Costruisci il tuo Robot!

Conosciamoci!

Per mezzo del modulo di seguito riportato, oppure qui linkato, ci presentiamo e iniziamo a ... divertirci!

L'osservazione

Cerchiamo di capire cosa ci sia dietro il "funzionamento" dei robot o, almeno, di alcuni di  essi.

Il nostro primo passo, forse il più importante, è quello di osservare, con un nuovo approccio ed una nuova consapevolezza, ciò che avviene attorno a noi.

Osserviamo quindi cosa stanno facendo i tre robot

1. Gavino
2. Zig-Zag
3. Segway

descrivendone il comportamento.

Scriviamo le nostre personali considerazioni (più dettagliate che possiamo!), prima sul quaderno, quindi sul modulo.

Il ... Comandante

Il cambio di prospettiva e i Ruoli. Immaginiamo di voler replicare ciò che abbiamo visto fare dai robot (almeno nei primi due casi): individueremo uno di noi che impartirà degli ordini ed un altro che li eseguirà.

Chi impartisce ordini non li esegue, chi li esegue non li impartisce.

Riportiamo prima sul quaderno, poi sul modulo le nostre procedure (eventualmente i risultati).

Invio dati

Inviamo le nostre risposte (individuali) cliccando sul pulsante 

presente alla fine del modulo.

Le conclusioni

Apriamo l'archivio delle risposte e discutiamo sulle nostre conclusioni. Confronteremo le varie descrizioni, i vari modi di impartire ed eseguire ordini e, infine, valuteremo quali siano state la migliore descrizione e la migliore proposta per impartire-eseguire ordini.

Il Gioco e le Regole

Il gioco consiste nel guidare uno di noi attraverso un percorso, dal punto di partenza a quello d'arrivo: li contrassegneremo con una X sul pavimento e le lettere A e B. Immaginiamo delle regole (poche e ben definite) affinchè ci sia possibile stabilire una comunicazione tra chi impartisce i comandi e chi li riceve.

Saranno queste regole che permetteranno all' Esecutore di spostarsi verso B, lungo il percorso ritenuto il più breve dal Comandante.

Complicheremo il percorso, introducendo ostacoli e la variabile... tempo.

Vincerà la coppia Comadante-Esecutore che arriverà al punto B nel più breve tempo.

Il Sistema di numerazione binario.

Come contano/ragionano i computer (robot, smartphone, sistemi intelligenti).

A quale numero corrispondono le 5 dita aperte di un mano? La risposta che ho sempre avuto: cinque! E, mentre ascolto la risposta vedo sempre la stessa espressione sul viso dei miei interlocutori: un misto di sorpresa (ma che domanda mi fai?) e compiacimento (per la ovvietà della risposta)!

La sorpresa diventa stupore quando affermo che, qualcuno, con le dita aperte di una mano conta ... 31! Stai scherzando, vero? (diventa la domanda che mi si rivolge)... Ma, poi, ci ragioniamo un po' sopra e... ancora una sorpresa: NON era uno scherzo!

E, allora, ragioniamoci un po' sopra 😉!

Così come siamo abituati a pensare, attribuiamo ad ogni dito di una mano il peso 1. Per cui: 5 dita aperte, valgono cinque!

Ma il nostro problema, ora, è: 5 dita aperte DEVONO valere 31. Il suggerimento è:

1. il peso del mignolo è 1
2. il peso dell'anulare è 2
3. ..... siamo in grado di dedurre una regola per ottenere il risultato?

Dopo qualche tentativo (nemmeno poi molti, per la verità) arriviamo alla soluzione di quella che sembrava semplicemente un stranezza, otteniamo cioè la risposta ad una domanda piuttosto strana, appunto.

Ecco fatto! 5 dita aperte valgono 31. Ordinando le dita da destra verso sinistra (dal mignolo verso il pollice) la regola è: ogni dito vale il doppio del dito precedente.

Con questi valori otteniamo tutti i numeri (naturali) compresi tra 0 e 31? Pensiamo allo zero e cominciamo a pensare che è rappresentabile con una mano chiusa. 

Soffermiamoci allora sul significato della parola... aperte! Cioè ragioniamo sul fatto che le dita di una mano possono essere:

• aperte
• chiuse

NON esistono altri stati possibili (ne siamo proprio sicuri 😉?).

Tentiamo di rappresentare i numeri nell'intervalli 0-31 e capiamo che riusciamo a farlo.

Capiamo che, per rappresentare un numero, necessitiamo di tener conto di... dita aperte e chiuse!

Allo stato di un dito:

• aperto facciamo corrispondere il simbolo 1;
• chiuso facciamo corrispondere il simbolo 0

e otteniamo la rappresentazione:

Ai simboli 1 e 0 si attribuisce il nome di Bit, acronimo di Binary Digit (cifra binaria).

Quindi:

Dai numeri al testo

E se volessimo rappresentare un testo?

Scopriamo che questo sistema, utilizzando le dita di una mano, ci permette di scrivere qualsiasi testo desideriamo: tutto con... una sola mano!

Il problema: "Scriviamo" un messaggio: CIAO ("con i numeri")

Semplice 😉😀!

La corrispondenza è tra le lettere e la posizione nell'alfabeto.

Per cui:

E:

Occorre per altro fare attenzione a come leggere la sequenza di cifre ottenuta: questo significa definire un protocollo, cioè un insieme di regole condivise tra chi invia e chi riceve un'informazione!

Regola: i bit devono essere letti a gruppi di ... cinque.

I simboli necessari

10 nel sistema decimale (le cifre 0, 1, 2, 3,4, 5, 6, 7, 8, 9).

2 nel sistema binario: le cifre 0,1, ma... non solo!

Dai numeri ...al mondo reale!

Si parla molto spesso di Sistemi intelligenti! Facciamo qualche esempio?

• Computer
• Tablet
• Robot
• Smartphone
• SmartTV
• Automobili (sempre più spesso sono... intelligenti)
• ...

Tutti questi sistemi derivano la loro intelligenza dal fatto che sono programmabili. Il programma, l'app che creiamo e/o utilizziamo, li rende in grado di svolgere i compiti più diversi: scrivere (ad es. LibreOffice) oppure comporre musica (ad es. LMMS) con il computer... oppure disegnare, mettere una sveglia, creare dei suoni, registrare un videoclip...

I nostri robot:

Operazioni preliminari all'uso del robot (nelle 2 versioni)

• Verificare la presenza dell'alimentatore (caricabatterie)
• Procedere alla (ri-)carica delle batterie
• Verificare la presenza dei cavi di collegamento

Un semplice robot (con Lego NXT)

Colleghiamo

• attuatori (un motore elettrico)
• sensori (pressione, suono)

Il Confronto tra i modelli e la configurazione hardware

• Le batterie
• Gli ingressi
• Le uscite

Un problema

Vogliamo che il robot si muova da un punto A ad un punto B.

Risoluzione.

Il linguaggio di programmazione (introduzione)

Lego Mindstorms EV3 home edition

Il programma per la risoluzione del problema

Lo smart brick (Lego EV3)

• Il contenuto della 'scatola'
• Il collegamento laptop-robot

Ricreiamo le connessioni fatte in precedenza sul modello NXT

Il Software

• Ricreiamo il programma per movimentare il robot
• lo salviamo
• lo modifichiamo
• lo trasferiamo sullo smart brick

Fase di

• test
• debug

Il software

Abbiamo già programmato lo smart brick, in funzione del numero di giri che deve fare la ruota affinchè il robot si sposti di 55 cm.

Abbiamo risolto il problema in modalità unplugged, poi riportato la soluzione sul programma: la ruota collegata al motore compie tre giri (quanto abbiamo calcolato essere necessario per lo spostamento desiderato), ma... il robot non può muoversi.

Il Robot

'Qualcuno dice che occorrano 2 minuti' per la costruzione del robot.

Abbiamo impiegato un po' più di tempo, ma abbiamo capito quali siano le componenti necessarie (inclusi i cavi di connessione tra motori e mattoncino intelligente).

I motori: ne abbamo utilizzati 2, uno per ogni ruota... Poi ci ragioneremo sopra un pochino!

Debug e Test

Rrealizzato il programma, lo abbiamo testato e corretto gli errori.

ORa i robot si muovono, più o meno velocemente, per raggiungere la meta, distante, dal punto di partenza, 55 cm in linea retta!!!