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ROBODIDACTIS con RoBOPAL Prof. Peter Van LiTH

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

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ROBODIDACTIS con RoBOPAL Prof. Peter Van LiTH

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Presentation Transcript

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

  2. Il progettoRoboDidactisè 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 RoboticsLearningTrack RoboDIDATTica con RoboPal

  3. NLT Robotics Learning Track oPercorso 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

  4. 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 con RoboPal

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

  6. Il livelloconcettuale 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

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

  8. 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 - RoboPal

  9. 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

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

  11. 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

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

  13. 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

  14. Livello Rescue (NLT2) robodidattica

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

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

  17. Livello 3 Adaptive Behavior -> (NLT3) robodidattica

  18. 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

  19. Scheda Parte anteriore RoboDIDATTICA

  20. Scheda retro istruzioni RoboDIDATTICA

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

  22. 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

  23. 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

  24. 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

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

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

  27. 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

  28. Esempio campo Rescue(Soccorso) RoboDIDATTICA

  29. 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. Robopal

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

  31. 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

  32. 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

  33. 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

  34. 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

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

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