Laboratorio di RoboticaClasse 2.0

Liceo Scientifico Pitagora di Rende

http://www.ilpitagora.it/blog/

MindTools:“ambienti di apprendimento che vengono adattati o sviluppati per funzionare da compagno intellettuale per chi apprende allo scopo di favorire e facilitare il pensiero critico e i più alti livelli di apprendimento”.

Fanno parte di questa categoria di strumenti i database, le reti semantiche, i fogli elettronici, i sistemi esperti, gli strumenti di visualizzazione, i micromondi, ecc.

Le tecnologie possono favorire lo sviluppo cognitivo, poiché supportano:

la costruzione della conoscenza - permettono di rappresentare le idee, le intenzioni e le credenze di chi apprende;

l’esplorazione - permettono di accedere all’informazione, di comparare prospettive, credenze e punti di vista;

l’apprendimento attraverso il fare - consentono di simulare significativi problemi, situazioni e contesti del mondo reale, di rappresentare prospettive, credenze, argomenti, storie, e di provvedere un sicuro e controllabile spazio del problema per il pensiero dello studente;

Le tecnologie possono favorire lo sviluppo cognitivo, poiché supportano:

l’apprendimento attraverso la conversazione - favoriscono la collaborazione, la discussione e la costruzione di consensi e di conoscenze tra i membri di una comunità che apprende;

l’apprendimento attraverso la riflessione - aiutano gli studenti ad articolare e rappresentare quello che conoscono, a riflettere su ciò che hanno imparato e come ne sono venuti a conoscenza, a costruire rappresentazioni personali dei significati.

Tuttavia, essi non riducono i processi di pensiero, non rendono un compito più facile, ma: aiutano il soggetto a fare un uso più efficiente dei

propri sforzi mentali; facilitano l’apprendimento e la costruzione dei

significati; favoriscono lo sviluppo del pensiero critico,

coinvolgendo attivamente i soggetti nella creazione di conoscenze che riflettano l’effettiva comprensione delle informazioni, piuttosto che una semplice replica dei contenuti presentati dall’insegnante.

I Mindtools favoriscono un tipo di apprendimento significativo, ovvero:Attivo (manipolativo/attento) il soggetto

interagisce con un ambiente e manipola gli oggetti di quell’ambiente, osservando gli effetti delle proprie azioni, costruendo delle proprie interpretazioni relative al fenomeno osservato e ai risultati delle proprie azioni.

Costruttivo (chiaro/riflessivo), il soggetto facendo nuove esperienze del mondo, costruisce dei propri modelli mentali per spiegare ciò che osserva, integrandoli, al contempo, con le conoscenze pregresse.

Robotica

La robotica è una scienza che studia i comportamenti degli esseri intelligenti, cerca di sviluppare delle metodologie che permettano ad una macchina (robot), dotata di opportuni dispositivi atti a percepire l'ambiente circostante ed interagire con esso quali sensori e attuatori, di eseguire dei compiti specifici.

È una disciplina relativamente nuova, che affonda le sue radici nell'antico desiderio dell'uomo di costruire strumenti che possano liberarlo da compiti troppo faticosi, noiosi o pericolosi.

La robotica è una branca dell'ingegneria e in essa confluiscono gli studi di molte discipline sia di natura umanistica come biologia, fisiologia, linguistica e psicologia che scientifica quali automazione, elettronica, fisica, informatica, matematica e meccanica.

La parola robotica proviene dal ceco robota, dove ha il significato di "lavoro pesante" o "lavoro forzato".

Questo termine è stato introdotto dallo scrittore ceco Karel Čapek, nel 1920 nel suo racconto R.U.R. (Rossum's Universal Robots).

Il termine inglese derivato robotics, secondo l'Oxford English Dictionary, compare per la prima volta in un racconto di fantascienza dello scrittore Isaac Asimov intitolato Bugiardo! (Liar!, 1941) sempre ad Asimov si deve anche l'invenzione delle famose Tre Leggi della Robotica enunciate interamente nel racconto Circolo vizioso (Runaround, 1942); entrambi i racconti fanno parte dell'antologia Io, Robot.

Per agente si intende una qualunque cosa in grado di percepire l'ambiente che lo circonda attraverso dei sensori e di eseguire delle azioni attraverso degli attuatori.Ad esempio, in un essere umano alcuni sensori sono gli occhi e le orecchie.

Gli attuatori possono essere le mani, i piedi o più in generale i muscoli.

Possiamo definire un agente in questo modo se esso fa la cosa giusta al momento giusto.

Il kit LEGO MindStorms

Consente di

costruire e

programmare

un robot

Mattoncino NXT Sistema di controllo

Sensori un sensore tattile, un sensore luminoso, un sensore sonoro, un sensore di prossimità a ultrasuoni

Attuatori motori

L’NXT è un mattoncino LEGO® intelligente, è controllato dal computer e rappresenta il cervello del robot.

È un mattoncino programmabile, con tecnologia wireless Bluetooth oppure tramite una porta USB.

Ha uno schermo LCD. Integrato nel mattoncino c'è un

altoparlante da 8 kHz. Il Mindstorms NXT possiede quattro

porte di input e tre di output.

Permettono al robot di interagire con gli ostacoli dell’ambiente.

Utilizzato con il mattoncino NXT, il sensore di contatto rileva se viene premuto o rilasciato.

È necessario un cavo connettore per collegarlo al mattoncino NXT

Permette al robot di reagire alle variazioni del livello di luminosità e ai colori.

Utilizzato con il mattoncino NXT, il sensore di luce è in grado di rilevare la presenza di luce o buio e l’intensità della luce in una stanza.

Può inoltre misurare l’intensità luminosa dei colori.

È necessario un cavo connettore per collegarlo al mattoncino NXT

Il sensore di suono permette al robot di reagire al rumore.

Utilizzato con il mattoncino NXT, è in grado di registrare il livello di rumorosità in dB.

È necessario un cavo connettore per collegarlo al mattoncino NXT

Permette al robot di misurare la distanza da un oggetto e di reagire ai movimenti rilevati.

Utilizzando il mattoncino NXT, il sensore di distanza ad ultrasuoni è in grado di rilevare la presenza di un oggetto e di misurarne le distanze in pollici o in centimetri.

È necessario un cavo connettore per collegarlo al mattoncino NXT

ATTUATORI O MOTORI

NXT

BRACCI PINZE

AMBIENTE

OGGETTO

SENSORI

Informazioni

Informazioni

Esegue i programmi

Messaggi

Messaggi

Esegue l’azione

Oggetti

Costruire Programmare

Costruire il proprio robot seguendo le specifiche istruzioni fornite in questa guida.

Le istruzioni di costruzione per lo stesso robot sono fornite anche dalla Guida alla costruzione dell’NXT.

Programmare il proprio robot tramite il software LEGO MINDSTORMS Education NXT.

Nella sezione Robot Educator del software è possibile trovare diversi esempi di programmazione.

Scaricare il programma sul mattoncino NXT mediante la connessione senza fili Bluetooth o il cavo USB.

Testare

Eseguire il programma e verificare che il comportamento del robot corrisponda a quello previsto.

Altrimenti, modificare il robot o il programma e provare di nuovo.

Il software LEGO® MINDSTORMS® Education NXT è stato sviluppato da LEGO Education e National Instruments.

Esso dispone di un’intuitiva interfaccia a trascinamento di icone e un ambiente di programmazione grafica che lo rendono sufficientemente semplice per gli utenti principianti ma comunque potente per quelli esperti.

Il software LEGO MINDSTORMS Education NXT è una versione ottimizzata del software di programmazione grafica NILabVIEW, usato da scienziati e ingegneri di tutto il mondo per ideare, controllare e testare prodotti e sistemi quali i lettori di MP3 e DVD, i telefonini e gli airbag.