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| 06.06.2003 |
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Roboter
im Informatikunterricht |
Ablauf | Modelle | Dokumentation |
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Wie funktionieren eigentlich
Roboter? Welche Anwendungs- und Einsatzmöglichkeiten bestehen gegenwärtig für
diese computergesteuerten Maschinen? |
Diese Fragen bildeten den Ausgangspunkt eines neuen
Projekts im Fachbereich Informatik der Jahrgangsstufe 10: Bau und Programmierung von
Robotern.
16 Schülerinnen und Schüler des Neigungsschwerpunktes Informatik wählten sich -
je nach Neigung und Interesse - ein Robotermodell, das es zu bauen und anschließend zu
programmieren galt.
Rund 5.000 € investierten die Schule und der Förderverein vorab in die
Grundausstattung, die gegenwärtig aus 15 verschiedenen Bausätzen der Firma FISCHERTECHNIK besteht. |
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| Vom simplen
Industrieroboter bis hin zum komplizierteren bionischen Roboter ging die Palette der von
den Schülern gewählten Bausätze. |
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Bereits beim Zusammenbau der Maschinen gab es
manches Problem, das gelöst werden musste. Nicht immer erschien den Schülern die
vorgeschlagene Konstruktion sinnvoll und stabil genug. Manche Änderungen wurden deshalb
vorgenommen, um einen reibungslosen Maschinenlauf zu gewährleisten. Danach wurden die einzelnen Funktionen getestet: Motoren,
Antriebswellen, Schalter und Impulszähler wurden gecheckt. |
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Nun begann der eigentliche Programmiervorgang, der
zunächst kleinere Einzelschritte beinhaltete.
Nach und nach wurden die Steuerungsabläufe komplexer, die ersten Unterprogramme
für immer wiederkehrende Bewegungsvorgänge wurden geschrieben und in das Hauptprogramm
integriert.
Als Software wurde die überwiegend grafisch basierte Programmierumgebung LLWIN
3.03 eingesetzt, die eine große Ähnlichkeit zur industriellen Steuerungssoftware
aufweist.
Eine Ansteuerung der Interfaces über die Programmiersprachen Java oder Delphi ist
ebenfalls möglich. |
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| Die Entwicklungsingenieure der Fa. Fischertechnik wurden bei
schwierigen Problemen per E-Mail kontaktiert, sie antworteten zumeist noch am selben Tag. |
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Einige der von uns gebauten und programmierten
Modelle können Sie hier näher betrachten: |
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Mobile-Roboter mit Hindernis-Erkennung.
Der gelbe Außenring ist federnd
aufgehängt und aktiviert bei Berührung eines Hindernisses einen oder mehrere Schalter.
Je nach Schalterkontakt weicht der Roboter in eine andere Richtung aus. |
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Mobile-Roboter mit Kanten-Erkennung.
Der Roboter hat zusätzliche Ausleger
mit separaten Rädern. Verliert ein Auslegerrad Bodenkontakt, so wird ein Schalter
aktiviert. Das Programm stoppt das Fahrzeug und veranlasst eine Rückwärts- oder
Ausweichbewegung. |
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Industrieroboter mit Knickarm. Mit vier Motoren und einer Vielzahl von Impulszählern sowie diversen
Endschaltern lässt sich der Knickarm-Roboter sehr vielfältig programmieren. In der
Industrie ist er einer der meistgenutzten Roboter. |
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Bionic-Roboter. Der bionische Roboter läuft auf sechs Beinen und ist von der
Konstruktion her der Natur abgeschaut [externer
Link: Erläuterung zur Bionik].
Die Entwicklung bionischer Roboter befindet sich noch in den Anfängen und die
Einsatzgebiete sind sehr begrenzt. |
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Pneumatischer Greifroboter. Mit Druckluft, die vorab von einem Kompressor produziert und in einen
Ausgleichsbehälter gepumpt wird, funktioniert der Greifroboter. Mit hoher Geschwindigkeit
versetzt er Werkstücke von einem Ausgangspunkt zu einem anderen Ort. |
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Pneumatische Türöffnung/-schließung. Ebenfalls mit Druckluft wird eine Tür geöffnet, sobald sie
angetippt wird.
Die Schließung erfolgt über einen Lichtsensor, der an die Steuerung meldet, dass
eine Lichtschranke durchbrochen wird. |
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Industrieroboter mit Greifarm. Der Greifarm-Roboter fasst mit einer impulsgesteuerten Zange
verschiedene Werkstücke und versetzt sie an einen anderen Ort.
Dieser Robotertyp wird in der Industrie für immer wiederkehrende, gleichförmige
Arbeitsabläufe eingesetzt. |
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Dokumentation |
| Projektbegleitend hatten die Schüler
die Aufgabe, eine Facharbeit über den von ihnen gebauten und programmierten Roboter zu
erstellen. Die Facharbeit sollte
folgende Punkte beinhalten:
- Bau des Roboters, Beschreibung evtl. technischer Probleme und deren Lösungen.
- Beschreibung der Programmierumgebung, Austesten der einzelnen elektronischen
Bauteile.
- Dokumentation der erstellten Programme und Unterprogramme.
- Recherche und Dokumentation über den tatsächlichen industriellen Einsatz von
Robotern der gewählten Bauart. |
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