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Un esempio di robotica

Cos'è esattamente la robotica?
La parola robot evoca argomenti come intelligenza artificiale, robot a forma di uomo e tante altre cose.

È un argomento molto ampio, che noi non tratteremo.

Un robot è una macchina dotata di:
  • sensori, che sono i suoi occhi, le sue orecchie, il suo tatto, che servono per "misurare" e farsi un idea dell'ambiente che lo circonda;
  • un computer, il cervello, per elaborare le informazioni che arrivano dai sensori e decidere cosa fare;
  • una serie di motori, i muscoli, per compiere delle azioni in base a ciò che ha misurato.
Che forma ha un robot? Tantissime. Può avere una forma più o meno umana (ce ne sono pochissimi), può volare e lo chiamiamo drone, può assomigliare ad un animale, non c'è limite.

I primi robot erano per lo più telecomandati, il computer prendeva poche decisioni.
Poi sono venuti i robot ai quali veniva dato un compito specifico, ben chiaro, e loro erano in grado di svolgerlo senza difficoltà. Per esempio, muoviti in avanti di 10 metri, poi gira di 50 gradi, puoi muoviti di altri 20 metri.
Ma si può parlare di robotica vera e propria quando il robot di muove in un ambiente che non conosce, quando attraverso i suoi sensori misura qualcosa, con il suo cervello prende delle decisioni in base a quello che ha misurato e poi, con i suoi motori, le mette in pratica.

Guardiamo questo video. Il robot è un robot della serie Lego Mindstorm. Come tutti i prodotti della Lego può essere montato in varie forma, compresa quella con i cingoli. Per girare il video mi sono fatto aiutare da un simpatico asinello blu di nome Poppi.


Il robot viene programmato tramite un semplice linguaggio di programmazione a blocchi. Questo è lo schema con cui ho programmato il robot per fare il video precedente:
Quello che vedete davanti al robot, che sembra la testa e gli occhi del robot, è in realtà un sensore (a infrarossi) che permette al robot di vedere se ha ostacoli davanti.

Il robot non sa dove si trova l'ostacolo (Poppi).  Poppi può stare più avanti o più indietro. L'anello che vedete a sinistra nello schema a blocchi, dice al robot di muoversi in linea retta finché il sensore non trova un ostacolo.
Più precisamente, il blocco dentro l'anello dice al robot di fare un passo in avanti, il blocco alla fine dell'anello dice al robot di ripetere l'operazione finché non trova un ostacolo davanti. Il senso è: MUOVITI FINCHÉ NON TROVI UN OSTACOLO.

Questo vuol dire che il robot non si muove in un ambiente noto, non sa dov'è Poppi, lo deve trovare. L'unico vincolo è che sia davanti a lui, ma quanto avanti non lo sa.
Il resto è una sequenza prefissata. Va indietro per un secondo, attiva la rotazione dell'arma (il blocco in basso), ruota su se stesso di 180 gradi e si muove verso l'ostacolo di tre giri delle ruote: quanto basta per avvicinarsi a Poppi e abbatterlo. A quel punto il programma termina.

Per vedere altri video e leggere tutta la storia clicca qui:
Poppi, l'asinello che sussurrava al Lego Mindstorm 

Qui potete vedere il Lego Mindstorm che risolve il cubo di Rubick: prima con il sensore di colore analizza tutte le facce del cubo, poi lo risolve.
 

Qui un gruppo di studenti universitari lo ha programmato per seguire una linea tracciata sul pavimento che lui non conosce: usa il suo sensore di colore per non perdere la strada. Poi lo fa entrare in un labirinto e lì va un po' a sbattere da tutte le parti.

Negli ultimi due casi non si usa il linguaggio di programmazione a blocchi che vi ho mostrato in precedenza, ma linguaggi di programmazione molto più complessi ed evoluti.

Indovina se sono bisogni, beni o servizi

Dividere in bisogni primari, bisogni secondari, beni e servizi gli elementi che compaiono.

Bisogni, Beni e servizi

La lezione può essere scaricata cliccando su questo collegamento.

Le arance con l'ombelico e i pomodori di Pachino

"La scoperta di un piatto nuovo è più preziosa per il genere umano che la scoperta di una nuova stella."
Brillat- Savarin

Seguiamo insieme, grazie a Duccio Caccioni di Cultura e Cultura, la strana storia delle arance con l'ombelico e dei pomodori di Pachino.




Per le classi prime - materiale di disegno tecnico e quadernone di tecnologia

Cliccando su questo link trovate l'elenco completo del materiale per il disegno tecnico:
Il materiale per il disegno tecnico
Su quest'altro link trovate le caratteristiche che deve aver il quadernone, che useremo sia nelle ore di teoria, sia nelle ore di disegno tecnico.
Il quadernone

Buon 2015/2016

Buon anno scolastico 
a tutti

Documento sulle auto ibride

Un esempio di macchina ibrida

Un po' di chiacchiere intorno ad una macchina ibrida.
Nel video, con motore termico, intende il motore a benzina. Termico perché si basa sul calore sviluppato dal carburante che brucia.
Quando parla di rigenerazione e di frenata rigenerativa intende le fasi di ricarica della batteria.


Il motore a 4 tempi a benzina

Il sistema biella - manovella

Il sistema biella - manovella trasforma il moto oscillatorio del pistone in moto rotatorio. La biella è l'elemento attaccato al pistone, la manovella l'elemento attaccato all'albero motore.
Nel video la biella è a destra, la manovella a sinistra.

Il progetto CODE.ORG


Il progetto CODE.ORG nasce negli Stati Uniti e ha come obiettivo quello di introdurre gli studenti e i ragazzini di tutto il mondo all'informatica, alla programmazione, al pensiero computazionale.

PENSIERO COMPUTAZIONALE!?!?!?!? CHE DIAVOLERIA È???

La definizione precisa è un po' complessa, potremmo dire, per semplificare molto, che il pensiero computazionale è il processo mentale (il ragionamento) che porta alla risoluzione di determinati problemi.

OH NO, ANCORA PROBLEMI DI MATEMATICA???

Non solo matematica, anzi, nel CODE.ORG non si parla di matematica.
In informatica tutto è visto come un problema e il programmatore deve spiegare al computer/tablet/smartphone come affrontarlo.
In altre parole il programmatore spiega al dispositivo come risolvere il problema. Per fare questo deve avere le idee molto chiare su come si risolve.

Un esempio di problema non matematico?
La visualizzazione dei messaggi su una chat di WhatsApp. Il programmatore spiega allo smartphone come devono essere visualizzati i messaggi, quanti ne devono essere visualizzati, l'ordine in cui devono essere visualizzati, come comportarsi se il messaggio contiene una foto o un video, ecc...
Il programmatore non può lasciare nulla al caso, altrimenti escono fuori i cosiddetti bugs.

L'obiettivo del progetto CODE.ORG è cominciare a imparare come dare istruzioni chiare ad un oggetto per fargli fare qualcosa.
Viene usato un metodo intuitivo, guardiamo questa immagine:


Abbiamo a disposizione solo tre istruzioni semplici: "muovi avanti", "gira a destra", "gira a sinistra".
Problema: che istruzioni devo dare all'uccellino di Angry Birds per fargli raggiungere l'odiato maialino?
Soluzione: devo usare due blocchi "muovi avanti"
Questo è il primo livello, gli altri sono molto più complessi.

Clicca qui per andare al sito del CODE.ORG.



Perché vola un aereo?

Rispondere a questa domanda richiederebbe principi della fisica molto complessi.

L'importate è sapere che tutto dipende dalla forma dell'ala. Non la forma geometrica (a delta, in avanti, in dietro, ecc...), sì, conta anche quella, ma io mi riferisco alla sezione. La parte sotto dell'ala è sempre un po' più piatta della parte sopra. La parte sopra è sempre un po' più bombata della parte sotto.
Questa fa in modo che l'aria debba percorre un po' più strada sopra che sotto e per questo vada più veloce sopra che sotto.
Per principi fisici complessi, questo provoca una sorta di risucchio verso l'alto: la forma dell'ala fa in modo che l'aereo venga risucchiato verso l'alto.

L'equilibrio tra questa forza di risucchio (che si chiama portanza) rivolta verso l'alto e la forza di gravità, rivolta verso il basso, determina l'equilibrio del volo dell'aereo.

Quello che non ho detto è che il risucchio dipende anche dalla velocità dell'aereo: al di sotto di  una certa velocità il risucchio non è in grado di equilibrare la forza di gravità, e l'aereo diviene incontrollabile.

Guardiamo questo video. Ad un certo punto scompare l'audio, ma la parte che ci interessa è ben spiegata.

I motori a reazione degli aerei

Come funziona il motore a reazione di un aereo, motore detto anche turbofan?

Sfrutta il principio della fisica chiamato di azione e reazione. Non ci interessa scendere in dettaglio sui principi fisici, però dovete sapere che se sparate qualcosa in una direzione, il vostro corpo subisce una spinta nella direzione opposta.

Avete mai visto un film in cui qualcuno inesperto spara un colpo di pistola e cade? Cade perché nel momento in cui il piccolo proiettile viene lanciato ad una velocità altissima in una direzione, la pistola subisce una spinta nel verso opposto, e se uno non se l'aspetta si sbilancia. Stessa cosa con un fucile.

Anche con un trapano. Quando la punta e il motore del trapano cominciano a qirare  in un verso, se non lo tenete stretto, il resto del trapano comincia a girare nel verso opposto.

Un'altro esperimento? Avete la doccia con il tubo flessibile? Lasciare libero di muoversi l'erogatore e il tubo e aprite e chiudete l'acqua: sembrerà un serpente impazzito perché tenderà sempre a muoversi in direzione opposta al flusso d'acqua.

Che centra tutto questo i motori degli aerei?

Nei motori degli aerei viene spinta verso la coda degli aerei una grande quantità di aria ad una velocità veramente, veramente, ma VERAMENTE alta. Di conseguenza l'aereo si muove in avanti.

Cosa rende così veloce l'aria che esce dai motori? Il carburante che brucia.

L'aria entra nella parte frontale del motore, all'interno del motore si mischia con il carburante che brucia, questo la riscalda e le conferisce moltissima energia e velocità. L'aria poi esce dal retro del motore, con tutta la velocità che ha acquisito.

Ecco un video.

 


Assonometria isometrica di un cilindro

Per disegnare l'assonometria cavaliera di un cilindro è necessario posizionare sul piano xy una circonferenza.
La figura in basso mostra una possibilità di esecuzione: costruire la circonferenza indeformata al di sotto degli assi, riportarla per punti sul piano xy e, usando un curvilinee, tracciare la circonferenza nel piano xy.

Un'altra possibilità, più semplice, è costruire la circonferenza direttamente a partire dal piano xy. Si costruisce il quadrato che la contiene, che nel piano xy è deformato in un rombo, e ha lato pari al diametro della circonferenza, e si usa una tecnica che prevede di individuare quattro centri e di tracciare quattro archi con il compasso.
Difficile? Guardiamo questo video. Potete anche togliere l'audio, perché è in spagnolo, ma le immagini sono chiarissime.

 

Vi condivido anche quest'ultimo video, sempre in spagnolo con musica molto spagnoleggiante. Notate che per costruire la base superiore dovete costruire il "quadrato isometrico" e la "circonferenza isometrica" anche sopra.

L'eurotunnel - il tunnel ferroviario sotto il canale della Manica

Forse non tutti sanno che esiste un tunnel che collega Francia a Inghilterra: l'Eurotunnel.

Un tunnel sotto l'acqua direte voi? Beh... dipende dai punti di vista, il tunnel è scavato ben al di sotto del fondo del mare, quindi nella solida roccia, non nell'acqua.
Rimane un'opera ingegneristica gigantesca e molto difficile da realizzare: 50,5km di lunghezza per una profondità massima di 75 metri sotto il livello del mare.
Il tunnel è stato costruito interamente usando talpe meccaniche.
 Si tratta di un tunnel ferroviario, quindi potete andare in treno da Londra a Parigi e viceversa, oppure arrivare all'imbocco del tunnel e caricare la vostra automobile su dei treni navetta che vi portano dall'altra parte.

Questo video ve ne parla un po', e vi racconta anche come non sia stato un successo economico fino al 2009.



Da FIFA 1994 a FIFA 2015 e Sensible Soccer, l'evoluzione della grafica nei videogiochi: vista dall'alto, assonomtria e prospettiva.

In questo post voglio raccontarvi come discorsi quali viste dall'alto, assonometrie e prospettive, non sono solo chiacchiere astratte, ma le ritrovate nei videogiochi con i quali vi divertite ogni giorno.
Come tema dei videogiochi ho scelto il calcio e l'evoluzione dei videogiochi calcistici.

Cominciamo con Sensible Soccer (se ne parlate ai vostri genitori potrebbero conoscerlo), un titolo del 1992. Sebbene i giocatori siano vagamente tridimensionali, il gioco è bidimensionale. Il campo di calcio è visto dall'alto, non c'è nessun effetto reale di tridimensionalità.
È come se ci fosse una telecamera sopra il campo che si muove per tenere sempre inquadrato il pallone, ma di fatto guarda il campo sempre dall'alto.



Passiamo alla serie FIFA. La prima versione è del 1994. Il video è abbastanza lungo, ma concentratevi nel passaggio da FIFA 95 a FIFA 96, siamo poco dopo l'istante 1:00. Cosa succede alla grafica? C'è letteralmente un salto di qualità, e non è nei dettagli o nella risoluzione, ma nella rappresentazione grafica.

Si passa da una rappresentazione in assonometria isometrica ad una rappresentazione in prospettiva.

Nella coppia di immagini sottostante vedete FIFA94. Già dalla prima immagine, guardando le righe del campo, si intuisce che si tratta di un'assonometria. Nell'immagine più in basso vi ho inserito una possibile terna di assi x, y, z. Vedete, sono gli assi dell'assonometria isometrica.
Caratteristica delle assonometrie è che le righe che nella realtà sono parallele, si disegnano parallele, ed infatti le righe del campo sono disegnate tutte parallele tra loro. Conseguenza di ciò, un oggetto o è lontano, o è vicino, si disegna sempre con le stesse misure.

Facciamo un salto di venti anni in avanti. Ora siamo a FIFA2015. La rappresentazione usata è la prospettiva frontale ad un punto di fuga.
Vedete che ora le rette che nella realtà sono parallele, nel disegno convergono tutte verso un unico punto. L'effetto di questo è che più un oggetto è lontano dal punto di vista dell'osservatore più si disegna piccolo.

Assonometria isometrica di un prisma a base esagonale

Questo è il disegno che inizieremo, e spero finiremo, Venerdì 28 Marzo.
Si costruisce prima l'esagono indeformato sotto la linea orizzonatale e poi si riportano in punti, uno per uno, sul piano xy.
Dategli un'occhiata