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Didattica della robotica con lego nxt 2

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Didattica della robotica con lego nxt 2

  1. 1. Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 lezione introduttiva Prof. Michele Maffucci CC-BY-SA Prof. Michele Maffucci
  2. 2. CC-BY- Prof. Michele Maffucci Argomenti ● Introduzione ● Consegna ● Costruiamo il robot ○ Supporti per ruote e pulsanti ○ Ruota posteriore ○ Pulsante anteriore ○ Sensore ad ultrasuoni frontale ○ Motori ○ Collegamento sensore e motore ● Progettare ● Programmare ● Esercizi Il codice e le slide utilizzate sono suscettibili di variazioni/correzioni che potranno essere fatte in ogni momento. Struttura della lezione CC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  3. 3. Introduzione Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  4. 4. La seguente presentazione intende fornire le competenze di base per la realizzazione di lezioni di didattica delle robotica nella scuola media e nel biennio della scuola superiore. Il metodo adottato per lo svolgimento delle lezioni è per scoperte successive, in nessuna occasione vengono fornite istruzioni preliminari sull’uso dell’interfaccia di programmazione o sul metodo di collegamento dei vari componenti, il tutto avverrà durante l’esecuzione della costruzione e della programmazione, lasciando allo studente la possibilità di scoprire alternative e miglioramenti alle soluzioni proposte sotto la guida del docente. Il docente che intendesse sviluppare un percorso di didattica della robotica per insegnare informatica o matematica, potrà utilizzare questa prima lezione come base per sviluppare moduli didattici aggiuntivi. La presentazione è da intendersi introduttiva ed è il mio personale tentativo di strutturare un percorso modellabile a seconda del tipo di scuole (media o superiore) su cui chi vorrà potrà effettuare miglioramenti su quanto da me scritto. Questa lezione introduttiva è tratta dal percorso di didattica della robotica da me realizzato e svolto nel primo biennio della scuola superiore. Per contatti ed ulteriori informazioni rimando alle ultime pagine di questa lezione. Grazie Ulteriori approfondimenti e risorse a questo corso possono essere trovate sul mio sito personale al seguente link: http://www.maffucci.it/ Prof. Michele Maffucci Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Introduzione CC-BY-SA
  5. 5. Costruiamo il robot Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA GIANO Rover robot didattico Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  6. 6. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Costruiamo il robotDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 complessivo vista 1/5
  7. 7. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Costruiamo il robotDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 complessivo vista 2/5
  8. 8. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Costruiamo il robotDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 complessivo vista 3/5
  9. 9. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Costruiamo il robotDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 complessivo vista 4/5
  10. 10. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Costruiamo il robotDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 complessivo vista 5/5
  11. 11. Supporti per ruote e pulsanti Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  12. 12. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA SupportiDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  13. 13. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA SupportiDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  14. 14. Ruota posteriore Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  15. 15. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Ruota posterioreDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  16. 16. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Ruota posterioreDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  17. 17. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Ruota posterioreDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  18. 18. Pulsante anteriore Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  19. 19. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Pulsante anterioreDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  20. 20. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Pulsante anterioreDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  21. 21. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Pulsante anterioreDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  22. 22. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Pulsante anterioreDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  23. 23. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Pulsante anterioreDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  24. 24. Sensore ad ultrasuoni frontale Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  25. 25. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Sensore ad ultrasuoniDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  26. 26. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Sensore ad ultrasuoniDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  27. 27. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Sensore ad ultrasuoniDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  28. 28. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Sensore ad ultrasuoniDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  29. 29. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Sensore ad ultrasuoniDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  30. 30. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Sensore ad ultrasuoniDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  31. 31. Motori Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  32. 32. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA MotoriDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  33. 33. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA MotoriDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  34. 34. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA MotoriDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  35. 35. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA MotoriDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  36. 36. Fissaggio motori e sensori Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  37. 37. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Fissaggio motori e sensoriDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  38. 38. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Fissaggio motori e sensoriDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  39. 39. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Fissaggio motori e sensoriDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  40. 40. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Fissaggio motori e sensoriDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  41. 41. Collegamento motori e sensori Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  42. 42. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Collegamento motori e sensoriDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  43. 43. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Collegamento motori e sensoriDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  44. 44. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Collegamento motori e sensoriDidattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  45. 45. Progettare Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  46. 46. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Progettare
  47. 47. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Progettare
  48. 48. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Progettare
  49. 49. Programmare Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  50. 50. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare Cosa bisogna sapere ● aritmetica di base ● numeri decimali e frazioni ● relazione tra diametro e circonferenza ● conversioni millimetri centimetri
  51. 51. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare doppio click sull’icona MINDSTORMS NXT
  52. 52. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare
  53. 53. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare
  54. 54. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare
  55. 55. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare
  56. 56. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare Power (Potenza): Questo cursore controlla la velocità del motore. A basse velocità del motore potrebbe non esserci sufficiente forza di rotazione (coppia) per permettere il movimento del robot. In generale, livelli di potenza compresi tra 10 e 100 sono appropriati per la maggior parte degli esperimenti.
  57. 57. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare Duration (Durata): la proprietà più importante della finestra di configurazione, permette di controllare per quanto tempo il motore girerà. Sono possibili 4 opzioni: illimitato, angolo, numero di rotazioni e secondi. In questo esercizio useremo solo gradi e numero di rotazioni.
  58. 58. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare Next Action (Azione Successiva): è possibile specificare cosa deve accadere una volta che il motore ha cessato la sua azione. La differenza tra le due azioni è molto simile a quanto è possibile fare con una automobile: ci si può fermare bruscamente (Brake) oppure lentamente (Coast).
  59. 59. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare Un po’ di matematica e geometria La circonferenza di una ruota può essere calcolata come: c = π × d dove: c = circonferenza π = 3,14 (approssimato) d = diametro della circonferenza Per una ruota standard di un NXT il diametro d è di 45 mm dalla formula sopra abbiamo che la circonferenza c è: c = 3,14 x 45 mm = 141 mm (circa)
  60. 60. Sapendo la distanza tra le due ruote del robot che abbiamo costruito (168 mm) possiamo ricavare quale deve essere la distanza che deve compiere il robot per fare mezzo giro. Sappiamo che: c = π × d sappiamo che il diametro è di: 167 mm allora per compiere mezzo giro il robot dovrà compiere mezza circonferenza: c/2 = (π × d)/2 quindi: (3,14 x 167)/2 = 262 mm 262 mm è la distanza che le ruote devono percorrere per compiere mezzo giro. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare
  61. 61. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare Domanda: quante rotazioni deve fare ogni singola ruota per far girare di mezzo giro il robot? Abbiamo visto che: la distanza compiuta da una rotazione completa di un NXT è di 141 mm la rotazione di mezzo giro del robot avviene facendogli percorrere 262 mm allora il numero di rotazioni che le ruote devono compiere per far eseguire mezzo giro sarà: Rotazioni = (262 mm) / (141 mm) = 1,86 rotazioni Una rotazione corrisponde a 360° quindi 1,86 rotazioni corrisponderanno a: 360 x 1,86 = 670°
  62. 62. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare Utilizzando del nastro di carta adesivo sagomare una freccia da applicare come rappresentato nell’immagine.
  63. 63. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare Muovere il robot in avanti facendo girare di 90° le ruote programma 1
  64. 64. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare Muovere il robot in avanti facendo girare le ruote di 0.25 rotazioni programma 2
  65. 65. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare 0,25 rotazioni = 90° equivalente ad 1/4 di rotazione di un’intera circonferenza programma 2
  66. 66. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare Utilizzando un foglio di carta millimetrata o un righello verificare qual’é la distanza percorsa del robot quando le ruote girano di una rotazione. Dovreste verificare che questa distanza corrisponde alla circonferenza delle ruote, circa 141 mm. programma 3
  67. 67. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare Utilizzando un foglio di carta millimetrata o un righello verificare qual’é la distanza percorsa del robot quando le ruote girano di 3,55 rotazioni. programma 4
  68. 68. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare Muovete il robot in avanti 3,55 rotazioni velocemente e 3,55 rotazioni indietro lentamente. programma 5
  69. 69. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare Movimento in avanti: ● 130 mm con power a 25 ● 130 mm con power a 50 ● 240 mm con power a 75 Movimento indietro: ● 130 mm con power a 15 ● 130 mm con power a 40 ● 240 mm con power a 65 programma 6 1/5
  70. 70. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare Ma qual’é la relazione che intercorre tra la distanza percorsa e il numero di rotazioni delle ruote? Sappiamo 1 rotazione corrisponde al diametro della ruota: 141 mm Conosciamo le distanze che compie il robot Calcolo impostiamo la proporzione: 1 : 141 = rotazioni : distanza-da-percorrere da cui: programma 6 2/5
  71. 71. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare programma 6 3/5
  72. 72. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare programma 6 4/5
  73. 73. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare programma 6 5/5
  74. 74. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare programma 7 Fare girare in senso orario di 180° il robot sul proprio asse (le ruote devono compiere una rotazione di 670° o di 1,86 rotazioni)
  75. 75. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare programma 8 Far avanzare il robot di 500 millimetri, ruotare di 180° tornare al punto di partenza e riposizionarsi, ruotando nuovamente in senso orario di 180°. 1/6
  76. 76. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare programma 8 2/6
  77. 77. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare programma 8 3/6
  78. 78. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare programma 8 4/6
  79. 79. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare programma 8 5/6
  80. 80. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Programmare programma 8 6/6
  81. 81. Esercizi Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2
  82. 82. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Esercizi Esercizio 1 Far compiere al robot un percorso in senso orario avente la forma di un quadrato di lato 500 mm. Il robot deve assume come posizione finale quella che aveva all’atto della partenza.
  83. 83. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Esercizi Esercizio 2 Far compiere al robot 1 giro in senso orario avente la forma di un quadrato di lato 500 mm e successivamente 1 in senso antiorario sempre sullo stesso quadrato. Il robot deve assume come posizione finale quella che aveva all’atto della partenza.
  84. 84. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Esercizi Esercizio 3 Far compiere al robot un percorso a forma di 8 descritto su un percorso fatto da due quadrati di lato 500 mm. Il robot deve assume come posizione finale quella che aveva all’atto della partenza.
  85. 85. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Esercizi Esercizio 4 Sviluppare gli esercizi 1/2/3 utilizzando l’istruzione Loop che vi permette di ripetere ciclicamente una o più istruzioni. Per eseguire questo esercizio individuate quali sono le istruzioni che si ripetono ciclicamente. 1/4
  86. 86. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Esercizi Esercizio 4 2/4 impostazione loop
  87. 87. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Esercizi Esercizio 4 3/4 impostazione loop
  88. 88. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Esercizi Esercizio 4 4/4 impostazione loop
  89. 89. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Esercizi Esercizio 5 Far compiere al robot un percorso in senso orario avente la forma di un triangolo rettangolo avente i due cateti lunghi 500 mm. Il robot deve partire come rappresentato in figura (parallelamente ad uno dei due cateti). Il robot deve assume come posizione finale quella che aveva all’atto della partenza.
  90. 90. Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA Didattica della robotica con Lego Mindstorms NXT 2 Esercizi Esercizio 6 Far compiere al robot un percorso in senso orario avente la forma di un trapezio rettangolo avente lato maggiore di 1500 mm e lato minore di 500 mm. Il robot deve assume come posizione finale quella che aveva all’atto della partenza.
  91. 91. Grazie Prof. Michele Maffucci www.maffucci.it michele@maffucci.it www.twitter.com/maffucci/ www.facebook.com/maffucci.it/ plus.google.com/+MicheleMaffucci/ it.linkedin.com/in/maffucci Licenza presentazione:

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