Transcript Rescue - Fondazione Mondo Digitale

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
Fisico
Programmazione
(Livello 1)
(Livello 2)
(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..
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Le lezioni – Parte Seconda NLT2
5. Sensori. La fase Percezione
6. Ragionamento. La fase Elaborazione
7. Attuatori. La fase Azione

Argomenti: Calibrazione, Loop, SeguiLinea
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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.
