Ultima modifica: 23 Febbraio 2016

Laboratorio di Robotica

Robotica educativa come attività extracurriculare

L’offerta formativa dell’Istituto Maxwell da un decennio propone la robotica educativa come attività extracurriculare, aperta a tutti i ragazzi interessati frequentanti la nostra scuola nei diversi indirizzi: meccanico, aeronautico, elettronico e liceo delle scienze applicate.

L’attività, nata da un’idea del prof. Andrea Duchi, responsabile del progetto, coadiuvato dal prof. Salvatore Brandano per l’area meccanica, si svolge in ore pomeridiane extra curriculari: almeno un pomeriggio alla settimana  i ragazzi si ritrovano insieme per condividere le diverse esperienze e allenare i loro “campioni” robotici e in prossimità delle gare anche più volte a settimana. Da queste attività pomeridiane è nato il team Blade Runner che ha partecipato alle competizioni nazionali della Junior Robocup sin dalla prima edizione di Torino 2009 e poi le gare di Vicenza 2010, Catania 2011, Riva del Garda 2012, Montesilvano Pescara 2013, Pontedera 2014, Busto Arsizio 2015. Il 2016 è l’anno della RomeCup 2016 a Roma.

La partecipazione a questi eventi ci dà l’opportunità di testare sul campo, all’interno di una competizione nazionale tra scuole secondarie,  le capacità e i prodotti realizzati dagli allievi sezione Rescue e Soccer Light League nell’ambito della robotica educativa. Al termine delle gare e a conclusione dell’anno scolastico si fa il punto della situazione, si raccolgono i meriti e i problemi e si programma insieme, alunni e docenti, l’attività dell’anno successivo.

Da tre anni si è aggiunto ai coordinatori del gruppo anche il docente Filippo Spadaro, coadiutore per l’area elettronica e informatica.

Lo stimolo delle gare nazionali di robotica è stato sin dagli inizi un espediente per trasformare la robotica educativa in un’esperienza didattica permanente. Il numero dei partecipanti è variabile di anno in anno: in genere vi prendono parte tra 15 e 30 studenti appassionati di robotica. Ovviamente solo un piccolo gruppo di loro parteciperà alle gare, selezionato in base all’impegno e all’apporto fornito nella realizzazione dei robot, all’assiduità nella presenza ai progetti, alle competenze sviluppate…

Il laboratorio è nato con l’idea di introdurre in modo permanente la robotica educativa all’interno della scuola per accentuare negli studenti la capacità del lavoro in team affrontando tutte le problematiche tecnico-pratiche connesse alla realizzazione di robot, ossia automi intelligenti e autonomi. Le idee di progetto partono dai ragazzi, ovviamente indirizzati, consigliati e supervisionati da noi docenti. Si scelgono quindi di comune accordo le soluzioni realizzative più adatte allo sviluppo del robot che si intende costruire: parti meccaniche, sensori, attuatori (pinze, motori, ruote, cingoli). Poi si passa alla fase progettuale e realizzativa. Gli studenti sono organizzati tendenzialmente in due gruppi uno per la Rescue e l’altro per il Soccer, si danno compiti ben precisi, si costruiscono e si programmano i robot.

In un’intervista, il prof. Filippo Spadaro spiega come ogni progetto robotico nasca dagli studenti che dietro gli stimoli e la supervisione dei docenti mettono in campo le loro passioni e il loro  impegno nel realizzare automi intelligenti e autonomi: http://www.mondodigitale.org/it/news/un-robot-stampato-in-3d

Robocup Malpensa FiereSOCCER

Inizialmente i prototipi realizzati dai ragazzi del Soccer si basavano su Lego Mindstorms, una tecnologia nata per un fine ludico ma molto usata nella didattica, che combina mattoncini programmabili con motori elettrici, sensori, mattoncini LEGO, pezzi di LEGO Technic (come ingranaggi, assi e parti pneumatiche) per costruire robot e altri sistemi automatici e/o interattivi.

Partendo però dall’idea di voler costruire dei robot il più possibile adatti ai compiti richiesti dalle gare (Soccer o Rescue), da sempre i ragazzi sono stati stimolati a superare le soluzioni robotiche precostruite, inserendo o realizzando autonomamente alcuni parti meccaniche ed elettroniche dei robot.

Dal 2015 i ragazzi del team Soccer hanno realizzato i telai dei robot in plastica PLA e ABS disegnandoli al CAD e stampandoli con una stampante 3D acquistata dalla scuola in scatola di montaggio e quindi assemblata da loro stessi.

Anche i mozzi per le ruote ad esempio sono disegnati al CAD dai ragazzi e realizzati in alluminio in laboratorio di meccanica. Il controllo del robot si basa su Aduino Mega, molto comodo per poter collegare svariati trasduttori di cui il robot ha bisogno: dai sensori infrarossi per seguire la pallina sul campo da gioco, ai sensori di prossimità ad ultrasuoni per avere cognizione del campo di gioco e per scartare gli avversari, alla bussola elettronica per orientarsi e non perdere di vista la porta avversaria dove fare gol, ai sensori di colore B/N per seguire le linee laterali e non uscire dal campo di gioco. A questo si aggiunge tutto quello che riguarda il controllo degli attuatori a partire da una motor shield, ossia di una scheda elettronica  di potenza che si monta su Arduino e che eroga la corrente necessaria a far muovere i motori delle ruote, un ulteriore apparato cattura pallina costituito da un rullo motorizzato sulla parte anteriore del robot per agganciare la pallina e non farsela scappare nel contrasto con gli avversari. E in ultimo un kick-ball, ossia uno spara-pallina: un pistoncino con una molla mantenuta in carica grazie ad un campo elettromagnetico indotto prodotto da una bobina elettrica e che il robot rilascia al momento opportuno per calciare la palla contro la porta avversaria.

 

Robocup Malpensa Fiere  1RESCUE

Il robot della rescue usa un telaio Makeblock in alluminio (con pezzi simili a quelli del Meccano) acquistato in kit di montaggio e molto versatile nelle varie forme realizzative e modifiche di progetto, ruote cingolate, comode per affrontare le rampe, pinza per prendere gli oggetti sul campo.

Anche qui il controllo elettronico si basa su un dispositivo Arduino, per l’esattezza su un controller Romeo-All in one che quindi ha già a bordo la sezione di potenza per i motori e la possibilità di collegare molti trasduttori, tra cui: i sensori a scala di grigio per seguire il percorso indicato dalle linee nere tracciate sul campo di gioco, i sensori di colore per individuare i bollini verdi dove il robot deve svoltare, i sensori di prossimità ad ultrasuoni per avvistare e scartare gli oggetti posti sul campo da gioco e le palline da recuperare. Il robot è poi munito di un sensore di tilt per individuare la presenza di rampa o discese presenti sul percorso in modo da autoregolare la potenza da dare ai motori. In ultimo una pinza motorizzata con dei servomotori serve a recuperare le palline poste sul campo di gioco e depositarle nel box di raccolta.