
Relatori Stefano Errico (ingegnere elettronico) ed esperti di Portale Ragazzi
Sede Assessorato alla Pubblica Istruzione
Periodo novembre 2009
dalle ore 17.00 alle ore 19.00

per le classi
L’attività è divisa in tre parti:
– due incontri di 2 ore ciascuno durante i quali gli insegnanti saranno affi ancati dall’esperto per il percorso di apprendimento base (introduzione guidata ai sensori e costruzione/programmazione
di un piccolo veicolo robotico);
– sviluppo di robot più sofi sticati attraverso un numero di ore curriculari a discrezione di scuola e insegnanti. Durante questa fase gli insegnanti disporranno di tutoraggio on-line per chiarimenti e
risoluzione dei problemi.
– un incontro fi nale di 2 ore per l’esposizione dei risultati e la loro pubblicazione su www.portaleragazzi.it
Sede I laboratori si svolgono nell’aula di informatica della scuola; è necessario il collegamento ad internet.
Periodo da novembre 2009 ad aprile 2010
Orario scolastico
Documentazione materiale Lego Mindstorms NXT e documentazione on-line su www.portaleragazzi.it

Indicazioni particolari
Per tutti gli insegnanti interessati, si evidenzia, che è proposto un corso di formazione relativo allo stesso argomento del laboratorio: “Laboratorio di robotica” (Le Chiavi della CIttà – Cod. 94). Il corso si terrà nello stesso periodo in cui è proposto il laboratorio.

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