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WAS IST EIN ROBOTER ?

 

 
  Roboter sind computergesteuerte Maschinen, die automatisierte Tätigkeiten ausführen können. Sie treten in ganz verschiedenen Erscheinungsformen auf, beispielsweise als Industrieroboter,  selbstfahrende Autos, Weltraumteleskope oder menschenähnliche Geräte. Eingesetzt werden sie in der Industrie, Technik, Medizin, Forschung, Wissenschaft und praktisch allen Lebensbereichen.
 


Roboter werden durch eingebaute Computer (Microcontroller) gesteuert. Diese  müssen geschickt programmiert werden, damit der Roboter die geplanten Aufgaben lösen kann. Roboter der neuesten Generation können mit ihren Sensoren Daten aus ihrer Umgebung erfassen, selbständig Entscheidungen treffen und ihr Verhalten selbst modifizieren. Sie werden daher als selbstlernende Roboter oder als "intelligente Systeme" bezeichnet.

Der wichtigste Bestandteil eines Roboters ist ein Mikroprozessor. Er ist verantwortlich für die Programmausführung, Abfrage und Auswertung der Sensorwerte und Steuerung der aktiven Komponenten. Einige Roboter sind mit mehreren Mikroprozessoren (Coprozessoren) ausgerüstet, die miteinander kommunizieren.

Sensoren sind Messgeräte, welche physikalische Grössen, wie Helligkeit, Distanz, Temperatur, Luftfeuchtigkeit usw. messen und an den Mikroprozessor weiterleiten.

Die Aktoren sind die aktiven Komponenten eines Roboters (Motoren, LEDs, Soundbuzzer). Sie führen Befehle, die sie vom Mikroprozessor erhalten, aus.

Der Aufbau und die Funktionsweise von Robotern lassen sich auch an einfachen Robotern aufzeigen. Wir verwenden in diesem Lernprogramm verschiedene Robotermodelle:

 
 
 
 
Lego EV3
  
Pi2Go
  
 
 
 
 
mbRobot
  
micro:bit
  
 
 
 
 
OxoCard
  
Calliope
  

Je nach Hardware, die dir zur Verfügung steht, wählst du das entprechende Unterprogramm. An einfachen Beispielen lernst du, wie du grundsätzlich einen Roboter programmierst, damit er bestimmte Aufgaben selbständig lösen kann. Die meisten Aufgaben kannst du auch mit einer Roboter-Simulation lösen. Kenntnis der wichtigsten Programmstrukturen, so wie sie im Kapitel Turtlegrafik erklärt wurden, ist vorteilhaft.

 

 

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Didaktische Hinweise:

Mit Robotern programmieren lernen ist sehr motivierend. Es ist wie Spielprogrammierung, aber mit einem realen Aktor, der sich anfassen lässt und Ähnlichkeiten mit uns Menschen hat, wenn er sich bewegt und auf äussere Einflüsse reagiert. Die Robotik umfasst zwei Haupttätigkeiten: Die mechanisch-technische Konstruktion und das Programmieren des eingebauten Prozessors. Ersters verlangt handwerkliches Geschick im Umgang mit Baumaterialien und wenigstens elementare Kenntnisse über elektrische Geräte, zum Beispiel bei der Verkabelung der Komponenten. Zweitens bleibt aber der Roboter eine unbrauchbare Maschine, solange er nicht mit einem Programm "zum Leben erweckt" wird.

Die Erfahrung zeigt, dass bereits kleine Kinder fürs Leben gerne mit roboterartigen Spielzeugen spielen und es ist eine Aufgabe der Bildungsinstitutionen und Lehrpersonen, diese Grundmotivation erzieherisch zu nutzen, um das handwerklich-technische Können und  das logische Denken zu fördern.

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Didaktische Hinweise:

Es ist denkbar, in einem Informatikkurs oder einer Projektwoche direkt mit der Robotik einzusetzen, was aber mit einem zusätzlichen Aufwand für die Lehrperson verbunden ist, da sie die fehlenden Kenntnisse mit didaktischem Geschick laufend "nachreichen" muss.