La scienza, qualsivoglia siano i suoi ultimi sviluppi, ha le sue origini nelle tecniche, nelle arti e nei mestieri. La scienza emerge nel contatto con le cose, dipende dall evidenza dei sensi, e, per quanto sembri allontanarsi da essi, sempre ad essi deve tornare [Farrington, 1949] Nessie 2013 prende il volo I nuovi sviluppi del progetto di Robotica Educativa Laboratorio Permanente di Robotica Didattica - ITCS Erasmo da Rotterdam di Bollate - 1 Il punto di partenza Il Laboratorio Permanente di Robotica Didattica è nato nell ambito di un programma Scuole aperte e indirizzato a: 1. Ampliare l offerta formativa con attività a partecipazione pomeridiana volontaria 2. Sperimentare nuove forme didattiche più coinvolgenti capaci di ribaltare il rapporto standard docente studente senza rinunciare alla qualità dei contenuti 3. Creare una spazio capace di simulare il modo di operare di una impresa che si pone degli obiettivi da raggiungere e che si organizza per perseguirli (progetto Impresa Formativa Simulata) 4. Ravvivare l interesse verso le materie tecnico-scientifiche caratterizzanti il curriculum scolastico 5. Offrire la possibilità agli studenti di operare in gruppo e di essere parte attiva nella scelta nelle strategie da perseguire e nei contenuti da dare 6. Educare all autonomia nell affrontare problemi e imparare a risolverli 7. Introdurre l opportunità di sperimentare liberamente l idea di una didattica laboratoriale basata sul problem solving 2 1
In questi quattro anni di attività Il problema: mantenere costantemente alto l interesse e la continuità nel succedersi delle varie annate di studenti La soluzione: progettare un nuovo robot ogni anno che tenga conto delle esperienze passate ma che sia sempre rivolto al futuro 3 La scelta tecnica iniziale Sviluppare i progetti mantenendo una piattaforma flessibile basata su FPGA possa evolvere in parallelo al maturare della nostra esperienza 2008 2009 2010 4 2
2011: La nascita di Nessie 5 Nessie 2012 : La prima evoluzione La pinza I cingoli Sensore riconoscimento multifunzione 6 3
Nessie 2012: le nuove soluzioni Accelerometro Touch screen Sensore lineare 7 Nessie2012: l architettura interna AMBA BUS 8 4
Nuove IP introdotte con Nessie2012 (1) 9 Nuove IP introdotte con Nessie2012 (2) 10 5
Verso Nessie 2013: il nuovo progetto I punti di intervento su cui agire nel prossimo anno: 1. L organizzazione dei gruppi di lavoro per perfezionare e rafforzare l esperienza acquisita 2. L esportazione delle esperienze del laboratorio di robotica nella didattica curricolare 3. La sperimentazione di nuovi approcci progettuali che tengano in conto le nuove possibilità tecnologiche emerse in questi ultimi anni e offerte dai sistemi embedded a basso costo 4. Continuare la ricerca di sponsor interessati all attività didattica per l inserimento in programmi di donazione 11 1 L organizzazione dei gruppi di lavoro 12 6
2 L esportazione delle esperienze di robotica Mantenere il duplice binario: obbligatorio e volontario Contaminare i modelli didattici e tecnologici della didattica curriculare con le esperienze sperimentali pomeridiane Per contenere i danni del nuovo ordinamento, evitare che le nuove discipline nascano su tecnologie obsolete Utilizzare piattaforme di lavoro virtuali basate su tecnologie informatiche a più alto livello di astrazione In ogni caso il Physical Layer non può essere ignorato! 13 3 - La sperimentazione di nuovi approcci progettuali Sviluppare ulteriormente il modello System on chip e/o Embedded System ARM: usare la robotica per esplorare architetture didatticamente ricche e allo stato dell arte Embedded Linux: molte piattaforme low cost e open hardware lo propongono come sistema rommato e molti nuovi testi proposti nel nuovo ordinamento lo utilizzano come case study 14 7
Dal mondo embedded 1: ARDUINO? 15 Dal mondo embedded 2: Beagle Bone Processor: AM3359 (500MHZ-USB Powered, 720MHZ-DCPowered) Memory 256MB DDR2 400MHZ (128MB Optional) HS USB 2.0 Client Port Access to the USB1 Client mode HS USB 2.0 Host Port USB Type A Socket, Ethernet 10/100, RJ45 SD/MMC Connector microsd, 3.3V Peripheral interface: PI1, I2C, GPIO(65), LCD, GPMC, MMC1, MMC2, 7 AIN 4 Timers, 3 Serial Ports, CAN0, Page 16 8
Dal mondo embedded 3: Raspberry Raspberry Pi An ARM GNU/Linux box for $25. Take a byte! 17 Dal mondo embedded 4: Aria A 2GB bootable microsd with preinstalled Debian Linux (DEBM2G) (12 ) 18 9
Dal mondo embedded 5: Olimex imx233-olinuxino-maxi 19 Dal mondo embedded 5: ZedBoard ZedBoard is a community-based Zynq-7000 EPP development kit 20 10
Dal mondo embedded 7: Parallela 99 $!!!!! Once completed, the 64-core version of the Parallella computer would deliver over 90 GFLOPS of performance and would have the the horse power comparable to a theoretical 45 GHz CPU [64 CPU cores * 700MHz] 21 L evoluzione della specie Nessie Nessie 2013 cercherà di tenere in conto tutti gli aspetti indicati e si propone con un modello di architettura del tipo seguente HMI CPU L 1 Gestione robot Architettura ARM Gestione I/O Linux Raspberry FPGA 22 11
Nessie 2013: physical layer IP sviluppate nei quattro anni di partecipazione alla Robocup JR Line follower Ultrasuoni Infrarossi Accelerometro Pulsanti Motori cc Synchro LED Display Comunicazione 23 Nessie 2013: modello a strati 24 12
Nessie 2013 e la contaminazione curriculare Open source Texas Instruments Xilinx Mirifica Linux ARM FPGA Informatica Sistemi e Reti Microcomputers Embedded System Elettronica Digitale Tecnologie dei sistemi 25 26 13