Scuola di Robotica-Kuka.Sim Pro Educational Kit

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1 Scuola di Robotica-Kuka.Sim Pro Educational Kit Kuka è una delle maggiori società mondiali di produzione di robot industriali e sistemi di controllo. La corrispondente italiana, KUKA Roboter Italia S.p.A. dispone di un know-how specifico nella ingegnerizzazione di sistemi robotizzati con impianti realizzati in tutto il mondo; in più, in Italia, è attiva una stretta collaborazione con operatori specializzati in settori specifici, i KUKA System Partner. Scuola di Robotica è un Ente Formatore dedicato all impiego della robotica come tecnologia didattica. Organizza corsi di formazione per Docenti e corsi per studenti, nei vari ordini e gradi. Kuka Italia e Scuola di Robotica collaborano da alcuni anni sul comune obiettivo di far conoscere e promuovere la robotica industriale e di servizio collegata in particolare allo sviluppo e applicazioni dei bracci robotici. Kuka e Scuola di Robotica hanno sviluppato un programma didattico per gli Istituti Tecnici e Professionali, e i Licei Tecnologici dedicato all uso del Sim Pro Kuka. Didattica dell Automazione e Robotica negli Istituti superiori Automazione e robotica sono entrate decisamente nelle aziende di diversi comparti, e sono materie d insegnamento a livello universitario. Molto spesso sono anche materie di insegnamento e contenuto di progetti didattici e POF presso Istituti Tecnici e Professionali, e Licei Tecnologici. Il recente Schema di direttiva, per l anno 2009, recante gli interventi prioritari, i criteri generali per la ripartizione delle somme, le indicazioni sul monitoraggio, il supporto e la valutazione degli interventi previsti dalla legge n. 440 del 1997, concernente l istituzione del fondo per l arricchimento e l ampliamento dell offerta formativa e per gli interventi perequativi, indica che, per la prima volta, l ampliamento dell offerta formativa dovrà, tra l altro, garantire la promozione dell insegnamento di Cittadinanza e Costituzione - anche attraverso la realizzazione di percorsi multidisciplinari -, del potenziamento della cultura scientifica e tecnologica - in particolare, progetti su domotica, robotica educativa (..) Infatti, dal punto di vista di una futura professione, e/o del proseguimento degli studi, studenti che abbiano lavorato su progetti di robotica a scuola sono avvantaggiati nella comprensione di diverse materie scientifiche e nella pratica su tecnologie up-to-date. Da alcuni anni, le realtà scolastiche di eccellenza in Italia (Istituto Tecnici e Professionali, Licei Tecnologici) collaborano con il mondo delle aziende, a livello locale e nazionale, in progetti comuni, al fine di garantire ai propri studenti il livello di competenze e conoscenze a

2 livello di stato dell arte, sia gli studenti decidano di proseguire gli studi, o si avviino alla professione. La programmazione, la progettazione e l utilizzo di reali robot industriali consente agli studenti di apprendere le materie curriculari comuni a tutti gli indirizzi e di acquisire competenze utili sia nel mondo del lavoro che nel mondo universitario. Nel mondo del lavoro internazionale e nazionale la robotica è una realtà solida con grandi prospettive per il futuro, per cui sia dal punto di vista del diploma che della laurea permetterà agli studenti di ambire a posizioni lavorative maggiormente soddisfacenti. Gli Istituti Superiori che si dotino di Kuka Sim Pro e poi, possibilmente, di un braccio robotico, possono collocarsi a un buon livello di rating, attraendo un maggior numero di studenti e migliorando la loro offerta. Kuka.Sim Pro KUKA.Sim Pro è un software progettato per la programmazione offline dei robot KUKA. Grazie all accoppiamento in tempo reale con KUKA.OfficeLite, l unità di controllo virtuale KUKA, il prodotto consente l analisi dei tempi ciclo e la generazione di programmi robot. KUKA.Sim Pro permette di creare e simulare gripper, pinze di saldatura e altre strutture cinematiche. Simula anche trasportatori di tipo push-pull e trasportatori a velocità costante. Una volta compilati i programmi robot con l aiuto di KUKA.OfficeLite (il controllo robot virtuale di KUKA), la programmazione avviene direttamente in KRL e permette di evitare l uso di postprocessori. Gli stessi programmi robot creati on site si possono caricare in KUKA.OfficeLite e riprodurre senza alcuna difficoltà in KUKA.Sim Pro. Quando li avrete completati, potrete inviare i layout ai vostri colleghi, che potranno visualizzarli con KUKA.Sim Viewer. I dati dei layout sono compressi, dunque di dimensioni così contenute che si possono tranquillamente spedire tramite la posta elettronica. KUKA Sim Pro è connesso in tempo reale a KUKA.OfficeLite, l unità di controllo virtuale di KUKA. Questo programma corrisponde quasi interamente al software installato sui "veri" controlli robot KUKA. In questo modo i tempi ciclo si possono prevedere con precisione quasi assoluta. I benefici didattici del Kit Educazione Sim Pro Fare didattica con Kuka.Sim Pro è il primo passo verso l acquisizione dell abilità di operare su di un robot reale. Studenti che abbiano studiato su Kuka Sim Pro possono uscire dagli Istituti con competenze direttamente utilizzabili in tempo reale, perché avranno applicato le conoscenze teoriche su uno strumento che è impiegato a livello professionale in molte aziende di Automazione e Robotica. Fare didattica con Kuka Sim Pro è il primo passo verso l acquisizione di un robot reale, poiché nulla di quanto acquistato e imparato andrà perduto, anzi facilita la creazione di progetti comuni scuola-industria. In tal senso, il Kuka Sim Pro, oltre che un importante strumento impiegato in azienda, è una tecnologia didattica molto sofisticata che permette agli studenti di integrarsi direttamente nel mondo del lavoro. Esso è inoltre uno strumento didattico che permette agli studenti di sviluppare argomenti complessi comprendendo immediatamente e praticamente le relazioni fra le nozioni studiate nei diversi corsi (disegno, meccanica, cad, programmazione, automazione, metodi produttivi...). Gli studenti possono lavorare su Kuka Sim Pro come se fossero già abilitati a

3 programmare una cella robotizzata, e questo NON mediante una simulazione euristica, ma mediante uno strumento di effettiva programmazione su un braccio reale. Infatti, Kuka Sim Pro non è solo uno strumento didattico, ma un prodotto professionale, che può funzionare anche da tecnologia didattica. Lo studio sulla programmazione di una cella robotizzata è di grande utilità per studenti di Istituti Tecnici e professionali, e di Licei Tecnologici, perché consente al Docente di introdurre l insegnamento della programmazione in modo diretto e pratico, con un feed-back interessante per la verifica della comprensione da parte degli studenti. Gli studenti possono applicare l apprendimento della programmazione direttamente su una cella robotica, anche se virtuale, che mantiene tuttavia le caratteristiche fisiche di una cella reale. Gli studenti possono così: imparare a dimensionare una cella robotizzata, prendere confidenza con i vari modelli di robot, imparare a programmare un robot, anche senza avere un robot a disposizione, ottenere delle informazioni predittive: collisioni, tempi ciclo, ecc. sviluppare pratica e confidenza con l automazione flessibile. Dal punto di vista dei costi/benefici, il Kuka Sim Pro permette, con una piccola spesa: la programmazione identica al reale, la visualizzazione 3D, la modellazione di celle, le verifiche fattibilità, creazione di simulazioni (x Sim Viewer). Il corso Kuka.Sim Pro È previsto un corso per l apprendimento dell uso di Kuka Sim Pro che può essere seguito dai docenti e dagli studenti, a seconda delle possibilità e delle necessità degli Istituti scolastici. Il corso intensivo, della durata di 8 ore per 3 giorni, tratta sia la programmazione del robot che l utilizzo di Kuka Sim Pro. Nel pacchetto sono compresi gratuitamente: Kuka Sim Viewer (un visualizzatore delle simulazioni realizzate con Sim Pro) KUKA.OfficeLite (un SW che rappresenta una emulazione del sistema di programmazione manuale in autoapprendimento). Kuka Sim Pro non richiede particolari requisiti di installazione ed uso. RAM 1Gb processore 1GHz scheda grafica supporti OpelGL risoluzione 1024 x 768 Requisiti minimi del PC:

4 Il progetto ISI Marconi L ISI Marconi di Piacenza è, per le sue caratteristiche, un Istituto adatto a diventare Polo Tecnologico, realizzando un laboratorio basato sul Scuola di Robotica-Kuka.Sim Pro Educational Kit (software e hardware) ed organizzando una rete di scuole dotate del solo laboratorio software e collegate in rete. Schema del Progetto

5 Il Progetto all ISI Marconi potrebbe prevedere i seguenti passi: Fase 1. Acquisto di N. 2 Licenze Kuka Sim Pro e corso di formazione a N. 4 insegnanti, tenuto da formatori certificati di Scuola di Robotica presso la sede di ISI Marconi. Stima costi: Licenza: Euro 1.500,00 più IVA 20% a licenza Totale: 3.600,00 Euro Corso: Euro 1.200,00 più R.A. 20% a partecipante Totale: 6.000,00 Euro Offerta speciale di lancio (sconto 50% entro 15/11/2010) 3.000,00 Euro Rimborso spese viaggio e soggiorno Stima: 400,00 Euro TOTALE: 7.000,00 Euro Fase 2. Workshop aperto al pubblico: Da organizzarsi all ISI Marconi alla fine di Ottobre 2010, allo scopo di presentare il Progetto e raccogliere adesioni e sostegno. Necessario rimborso spesa viaggio da Genova a Piacenza e ritorno per due formatori di Scuola di Robotica, e compenso orario come da tariffe. Stima costi: 500,00 Euro È prevista la partecipazione di un ricercatore robotico del CNR (gratuita) È prevista la partecipazione di un dirigente di Kuka Italia (gratuita) È possibile organizzare una dimostrazione del braccio Kuka KR 5 SIXX R650 (gratuita) Fase 3. Potenziale acquisto di un braccio rigenerato Kuka (circa ,00 euro) Fase 4. Organizzazione di una stella di istituti in rete con centro all ISI Marconi come sede dei corsi di formazione e, potenzialmente, del braccio robotico reale per test, verifiche, corsi di aggiornamento. In questo caso, le scuole appartenenti alla rete dovranno acquistare l Educational Kit (licenze più corso) e potranno periodicamente prenotare l uso del robot per sperimentare i propri programmi simulati, via Internet o mediante visite presso l ISI Marconi. Inoltre le scuole partecipanti al progetto progetteranno degli end-effector per il robot utilizzando diversi sistemi hardware e software: Arduino, C++, LabView, Java.

6 APPENDICE Moduli divisi per discipline e attività Lingua e letteratura italiana Analisi della figura del robot nella letteratura internazionale, redazione di schede tecniche e relazioni per potenziare il linguaggio su registri diversi. Queste attività sono legate al programma dell anno scolastico e possono essere portate avanti nei 5 anni. Lingua inglese La manualistica per il funzionamento e la programmazione dei robot è in inglese, così come le notizie che si reperiscono su internet. Questo è un incentivo all apprendimento della lingua inglese e all utilizzo della stessa per relazioni tecniche. Storia Percorso storico relativo alle macchine e alle rivoluzioni industriali. Matematica La progettazione e la programmazione di un robot prevedono l utilizzo di nozioni di matematica curriculari dal primo fino al quinto anno, le attività proposte saranno legate ai programmi annuali delle scuole. Diritto ed economia Analisi a livello economico della robotica, studio dei dati statistici sulla crescita mondiale dell uso dei robot a livello industriale e di servizio. Studio di come la robotica cambierà il mondo del lavoro e l economia. Scienze integrate (Fisica) Esperimenti legati ai concetti cardini della fisica a livello di scuola secondaria superiore Tecnologie e tecniche di rappresentazione grafica Progettazione e disegno di componentistica legata alla robotica industriale, progettazione di uno strumento da implementare al robot (end effector). Tecnologie informatiche La programmazione dei robot industriali può avvenire attraverso diversi linguaggi informatici: dalla programmazione del PLC, alla simulazione Sim Pro fino all uso di LabView. Tutti software che hanno un altro gradimento in ambiente industriale che opportunamente collocati nei percorsi didattici potranno essere preparatori anche ad altri linguaggi di programmazione.

7 Meccanica, Macchine La progettazione dei robot, lo studio della cinematica e della dinamica prevedono l uso di concetti legati alla meccanica. Sistemi e automazione Utilizzo del software Sim Pro per simulare una produzione automatizzata, applicazioni alla robotica dei temi trattati in sistemi Tecnologie Meccaniche di processo e di prodotto Simulazione di un processo attraverso l utilizzo del software Sim Pro Elettrotecnica e Elettronica Progettazione e programmazione di piccoli robot auto costruiti. Nota: LabView è un software di programmazione pensato per l automazione e la robotica. Il software è iconico e permette una programmazione ad alto livello con forti connessioni alle conoscenze matematiche, informatiche, logiche, linguistiche. Arduino: Progettazione di un end effector con l utilizzo della scheda open source arduino Java: Programmazione del sistema Arduino con Java Cad 3d: Utilizzo di Cad 3d per la progettazione di end effector per la cella robotica