Kurs:Robotik-Kurs mit Lego Mindstorms EV3

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Projekt
Projekttitel Robotik-Kurs mit Lego Mindstorms EV3
Ansprechpartner Klaus-Dieter Keller
Laufzeit seit Oktober 2013 jeweils
Oktober bis Dezember; März bis Mai
Zusammenarbeit Zukunftsakademie Heidenheim
Kurzbeschreibung
Robotik-Kurs am Margarete-Steiff-Gymnasium Giengen für Schüler der 4. und 5. Klassen des Landkreises Heidenheim
Lego Mindstorms EV3 brick.jpg

Termine[Bearbeiten]

7 Termine jeweils Mittwochs von 14:00 bis 16:30 Uhr

Material[Bearbeiten]

Für die Teilnehmer sind vier Lego Mindstorms EV3 Education Basis-Sets und vier Erweiterungen vorhanden. Es wird also maximal in Vierer-Gruppen gearbeitet.

Videos[Bearbeiten]


Tag 1: Bau des ersten Roboters nach Anleitung[Bearbeiten]

Begrüßung[Bearbeiten]

Robotik[Bearbeiten]

Die Robotik beschäftigt sich mit der Entwicklung von Robotern. Roboter sind technische Geräte, die dem Menschen die Arbeit abnehmen sollen. Es gibt verschiedene Arten von Robotern:

  • Industrieroboter, z.B. im Autobau
  • Serviceroboter, z.B. Mähroboter
  • Erkundungsroboter, z.B. zum Erkunden von Orten, die für den Menschen gefährlich sind
  • Spielzeugroboter, z.B. Roboterfußball


Lego[Bearbeiten]

Die Firma Lego wurde 1932 in Dänemark gegründet. Das Wort Lego leitet sich vom dänischen leg godt: „spiel gut“ ab. Berühmt wurde die Firma durch ihre Plastikbauklötze, sie hat zu Beginn aber Holzspielzeug hergestellt.


EV3-Basis-Set[Bearbeiten]

  • Verantwortlichkeiten notieren: Welche Person arbeitet (immer!) mit welchem Kasten?
  • Öffnen der Box
  • Erklärung der Teileliste
  • Kontrolle, ob alle Teile vorhanden sind

Zusammenbau[Bearbeiten]

Erster Versuch anhand der mitgelieferten gedruckten Bedienungsanleitung: der „Schnapper“

Tag 2: Motoren und Sensoren[Bearbeiten]

Wir unterscheiden in der Robotik

  • Motoren (Aktoren): sie setzen die Signale einer Regelung in Bewegung um, z.B. ein Elektromotor
  • Sensoren: diese messen Eigenschaften der Umgebung, z.B. ein Lichtsensor

Sensoren nehmen also für den Roboter wichtige Signale auf, Motoren bewegen den Roboter. Beim EV3-Brick werden Motoren oben (A,B,C,D) und Sensoren unten (1,2,3,4) eingesteckt.

Grundzüge der Programmierung[Bearbeiten]

  • dabei zum ersten Mal: Programme auf den Brick übertragen

Einfaches Programm[Bearbeiten]

Aufgabe: Der selbstgebaute Roboter soll so lange geradeaus fahren, bis er auf ein weißes Blatt Papier trifft. Eine Lösungsmöglichkeit wäre das Entscheiden per Farbsensor > Vergleichen > Farbe.

Aufgabe: Der Motor soll sich so lange drehen wie der Schalter gedrückt wird.

Aufgabe: Der Motor soll mit zwei Schaltern links und rechts gelenkt werden.

Tag 3 und 4: Bau des Farbsortierers[Bearbeiten]

Die Kinder dürfen sich einen der vier Roboter aussuchen, die man mit dem Basis-Set und der Software bauen kann. Die Wahl fiel auf den Farbsortierer. Dank der Schritt-für-Schritt-Anleitung in der Software war dies für die meisten Gruppen in den 2,5 Stunden zu schaffen. Das Programm für diesen Roboter muss nicht selbst geschrieben werden. Es wird nach dem Zusammenbau einfach auf den Brick übertragen.

Der Farbsortierer scannt die Farben acht kleiner Pakete und wirft sie farblich sortiert wieder aus.

Wenn eine Gruppe fertig ist, darf sie zum ersten Mal etwas Eigenes bauen. Dabei haben wir auch die Fernsteuerung per Bluetooth benutzt. Die benötigte Smartphone-App Robot Commander ist unten verlinkt.

Zum Schluss kontrollieren wir das Basis-Set nochmal auf Vollständigkeit der Teile.

Tag 5 und 6: Bau des Gyro Boy[Bearbeiten]

Beim Gyro Boy wird zum ersten Mal der Gyro-Sensor benutzt, um das Gleichgewicht zu halten; der Gyro Boy kann nämlich auf zwei Rädern fahren.

Tag 7: Selbständiges Projekt[Bearbeiten]

Am letzten Tag bauen die Teilnehmer einen eigenen Roboter und programmieren den Brick selbst oder steuern ihn mit dem Smartphone.

Weitere Projekte in der Wiederholung der Kurse[Bearbeiten]

Roboterarm[Bearbeiten]

Der Roboterarm lässt sich mit dem Basis-Set bauen. Wenn man konzentriert arbeitet, ist er in 2,5 Stunden fertig.

Treppensteiger[Bearbeiten]

Der Treppensteiger benötigt das Erweiterungsset.

Puppy (Hund)[Bearbeiten]

Der Robo-Hund reagiert auf die Farbe des Knochens. Er bellt, setzt sich hin und gibt Pfötchen.

Eigene Roboter[Bearbeiten]

Weihnachtsroboter[Bearbeiten]

Serviceroboter[Bearbeiten]

  • Aufgabe: Baut einen der folgenden Roboter:

Mähroboter[Bearbeiten]

  • Anforderungen: Antrieb, Sensor, drehendes „Messer“

Saugroboter[Bearbeiten]

  • Anforderungen: Antrieb, Sensor, Bürste

Sammelroboter für Plastik im Ozean[Bearbeiten]

  • Anforderungen: Antrieb, Sensor, Fangarm/Netz
  • Idee: Das Plastik soll eingesammelt werden, bevor es durch UV-Licht zu Mikroplastik zerfällt.

Ventilator[Bearbeiten]

  • Anforderungen: 2 verschiedene Geschwindigkeiten (softwaregesteuert) (=> Übersetzung mit Zahnrädern)

Wettrennen[Bearbeiten]

  • Aufgabe: Baut einen Roboter, der ohne zu lenken so schnell wie möglich fährt. (=> Übersetzung mit Zahnrädern)


Roboter mit Schnüren[Bearbeiten]

Gondel-Aufhängung

Aufzug[Bearbeiten]

  • Aufgabe: Baut einen Aufzug, der hochfährt, wenn der Schalter gedrückt wird. Extra-Material: Schnur, ca. 1 Meter lang
  • Achtung: Auf keinen Fall darf der Brick auf den Boden fallen, immer mit den Händen absichern.

Gondel[Bearbeiten]

  • Aufgabe: Baut eine Gondel, die von einem Motor auf einen Berg gezogen wird. Extra-Material: Schnur, ca. 3 Meter lang
  • Aufgabe: Baut ein Fahrzeug, das sich entlang einer horizontal aufgehängten Schnur fortbewegen kann. Extra-Material: Schnur

Weltraumaufzug[Bearbeiten]

  • Aufgabe: Baut einen Aufzug, der sich an einer senkrecht aufgehängten Schnur nach oben ziehen kann. Extra-Material: dicke Schnur

Open Roberta[Bearbeiten]

Open Roberta ist eine grafische Online-Programmierumgebung (Link siehe unten). Mit ihr kann man u.A. Lego-Mindstorms-Roboter programmieren und simulieren.

Aufgabe[Bearbeiten]

Der EV3-Roboter soll ähnlich zur oberen Aufgabe so lange geradeaus fahren, bis er auf die Farbe rot trifft und dann stoppen.

Links[Bearbeiten]

Wikipedia
 Wikipedia: Lego Mindstorms EV3 – Artikel in der Wikipedia