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TUTORIAL – MOTORI MAKEBLOCK MBOT
Il kit mBot fornisce all’utilizzatore due motori: i motori sono lo strumento attraverso il quale il robot prende vita e riesce a spostarsi nello spazio che lo circonda in maniera fluida e abbastanza precisa.
by Roberto Faloppi
Makeblock mBot
Tempo di lettura/visione: 7 min
Introduzione
Il robot mBot della Makeblock è un kit educativo utilizzato per lo studio e l’apprendimento delle materie STEAM e adatto per tutti i principianti alle prime armi. Il kit è sicuramente uno dei più facili da assemblare e da programmare ed uno dei più adatti all’introduzione della robotica, in quanto ti avvicina a questo mondo in modo intuitivo e divertente e rende l'insegnamento e l'apprendimento della programmazione robotica semplice e piacevole.
Con un cacciavite, le istruzioni passo-passo e un software di programmazione block-based ispirato a Scratch 3.0, puoi costruire un robot da zero e provare le soddisfazioni della creazione pratica. Imparerai a conoscere le parti elettroniche e meccaniche di un robot, come motori e sensori, e i principi base della programmazione basata su blocchi, sviluppando capacità logiche di pensiero e progettazione.
In questo tutorial vedrai come collegare il robot mBot al computer e come utilizzare i motori presenti nel set.
Con un cacciavite, le istruzioni passo-passo e un software di programmazione block-based ispirato a Scratch 3.0, puoi costruire un robot da zero e provare le soddisfazioni della creazione pratica. Imparerai a conoscere le parti elettroniche e meccaniche di un robot, come motori e sensori, e i principi base della programmazione basata su blocchi, sviluppando capacità logiche di pensiero e progettazione.
In questo tutorial vedrai come collegare il robot mBot al computer e come utilizzare i motori presenti nel set.
Nello specifico, approfondirai:
- il collegamento del robot mBot con mBlock v5.2.0
- la programmazione dei motori per far muovere il robot
- alcuni esempi di movimento per studiare ed imparare la geometria
- Makeblock mBot entry-level educational robot kit
- Computer
- Software Makeblock mBlock v5.2.0, basato su Scratch 3.0
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Collegamento del robot mBot al software mBlock v.5.2.0
Per collegare mBot al PC e programmarlo puoi utilizzare il software proprietario mBlock, sia nella versione desktop che in quella online, con o senza registrazione. Ci sono due modalità di comunicazione:
- upload/Carica File: il codice viene caricato sul dispositivo in modo tale che il dispositivo segua le istruzioni programmate anche dopo la disconnessione dal pc
- live/Dal vivo: il segnale viene inviato real-time tra dispositivo e pc, ciò permette l’interazione di mBot con lo Stage (personaggi e sfondi) attraverso l’utilizzo di broadcast e di variabili
- cavo USB
- modulo Bluetooth
- modulo 2.4 G
Assicurati che il computer che utilizzerai sia dotato di almeno una porta USB di tipo A (standard) o abbia un modulo di connessione Bluetooth e che sia installata l’ultima versione del software mBlock. Se vuoi utilizzare il software online invece è necessario installare e attivare anche il driver del dispositivo Web mBlock; assicurati, innanzitutto, che il tuo sistema operativo sia compatibile con mLink e di installarne l'ultima versione. I requisiti di sistema sono:
- Windows 7 o 10 (64-bit recommended)
- macOS 10.10+
- scarica e installa mLink dalla pagina web dedicata nel sito ufficiale di mBlock
- avvia mLink e assicurati che sia in esecuzione: dovrà comparire l’icona specifica nella barra degli strumenti (Figura 1)
Per iniziare collega mBot con mBlock 5. Una volta avviato il programma, il primo passo che devi eseguire è far comparire nella scheda “Dispositivi” il blocco di mBot e di conseguenza i blocchi di programmazione specifici. Per farlo:
- clicca sulla scheda “Dispositivi” e poi sul pulsante “aggiungi” situato a sinistra della schermata (Figura 2)
- fai doppio clic su “mBot” (Figura 3)
- i singoli blocchi di programmazione compariranno ognuno nella specifica categoria (Figura 4)
Il collegamento di mBot è ora molto semplice e non è richiesto alcun setup:
- scegli la modalità di collegamento: “upload” o “live” (Figura 4)
- clicca sul pulsante “Collega” (Figura 4)
- scegli il tipo di connessione (Figura 5)
- a connessione avvenuta, inizia a programmare
Se riscontri problemi con le connessioni wireless prova ad effettuare la prima connessione con il cavo USB e poi aggiorna il firmware del robot cliccando su “Impostazioni” (Figura 6). A questo punto riprova a collegarti con il Bluetooth o con il modulo 2.4 G.
Anche l’installazione di tutti i dispositivi presenti nel kit, ovvero motori e sensori, è istantanea e automatica ed anche per loro non è richiesto alcun setup: una volta connesso al computer mBlock rileverà automaticamente la presenza dei motori e di tutti i sensori collegati alla scheda mCore.
Per verificare che l’installazione sia andata a buon fine puoi testare il robot cercando e cliccando una sola volta l’istruzione “suona la nota C4 per 0.25 battute“: mBot emetterà un suono per tutta la durata scritta nell’istruzione (in questo caso 0.25 battute). Ora prova a far muovere il robot programmandolo.
Anche l’installazione di tutti i dispositivi presenti nel kit, ovvero motori e sensori, è istantanea e automatica ed anche per loro non è richiesto alcun setup: una volta connesso al computer mBlock rileverà automaticamente la presenza dei motori e di tutti i sensori collegati alla scheda mCore.
Per verificare che l’installazione sia andata a buon fine puoi testare il robot cercando e cliccando una sola volta l’istruzione “suona la nota C4 per 0.25 battute“: mBot emetterà un suono per tutta la durata scritta nell’istruzione (in questo caso 0.25 battute). Ora prova a far muovere il robot programmandolo.
Come programmare l’utilizzo dei motori in mBlock 5
I motori permettono di mettere in movimento tutti i robot che puoi costruire con il set. Puoi accenderli e spegnerli quando vuoi attraverso dei blocchi separati, decidendo anche in quale direzione far andare e far girare il robot: avanti, indietro, verso destra o verso sinistra. Puoi selezionare la velocità dei motori attraverso una scala numerica che va da 0 a 100 e stabilire per quando tempo debbano rimanere accesi, in secondi. Se per la potenza inserisci numeri negativi cambierai il verso di rotazione dell’asse dei motori.
Nella categoria “Azione” sono racchiuse tutte le istruzioni che gestiscono i motori (Figura 7). Avrai notato che nelle prime quattro dovrai settare i valori di potenza e tempo mentre nella quinta il controllo temporale non viene più effettuato e il motore sarà sempre acceso fintantoché non verrà utilizzata l’istruzione di stop (l’ultima della lista). La sesta invece, al contrario delle altre, permette di gestire la velocità e la direzione (numeri positivi e negativi) di ogni singolo motore.
Nella categoria “Azione” sono racchiuse tutte le istruzioni che gestiscono i motori (Figura 7). Avrai notato che nelle prime quattro dovrai settare i valori di potenza e tempo mentre nella quinta il controllo temporale non viene più effettuato e il motore sarà sempre acceso fintantoché non verrà utilizzata l’istruzione di stop (l’ultima della lista). La sesta invece, al contrario delle altre, permette di gestire la velocità e la direzione (numeri positivi e negativi) di ogni singolo motore.
Per prendere familiarità con mBot, inizia con un esercizio semplicissimo e allo stesso tempo essenziale per capire come funziona il programma, ovvero fai muovere il robot per un certo tempo predefinito. L’obiettivo è scegliere l’istruzione in base alla direzione prescelta e dare un valore di potenza ai motori per poi specificare per quanto tempo questa forza debba essere applicata: ad esempio fai muovere il robot in avanti con una potenza di 100 per 2 secondi. Dopo aver scelto l’evento iniziale (ad esempio la bandierina che si trova nella sezione “Situazioni”) collega, come i pezzi di un puzzle, l’istruzione “vai avanti alla potenza 50% per 1 secondo” cambiando il valore 50 con 100 e il valore 1 con 2 (Figura 8).
Il robot si muoverà secondo quanto gli è stato impostato.
L’istruzione “vai avanti alla potenza 50%” svincola, invece, il movimento del robot dal tempo, permettendoti di scegliere soltanto la potenza e, dal menu a tendina, una delle quattro direzioni. Bisognerà quindi inserire un nuovo evento e una nuova istruzione per farlo fermare. Lo script seguente, ad esempio, farà muovere in avanti il robot con velocità 50% quando si clicca sulla lettera “m” (move) della tastiera e lo farà fermare quando si clicca sulla lettera “s” (stop) (Figura 9).
L’istruzione “vai avanti alla potenza 50%” svincola, invece, il movimento del robot dal tempo, permettendoti di scegliere soltanto la potenza e, dal menu a tendina, una delle quattro direzioni. Bisognerà quindi inserire un nuovo evento e una nuova istruzione per farlo fermare. Lo script seguente, ad esempio, farà muovere in avanti il robot con velocità 50% quando si clicca sulla lettera “m” (move) della tastiera e lo farà fermare quando si clicca sulla lettera “s” (stop) (Figura 9).
Per gestire completamente lo spostamento di mBot puoi utilizzare invece questo script: ad ogni freccia direzionale è associato un comportamento, il movimento si ferma premendo la barra spaziatrice (Figura 10).
Come utilizzare il robot mBot per studiare geometria
Ora che hai visto come si muove il robot mBot puoi anche cominciare a fargli fare dei percorsi un po’ più complicati, ad esempio disegnando con la traiettoria delle figure geometriche. Prova quindi a programmare il robot in modo tale che esegua un percorso a forma di quadrato e poi uno a forma di triangolo equilatero.
Qui le cose si complicano leggermente perché il programma non mette a disposizione delle istruzioni per eseguire delle curve con angoli prestabiliti. Puoi utilizzare le istruzioni per ruotare a destra e a sinistra ma bisogna settare appropriatamente le due variabili dipendenti: potenza e tempo (ATTENZIONE: tra queste due variabili c'è una dipendenza non lineare). Girare ad una determinata potenza per un determinato tempo farà percorrere a mBot un determinato angolo. I valori giusti per ogni angolo desiderato vanno trovati attraverso il metodo sperimentale, ovvero facendo dei tentativi e aggiustando i valori di volta in volta.
Per tracciare un quadrato i valori che puoi utilizzare per i movimenti di rotazione (che dipendono da tanti fattori tra cui il tipo di superficie in cui si effettuano i test) potrebbero essere questi:
Avrai sicuramente notato che le istruzioni si ripetono per quattro volte in blocchi di due e che lo script precedente è sì efficace ma verboso e ripetitivo. Puoi utilizzare così il blocco “ripeti”, impostando il numero di cicli a 4, che permette la ripetizione per quattro volte della logica implementata (Figura 12).
Qui le cose si complicano leggermente perché il programma non mette a disposizione delle istruzioni per eseguire delle curve con angoli prestabiliti. Puoi utilizzare le istruzioni per ruotare a destra e a sinistra ma bisogna settare appropriatamente le due variabili dipendenti: potenza e tempo (ATTENZIONE: tra queste due variabili c'è una dipendenza non lineare). Girare ad una determinata potenza per un determinato tempo farà percorrere a mBot un determinato angolo. I valori giusti per ogni angolo desiderato vanno trovati attraverso il metodo sperimentale, ovvero facendo dei tentativi e aggiustando i valori di volta in volta.
Per tracciare un quadrato i valori che puoi utilizzare per i movimenti di rotazione (che dipendono da tanti fattori tra cui il tipo di superficie in cui si effettuano i test) potrebbero essere questi:
- potenza = 40%
- tempo = 1.1 secondi
Avrai sicuramente notato che le istruzioni si ripetono per quattro volte in blocchi di due e che lo script precedente è sì efficace ma verboso e ripetitivo. Puoi utilizzare così il blocco “ripeti”, impostando il numero di cicli a 4, che permette la ripetizione per quattro volte della logica implementata (Figura 12).
Per disegnare un triangolo invece i valori da inserire per le rotazioni potrebbero essere questi altri:
Come per il quadrato, lo script appena presentato è ripetitivo e poco efficiente; usa anche in questo esercizio il blocco “ripeti” per ottenere un codice più elegante e più veloce da leggere e modificare (Figura 14).
- potenza = 50%
- tempo = 1.1 secondi
Come per il quadrato, lo script appena presentato è ripetitivo e poco efficiente; usa anche in questo esercizio il blocco “ripeti” per ottenere un codice più elegante e più veloce da leggere e modificare (Figura 14).
Ora che sai muovere efficacemente il tuo robot, puoi passare alla programmazione un po’ più complessa.
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AUTORE
Roberto Faloppi
"Noi dobbiamo osare inventare l'avvenire. Tutto quello che viene dall'immaginazione dell'uomo è per l'uomo realizzabile." [Thomas Sankara] --- Mi chiamo Roberto Faloppi, ho una laurea triennale...
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