Robot a scuola, un’introduzione

I robot a scuola sono sempre più utilizzati nella didattica quotidiana. Qual è la definizione di robot? Quali differenze ci sono tra “robotica” e “robotica educativa”? Scopriamolo insieme in questo primo articolo sull’argomento.

Automi, robot, androidi, cyborg… facciamo chiarezza

Automa

Un’automa è una macchina in grado di muoversi in modo automatico, cioè senza volontà e senza il diretto intervento dell’uomo, anche per mezzo di meccanismi solamente meccanici.

Gli automi venivano costruiti già nell’Antica Grecia. Erone di Alessandria (I secolo d.C.), per esempio, realizzò un organo che suonava azionato dal vento. Scrisse, tra l’altro, l’opera Sugli automi e il trattato Meccanica.

Anche Leonardo da Vinci, intorno al 1495, progettò un automa a forma di cavaliere, capace di eseguire movimenti ed emettere suoni.

Pierre Jaquet-Droz, un orologiaio svizzero del XVIII secolo, costruì alcuni automi incredibilmente complessi. Sono conservati in un museo a Neuchâtel e sono ancora funzionanti: il disegnatore, lo scrittore e la musicista sono comandati da un complesso sistema di leve e camme (dischi metallici lavorati). In particolare, l’automa dello scrivano è in grado di scrivere testi composti da quaranta lettere. È anche “programmabile”, nel senso che si possono decidere i caratteri che l’automa scriverà.

Robot

Un robot è una macchina in grado di compiere determinate azioni, poiché programmabile essendo
dotata di “cervello” elettronico.

Si può definire un robot come un sistema artificiale indipendente o semi-indipendente, dotato di meccanismi per interagire con ambienti, oggetti o persone.

Androide

Un androide è un essere artificiale (quindi un robot) con sembianze umane.

Cyborg

Un cyborg (da cybernetic organism) è corpo biologico dotato di elementi artificiali.

I robot nella letteratura e nel cinema

Il primo a usare il termine robot (letteralmente “lavoro forzato”) fu Karel Čapek, scrittore ceco, nel testo di un’opera teatrale intitolata R.U.R. (Rossumovi univerzální roboti). Era il 1920.

Nel 1927 uscì il film Metropolis di Fritz Lang. Uno dei protagonisti era il robot Maria.

Alcuni decenni più tardi, lo scrittore e divulgatore scientifico statunitense Isaac Asimov scrisse una serie di racconti sul tema robot, poi raccolti in I, robot (1950).

Asimov ideò anche le Tre leggi della robotica.

L’idea che i robot possano essere essere dotati di un certo “carattere” è presente anche nella saga cinematografica Guerre Stellari.

Nel 1982 il termine “androide” divenne famoso nel 1982 grazie al film Blade Runner, basato sul romanzo Il cacciatore di androidi di Philip K. Dick.

L’idea che i robot possano essere essere dotati di un certo senso dell’umorismo è presente nella saga cinematografica Guerre Stellari (a partire dal 1977).

Com’è fatto un robot

I componenti di un robot possono essere raggruppati in quattro classi principali:

• struttura;
• dispositivi di entrata;
• dispositivi di uscita;
• sistema nervoso.

Struttura

Può essere definita come il corpo o lo scheletro del robot. Deve essere solida, ma leggera. Il peso della struttura, infatti, incide, sul consumo di energia.

Dispositivi di entrata

Permettono al robot di percepire l’ambiente esterno. Sono equivalenti ai cinque sensi degli esseri umani.

Alcuni esempi: sensori ottici e videocamere, sensori audio, sensori a ultrasuoni (per rilevare gli ostacoli), sensori di pressioni (afferrare oggetti senza rompersi), sensori di umidità, calore e pressione, sensori per orientarsi nello spazio (accelerometro, magnetometro, localizzatori GPS).

Dispositivi di uscita

Permettono al robot di muoversi e interagire con l’ambiente esterno. Se meccanici, si dicono “attuatori”.

Alcuni esempi: ruote, articolazioni (arti artificiali) comandate da motori o a controllo pneumatico. E ancora: altoparlanti, LED e luci in generale, display grafici.

Sistema nervoso

Esegue il programma memorizzato che permette al robot di “leggere” i valori dei dispositivi di entrata e “prendere decisioni” grazie ai dispositivi di uscita.

Alcune domande  “tecniche” sui robot

Come si alimenta un robot?

I robot di dimensioni ridotte usano le batterie. Altre soluzioni sono costituite da celle a combustibile (chimico) oppure celle solari (usate, ad esempio, nei rover inviate su altri Pianeti).

Come si comunica con un robot?

Esistono varie soluzioni:

• cavi elettrici (problematico se il robot deve muoversi, potrebbero però essere usati in un braccio robotizzato fissato a una struttura);
• onde radio;
• raggi infrarossi;
• audio.

Come si programma un robot?

Il “sistema nervoso” di un robot è costituito, tra l’altro, da un un microprocessore oppure da un microcontrollore.

Entrambi sono in grado di eseguire un programma scritto nell’unico linguaggio che sono in grado di “comprendere”, il linguaggio macchina.

Generalmente, i robot si programmano con linguaggi più semplici da gestire per gli essere umani e poi vengono tradotti in linguaggio macchina.

A livello scolastico un robot può essere programmato anche con linguaggi visuali a blocchi come Scratch.

“Robotica” o “robotica educativa” per i robot a scuola?

Con robotica si intende, infatti, quella branca dell’ingegneria che studia lo sviluppo dei robot, sia dal punto di vista meccanico-strutturale, sia dal punto di vista della programmazione (coinvolgendo anche l’intelligenza artificiale).

Con robotica educativa si indica invece un approccio pedagogico che vede nei robot a scuola veri e propri “oggetti per pensare” (come descritti da Seymour Papert) per migliorare il processo di apprendimento.

I robot a scuola possono essere utilizzati nel contesto di “sfide” STEM per lo sviluppo del pensiero computazionale.

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Il prossimo articolo sul tema “robot a scuola” sarà interamente dedicato alla robotica educativa.