1-Alla-Scoperta-del-Mini-Robot-Car ​

Obiettivo: Conoscere l'hardware del Mini Robot Car, comprendere l'alimentazione necessaria e imparare a installare (e gestire) le estensioni personalizzate nell'ambiente MakeCode.

Concetti Chiave:

• Riconoscimento dei componenti hardware esterni (motori, sensori di linea, infrarossi).
• Il concetto di "Estensione" (Libreria) in programmazione.
• Gestione avanzata dell'interfaccia MakeCode .

Fase 1. Esplorazione dell'Hardware 🔍 ​

Iniziamo esplorando fisicamente il robot e capendo di cosa è capace.

• Il Cuore del Robot: Il Mini Robot Car è un'auto multifunzione basata sulla scheda BBC microbit. È equipaggiata con una ricca varietà di sensori e periferiche.

• I Sensi del Robot:

  • Due sensori fotosensibili (fotoresistenze).
  • Due fari colorati (LED RGB).
  • Sensori per il tracciamento della linea (Line tracking).
  • Un ricevitore a infrarossi (IR) per il telecomando.
  • Una porta dedicata al sensore a ultrasuoni.

• Motori e Potenza: L'auto utilizza due motori , con una velocità di rotazione di 200RPM.

• Energia: Questo passaggio è cruciale. Il robot è alimentato da tre batterie AAA. L'input della porta di alimentazione è di DC 4.5V , mentre i sensori operano a 3V.

Fase 2. Cos'è un'Estensione? 🧩 ​

Per comandare tutti questi nuovi sensori, i blocchi standard di Microbit non bastano.

• Teoria: Le estensioni sono moduli di codice funzionali che vengono installati dall'esterno dell'editor MakeCode e aggiungono nuovi blocchi alla Casella degli strumenti (Toolbox). È una collezione di codice che estende le funzionalità del linguaggio di programmazione di base.

Fase 3. Aggiungere l'Estensione in MakeCode 💻 ​

Adesso passiamo ai computer e prepariamo l'ambiente di lavoro.

| Passo | Istruzione per gli studenti | | :

2-Accendiamo i Fari RGB ​

Obiettivo: Imparare a controllare i due fari LED RGB del robot, comprendendo la differenza tra l'impostazione di un colore e la sua effettiva visualizzazione.

Concetti Chiave:

• Cos'è un LED RGB (Red, Green, Blue).
• Comunicazione: il microbit dice al controller del robot come accendere i LED.
• Utilizzo del blocco LED Show.

Fase 1: Teoria dei Fari RGB 🌈 ​

• Che cos'è RGB? I fari del robot non sono semplici lampadine, ma LED RGB. "RGB" sta per Rosso (Red), Verde (Green) e Blu (Blue). Mescolando questi tre colori base, il robot può creare quasi ogni colore.
• Come ragiona il Robot? Il microbit da solo non ha i pin sufficienti per tutto, quindi invia un messaggio "segreto" (tramite protocollo IIC) a un chip sul robot che si occupa di accendere fisicamente le luci. Noi, grazie all'estensione MiniCar, useremo blocchi semplicissimi senza preoccuparci della complessità elettronica.
• La Regola d'Oro dei LED: Impostare un colore non basta. Bisogna sempre dare il comando di "stampa" o "mostra" per far accendere la luce.

Fase 2: Il Primo Test (Accensione Base)🚦 ​

Apriamo la categoria MiniCar nella Toolbox.

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3-Il Pipistrello Elettronico (Sensore a Ultrasuoni) ​

Obiettivo: Comprendere il funzionamento dell'ecolocalizzazione, leggere i dati dal sensore a ultrasuoni e usare la logica condizionale per creare un "sensore di parcheggio" visivo.

Concetti Chiave:

• Funzionamento dei sensori a ultrasuoni (Ecolocalizzazione: trigger ed echo).
• Variabili (per memorizzare la distanza letta).
• Logica Condizionale (if / else).
• Integrazione con i fari RGB (visti nella lezione precedente).

Fase 1: Teoria - Come "vede" un Pipistrello? 🗣️ ​

• L'Ecolocalizzazione: Come fanno i pipistrelli o i delfini a non sbattere al buio?". Il sensore montato sulla porta frontale (Ultrasonic port) funziona esattamente così: un "occhio" invia un suono acutissimo (invisibile all'orecchio umano, un ultrasuono), il suono sbatte contro un ostacolo e torna indietro all'altro "occhio".
• La Matematica del Suono: Il chip calcola quanto tempo ci ha messo il suono a fare andata e ritorno. Conoscendo la velocità del suono, calcola la distanza in centimetri. Tutto questo avviene in frazioni di secondo!
• La Variabile: Per usare questo dato, dobbiamo "inscatolarlo" in una Variabile che chiameremo distanza.

Fase 2: Lettura dei Dati 📏 ​

Iniziamo scrivendo un programma base per leggere il valore dal sensore e mostrarlo sullo schermo della microbit.

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4-Primi Passi e Curve (Controllo Motori) 🏎️ ​

Obiettivo: Comprendere il sistema di trazione a due ruote (guida differenziale), imparare a controllare la velocità e la direzione dei motori e creare una sequenza di movimento (Avanti, Indietro, Destra, Sinistra). Imparare a far ruotare il robot agendo sulla velocità dei singoli motori.

Concetti Chiave:

• Trazione differenziale (come si curva con due sole ruote motrici).
• Controllo della velocità tramite PWM.
• Sequenze temporizzate (l'uso del blocco pause).

Fase 1: Teoria - La Meccanica del Movimento ⚙️ ​

• I Due Motori: Il robot ha due motori indipendenti già integrati nella piastra di base. Non c'è uno sterzo come nelle automobili normali!

• Come Curva? (Guida Differenziale):

  • Per andare Avanti: entrambi i motori girano in avanti alla stessa velocità.

• Per Curvare a Destra: il motore sinistro gira in avanti, mentre il motore destro si ferma (o gira all'indietro per una curva stretta).

• Il Cervello dei Motori: La nostra microbit non dà direttamente la corrente ai motori. Invia istruzioni a un chip che a sua volta usa segnali PWM per dire a un altro componente di far girare i motori. La velocità massima dei motori è di 200RPM (giri al minuto).

• Energia Critica: Imotori consumano molta energia. Il robot deve essere alimentato dalle tre batterie AAA (che forniscono 4.5V in totale ) inserite nell'apposito alloggiamento. Senza batterie accese, il robot non si muoverà!

Fase 2: Avanti e Indietro (Il Test di Base) 🛣️ ​

Facciamo avanzare il robot per 2 secondi, poi lo facciamo indietreggiare per 2 secondi e infine lo fermiamo.

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5-Il Robot Esploratore (Evita-Ostacoli) 🤖 ​

Obiettivo: Integrare input (sensore) e output (motori) in un ciclo continuo per permettere al robot di navigare in autonomia in una stanza senza sbattere.

Concetti Chiave:

• Autonomia robotica (Senso $\to$ Decisione $\to$ Azione).
• Logica Condizionale avanzata in un ciclo continuo (forever).
• Calibrazione dei tempi di manovra.

Fase 1: Teoria - Come ragiona un veicolo autonomo? 🧠 ​

• Il Ciclo di Guida Autonoma: "Come fa un'auto a guida autonoma a non fare incidenti?". Il principio base è sempre lo stesso:

  • Sente (legge l'ambiente con i sensori).
  • Pensa (elabora i dati con il codice).
  • Agisce (muove i motori o frena).

• Il nostro Algoritmo: Il nostro robot dovrà fare esattamente questo in una frazione di secondo, ripetutamente:

  1. Sente: Legge la distanza di fronte a sé.
  2. Pensa: L'ostacolo è a meno di 15 cm?
  3. Agisce: Se SÌ $\to$ Frena, fai retromarcia, girati. Se NO $\to$ Continua dritto.

• Sicurezza in Aula: Poiché i robot si muoveranno da soli, è fondamentale creare uno spazio "recintato" sul pavimento o assicurarsi che non cadano dai tavoli!

Fase 2: Costruzione del "Cervello" 🧩 ​

Iniziamo a programmare. Questa volta useremo il ciclo forever perché il robot non deve mai smettere di guardarsi intorno.

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6-Il Robot Girasole (Fotoresistenze e Segui-Luce) 🌻🔦 ​

Obiettivo: Scoprire come funzionano i sensori di luce (fotoresistenze), leggere i loro valori e programmare il robot per inseguire una fonte luminosa, come una falena o un girasole.

Concetti Chiave:

• Cos'è una fotoresistenza (sensore analogico).
• Confronto tra due variabili (Luce Destra vs Luce Sinistra).
• Controllo differenziale dei motori in base agli input analogici.

Fase 1: Teoria - Gli "Occhi" per la Luce 👁️ ​

• La Fotoresistenza: i due piccoli componenti sulla parte frontale della scheda del robot (vicino ai fari RGB) si chiamano fotoresistenze; sono resistenze speciali che fanno passare più o meno corrente a seconda di quanta luce le colpisce.
• Valori Analogici: A differenza di un pulsante (acceso/spento), le fotoresistenze restituiscono un numero (da 0 a 255 nel nostro caso). Zero significa buio totale, numeri alti indicano molta luce.
• Come fa a seguire la luce? Se punto una torcia a destra del robot, il sensore destro leggerà un valore più alto di quello sinistro. Il "cervello" (il nostro codice) capirà che deve far girare il robot verso destra.

Fase 2: Il Test del Buio (Lettura dei Sensori) 📊 ​

Prima di muoverci, dobbiamo capire che numeri inviano i due sensori.

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7-Il Robot Esploratore 2 (Evita-Ostacoli) 🤖 ​

Obiettivo: Progettare, codificare e calibrare un veicolo a guida autonoma. Comprendere il paradigma Sense-Think-Act (Senti-Pensa-Agisci) e il concetto di "Tuning" (calibrazione) dei parametri fisici.

Fase 1: Brainstorming e Teoria 🧠 ​

• Domanda alla classe: "Pensate ai robot aspirapolvere (come il Roomba) o alle auto a guida autonoma. Come fanno a decidere quando girare senza l'intervento umano?"

• Il Paradigma S-T-A: fondamentale della robotica:

  1. Sense (Senti): Il robot acquisisce dati dal mondo fisico. Nel nostro caso, usa la porta a ultrasuoni.
  2. Think (Pensa): Il micro:bit elabora i dati. Qui entra in gioco la Logica Condizionale (if / else).
  3. Act (Agisci): Il robot esegue un'azione meccanica.

• Nozioni Hardware Avanzate (per i più curiosi): I motori possono raggiungere una velocità di 200 RPM (giri al minuto). Se andiamo alla massima velocità, l'auto percorrerà troppo spazio prima che il sensore riesca a fare una seconda lettura, causando uno schianto!

Fase 2: Progettazione dello Pseudocodice 📝 ​

Scrivere su un foglio (o alla lavagna) le "regole" del robot in italiano semplice.

• Esercizio Guidato:
  • Cosa facciamo sempre? -> Misuriamo la distanza.
  • Qual è la nostra distanza di sicurezza? -> Decidiamo insieme una soglia, ad esempio 15 cm.
  • Regola 1: SE la distanza è minore di 15 cm, ALLORA frena, fai retromarcia, girati.
  • Regola 2: ALTRIMENTI (la strada è libera), ALLORA vai dritto.

Fase 3: Scrittura del Codice 💻 ​

Tradurre lo pseudocodice nei blocchi dell'estensione MiniCar.

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8-La Pista Cifrata (Robot Segui-Linea) 🏁 ​

Obiettivo: Comprendere il principio della riflessione della luce, leggere i valori digitali dei sensori di tracciamento e programmare un algoritmo di correzione della traiettoria per seguire un percorso nero su fondo bianco.

Fase 1: Brainstorming e Teoria 🧠 ​

• Domanda alla classe: "Come fanno i treni a seguire i binari senza uno sterzo? E se il nostro robot dovesse seguire una linea disegnata a terra senza avere dei binari fisici?"
• Il Segreto è sotto il cofano: Chiedi ai ragazzi di capovolgere l'auto (spenta). Sotto troveranno i "Line tracking sensors". Spiega che funzionano emettendo luce infrarossa e leggendo il riflesso:
  • Il colore BIANCO riflette la luce. Il sensore legge "0" (Falso/Strada libera).
  • Il colore NERO assorbe la luce. Il sensore non riceve il riflesso e legge "1" (Vero/Linea trovata).
• L'Hardware: Il robot usa un componente chiamato "Voltage comparator" per trasformare questi riflessi in segnali digitali perfetti (0 o 1) per la nostra microbit.

Fase 2: Progettazione dello Pseudocodice 📝 ​

• Cosa facciamo se entrambi i sensori leggono BIANCO (0)? -> La linea è in mezzo, andiamo DRITTI!
• Cosa facciamo se il sensore SINISTRO legge NERO (1)? -> Stiamo uscendo fuori strada a destra! Dobbiamo curvare a SINISTRA per rimettere la linea al centro.
• Cosa facciamo se il sensore DESTRO legge NERO (1)? -> Curviamo a DESTRA.
• E se entrambi leggono NERO (1)? -> Siamo arrivati a un incrocio o alla fine della pista. STOP.

Fase 3: Scrittura del Codice 💻 ​

| Sezione | Blocco | Istruzione e Funzione Pedagogica | | :

Messaggistica con Due Microbit (Radio) ​

Questo è il passo più grande e utile: la comunicazione tra due o più Micro:bit. Ti permette di creare giochi multiplayer, telecomandi, o, in questo caso, un semplice sistema di messaggistica.

Concetti: comunicazione Radio; inviare e ricevere dati senza fili.

Struttura del Programma (Da caricare su DUE Micro:bit)

Micro:bit 1 (Trasmettitore A) ​

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