ROBOTICA EDUCATIVA Un percorso operativo sulla robotica educativa, coding e problem solving. Il progetto rientra all interno di un percorso di robotica educativa pensato per la scuola secondaria di primo grado. L hardware utilizzato è un robot dovuto di numerosi sensori e due motori chiamato mbot e distribuito dalla ditta makeblock. la scheda che gestisce le periferiche del robot è programmabile utilizzando il software mblock scaricabile gratuitamente dal sito del produttore. le prime schede illustrano come programmare i vari sensori e i motori di cui è dotato il robot. Al termine, sono proposti attività più compless. Tutte le schede sono corredate da icone che ne identificano il sensore utilizzato, i tempi di realizzo e il livello di difficoltà.
Prof. Massimo Bubani
MAKEBLOCK
RGB LED © 2017 Massimo Bubani. All rights reserved.
La scheda MCore possiede due LED RGB indicati come LED1 e LED2. Sono situati sulla parte anteriore della scheda. Possono essere comandati separatamente oppure contemporaneamente. Emettono luce colorata a piacere con intensità variabile e programmabile.
ESEMPI DI SCRIPT
Questo script accende tutti e due i LED per 1 secondo con una colorazione verde. L’ultima istruzione è fondamentale per spegnere i LED. Questo script accende in modo intermittente per 10 volte il LED sinistro con una colorazione rossa.
PROVIAMO! 1. Crea uno SCRIPT che accende per un tempo di 2 secondi prima il LED 1 con una colorazione blu e poi il LED 2 con una colorazione rossa. 2. Crea uno SCRIPT che accende per 3 secondi entrambi i LED con una colorazione bianca. 3. Crea uno SCRIPT che accende successivamente entrambi i LED con i colori dell’arcobaleno (rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco, violetto).
MAKEBLOCK
BUZZER © 2017 Massimo Bubani. All rights reserved.
La scheda MCore possiede un buzzer che costituisce un cicalino in grado di emettere suoni con frequenze codificate. Attraverso il software è possibile gestire sia la nota musicale, sia l’ottava che la durata della nota stessa.
ESEMPI DI SCRIPT
Questo script emette per 5 volte la nota c4 di durata “medio”.
Questo script suona la scala musicale secondo la sequenza DO, RE, MI, FA, SOL, LA, SI.
PROVIAMO! 1. Crea uno SCRIPT che crea una sirena intermittente di suoni e luci. Usa le note D4 e D3 e i colori ROSSO e BLU. 2. Crea uno SCRIPT che suona la scala musicale e contemporaneamente accende per ogni nota suonata uno dei colori dell’arcobaleno usando entrambi i LED.
MAKEBLOCK
BUTTON © 2017 Massimo Bubani. All rights reserved.
La scheda MCore possiede un pulsante (button) che può essere usato come attuatore. E’ possibile far eseguire determinare funzioni a MBOT in base alla pressione o meno del pulsante.
ESEMPI DI SCRIPT
Questo script accende i LED blu e suona una nota ogni volta che viene premuto il BUTTON su mcore.
Questo script inizia quando viene premuto il BUTTON e esegue un lampeggio per 5 volte con emissione di suoni e luci.
PROVIAMO! 1. Crea uno SCRIPT che inizia quando viene premuto il BUTTON eseguendo la scala musicale con luci differenti nota dopo nota. 2. Crea uno SCRIPT che ogni volta che viene premuto il tasto BUTTON emette tre luci (ROSSA, VERDE BLU) in rapida successione.
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LIGHT SENSOR © 2017 Massimo Bubani. All rights reserved.
La scheda MCore possiede un sensore di luce chiamato light sensor presente tra i due LED nella parte anteriore della scheda. Il sensore è in grado di misurare l’intensità della luce ambientale.
ESEMPI DI SCRIPT Questo script misura la luminosità ambiente e mostra un fumetto con il valore registrato. Questo script legge ad intervalli di 5 secondi la luminosità dell’ambiente. Accende i LED di colore blu per indicare l’avvenuta misura e mostra un fumetto con il valore registrato.
PROVIAMO! 1. Crea uno SCRIPT che registri il valore di luminosità ambiente ogni 10 secondi e indichi tale lettura con una nota sonora. Il valore registrato deve essere mostrato con un fumetto. 2. Crea uno SCRIPT che accenda i LED con una colorazione differente in base al valore di luminosità registrato. In particolare se la luminosità è maggiore di 800 i LED si colorano di ROSSO, se è minore di 300 di VERDE. Nella fascia intermedia di luminosità (tra 800 e 300) i LED si colorano di GIALLO.
MAKEBLOCK
ME ULTRASONIC SENSOR © 2017 Massimo Bubani. All rights reserved.
Il V3.0 Me sensor è un sensore ad ultrasuoni che può essere utilizzato per misurare distanze comprese tra 3cm e 4m. Esso permette di individuare e evitare ostacoli segnalando la loro presenza. L’ID giallo significa che possiede una singola porta digitale che deve essere collegata alla porta con ID giallo su Makeblock Orion.
ESEMPI DI SCRIPT
Questo script associa in modo pressoché continuo il valore letto dal sensore ad ultrasuoni alla variabile “distanza oggetto”. Il valore viene mostrato sul monitor. Questo script misura la distanza tra il sensore e un oggetto. Se questa distanza è inferiore a 10 cm accende i LED rossi e scrive il messaggio “presenza ostacolo”. In caso contrario accende i LED verdi. Ogni volta che viene premuto il tasto “spazio”, questo script registra e mostra i valori misurati dal sensore ad ultrasuoni.
PROVIAMO! 1. Crea uno SCRIPT registra costantemente la distanza tra il sensore ad ultrasuoni e un oggetto. Se tale distanza è inferiore a 15 cm emette un suono (C4 della durata di un intero) e scrive un messaggio di allerta. 2. Crea uno SCRIPT che costruisca una tabella registrando 10 valori di distanza tra il sensore e la nostra mano che poniamo a differenti distanze. Se la distanza misurata è inferiore a 10 cm accende i LED verdi, se è maggiore di 25 cm accende i LED blu. Nel caso intermedio accende i LED rossi.
MAKEBLOCK
ME LINE FOLLOWER © 2017 Massimo Bubani. All rights reserved.
Me line follower è un sensore che sfrutta un sistema fotoelettrico riflettente. La luce emessa presenta intensità di riflessione diversa quando colpisce una superficie chiara (maggiore) rispetto a una scura (minore). In questo modo il sensore è in grado di “seguire” la posizione della linea nera su fondo bianco. L’ID di Me Line Follower è blu; questo significa che è necessario collegare il sensore alla porta blue della scheda Makeblock Orion.
ESEMPI DI SCRIPT Questo script consente di capire bene come funziona il sensore di inseguimento linea. In funzione del valore registro dai due mini sensori, viene mostrato un messaggio che spiega cosa sta “leggendo” il sensore.
PROVIAMO! 1. Crea uno SCRIPT che accede i LED in funzione del segnale fornito dal sensore di inseguimento linea. In particolare accende entrambi i LED blu (presenti sulla base) quando entrambi i sensori si trovano sulla parte bianca, il LED 1 quando solo il sensore di DX è sulla parte bianca, il LED 2 quando solo il sensore di SX è sulla parte bianca e non accende alcun LED se entrambi i sensori sono sulla parte nera.
MAKEBLOCK
ME 7SEGMENT DISPLAY © 2017 Massimo Bubani. All rights reserved.
Me 7 segment Modulo è formato da un display a 4 cifre per la visualizzazione dei numeri e di alcuni caratteri speciali. Il modulo può essere utilizzato per visualizzare dati come velocità, tempo, temperatura, distanza, ecc. L’ID di colore blu significa che deve essere collegata alla porta con ID blu su Makeblock Orion.
ESEMPI DI SCRIPT Questo script fa comparire il numero 75 (scelto arbitrariamente) sul display. Questo script misura la distanza da un oggetto posto davanti e mostra tale valore sul display.
Questo script usa il display cronometro.
come
PROVIAMO! 1. Crea uno SCRIPT che permette di mostrare, a scelta dell’esperimentatore, il valore di luminosità e di distanza sul display.
MAKEBLOCK
ME RGB LED © 2017 Massimo Bubani. All rights reserved.
Il modulo LED RGB Me comprende quattro LED RGB regolabili e policromatici. Il colore di ciascun LED può essere deciso dalla combinazione dei valori di rosso (R), verde (G) e blu (B). È dotato di luminosità regolabile. L’ID giallo significa che possiede una singola porta digitale che deve essere collegata alla porta con ID giallo su Makeblock Orion.
ESEMPI DI SCRIPT
Questo script accende di colore ROSSO per 2 secondi tutti e quattro i LED.
Questo script accende intermittentemente per 5 volte i quattro LED
con
una
colorazione VERDE.
PROVIAMO! 1. Crea uno SCRIPT che accende alternativamente i 4 LED di colore diverso. 2. Crea uno SCRIPT che accende in modo intermittente i 4 LED di un colore a scelta. 3. Crea uno SCRIPT che accende il LED 1 di colore ROSSO, attende 1 secondo poi accende il LED 2 di colore VERDE, attende sempre 1 secondo poi accende il LED 3 di colore BLU e, dopo un altro secondo l’ultimo LED di colore bianco.
MAKEBLOCK
TEMPERATURE SENSOR © 2017 Massimo Bubani. All rights reserved.
Il modulo sensore di temperatura Me è un termometro a termocoppia di alta precisione, coperto con una guaina di gomma impermeabile capace di misurare temperature nel range compreso tra -55 ℃ e + 125 ℃. Per essere utilizzata deve essere collegato al modulo adattatore RJ25 a sua volta collegato ad Makeblock Orion.
ESEMPI DI SCRIPT
Questo script registra in modo continuo la temperatura di un oggetto posto a contatto con la sonda di temperatura e mostra un fumetto con la misura stessa.
Questo script misura la temperatura di un oggetto e mostra un fumetto differente a seconda della temperatura registrata. Il tasto “SPAZIO” ferma lo script.
PROVIAMO! 1. Crea uno SCRIPT che misuri la temperatura di un oggetto posto a contatto con la sonda termometrica. Se la temperatura è minore di 18°C accende i LED di blu, se è maggiore di 30°C accende i LED di rosso. Nel caso intermedio i LED si accenderanno di colore verde. In tutti i casi lo script deve mostrare un fumetto con la misura della temperatura registrata.
MAKEBLOCK
MOTORS © 2017 Massimo Bubani. All rights reserved.
La scheda MCore possiede due motor connecter utilizzati per collegare due motori M1 e M2 capaci di muovere le ruote di MBOT. E’ possibile muovere i motori indipendentemente oppure simultaneamente sia in AVANTI che INDIETRO. E’ inoltre possibile decidere la velocità (misurata in unità arbitrarie) compresa tra 1 e 255.
ESEMPI DI SCRIPT
Questo script muove MBOT in avanti per 4 secondi. Poi, arresta i motori.
Questo script muove solamente il motore M1 alla velocità arbitraria di 100 per un tempo di 3 secondi.
PROVIAMO! 1. Crea uno SCRIPT che muove MBOT in avanti alla velocità di 200 per 4 secondi e poi indietro alla velocità di 150 per 3 secondi. 2. Crea uno SCRIPT che muove in avanti MBOT alla velocità di 100 per 3 secondi, poi ruota di 90° verso destra e si muove ancora in avanti alla velocità di 200 per 4 secondi. 3. Crea uno SCRIPT che utilizzi a piacere i movimenti AVANTI, INDIETRO, DESTRA, SINISTRA.
MAKEBLOCK 45
codice luminoso
minuti
◉◉◉◉◉ level
MBOT
led
MBLOCK 3.4.5
target Costruisci uno SCRIPT capace di codificare l’alfabeto utilizzando luci di colore differente. Costruiamo una sorta di CODICE MORSE utilizzando luci colorate. Il codice è il seguente: 2 led BLU = PUNTO 2 led ROSSI = LINEA 2 led VERDI = FINE LETTERA 2 led BIANCHI = FINE PAROLA. Con le seguenti regole costruisci uno SCRIPT che comunichi le seguenti parole: MELA, CASA, ARIA. Inventa poi una parola e sfida i compagni ad indovinarla.
scheda progetti
Possibile soluzione dell’esercizio
Codice MORSE
MAKEBLOCK 45
LUMINOSITà
minuti
◉◉◉◉◉ level
MBOT
BUZZER
sensORE DI LUMINOSITà MBLOCK 3.4.5
target Costruisci uno SCRIPT che misuri la luminosità di una sorgente luminosa (lampadina) al variare della distanza tra sorgente e sensore. Facciamo in modo che il robot si allontani autonomamente dalla sorgente utilizzando i pulsanti FRECCIA (AVANTI, INDIETRO, DESTRA, SINISTRA), registri il valore di luminosità ogni 20cm e lo raccolga in una tabella (LISTA). Ogni misura è segnalata dell’emissione di un segnale sonoro. PER SVOLGERE L’ESPERIMENTO REALIZZIAMO UNA LINEA GRADUATA IN MODO DA REGISTRARE LA DISTANZA TRA SORGENTE E ROBOT.
Costruisci poi un grafico distanza luminosità e discuti il risultato ottenuto.
scheda progetti
Possibile soluzione dell’esercizio
MAKEBLOCK 45
codice MORSE
minuti
◉◉◉◉◉ level
MBOT
BUZZER
MBLOCK 3.4.5
target Costruisci uno SCRIPT capace di codificare l’alfabeto utilizzando suoni di durata e frequenza differenti. Costruiamo una sorta di CODICE MORSE utilizzando luci colorate. Il codice è il seguente: nota c4 durata 1/8 = PUNTO nota f4 durata 1/1 = LINEA PAUSA = 2 secondi = fine lettera PAUSA = 4 secondi = fine parola Con le seguenti regole costruisci uno SCRIPT che comunichi le seguenti parole: MELA, CIMA, ARTE. Inventa poi una parola e sfida i compagni ad indovinarla.
scheda progetti
Possibile soluzione dell’esercizio
Codice MORSE
MAKEBLOCK 60
RAFFREDDAMENTO
minuti
◉◉◉◉◉ level
MBOT
cronometro automatico
sensore di temperatura MBLOCK 3.4.5
target Costruisci uno SCRIPT che misuri il raffreddamento dell’acqua precedentemente riscaldata fino a portarla vicino all’ebollizione. Le misure DEVO ESSERE ESEGUITE AUTOMATICAMENTE ogni 20 secondi e i dati riportati in una tabella (chiamata LISTA) nel linguaggio di mblock.
scheda progetti
Possibile soluzione dell’esercizio
MAKEBLOCK 45
EVITA UN OSTACOLO
◉◉◉◉◉ level
minuti
MBOT
led
SENSORE DI DISTANZA (ULTRASUONI MOTORI
MBLOCK 3.4.5
target Costruisci uno SCRIPT che fa muovere il robot in avanti. Quando avverte la presenza di un’ostacolo a distanza di 25 cm si ferma e lo aggira andando a parcheggiarsi di dietro all’ostacolo stesso. Mentre avanza i led sono accesi di colore VERDE. Quando avverte l’ostacolo i led diventano ROSSI fino a quando il robot non parcheggia. A quel punto vengono emessi tre lampeggi di colore BLU.
scheda progetti
Possibile soluzione dell’esercizio
MAKEBLOCK SEGNALE DI STOP
30 minuti
◉◉◉◉◉ level
MBOT
LED
BUZZER
SENSORE INSEGUIMENTO LINEA MBLOCK 3.4.5
OBIETTIVO DEL PROGETTO MBOT DEVE MUOVERSI in avanti, accendere i LED verdi fino a quando non incontra una linea nera. A quel punto si deve fermare emettere 3 lampeggii rossi e un suono. Inoltre, mostrare un fumetto con scritto “STOP”.
Possibile soluzione dell’esercizio
MAKEBLOCK 45
Comanda MBOT
minuti
◉◉◉◉◉ level
MBOT
LED
buzzer
motori
sensore di distanza ad ultrasuoni MBLOCK 3.4.5
target Costruisci uni SCRIPT che piloti MBOT facendolo muovere in AVANTI, INDIETRO, DESTRA e SINISTRA con le frecce della tastiera. In aggiunta, crea un sistema di “controllo” che impedisca a MBOT di urtare contro un qualunque ostacolo: se durante il movimento con le frecce MBOT si avvicina ad una distanza inferiore a 10cm ad un ostacolo, il robot si deve assolutamente fermare e mostrare un fumetto con scritto “OSTACOLO” ed emette un suono intermittente. Quando il robot avanza deve avere i due LED blu accesi, quando indietreggia i due LED rossi accesi. Nelle curve accende il LED corrispondente al movimento impostato.
scheda progetti
Possibile soluzione dell’esercizio
MAKEBLOCK 45
moto rettilineo uniforme
◉◉◉◉◉ level
minuti
MBOT
SENSORE DI DISTANZA (ULTRASUONI MOTORI
MBLOCK 3.4.5
target Costruisci uno SCRIPT che permetta di studiare il moto rettilineo uniforme di un corpo. Per questo realizza uno SCIRPT che muova il robot facendo percorrere tratti di lunghezza sempre maggiori. Per ogni tratto fai in modo che il cronometro misuri il tempo impiegato a percorrerlo. Fai 10 misure a velocità 100 e 10 misure a velocità 200. Costruisci, infine, il grafico spazio tempo e fai alcune considerazioni sulla pendenza delle curve ottenute. Ricorda che quando il robot avanza devono accendersi i led di colore blu.
scheda progetti
Possibile soluzione dell’esercizio
MAKEBLOCK 45
SUMO ROBOT
◉◉◉◉◉ level
minuti
MBOT
led
SENSORE DI INSEGUIMENTO LINEA SENSORE DI DISTANZA (ULTRASUONI MOTORI
MBLOCK 3.4.5
target Costruisci uno SCRIPT che permette di far partecipare il robot alle gare di SUMO ROBOT. In particolare il robot non deve uscire da un’area formata da linee scure su sfondo chiaro. Inoltre il robot deve muoversi autonomamente e quando “vede” con il sensore ad ultrasuoni un robot avversario accelera per spingerlo fuori.
scheda progetti
Possibile soluzione dell’esercizio