Il robot della fabbrica

1. Preparazione

• Leggi il materiale per gli studenti disponibile nell'app EV3 Classroom.
• Raccogli alcune informazioni sulle attività che i robot autonomi con ruote svolgono nelle fabbriche e nei magazzini.
• Per questa lezione, ti occorreranno nastro nero, pennarelli, un metro a nastro e un oggetto di grandi dimensioni per creare il percorso della fabbrica.
• Si consiglia agli studenti di completare le altre lezioni dell'unità prima di affrontare questa sfida.
• Per completare questa lezione, gli studenti dovranno costruire il modello di struttura motrice. La realizzazione richiederà 30 minuti circa.
• Se il tempo a disposizione non è sufficiente, suddividi la lezione in più sessioni.

Parte A.

2. Coinvolgimento (10 min.)

• Utilizza le idee suggerite nella sezione Avvia una discussione per coinvolgere gli studenti in un dibattito incentrato sulla lezione.
• Organizza gli studenti in gruppi di due.

3. Esplorazione (35 min.)

• Chiedi agli studenti di scambiarsi idee per estendere la struttura motrice in modo che afferri il cuboide e lo depositi al centro del cerchio target (ovvero la "zona di consegna").
• Incoraggiali a creare diversi prototipi, mettendosi alla prova sia nella costruzione che nella programmazione.
• Concedi agli studenti il tempo necessario per costruire e testare le proprie soluzioni.

Parte B.

4. Spiegazione (10 min.)

• Avvia una discussione sulle funzionalità principali che consentono al robot di seguire la linea e fermarsi davanti all'oggetto di grandi dimensioni.

5. Elaborazione (35 min.)

• Chiedi agli studenti di scambiarsi idee per estendere la struttura motrice in modo che segua la linea e si fermi il più vicino possibile all'oggetto di grandi dimensioni.
• Lascia che continuino a lavorare ai loro robot fino a quando saranno pronti ad affrontare la sfida.
• Non dimenticare di lasciare un po' di tempo per riordinare.

6. Valutazione

• Fornisci un riscontro su ciò che ogni studente ha realizzato.
• Valuta la creatività delle soluzioni proposte e la capacità di lavorare in squadra.
• Per semplificare la procedura, puoi utilizzare le sezioni di valutazione fornite.

Uno dei compiti dei robot autonomi con ruote nella fabbrica LEGO^® è spostare scatole tra le diverse postazioni di lavoro. Questi robot completamente autonomi sono persino in grado di tornare a una stazione di ricarica quando il livello della batteria si riduce e svolgono i propri compiti in modo efficiente, senza urtare contro pareti, persone o altri robot.

Utilizza le seguenti domande per coinvolgere gli studenti in una discussione su come la struttura motrice potrebbe eseguire compiti simili ai robot della fabbrica LEGO:

• Pensi che la struttura motrice potrebbe essere utilizzata per eseguire compiti simili ai robot della fabbrica LEGO?
• Quale delle estensioni delle lezioni precedenti potrebbe risultare utile per tali compiti?

Descrizione del progetto
Progettare e costruire estensioni sulla struttura motrice e programmarla per:

• Afferrare il cuboide e portarlo il più vicino possibile al centro del cerchio target per poi rilasciarlo.
• Rilevare e seguire la linea, fermandosi il più vicino possibile all'oggetto di grandi dimensioni, senza tuttavia toccarlo.

Soluzioni aperte
Questo progetto è ideato in modo che ogni studente o team possa creare una soluzione unica. Utilizza queste domande per aiutare i team a scambiarsi idee e riuscire a svolgere le attività indicate nella descrizione del progetto:

• In che modo il robot può raggiungere il centro della zona di consegna?
• In che modo il robot può smettere di seguire la linea dopo essere arrivato il più vicino possibile all'oggetto di grandi dimensioni?

Impostazione del percorso di fabbrica
Per creare il percorso illustrato di seguito, gli studenti avranno bisogno di nastro nero, pennarelli, un metro a nastro, il cuboide e un oggetto di grandi dimensioni da posizionare alla fine della linea nera. Le misurazioni fornite sono solo suggerimenti e possono essere modificate, ma la soluzione di esempio e il programma della soluzione si basano su queste misurazioni.

Soluzione di esempio
La soluzione di esempio combina le seguenti estensioni:

• Struttura motrice
• Motore medio - Struttura motrice
• Sensore ad ultrasuoni - Struttura motrice
• Sensore di colore - Struttura motrice
• Sensore giroscopico - Struttura motrice

Uso del sensore giroscopico
Mentre viene collegato al mattoncino EV3 e quando questo viene avviato, il sensore giroscopico deve essere completamente immobile. Se le letture angolari del sensore giroscopico cambiano mentre la struttura motrice è ferma, scollega il sensore e ricollegalo.

Programma della soluzione

Per semplificare la lezione:

• Collabora con gli studenti per aiutarli a capire come far sì che il robot smetta di seguire la linea quando viene rilevato l'oggetto di grandi dimensioni
• Suggerisci agli studenti di rivedere le lezioni precedenti dell'unità
• Consenti agli studenti di dirigere il robot verso l'oggetto di grandi dimensioni senza seguire la linea
• Incoraggia il coaching e l'apprendimento reciproco

Per portare la lezione a un livello superiore:

• Incoraggia gli studenti a procedere in avanti esattamente di 84 cm dopo aver raccolto il cuboide e quindi a utilizzare il sensore giroscopico per puntare il robot verso il cerchio target
• Utilizza un nastro adesivo di un colore diverso rispetto a quello impiegato nella lezione Colori e linee

Checklist di osservazione per l'insegnante
Crea una scala adeguata alle tue esigenze, ad esempio:

1. Obiettivo parzialmente raggiunto
2. Obiettivo completamente raggiunto
3. Obiettivo superato

Per valutare i progressi compiuti dagli studenti, utilizza i seguenti criteri:

• Gli studenti hanno progettato un robot che soddisfa i requisiti indicati nella descrizione del progetto.
• Gli studenti hanno proposto soluzioni creative e hanno preso in considerazione varie soluzioni.
• Gli studenti hanno lavorato in squadra per superare la sfida.

Auto-valutazione
Invita ogni studente a scegliere il livello che ritiene rappresenti la qualità del suo lavoro.

• Bronzo: ho fatto del mio meglio in circostanze difficili.
• Argento: ho avuto qualche problema lungo il percorso, ma sono comunque riuscito a completare una delle attività.
• Oro: ho completato entrambe le attività con ottimi risultati.
• Platino: non solo ho completato entrambe le attività, ma ho anche aggiunto funzionalità originali ed efficaci.

Per integrare lo sviluppo delle capacità linguistiche, chiedi agli studenti di:

• Creare una presentazione o un video che evidenzi le caratteristiche e le prestazioni del robot
• Creare una presentazione che spieghi alcune caratteristiche importanti del loro programma

Nota: questo allungherà i tempi della lezione.

Gli studenti che hanno apprezzato questa lezione potrebbero essere interessati ai seguenti percorsi di studio:

• Informatica (programmazione di computer)
• Produzione e valutazione dei progetti
• Scienze, tecnologia, ingegneria e matematica