Inhaltsverzeichnis
Zum Inhalt des Buches 4
Die Entwicklung der Robotik 5
Definition von Robotik und Roboter 10
Bauteile eines Fahrroboters 11
Arten von Robotern 12
Der Papier-Roboter 13
Anweisungen 14
Eigene Anweisungen 16
Einführung in Open Roberta Lab 17
Einen quadratischen Weg fahren 18
Einen Kreis fahren 20
Einem Hindernis ausweichen 20
Der schwarzen Linie folgen 21
Roboterarten in der Schule 23
Bauteile des mBot Ranger 24
Der Controller 25
Der Zusammenbau 26
Die Programmieroberfläche 27
Die erste Fahrt des Roboters 29
Einen Kreis fahren 32
Makeblock als App 33
Hindernissen ausweichen 34
Spiralförmiger Kreis 35
Einer Linie folgen 36
Folge dem Licht 37
Im Spielfeld bleiben 38
Slalom fahren 39
Mein Projekt 40
Im Spielfeld bleiben 41
Mein Projekt 42
Immer mit der Ruhe 43
Mein Projekt 44
Ideen für eigene Projekte 45
Das Robotik-Kahoot 48
Eigene Blöcke 49
Nützliche Internetadressen 50
Digitales Zusatzmaterial:
VORSC
HAU
Überschrift Zum Inhalt des Buches
Dieses Buch dient dem Lehrer und dem Schüler1 als Lern- und Übungswerk Die Inhalte des Buches sind so konzipiert, dass der Schüler vom Leichten zum Schweren praxis- und lebensnahe Aufgaben kompetenzorientiert löst und auf den Arbeitsblättern fixiert Das Smartphone als digitales Endgerät findet in weiten Teilen seine Anwendung
Alle Übungen orientieren sich an den Interessen von Kindern und Jugendlichen Sie sind so gestellt, dass man auch ohne oder mit geringen Vorkenntnissen damit arbeiten kann Dieses Lehrwerk befasst sich mit der Vermittlung von Grundwissen zum Thema Robotik und Coding Explizit wird hier mit dem Roboter mBot Ranger der Firma Makeblock gearbeitet Der Zusammenbau und die Program- mierung von Robotern kann aber auch mit anderen Modellen umgesetzt werden
In diesem Buch werden die wichtigsten Themenbereiche der Robotik behandelt Ihre Geschichte spielt dabei ebenso eine Rolle wie der Aufbau und die Funktion von Robotern Es gilt zu klären, welche Arten von Robotern es gibt Die Schüler erstellen im weiteren Verlauf Anweisungen für einen Roboter genauso, wie sie auch mit einer grafischen Programmieroberfläche Robotersimulationen durchführen Ziel der Robotik im Unterricht ist es, dass die Schüler mithilfe eines Roboterbausatzes verschiedene Varianten konstruieren und danach programmieren, um die Roboter zum Leben zu erwecken
Zeichenerklärung
A
Hier muss eine Aufgabe gelöst werdenA
A
Hier ist eine schwierige Aufgabe oder eine Aufgabe für Schnelle zu lösen🌍
Das Internet wird zur Recherche genutzt!
Tipps und Tricks zum ThemaDas Smartphone findet seinen Einsatz als Arbeitsgerät
Bauteile werden an ein Objekt montiert
VORSC
HAU
GESCHICHTE DER ROBOTIK
Die Entwicklung der Robotik (1)
Roboter gibt es nicht erst seit dem 21 Jahrhundert Schon vor einigen Hundert Jahren haben sich Menschen mit dem Bau von roboterartigen Maschinen und Apparaten beschäftigt Gleich machst du einen kleinen Streifzug durch die Geschichte der Robotik Solltest du Fragen nicht beantworten können, kannst du das Internet nutzen Beginne die Zeitreise und versuche, die Fragen zu ergründen
Von wem stammt dieses berühmte Zitat und wann lebte dieser Gelehrte?
„Wenn jedes Werkzeug auf Geheiß, oder auch vorausahnend, das ihm zukommende Werk verrichten könnte, […] so bedürfte es weder für den Werkmeister der Gehilfen noch für die Herren der Sklaven.“
Leonardo da Vinci zeichnete vor über 500 Jahren einen
mechanischen Menschen Wem sah dieser Mensch ähnlich?
Was hat der französische Erfinder Jacques de Vaucanson Anfang des 18 Jahrhunderts erfunden? Dieses Ding hatte sogar ein ähnliches Verhalten wie sein natürliches Pendant!
Info: Die Erfindungen der damaligen Zeit waren nicht unumstritten. Maschinen galten damals nicht nur als Wunderwerke, sondern auch als Konkurrenz zur menschlichen Arbeit. So wie heute!
Wer definierte den Begriff
„Roboter“? Es waren zwei Brüder!
Wer war TETSUAN ATOMU?
Aus welchem Land stammte diese Figur, die den dortigen Roboterbau beeinflusst hat?
A
🌍
!
VORSC
HAU
GESCHICHTE DER ROBOTIK
Wie du erfahren hast, reicht die Geschichte der Robotik viele Jahrhunderte zurück. Die Möglich
keiten, die Roboter bieten, haben die Menschen nicht nur fasziniert, sondern teilweise sogar geängstigt. Roboter haben aber auch in vielen Spielfilmen Einzug gehalten. Nach einigen der berühmten FilmRoboter sollst du nun recherchieren und diese auf das Blatt skizzieren bzw.
deren Namen herausfinden.
Die Entwicklung der Robotik (4)
Der aufblasbare selbst gebaute Roboter sieht nicht nur proper aus, er kann auch ordentlich zulangen.
Skizziere und benenne ihn.
Wie heißen die beiden berühmten Roboter aus einer der bekanntesten ScienceFictionFilmreihen, die gemeinsam schon viele Weltraumabenteuer überstanden haben? Skizziere und benenne sie.
Diese Roboter können sich in verschiedene Maschinen verwandeln.
Skizziere den bekannten kleinen Roboter, der sehr emotional sein kann und dessen Aufgabe es ist, Müll aufzuräumen.
A 🌍
VORSC
HAU
Überschrift
SIMULATIONEN
Nachfolgend findest du Inspirationen für weitere Programmierungen mit „Open Roberta Lab“.
Untersuche andere Funktionen der Oberfläche und probiere verschiedene Techniken aus. Nutze das Internet für Hilfen zur Programmierung. In Partnerarbeit macht das Programmieren noch viel mehr Spaß.
⦁ Wechsle die Spielfeldumgebung und lass deinen Roboter mit diesen Welten interagieren (umge
hen, kommunizieren).
⦁ Entwickle deine eigene Spielfeldumgebung (z. B. mit der Bildbearbeitung) und binde diese in die Oberfläche der Simulation ein. Auch hier kannst du deinen Roboter bewegen und Aktionen ausführen lassen.
⦁ Der kleine Roboter kann sprechen (Text ausgeben), Sound abspielen und Farben wiedergeben.
Lass ihn sich deinen Programmblöcken entsprechend mitteilen.
⦁ Lade dir die „Open Roberta Mobile“App auf dein Tablet oder Smartphone und programmiere ortsunabhängig deinen Roboter.
Der schwarzen Linie folgen (2)
Die Blöcke „Kontrolle“ aus dem Blockmenü, die ein Pluszeichen aufweisen, lassen sich mit einem Klick auf das Plus erweitern oder mit einem Klick auf das Minus verringern.
Die Erweiterung benötigst du für deine Aufgabe, den Roboter der schwarzen Linie folgen zu lassen.
Für diese Programmieraufgabe gibt es keine alleinige Lösung. Eine Möglichkeit verbirgt sich hinter dem QRCode®.
Vergleicht eure Lösungen innerhalb der Gruppe und stellt euren Lösungsweg den anderen vor.
Tipp:
⦁ Mit diesem Symbol rufst du die Hilfe zum gewählten Block auf.
!
https://sway.office.com/Y8C2pHYeHsL3vWmG
🌍
A
A VORSC
HAU
MBOT RANGER
Der mBot Ranger ist eine Erweiterung des mBot (siehe vorherige Seite). Dieser Roboter wird, bevor er zum Leben erwacht, aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt. Die Konstruktion ist durch die einfache Anleitung auch ohne Vorkenntnisse möglich. Der mBot Ranger kann zu drei verschiedenen fahrenden Robotern umgebaut werden. Wir sehen uns zuerst einmal die wichtigsten Elemente an.
Setze anhand der Beschreibung die richtigen Begriffe in die leeren Zeilen:
Bauteile des mBot Ranger
A
!
Dieses Bauteil speichert die Anweisungen und dient zum Anschluss der Motoren und Sensoren (siehe nächstes AB).
Perfekt für Fahrten in unwegsamem Gelände.
Hier finden Akkus oder Batterien ihren Platz.
Sie ermöglichen durch ihr Drehmoment die Fortbewegung.
Mit ihnen nimmt der Roboter seine Umwelt wahr und kann darauf
reagieren. Sie geben der Konstruktion durch
Verschraubungen die notwendige Stabilität.
VORSC
HAU
MBOT RANGER
Der Controller ist die Steuerzentrale des Roboters. Er besitzt mehrere Anschlüsse (RJ25 / Ports) für Motoren und Sensoren. Ebenso hat der Controller schon mehrere Sensoren (Temperatur, Schall, Lage) integriert. Er besitzt eine USBSchnittstelle (Verbindung mit dem PC) und einen 12erLED
Ring. Der Controller ist in einem transparenten Kunststoffgehäuse verbaut.
Grafik: Technik-LPE GmbH
Der Controller hört auf den Namen „Me Auriga“ und wird oft als „Steuerboard“ (ein Steuerboard befindet sich auch in jedem PC) bezeichnet. Der Controller erhält seinen Strom über die verbauten Akkus. Das Programm (der Code) wird per USBKabel auf den Controller übertragen. Der Controller besitzt kein Kommunikationsmodul wie beispielsweise eine „BluetoothSchnittstelle“. Das Blue
toothModul kann als Zubehör extern angeschlossen werden.
Der Controller
!
Startknopf (EIN / AUS)
RGBLEDRing (12fach)
RJ25Anschlüsse (Ports):
Diese Anschlüsse werden für die Sensoren verwendet.
Rückseitige Anschlüsse (Ma, M2) für zwei Motoren
Stromschalter (EIN / AUS)
Stromanschluss USBAnschluss ResetTaste
Analoge Ausgänge
Lichtsensor
VORSC
HAU
MBOT RANGER
Nachdem du das Programm mBlock installiert hast, verschaffen wir uns gemeinsam einen ersten Überblick über die wichtigsten Elemente und Voreinstellungen. Erkunde danach weitere Einstellun
gen und Möglichkeiten, bevor wir mit der Programmierung beginnen.
1 Das Menüband. Es ist dafür da, um die Sprache einzustellen, Dateien hochzuladen oder zu speichern und Tutorials aufzurufen.
2 Das Register „Geräte“. Hier wechselst du zum mBot Ranger.
3 Der ModusBereich. Er ist für die Verbindung mit dem Controller und für das Testen des Codes wichtig.
4 Die Spalte der Befehlsgruppen. Hier wechselst du zwischen den verschiedenen Befehlsgruppen (z. B. Aktion, Fühlen …)
5 Die Spalte der einzelnen Befehle einer Befehlsgruppe. Hier befinden sich die einzelnen Blöcke, die du in den Arbeitsbereich schiebst.
6 Die Erweiterungen der Befehlsgruppe. Sie ermöglichen es, weitere Befehle für zusätzliche Sensoren zu holen.
7 Der Arbeitsbereich. Hier legst du die einzelnen CodeBlöcke ab und setzt sie zusammen.
Die Programmieroberfläche (2)
!
①
⑨
⑦
⑥ ⑧
⑤
② ④
③
VORSC
HAU
MBOT RANGER
Jetzt wird dem Roboter schwindelig! Bei dieser Aufgabe soll er einen spiralförmigen Kreis fahren.
Er beginnt von außen und dreht dabei immer kleinere Kreise, während er schneller wird.
Spiralförmiger Kreis
Der Roboter beginnt, einen spiralförmigen Kreis zu fahren.
Dabei wird der Kreis immer kleiner. Während der Fahrt erhöht der Roboter seine Geschwindigkeit. Am Ende der Fahrt macht er durch Sound und Lichtsignale auf sich aufmerksam.
Tipps:
⦁ Integriere mehrere Schleifen in deinen Code.
⦁ Erhöhe stetig die Leistung und reduziere die Zeit der Leistungsabgabe.
Aufgabe für Schnelle:
Lass den Roboter in umgekehrter Reihenfolge den spiralförmigen Kreis fahren. Er fährt dabei rückwärts seinen Kurs ab.
Füge für diese Aufgabe den hier dargestellten Block ein. Er hilft dir, Drehungen umzusetzen.
https://sway.office.com/O251yIzdyoYavuCy
