Robotik/Technik

Robotik/Technik-AG

 

Robotik
Viele Kinder und Jugendliche sind begeistert, wenn sich Modelle vom Computer gesteuert bewegen, Lampen an und aus gehen oder Roboter mit dem Handy gesteuert werden. All dies kann man in der Robotik-Ag selbst ausprobieren und lernen, wie viele Gedanken man sich in einem Steuerungsprogramm machen muss, damit der Roboter tatsächlich eine Linie findet, auf dieser entlang fährt und sogar einem Hindernis ausweicht. Zum Aufbau eines eigenen Roboters muss man sich auch viele Gedanken über die Stabilität und Funktion des Modells machen.

Folgende Themen werden bearbeitet: Sensoren und Aktoren, Bauen mit Fischertechnik (auch Statik), der elektrische Stromkreis, Spulen und Magnetfelder, Steuern und Regeln mit Mikroprozessoren (Fischertechnik, arduino).

Als Aktoren dienen vor allem Lampen und Motoren (auch mit Getriebe).
Sensoren sind vor allem Schalter, Taster, Reed-Kontakte, Spursensoren, Ultraschall-Abstandssensoren, Lichtsensoren.

Zunächst soll in der Ag das Baumaterial kennengelernt werden. Wir bauen kleinere Modelle von Kränen, Brücken und Getrieben. Untersucht werden sollen dabei die Umlenkung von Kräften, Flaschenzüge und grundsätzliche Statikprobleme. Nach einfachen unbeweglichen Modellen (Besucherzähler im Museum, Garagentorsteuerung u.a.) beschäftigen wir uns dann hauptsächlich mit mobilen Robotern (zunächst fertige Modelle, später dann auch selbst gebaute Roboter). Hier ist das Ziel, am RoboCup Junior teilnehmen zu können, bei dem selbst entwickelte mobile Roboter Rescue-Aufgaben lösen bzw. einen Parcous mit Hindernissen und Steigung durchfahren müssen.
Zur Steuerung benutzen wir zunächst die grafische Programmierumgebung RoboPro, es sind aber auch Lösungen mit anderen Programmiersprachen möglich (java, C++...). Der arduino-Mikroprozessor wird mit der dazugehörigen Software arduino programmiert. Auch hier sind andere Möglichkeiten denkbar (processing, java, C++...).

Trotz vieler vorhandener Materialien benötigen wir häufig weitere Bauteile und Roboter zu kaufen ist sehr teuer. Spenden sind sehr gerne gesehen (Bauteile direkt bei Hp, Geld bitte über den Eltern- und Förderverein). Danke.

Als eine der möglichen Aufgabenstellungen konnten die Schüler*innen einen mechanischen Scheibenwischer entwickeln. Hauptsächlich ging es hier um die Umsetzung einer Drehbewegung in eine Pendelbewegung, die mit den vorhandenen Bausteinen von Fischertechnik gut umgesetzt werden kann. Enrik und Moritz aus der 5E (2017/18) nahmen sich dieser Aufgabe an und entwickelten zunächst das Modell mit einer Kurbel zum Drehen. Nach Anbau eines Motors, dessen Bewegung über ein Getriebe verlangsamt wurde, entstand das fertige Modell.

Garagentorsteuerung

Die Garage ist geschlossen und man kommt nach Hause. Mit einem Druck auf den Anforderungstaster öffnet sich das Garagentor. Dabei blinkt die rote Lampe um zu signalisieren, dass man noch nicht in die Garage fahren kann. Ist das Tor vollständig geöffnet zeigt die grüne Lampe, dass man hineinfahren darf. Das Schließen des Tores wird wieder über den Taster ausgelöst.

Dieses Modell entwickelten wir im Schuljahr 2015. Bei öffnendem oder schließendem Tor kann man durch einen Druck auf den Taster  die Bewegung umkehren. Hauptschwierigkeit für die meisten Schüler war, ein mechanisches Modell mit Fischertechnik-Bausteinen zu entwickeln bzw. nachzubauen. Man benötigt doch sehr viel Erfahrung, um stabile Modelle zu entwickeln. Die Steuerungsaufgaben haben wir durch einen endlichen Automaten realisiert, dieses aber im Unterricht nicht so genannt. In der rechten Abbildung sieht man einen Teil des Programmes mit zentraler Zustandsvariable in der Mitte. Ein screenshot des Programms kann mit Klick auf das Bild vergrößert angesehen werden.Garagentor mit RoboPro-Programm