Robotik

Das Thema Robotik verknüpft in der Schule eine Einführung in die Programmierung mit dem Bastel- und Spieltrieb der Kinder. Dabei werden die Schüler oft durch grafische Programmieroberflächen mit der Algorithmik vertraut gemacht. Der Zusammenbau der Roboter erfolgt entweder nach den Anleitungen der Baukastensysteme oder mit eigenen Modifikationen, um z.B. bei Wettbewerben wie dem RoboCup bestimmte Aufgaben zu erledigen.

Mittlerweile bieten die Lehrmittel-Verlage umfangreiche Angebote, wobei diese ca. 40-50% über den Preisen im Einzel- oder gar Online-Handel liegen. Daneben hat sich aber eine Maker-Szene etabliert, die kostengünstige Einplatinen-Controller zu einem Bruchteil des Preises verwenden.

Lego

Lego ist mittlerweile Marktführer mit seinem seit 2013 angebotenen EV3 Mindstorms. Parallel gibt es für Grundschüler den Lego Boost und Lego WeDo.

Betriebssysteme für den programmierbaren RCX-Baustein

• legOS
• TinyVM
• leJOS
• NQC
• Esterel

alternative Programmiersprachen

Mittlerweile gibt es einige Alternativen zur Lego-eigenen Programmierumgebung:

• OpenRoberta (erfordert alternatives Betriebssystem)
  Code-Folding möglich
  Java-Code in neuem Feld sichtbar
  Simulation testet Programm ohne Roboter
• Scratch3 für EV3
• MakeCode
  Microsoft-Variante von Scratch (in JavaScript geschrieben)

Fischertechnik

Fischertechnik hatte bereits 1985 Computing-Baukästen für den C64-Computer. Der 2013 herausgekommene TXT RoboPro hat theoretisch mehr Möglichkeiten als der EV3; die Software bot anfangs aber nicht alle versprochenen Features. Mittlerweile stehen diese durch Updates jedoch zur Verfügung. Parallel entwickelten die ftc-Community eine OpenSource TXT Community Firmware.

• Robotics (fischertechnik.de)
• fischertechnik TXT community firmware

VEX IQ

Aus den USA kommt eine Alternative zum EV3: VEX IQ ist zusammensteckbar. Das VEX IQ Brain bietet unter anderem 12 frei belegbare Smart Ports für Sensoren und Aktoren und besitzt einen austauschbaren Funkmodul-Anschluss für die Fernsteuerung. Die Fernsteuerung ermöglicht das Steuern des selbstgebauten Roboters. Schritt für Schritt kann so unter der Verwendung verschiedener Sensoren und selbst geschriebener Programme ein autonomer Roboter enstehen. Sensoren und Motoren sind ca. 1/3 billiger als beim EV3.

• VEX IQ (vexrobotics.com, englisch)
• VEX IQ – einfach, kreativ und leistungsfähig (Insite Education, deutscher Vertriebspartner)

Einplatinen-Controller

Mittlerweile gibt es neben den fertigen Systemen mit dem Raspberry Pi, Arduino etc. eine große Auswahl von kleinen, preiswerten Einplatinen-Computern. In Verbindung mit Programmierlernumgebungen wie Scratch oder Open Roberta können so mit einem Bruchteil des Preises vergleichbare Ergebnisse erzielt werden.

Die heutigen Controller von Lego oder fischertechnik sind selbst leistungsfähige Computer. Um deren Komplexität für den Endanwender benutzbar zu machen verbergen die Hersteller die Details der elektronischen Komponenten sowie der auf den Geräten laufenden Software hinter gefälligen Benutzeroberflächen. Leider verpassen solche Systeme auf diese Weise die Chance, Wissen über Aufbau und Funktion derartiger Controller zu vermitteln. Während sich die Hersteller gegenseitig darin übertreffen, komplexe mechanische Getriebe im Wortsinne begreifbar zu machen stellen sich die dazugehörigen Controller für den Anwender als undurchsichtige Bausteine dar.

Parallel hat sich seit der Jahrtausendwende die sogenannte Maker-Bewegung entwickelt, die den Selbstmach-Gedanken in den Bereich der Elektronikentwicklung trägt. Systeme wie der Raspberry-Pi und der Arduino laden dazu ein, alle technischen Details dieser komplett zugänglichen und dokumentierten Controller zu erforschen und eigene Entwicklungen zu betreiben. Große Communities bieten umfangreiches Know-How und stellen Plattformen zum Wissensaustausch zur Verfügung. Im Gegensatz zu den Controllern von fischertechnik und Lego steht hier das Innere des Controllers im Vordergrund. Allerdings erfordert der Einsatz dieser Controller oft einiges an handwerklichem Geschick beim Aufbau der Elektronik selbst sowie speziell bei Robotik-Projekten bei der Umsetzung von mechanischen Komponenten
Dr. Till Harbaum (FTDuino Bedienungsanleitung)

Calliope

Der Calliope mini ist ein Einplatinencomputer, der für Bildungszwecke entwickelt wurde und an deutschen Grundschulen eingesetzt werden soll. Ziel ist es, alle Schüler ab der dritten Klasse kostenlos mit einem Calliope mini auszustatten. Er basiert auf einem BBC micro:bit, der 2016 in Großbritannien an Schüler der siebten Klasse verteilt wurde (und mit 8-15€ preislich viel billiger als der Calliope ist).

FTDuino

Der FTDuino ist eine Eigenentwicklung eines Arduino Mega, der in einem Fischertechnik-kompatiblen Gehäuse ausgeliefert wird. Er kann entweder wie alle Arduinos mit C++ oder mit Scratch programmiert werden. Preislich liegt er bei 69.-, - ca. ein Viertel des größeren TXT Controller.

• FTDuino (harbaum.github.io)
• Lernpfad FTDuino

qfix Roboterbausätze

Die neuen Bausätze für stabile Roboter im Informatik- oder Technikunterricht. Im Gegensatz zu anderen Roboterbausätzen bestehen die qfix Bausätze aus Metallkomponenten (Aluminium) und können mit Standard DIN Schrauben fest verschraubt werden. Die Bausätze sind hervorragend geeignet für RoboCupJunior und zwar im Soccer, Dance und Rescue Bereich.

Des Weiteren können die qfix Bausätze für das Thema Messen, Steuern, Regeln eingesetzt werden, da sowohl Steuerungen direkt durch das Controllerboard als auch Datenübertragung zum PC möglich sind.

• qfix.de

Siehe auch

• Programmiersprache
• Arduino
• Calliope
  • Besucher zählen mit Calliope
• Raspberry Pi