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Da Robot @ Scuola a Rob & ide: viaggio in prospettiva

21 dicembre 2007 | di Paolo Bianchetti - Linda Giannini - Donato Mazzei - Donatella Merlo - Emanuele Micheli - Carlo Nati - Bruno Vello *

Rob & Ide e’ un progetto nato nel forum del Network Robot @ scuola [1] una comunita’ virtuale per l’apprendimento e la conoscenza della scienza robotica, coordinata dalla Scuola di Robotica di Genova. La comunita’ comprende scuole di ogni ordine e grado facenti parte di varie citta’ d’Italia: dalla scuola dell’infanzia alle secondarie di secondo grado, sino alla SSIS

• [Lazio] Istituto Comprensivo Don Milani Latina
• [Lazio] Liceo Artistico Statale di Latina
• [Lazio] SSIS Universita’ del Lazio: Arte e Disegno
• [Liguria] Scuola di Robotica
• [Liguria] ITI Don Bosco di Genova Sampierdarena
• [Liguria] I.P.S.I.A. Gaslini di Genova Bolzaneto
• [Lombardia] Polo Tecnico professionale industriale ITIS “A.Righi” Treviglio (BG)
• [Piemonte] 1° Circolo Pinerolo (TO)

Molteplici esperienze didattiche ed educative sono condivise in rete e ciascuna scuola si e’ arricchita di nuove esperienze e conoscenze. L’oggetto di studio e di ricerca sono non solo le tecnologie e la Scienza Robotica, ma anche la Robotica nell’immaginario degli studenti (dei piu’ piccoli e dei piu’ grandi), la Robotica nella storia. Il Network rappresenta il luogo in cui le scuole, i docenti hanno condiviso esperienze, idee ed elaborato percorsi condivisi. Il progetto Rob&ide nasce da dibattiti e dall’esigenza di rafforzare i legami tra le singole scuole, istituti di ricerca cosi’ da spezzare l’isolamento culturale e didattico che relega anche le migliori idee ed i progetti innovativi ad un ruolo educativo e formativo marginale in quanto hanno talvolta un impatto dimensionale limitato. Da qui l’idea di passare dalla Scuola in Rete, al concetto di reti di Scuole che collaborano, co-progettano, condividono co-costruiscono e divulgano insieme le buone pratiche educative e formative.

Montaggio foto-ricordo Rob & Ide a cura di Scuola di Robotica

Il risultato è un maggior impatto dimensionale che, nei fatti, si è già concretizzato nel corso del corrente anno scolastico 2006-2007, in una positiva visibilità delle singole scuole e dei singoli progetti di robotica. Il percorso Rob&ide ha aperto anche un blog [2] su EdidaBLog, ha vinto il primo premio Ted 2006 della categoria scuole in rete ed e’ tra i finalisti del Global Junior Challenge 2007 [3]

Cosa e’ stato fatto insieme sino ad ora: breve consuntivo
Progetto Robot @ Scuola nell’anno scolastico 2006/2007 non ha avuto il finanziamenti, ma ha egualmente continuato a vivere e cosi’ conta di fare in futuro. E’ anche una prosecuzione di altre sperimentazioni sui micromondi e la microrobotica avviate dalle scuole negli anni precedenti. Scuola di Robotica [4] partecipa a Rob & Ide fin dal primo giorno della sua nascita; lo staff di Scuola di Robotica ha svolto numerose funzioni: dallo stimolare la discussione all’interno del Blog del progetto con messaggi e segnalazioni, fino all’incontro in presenza con le scuole partecipanti.

Foto 1 e 2: Paolo Bianchetti ed Emanuele Micheli di Scuola di Robotica a Latina ed al Campidoglio con le teste Rob&Ide
Il supporto multimediale al progetto è stato costante tutto l’anno con videoconferenze, e-mail e chat ponte con docenti e studenti. Scuola di Robotica in quanto co-organizzatrice di alcuni eventi quali Discovery on Film 2007 a Rovereto e RomeCup 2007 al Campidoglio [5], ha invitato i docenti delle scuole di Rob&ide a partecipare alle importanti manifestazioni ed ha collaborato alla stesura e alla presentazione degli articoli su Rob&Ide presentati in conferenze (v. atti riportati in biglio-sitografia). A Latina [6] hanno preso parte al progetto Rob&Ide, oltre alla sezione G di scuola dell’infanzia, anche due classi seconde della primaria, una classe prima della secondaria di primo grado e due classi dell’artistico. Bambine/i – ragazze/i hanno avuto modo di realizzare semplici programmazioni di robot; hanno incontrato via chat studenti e docenti di altre regioni italiane ed i robot sono stati animati sia “in presenza” che “a distanza”, in remoto. Tutti hanno creato teste per Rob&Ide, teste che poi hanno viaggiato per l’Italia [7]. Una ha raggiunto un Robot d’Universita’ e Stefano Panzieri del Dipartimento di Informatica e Automazione di Roma Tre –che speriamo sara’ con noi anche nel prossimo anno scolastico- ha poi trascorso una giornata nella scuola dell’Infanzia [8] sia interrogandosi con bambine/i sull’importanza di Robot su Marte e nella vita, che partecipando “al tavolo dei giochi”.

Foto 3: Stefano Panzieri e Syria -5anni- ricercano insieme in internet l’articolazione di robot bracci

A Pinerolo (To) [9] due classi quinte hanno svolto un percorso differente tra loro costruendo due tipi diversi di robot, la 5°A due robot che camminano e la 5° B tre robot che usano le braccia in modi differenti e che comunicano tra di loro. L’attività è iniziata immaginando come potevano essere dei robot che dovevano assomigliare all’uomo e quindi dovevano svolgere attività simili, muoversi con le gambe e compiere delle azioni con le braccia. Un momento importante di riflessione sul ruolo dei robot nella nostra società è avvenuto in classe dopo la visione del film “Il GiganteDiFerro”. I bambini hanno discusso sul rapporto uomo-robot sulle azioni degli uni e degli altri e la storia del Gigante di Ferro ha lasciato traccia anche nelle fasi successive dell’attività. In 5° B si sono sviluppati molti percorsi paralleli alla robotica che hanno coinvolto un po’ tutte le discipline. Lo studio delle articolazioni è cominciato con la dissezione di una zampa di pollo per vedere concretamente come erano collegate ossa e muscoli e come facevano a muoversi. Ma già prima di questa attività i bambini avevano dovuto immaginare come funzionava un’articolazione, disegnarla e realizzarla con i materiali del kit Lego. Importanti gli stimoli pervenuti da bambine/i della scuola dell’infanzia di Latina con le teste costruite con vari materiali, le quali hanno contribuito a dare un volto più “umano” ai robot costruiti con i kit Lego Mindstorms.

Foto 4: Le teste di Latina arrivano a Pinerolo http://trilussa.primocircolopinerolo.it/egw/wiki/index.php?page=
LeTesteArrivanoaPinerolo&lang=it

A Genova, l’ITI ha previsto il coinvolgimento della classe proseguendo quanto iniziato lo scorso anno, attivando percorsi di analisi di come lavorano i sensori a ultrasuoni (US), a infrarossi (IR), a fotoresistore (FR), a contatto (CNT)). Sono state effettuate prove di laboratorio sugli infrarossi con elaborazione di tabelle distanza-colore-frequenza per capire come utilizzarli, programmazione di navigazione a partire da subroutines gia’ pronte e programmazioni di inseguimento. Con il CNOS-FAP (formazione professionale) sono state coinvolte una classe prima ed una classe terza.
Il percorso ha previsto anche cinque lezioni di due ore ciascuna con proiezione di slides di introduzione alla robotica, alla componentistica dei sensori, alle problematiche legate all’automazione dei robot, ai vari tipi di robot inventati dall’uomo ultimamente. Sono state previste brevi interazioni tra studenti su “agire come il robot in base ai comandi ricevuti”. Il ponte con il Liceo Artistico di Latina e’ stato rappresentato dalla “testa+gonellone” per coprire il robot.
Dentro la testa ispezionabile sono stati applicati sensori e gli attuatori necessari per far navigare in qualunque ambiente questa struttura.
Nel percorso svolto dagli studenti della classe 3 dell’Istituto Tecnico industriale ad indirizzo meccanico di Treviglio gli studenti hanno lavorato divisi in tre gruppi. Il primo gruppo si e’ occupato di Rob&Ide. Gli studenti hanno affrontanto l’antropometria, ovvero lo studio delle misure del corpo umano. Tale esigenza nasce prevalentemente nell’ambito delle arti figurative e sviluppa fino a diventare vera scienza che si avvale di strumenti statistici e misure accurate, con ampie applicazione in vari settori: antropologia, medicina, biomeccanica e robotica.
Dunque hanno rilevato le misure del corpo umano, le misure dell’uomo vitruviano e le misure del corpo di compagni di classe. Si e’ passati poi all’osservazione ed allo studio della statica e della cinematica di robot umanoidi con riflessioni sul baricentro, i gradi di libertà e l‘osservazione della modo di camminare di robot umanoidi. Non sono mancate ricerche su internet di esempi di robot umanoidi (filmati, immagini, documenti) cui sono seguiti disegni della struttura meccanica, in particolare del braccio e della mano di Rob&Ide, realizzati con il software CAD 3d Inventor e con il software Solidworks. E’ stata poi effettuata un’analisi delle tecnologie di un particolare Robot umanoide acquistato dall’istituto per le finalità del progetto Rob&ide: umanoide Robonova, di 40 cm di altezza: studio della struttura, dei gradi di libertà, la programmazione in linguaggio Basic, i 20 gradi di libertà controllati da motori elettrici (servimotori a controllo digitale). Il secondo gruppo di studenti ha condiviso gli studi e il lavoro svolto sul robot umanoide e li ha applicati allo studio di robot biomimetici (ragni, vermi ed altre forme viventi). Con disegni CAD 3D ha realizzato la struttura meccanica di un robot arrampicatore che replica le forme di un ragno e ha circa 20 gradi di libertà. Il terzo gruppo ha anch’esso lavorato in condivisione con gli altri gruppi ed ha migliorato il disegno della struttura meccanica del Robot arrampicatore costruito dall’Istituto, vincitore del Concorso Internazionale Xplora.

Prospettive per il futuro:
Il gruppo si propone di immaginare, osservare, sperimentare, disegnare, costruire e programmare un robot umanoide trasformer: Rob & Ide. L’immaginazione del volto del Robot, delle sue mani, dei piedi è il campo di ricerca degli studenti più piccoli di età, ma più ricchi di fantasia e di amore per il bello, la bellezza e l’armonia. Il disegno e lo studio delle forme seguirà i canoni classici stabiliti da Policleto, ripresi nel manuale “de architectura” da Vitruvio e splendidamente rappresentati da Leonardo Da Vinci. Bambine/i giocheranno anche con il kit lego programmabile ed agiranno in remoto via chat. L’osservazione e la sperimentazione del movimento dei bipedi (esseri umani e non) e’ il campo di indagine della Scuola primaria che condurrà esperimenti e prove tecnologiche utilizzando kit lego mechanical ed altri Kit di robotica: robot mobili, robot camminatori. Il disegno e lo studio delle forme seguirà anche i canoni classici e le forme equilibrate dell’Uomo Vitruviano rappresentato da Leonardo Da Vinci. La costruzione e l’assemblaggio della macchina rappresenta il campo di lavoro degli studenti degli Istituti tecnici industriali. Ma l’area tecnologica condividerà le proprie soluzione con Licei artistici, SSIS con indirizzi di studio di Arte e Disegno e con Scuole Tecniche: creativita’ ed arte influenzeranno il disegno co-costruttivo. Saranno utilizzati software in uso nella progettazione industriale: software CAD tridimensionale. Il robot umanoide che sarà co-costruito ed avrà una trentina di gradi di libertà. La sua struttura sarà in parte di compensato ed in parte di alluminio, avrà muscoli pneumatici ed altre tecnologie in uso in ambito industriale e nella robotica di intrattenimento e di ricerca educativa.
Per quanto riguarda co-costruzione e la programmazione di Rob & Ide [Robot / Androide], la scelta del microcomputer si auspica coinvolgerà importanti aziende che operano nel settore dell’automazione e sarà il campo di lavoro di studenti dell’indirizzo elettrotecnico degli istituti tecnici.
La programmazione del Robot impegnera’ a vari livelli tutte le scuole per la definizione di cosa deve fare il robot e/o l’androide, del modo in cui lo deve svolgere e come l’utente deve interagire con il robot/androide. Queste considerazioni completeranno l’analisi per avviare la stesura dei programmi. Una delle possibili attività di Rob & Ide sarà quella di interagire con un libro (un grande libro illustrato con tutte le opere di Leonardo da Vinci) ed a seguito di comandi impartiti, sfogliarlo. Le scelte tecnologiche verranno operate dagli Istituti Tecnici in collaborazione con aziende del settore e con la condivisione con docenti Universitari che si occupano di Robotica mobile e la supervisione della Scuola di Robotica.

Come farà il robot sfogliare il libro?
• Un dito della mano di Rob&Ide, potrebbe disporre di una ventosa che, alimentata con un getto di aria in pressione, crei un vuoto tra la superficie della pagina e la ventosa medesima. Il movimento della mano,del braccio, solleverà e sfoglierà delicatamente la pagina che aderisce alla ventosa.
• Un’altra soluzione potrebbe essere la semplice pressione meccanica del dito della mano che, in modo simile alla nostra mano, alzi la pagina e l’accompagni nella direzione desiderata.

La prima soluzione richiede aria in pressione, la seconda (se ci riusciamo) userebbe fili metallici in leghe speciali (leghe a memoria di forma) che si comportano come i nostri muscoli (si allungano o si accorciano riscaldandoli).

Col tempo non si escludono gli approfondimenti della roboetica e del rapporto uomo-robot.

Conclusioni:
Un aspetto importante di questa esperienza è stato vedere come le attività di robotica si possano concretamente collegare con quelle curricolari, anzi diventarne parte integrante, non attività a parte fatte solo “se c’è tempo”. Abbiamo notato che facendo robotica, insieme, tra scuole ed eta’ diverse, si attiva in particolare modo l’interesse per le scienze, la matematica, la lingua come strumento di comunicazione, si fa arte ed immagine. Inoltre tutti i componenti di Rob&Ide hanno potuto toccare con mano che anche costruendo teste di robot si può imparare a ragionare meglio con la propria testa.

Note
[1] Network di Robotica Robot @ scuola http://www.scuoladirobotica.it/retemiur/
[2] Blog Rob & ide: storia di robot e di androide http://blog.edidablog.it/blogs//index.php?blog=275 e Raccolta dei post di Rob&Ide anni 2006 e 2007 http://www.descrittiva.it/calip/0708/Rob&Ide2006-2007.pdf
[3] Global Junior Challenge 2007: I finalisti categoria fino a 18 anni http://www.gjc.it/2006/it/finalisti_2007.php#18anni
[4] Scuola di Robotica http://www.scuoladirobotica.it/
[5] Rome Cup News
http://www.scuoladirobotica.it/retemiur/modules/news/article.php?storyid=134
[6] Documentazione di Mattoncini ColorAnimati su’ La Scatola delle esperienze http://www.descrittiva.it/calip/0506/percorsi_lego.htmhttp://www.descrittiva.it/calip/0607/percorsi_lego.htmhttp://www.descrittiva.it/calip/0708/percorsi_lego.htm
[7] Organizzazione teste http://www.descrittiva.it/calip/0607/organizzazione-teste.htm
[8] Stefano Panzieri a Latina http://www.descrittiva.it/calip/0607/venti-giugno.htm ed in chat http://www.descrittiva.it/calip/0607/chat-stefano-panzieri.htm – Stefano Panzieri
http://panzieri.dia.uniroma3.it/
[9] Documentazione del 1° Circolo di Pinerolo (To)
http://trilussa.primocircolopinerolo.it/circolo/?category_id=223 -http://trilussa.primocircolopinerolo.it/egw/wiki/index.php?page=OperazioneAndroide

Biblico-Sitografia:
Primi passi nella cibernetica: Robot e mattoncini in un viaggio dal Liceo alla Scuola dell’Infanzia di Alessandro Efrem Colombi – Linda Giannini – Carlo Nati
http://www.descrittiva.it/calip/0405/Robolab-Colombi-Giannini-Nati.PDF
Magazine 09.38 – 12 Giugno 2006: DIDATTICA TECNICO-SCIENTIFICA http://ted.sophia.it/cgi-bin/WebObjects/News.woa/wa/showSnip?uid=sdpPYT5HxmrAqAoF&nli=15520&__snip=46449
Il network
http://ted.sophia.it/cgi-bin/WebObjects/News.woa/wa/showSnip?uid=sdpPYT5HxmrAqAoF&nli=15520&__snip=46318 Obiettivi e benefici
http://ted.sophia.it/cgi-bin/WebObjects/News.woa/wa/showSnip?uid=sdpPYT5HxmrAqAoF&nli=15520&__snip=46319 PROGETTO ROB & IDE: storia di Robot e di Androide di Paolo Bianchetti, Linda Giannini, Donato Mazzei, Donatella Merlo, Emanuele Micheli, Bruno Vello http://www.descrittiva.it/calip/0607/PROGETTO_ROB_&_IDE_storia_di_Robot_
e_di_Androide2007-04-05.pdf

Rob & Ide: storia di robot e di androide in forum, blog & Co. Network Robot, da punto di incontro a punto di partenza, di crescita e di sviluppo di Paolo Bianchetti, Linda Giannini, Donato Mazzei, Donatella Merlo, Emanuele Micheli, Bruno Vello
http://www.descrittiva.it/calip/0607/cassino_270307.pdf http://www.descrittiva.it/calip/0607/Atti_ROB_&_IDE_storia_di_Robot_e_di_Androide.pdf
Rob & Ide… operazione ignoto trasformer di Paolo Bianchetti – Laura Alfia Emmi Linda Giannini – Donato Mazzei Donatella Merlo – Emanuele Micheli – Carlo Nati – Bruno Vello http://www.descrittiva.it/calip/0607/Rob-&-Ide_operazione_ignoto_trasformer.pdf

Alcune foto ricordo
http://www.descrittiva.it/calip/0607/Laboratorio-educational-di-ROBodidattica.pdf

* Paolo Bianchetti, Scuola di Robotica, Genova
Linda Giannini, I.C “Don Milani” Latina
Donato Mazzei, Polo Tecnico professionale industriale ITIS Righi Treviglio
Donatella Merlo, 1° Circolo ”Nino Costa” Pinerolo (To)
Emanuele Micheli, Scuola di Robotica Genova
Carlo Nati, SSIS Universita’ del Lazio – Arte e Disegno Roma
Bruno Vello, IPSIA. Gaslini di Genova Bolzaneto


Rob & Ide e’ un progetto nato nel forum del Network Robot @ scuola [1] una comunita’ virtuale per l’apprendimento e la conoscenza della scienza robotica, coordinata dalla Scuola di Robotica di Genova. La comunita’ comprende scuole di ogni ordine e grado facenti parte di varie citta’ d’Italia: dalla scuola dell’infanzia alle secondarie di secondo grado, sino alla SSIS

• [Lazio] Istituto Comprensivo Don Milani Latina
• [Lazio] Liceo Artistico Statale di Latina
• [Lazio] SSIS Universita’ del Lazio: Arte e Disegno
• [Liguria] Scuola di Robotica
• [Liguria] ITI Don Bosco di Genova Sampierdarena
• [Liguria] I.P.S.I.A. Gaslini di Genova Bolzaneto
• [Lombardia] Polo Tecnico professionale industriale ITIS “A.Righi” Treviglio (BG)
• [Piemonte] 1° Circolo Pinerolo (TO)

Molteplici esperienze didattiche ed educative sono condivise in rete e ciascuna scuola si e’ arricchita di nuove esperienze e conoscenze. L’oggetto di studio e di ricerca sono non solo le tecnologie e la Scienza Robotica, ma anche la Robotica nell’immaginario degli studenti (dei piu’ piccoli e dei piu’ grandi), la Robotica nella storia. Il Network rappresenta il luogo in cui le scuole, i docenti hanno condiviso esperienze, idee ed elaborato percorsi condivisi. Il progetto Rob&ide nasce da dibattiti e dall’esigenza di rafforzare i legami tra le singole scuole, istituti di ricerca cosi’ da spezzare l’isolamento culturale e didattico che relega anche le migliori idee ed i progetti innovativi ad un ruolo educativo e formativo marginale in quanto hanno talvolta un impatto dimensionale limitato. Da qui l’idea di passare dalla Scuola in Rete, al concetto di reti di Scuole che collaborano, co-progettano, condividono co-costruiscono e divulgano insieme le buone pratiche educative e formative.

Montaggio foto-ricordo Rob & Ide a cura di Scuola di Robotica

Il risultato è un maggior impatto dimensionale che, nei fatti, si è già concretizzato nel corso del corrente anno scolastico 2006-2007, in una positiva visibilità delle singole scuole e dei singoli progetti di robotica. Il percorso Rob&ide ha aperto anche un blog [2] su EdidaBLog, ha vinto il primo premio Ted 2006 della categoria scuole in rete ed e’ tra i finalisti del Global Junior Challenge 2007 [3]

Cosa e’ stato fatto insieme sino ad ora: breve consuntivo
Progetto Robot @ Scuola nell’anno scolastico 2006/2007 non ha avuto il finanziamenti, ma ha egualmente continuato a vivere e cosi’ conta di fare in futuro. E’ anche una prosecuzione di altre sperimentazioni sui micromondi e la microrobotica avviate dalle scuole negli anni precedenti. Scuola di Robotica [4] partecipa a Rob & Ide fin dal primo giorno della sua nascita; lo staff di Scuola di Robotica ha svolto numerose funzioni: dallo stimolare la discussione all’interno del Blog del progetto con messaggi e segnalazioni, fino all’incontro in presenza con le scuole partecipanti.

Foto 1 e 2: Paolo Bianchetti ed Emanuele Micheli di Scuola di Robotica a Latina ed al Campidoglio con le teste Rob&Ide
Il supporto multimediale al progetto è stato costante tutto l’anno con videoconferenze, e-mail e chat ponte con docenti e studenti. Scuola di Robotica in quanto co-organizzatrice di alcuni eventi quali Discovery on Film 2007 a Rovereto e RomeCup 2007 al Campidoglio [5], ha invitato i docenti delle scuole di Rob&ide a partecipare alle importanti manifestazioni ed ha collaborato alla stesura e alla presentazione degli articoli su Rob&Ide presentati in conferenze (v. atti riportati in biglio-sitografia). A Latina [6] hanno preso parte al progetto Rob&Ide, oltre alla sezione G di scuola dell’infanzia, anche due classi seconde della primaria, una classe prima della secondaria di primo grado e due classi dell’artistico. Bambine/i – ragazze/i hanno avuto modo di realizzare semplici programmazioni di robot; hanno incontrato via chat studenti e docenti di altre regioni italiane ed i robot sono stati animati sia “in presenza” che “a distanza”, in remoto. Tutti hanno creato teste per Rob&Ide, teste che poi hanno viaggiato per l’Italia [7]. Una ha raggiunto un Robot d’Universita’ e Stefano Panzieri del Dipartimento di Informatica e Automazione di Roma Tre –che speriamo sara’ con noi anche nel prossimo anno scolastico- ha poi trascorso una giornata nella scuola dell’Infanzia [8] sia interrogandosi con bambine/i sull’importanza di Robot su Marte e nella vita, che partecipando “al tavolo dei giochi”.

Foto 3: Stefano Panzieri e Syria -5anni- ricercano insieme in internet l’articolazione di robot bracci

A Pinerolo (To) [9] due classi quinte hanno svolto un percorso differente tra loro costruendo due tipi diversi di robot, la 5°A due robot che camminano e la 5° B tre robot che usano le braccia in modi differenti e che comunicano tra di loro. L’attività è iniziata immaginando come potevano essere dei robot che dovevano assomigliare all’uomo e quindi dovevano svolgere attività simili, muoversi con le gambe e compiere delle azioni con le braccia. Un momento importante di riflessione sul ruolo dei robot nella nostra società è avvenuto in classe dopo la visione del film “Il GiganteDiFerro”. I bambini hanno discusso sul rapporto uomo-robot sulle azioni degli uni e degli altri e la storia del Gigante di Ferro ha lasciato traccia anche nelle fasi successive dell’attività. In 5° B si sono sviluppati molti percorsi paralleli alla robotica che hanno coinvolto un po’ tutte le discipline. Lo studio delle articolazioni è cominciato con la dissezione di una zampa di pollo per vedere concretamente come erano collegate ossa e muscoli e come facevano a muoversi. Ma già prima di questa attività i bambini avevano dovuto immaginare come funzionava un’articolazione, disegnarla e realizzarla con i materiali del kit Lego. Importanti gli stimoli pervenuti da bambine/i della scuola dell’infanzia di Latina con le teste costruite con vari materiali, le quali hanno contribuito a dare un volto più “umano” ai robot costruiti con i kit Lego Mindstorms.

A Genova, l’ITI ha previsto il coinvolgimento della classe proseguendo quanto iniziato lo scorso anno, attivando percorsi di analisi di come lavorano i sensori a ultrasuoni (US), a infrarossi (IR), a fotoresistore (FR), a contatto (CNT)). Sono state effettuate prove di laboratorio sugli infrarossi con elaborazione di tabelle distanza-colore-frequenza per capire come utilizzarli, programmazione di navigazione a partire da subroutines gia’ pronte e programmazioni di inseguimento. Con il CNOS-FAP (formazione professionale) sono state coinvolte una classe prima ed una classe terza.
Il percorso ha previsto anche cinque lezioni di due ore ciascuna con proiezione di slides di introduzione alla robotica, alla componentistica dei sensori, alle problematiche legate all’automazione dei robot, ai vari tipi di robot inventati dall’uomo ultimamente. Sono state previste brevi interazioni tra studenti su “agire come il robot in base ai comandi ricevuti”. Il ponte con il Liceo Artistico di Latina e’ stato rappresentato dalla “testa+gonellone” per coprire il robot.
Dentro la testa ispezionabile sono stati applicati sensori e gli attuatori necessari per far navigare in qualunque ambiente questa struttura.
Nel percorso svolto dagli studenti della classe 3 dell’Istituto Tecnico industriale ad indirizzo meccanico di Treviglio gli studenti hanno lavorato divisi in tre gruppi. Il primo gruppo si e’ occupato di Rob&Ide. Gli studenti hanno affrontanto l’antropometria, ovvero lo studio delle misure del corpo umano. Tale esigenza nasce prevalentemente nell’ambito delle arti figurative e sviluppa fino a diventare vera scienza che si avvale di strumenti statistici e misure accurate, con ampie applicazione in vari settori: antropologia, medicina, biomeccanica e robotica.
Dunque hanno rilevato le misure del corpo umano, le misure dell’uomo vitruviano e le misure del corpo di compagni di classe. Si e’ passati poi all’osservazione ed allo studio della statica e della cinematica di robot umanoidi con riflessioni sul baricentro, i gradi di libertà e l‘osservazione della modo di camminare di robot umanoidi. Non sono mancate ricerche su internet di esempi di robot umanoidi (filmati, immagini, documenti) cui sono seguiti disegni della struttura meccanica, in particolare del braccio e della mano di Rob&Ide, realizzati con il software CAD 3d Inventor e con il software Solidworks. E’ stata poi effettuata un’analisi delle tecnologie di un particolare Robot umanoide acquistato dall’istituto per le finalità del progetto Rob&ide: umanoide Robonova, di 40 cm di altezza: studio della struttura, dei gradi di libertà, la programmazione in linguaggio Basic, i 20 gradi di libertà controllati da motori elettrici (servimotori a controllo digitale). Il secondo gruppo di studenti ha condiviso gli studi e il lavoro svolto sul robot umanoide e li ha applicati allo studio di robot biomimetici (ragni, vermi ed altre forme viventi). Con disegni CAD 3D ha realizzato la struttura meccanica di un robot arrampicatore che replica le forme di un ragno e ha circa 20 gradi di libertà. Il terzo gruppo ha anch’esso lavorato in condivisione con gli altri gruppi ed ha migliorato il disegno della struttura meccanica del Robot arrampicatore costruito dall’Istituto, vincitore del Concorso Internazionale Xplora.

Prospettive per il futuro:
Il gruppo si propone di immaginare, osservare, sperimentare, disegnare, costruire e programmare un robot umanoide trasformer: Rob & Ide. L’immaginazione del volto del Robot, delle sue mani, dei piedi è il campo di ricerca degli studenti più piccoli di età, ma più ricchi di fantasia e di amore per il bello, la bellezza e l’armonia. Il disegno e lo studio delle forme seguirà i canoni classici stabiliti da Policleto, ripresi nel manuale “de architectura” da Vitruvio e splendidamente rappresentati da Leonardo Da Vinci. Bambine/i giocheranno anche con il kit lego programmabile ed agiranno in remoto via chat. L’osservazione e la sperimentazione del movimento dei bipedi (esseri umani e non) e’ il campo di indagine della Scuola primaria che condurrà esperimenti e prove tecnologiche utilizzando kit lego mechanical ed altri Kit di robotica: robot mobili, robot camminatori. Il disegno e lo studio delle forme seguirà anche i canoni classici e le forme equilibrate dell’Uomo Vitruviano rappresentato da Leonardo Da Vinci. La costruzione e l’assemblaggio della macchina rappresenta il campo di lavoro degli studenti degli Istituti tecnici industriali. Ma l’area tecnologica condividerà le proprie soluzione con Licei artistici, SSIS con indirizzi di studio di Arte e Disegno e con Scuole Tecniche: creativita’ ed arte influenzeranno il disegno co-costruttivo. Saranno utilizzati software in uso nella progettazione industriale: software CAD tridimensionale. Il robot umanoide che sarà co-costruito ed avrà una trentina di gradi di libertà. La sua struttura sarà in parte di compensato ed in parte di alluminio, avrà muscoli pneumatici ed altre tecnologie in uso in ambito industriale e nella robotica di intrattenimento e di ricerca educativa.
Per quanto riguarda co-costruzione e la programmazione di Rob & Ide [Robot / Androide], la scelta del microcomputer si auspica coinvolgerà importanti aziende che operano nel settore dell’automazione e sarà il campo di lavoro di studenti dell’indirizzo elettrotecnico degli istituti tecnici.
La programmazione del Robot impegnera’ a vari livelli tutte le scuole per la definizione di cosa deve fare il robot e/o l’androide, del modo in cui lo deve svolgere e come l’utente deve interagire con il robot/androide. Queste considerazioni completeranno l’analisi per avviare la stesura dei programmi. Una delle possibili attività di Rob & Ide sarà quella di interagire con un libro (un grande libro illustrato con tutte le opere di Leonardo da Vinci) ed a seguito di comandi impartiti, sfogliarlo. Le scelte tecnologiche verranno operate dagli Istituti Tecnici in collaborazione con aziende del settore e con la condivisione con docenti Universitari che si occupano di Robotica mobile e la supervisione della Scuola di Robotica.

Come farà il robot sfogliare il libro?
• Un dito della mano di Rob&Ide, potrebbe disporre di una ventosa che, alimentata con un getto di aria in pressione, crei un vuoto tra la superficie della pagina e la ventosa medesima. Il movimento della mano,del braccio, solleverà e sfoglierà delicatamente la pagina che aderisce alla ventosa.
• Un’altra soluzione potrebbe essere la semplice pressione meccanica del dito della mano che, in modo simile alla nostra mano, alzi la pagina e l’accompagni nella direzione desiderata.

La prima soluzione richiede aria in pressione, la seconda (se ci riusciamo) userebbe fili metallici in leghe speciali (leghe a memoria di forma) che si comportano come i nostri muscoli (si allungano o si accorciano riscaldandoli).

Col tempo non si escludono gli approfondimenti della roboetica e del rapporto uomo-robot.

Conclusioni:
Un aspetto importante di questa esperienza è stato vedere come le attività di robotica si possano concretamente collegare con quelle curricolari, anzi diventarne parte integrante, non attività a parte fatte solo “se c’è tempo”. Abbiamo notato che facendo robotica, insieme, tra scuole ed eta’ diverse, si attiva in particolare modo l’interesse per le scienze, la matematica, la lingua come strumento di comunicazione, si fa arte ed immagine. Inoltre tutti i componenti di Rob&Ide hanno potuto toccare con mano che anche costruendo teste di robot si può imparare a ragionare meglio con la propria testa.

Note
[1] Network di Robotica Robot @ scuola http://www.scuoladirobotica.it/retemiur/
[2] Blog Rob & ide: storia di robot e di androide http://blog.edidablog.it/blogs//index.php?blog=275 e Raccolta dei post di Rob&Ide anni 2006 e 2007 http://www.descrittiva.it/calip/0708/Rob&Ide2006-2007.pdf
[3] Global Junior Challenge 2007: I finalisti categoria fino a 18 anni http://www.gjc.it/2006/it/finalisti_2007.php#18anni
[4] Scuola di Robotica http://www.scuoladirobotica.it/
[5] Rome Cup News
http://www.scuoladirobotica.it/retemiur/modules/news/article.php?storyid=134
[6] Documentazione di Mattoncini ColorAnimati su’ La Scatola delle esperienze http://www.descrittiva.it/calip/0506/percorsi_lego.htmhttp://www.descrittiva.it/calip/0607/percorsi_lego.htmhttp://www.descrittiva.it/calip/0708/percorsi_lego.htm
[7] Organizzazione teste http://www.descrittiva.it/calip/0607/organizzazione-teste.htm
[8] Stefano Panzieri a Latina http://www.descrittiva.it/calip/0607/venti-giugno.htm ed in chat http://www.descrittiva.it/calip/0607/chat-stefano-panzieri.htm – Stefano Panzieri
http://panzieri.dia.uniroma3.it/
[9] Documentazione del 1° Circolo di Pinerolo (To)
http://trilussa.primocircolopinerolo.it/circolo/?category_id=223 -http://trilussa.primocircolopinerolo.it/egw/wiki/index.php?page=OperazioneAndroide

Biblico-Sitografia:
Primi passi nella cibernetica: Robot e mattoncini in un viaggio dal Liceo alla Scuola dell’Infanzia di Alessandro Efrem Colombi – Linda Giannini – Carlo Nati
http://www.descrittiva.it/calip/0405/Robolab-Colombi-Giannini-Nati.PDF
Magazine 09.38 – 12 Giugno 2006: DIDATTICA TECNICO-SCIENTIFICA http://ted.sophia.it/cgi-bin/WebObjects/News.woa/wa/showSnip?uid=sdpPYT5HxmrAqAoF&nli=15520&__snip=46449
Il network
http://ted.sophia.it/cgi-bin/WebObjects/News.woa/wa/showSnip?uid=sdpPYT5HxmrAqAoF&nli=15520&__snip=46318 Obiettivi e benefici
http://ted.sophia.it/cgi-bin/WebObjects/News.woa/wa/showSnip?uid=sdpPYT5HxmrAqAoF&nli=15520&__snip=46319 PROGETTO ROB & IDE: storia di Robot e di Androide di Paolo Bianchetti, Linda Giannini, Donato Mazzei, Donatella Merlo, Emanuele Micheli, Bruno Vello http://www.descrittiva.it/calip/0607/PROGETTO_ROB_&_IDE_storia_di_Robot_
e_di_Androide2007-04-05.pdf

Rob & Ide: storia di robot e di androide in forum, blog & Co. Network Robot, da punto di incontro a punto di partenza, di crescita e di sviluppo di Paolo Bianchetti, Linda Giannini, Donato Mazzei, Donatella Merlo, Emanuele Micheli, Bruno Vello
http://www.descrittiva.it/calip/0607/cassino_270307.pdf http://www.descrittiva.it/calip/0607/Atti_ROB_&_IDE_storia_di_Robot_e_di_Androide.pdf
Rob & Ide… operazione ignoto trasformer di Paolo Bianchetti – Laura Alfia Emmi Linda Giannini – Donato Mazzei Donatella Merlo – Emanuele Micheli – Carlo Nati – Bruno Vello http://www.descrittiva.it/calip/0607/Rob-&-Ide_operazione_ignoto_trasformer.pdf

Alcune foto ricordo
http://www.descrittiva.it/calip/0607/Laboratorio-educational-di-ROBodidattica.pdf

* Paolo Bianchetti, Scuola di Robotica, Genova
Linda Giannini, I.C “Don Milani” Latina
Donato Mazzei, Polo Tecnico professionale industriale ITIS Righi Treviglio
Donatella Merlo, 1° Circolo ”Nino Costa” Pinerolo (To)
Emanuele Micheli, Scuola di Robotica Genova
Carlo Nati, SSIS Universita’ del Lazio – Arte e Disegno Roma
Bruno Vello, IPSIA. Gaslini di Genova Bolzaneto


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