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PROGETTO Rob&Idea: osservare, sperimentare, imparare interagendo con i robot

Pubblicato il: 10/05/2023 04:46:12 -


Osservando la natura, disegnando e costruendo oggetti e macchine per necessità o per il piacere di farlo, l’Essere Umano impara cose nuove e si diverte nel farlo.  Il progetto in progress offre esperienze di apprendimento con robot umanoidi, ragni robotici, a cui insegnare a muovere i primi passi
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Il Progetto Rob&Idea si ispira ad un dialogo in rete avvenuto nel lontano 2005, tra il prof. Donato Mazzei e  l’ins. di scuola dell’infanzia Linda Giannini. Le riflessioni didattiche educative si trasformarono poi in  operazione androide mediante esperienze di fattiva e concreta collaborazione didattica educativa coinvolgendo docenti di scuole italiane di ogni ordine e grado e associazioni di robotica.

A distanza di anni si è giunti all’attuale collaborazione didattica del prof. Mazzei con l’Istituto comprensivo paritario “First Campus” di Bergamo gestito dalla Fondazione Luigi Clerici Milano,  che realizza il contesto ideale in cui sperimentare un approccio educativo alla robotica che coinvolga studenti del primo e secondo ciclo di istruzione (tecnologia e liceale)

Osservando la natura, disegnando e costruendo oggetti e macchine per necessità o per il piacere di farlo, l’Essere Umano impara cose nuove e si diverte nel farlo.  Il progetto in progress offre esperienze di apprendimento con robot umanoidi, ragni robotici, a cui insegnare a muovere i primi passi.

 

Nell’Istituto sono state vissute diverse esperienze di programmazione e di interazione con robot umanoidi e bracci meccanici robotizzati nel corso di gare concorsi laboratori e visite a centri di ricerca e proposto progetti di robotica in  collaborazione con altri Istituti (Progetto Human&Cobot) attingendo anche a quanto previsto nell’allora progetto Rob&Ide (vedere “Approfondimenti e ricordi in rete” ).

La robotica diviene dunque strumento e metodo didattico-educativo per arricchire le conoscenze e potenziare le capacità degli studenti di ogni età, promuovere la cooperazione e l’apprendimento per scoperta oltre che l’educazione tra pari. 

Osservare, sperimentare, costruire sono le naturali fonti di autoapprendimento di ogni Essere Umano. 

Leonardo da Vinci, artista e scienziato del rinascimento,  osservava la natura, gli esseri viventi  -animali e umani- per imparare e riprodurli nelle sue opere artistiche e tecniche. La sua osservazione e lo studio si spinsero fino ad analizzare nel dettaglio l’anatomia.

Leonardo, oltre a rappresentare ciò che osservava,  nelle sue mirabili opere artistiche disegnava, per poi costruirli, meccanismi e automi che replicavano i movimenti di esseri viventi (Il cavaliere di Leonardo) .

Successivamente, nel 1700, matematici, fisici e grandi artigiani realizzarono automi meccanici: a questo proposito possiamo ricordare la prima calcolatrice meccanica analogica di Blaise Pascal e l’automa che suonava un clavicembalo.  Nel 1900 Alan Turing ideò, costruì  il primo calcolatore meccanico, digitale.

Oggi gli studenti delle nostre scuole, grazie a risorse facilmente disponibili, possono disegnare, costruire, programmare un automa (un robot umanoide, un ragno robotico o altro dispositivo programmabile) e possono farlo anche senza essere un geni versatile come Leonardo da Vinci o avere l’immaginazione di Blaise Pascal o la visione pionieristica di Alan Turing. 

Come Leonardo da Vinci, pur non avendo le capacità artistiche, possono disegnare oggetti tridimensionali usando software CAD 3d; come gli abili artigiani meccanici del 1700, anche senza essere altrettanto abili,   possono costruire gli oggetti disegnati usando stampanti 3D. Non devono ideare e costruire  il “computer” come fece Alan Turing, ma possono usare microcomputer di ogni tipo, in particolari alcuni progettati proprio per l’educazione: arduino, raspberry ed altri.

Per la programmazione dei computer non devono usare, come i  precursori Bill Gates e Steve Jobs, linguaggi astratti e complessi . Per facilitare l’interazione tra Uomo e computer, sono stati sviluppati linguaggi iconici derivati da Blockly  (Mblock, Scratch, BitBloq) e linguaggi naturali derivati da Phyton

Dunque nel mondo tecnologico contemporaneo l’informatica  e la robotica sono una realtà più che accessibile. Da tempo la robotica è presente nelle scuole con kit robotica educativa che facilitano la programmazione e la gestione  didattica degli automi: bracci meccanici, robot umanoidi, robot mobili. Ne sono un esempio le esperienze didattiche condivise, le soluzioni (Video Umanoide) (Video Ragni robotici e bipedi) ed i software open source (GitHUb-spiderbot), le piattaforme di programmazione di robot (Arduino) (Mblock) (OpenRoberta) (VexCode VR) (Tinkercad) (MakeCode) (Lego) e  le “abilità” (Synthiam)  che possono essere “scaricate” sui robot in uso.

Quindi possiamo fare sempre molto di più nel campo didattico ed educativo rendendo i ragazzi delle nostre scuole protagonisti in questa nuova rivoluzione industriale dominata dalla robotica e dall’intelligenza artificiale. 

Da queste esperienze è nata l’idea di rendere i ragazzi protagonisti nella creazione di qualcosa, semplice dal punto di vista tecnologico, ma realizzato in tutte le sue fasi con la loro collaborazione

L’iniziativa è partita dal prof. Donato Mazzei, docente di Disegno e Grafica che li ha coinvolti nel disegno e la modellazione solida 3d di un  robot umanoide e di  ragni robotici con i primi risultati presentati in queste immagini. 

 

La successiva fase è stato il montaggio reale delle strutture meccaniche dei robot utilizzando  componenti disponibili e altre realizzate con la stampante 3D.

 

Lo stato attuale del montaggio del progetto è quello presentato nelle seguenti immagini

 

Cosa possiamo insegnare al nostro umanoide o al ragno robotico?

 Ad esempio potremmo “insegnare”:

  • all’umanoide ad inchinarsi e salutare un visitatore la cui presenza è riconosciuta da un sensore ad ultrasuoni (simulazione inchino modello 3d umanoide
  • al ragno robotico a muovere i primi passi e, tramite sensori, a riconoscere ed evitare ostacoli  

Infine potremmo impostare semplici dialoghi con l’umanoide usando le risorse software disponibili su piattaforme di robotica in rete (Synthiam). 

L’attuale progetto “Rob&Idea” ha un approccio multidisciplinare, collegandosi alle discipline dell’area tecnologia del biennio ITI (quinquennale di informatica e quadriennale robotica) e l’obiettivo, nel breve termine, è quello di potenziare le capacità e abilità dei ragazzi nel campo dell’informatica applicata alla tecnologia robotica; nel medio termine proporre un approccio interdisciplinare, coinvolgendo le discipline dell’area Scientifica, Area linguistica e storico sociale dell’Istituto tecnico e dell’istituto liceale. In parallelo il progetto si propone di divulgare le esperienze di robotica, con linguaggi idonei all’età, ai studenti del primo ciclo dell’Istituto comprensivo “First  Campus” di Bergamo.

Il progetto Rob&Idea usa le risorse disponibili nei laboratori dell’Istituto “First Campus”  e le seguenti risorse disponibili in rete con accesso gratuito (Autodesk) (SnapMaker) (Synthiam) (Arduino) (Mblock(OpenRoberta) (VexCode) (Tinkercad) (Makecode) (Lego) (RoboDk) (e.Do cloud) (Fischer Technik) 

Contiamo di tornare presto a narrare il seguito di questa entusiasmante esperienza

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Bibliografia di approfondimento in rete 

RISORSE IN RETE

[ video  Il cavaliere robot di leonardo ] – [ Video  Humanoid robot  ] – [ Video ArduSpiderin Robot  ] – [ GitHUB – software open source spider robot ] – [ piattaforma Arduino  ] – [ piattaforma   Makeblock  ] – [ piattaforma OpenRoberta ] –  ] – [ piattaforma di robotica  vex robotic ] – [ piattaforma tinkercad   Autodesk ] – [ piattaforma   Makecode ] – [sito Lego  ] – [ piattaforma  Syntiam  ] – [ sito Autodesk  ] – [ stampante 3D  SnapMaker ] – [ sito  robodk  ] – [ sito Edo Comau  ] – [ sito  Fisher technik ]

Riferimenti istituzionali:  

ITI Alan Turing  – First Campus Bergamo Fondazione Luigi Clerici Milano

 

Donato Mazzei, docente di Disegno e robotica nel biennio ITI 

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