Inhaltliche Schwerpunkte  - Rückblick & Ausblick

• CAD und CAM miitels 3D-Druck

Mit der Beschaffung des 3D-Druckers im Juni 2015 (Homepage-Beitrag 06/2015) hat sich die inhaltliche Ausrichtung dieses MINT-Freizeitangebotes "Mobile Robotik" maßgeblich verändert. Erstmalig war es für unsere Schüler möglich Ihre am PC mit CAD-Software erstellten Konstruktionen direkt "in Produktion" zu geben. Von Anfang an hatten die Schüler die sinnvolle Nutzung dieser neuen Technologie im Auge, um entweder einige neue Baugruppen oder gar einen ganz neuen mobilen Roboter herzustellen.
Im neuen Schuljahr werden vielleicht Dank verbesserten Schülerverkehrs der Region mit dem dann neuen "Sachsen-Schüler-Ticket" am späten Nachmittag auch wieder verstärkt Schüler aus umliegenden Regionen den 3D-Druck in ihrer Freizeit erleben dürfen.
  Erste Stoßstange für den pololu m3pi-Roboter

Auch der immer stärker werdenden "Maker-Szene" rund um die Minicomputer Raspberry pi und den Mikrocontroller Arduino mit einer eigenen Physical-Computing-Plattform wurde in den letzten drei Jahren in unterschiedlichen Robotik-Projekten Beachtung geschenkt. So bekamen die Schüler die Gelegenheit sich in die verschiedenen Programmiersprachen wie C und Python und auch mit Raspian-Linux auf den Raspberry Pi-Minicomputern auszuprobieren.

Der Fertige pololu m3pi mit Stoßstange ist unvergessen:

• Projekt CAD/CAM "Roboterarm"

In den vergangen beiden Schuljahren gab es erneut ein "Mega-Projekt" von Schülern der Sekundarstufe II. Markus Karl und Moritz Lindner konstruierten einen drehbaren Roboterarm auf der Basis innovativer Servomotoren-Technik (Dynamixel AX-12A), druckten sämtliche Baugruppen mit dem 3D-Drucker und programmierten den fertigen Manipulator. Zum Tag der offenen Tür 2018 war die Präsentation Ihrer Arbeit für viele Besucher eine wirkliche Premiere. Nach Einschätzung unserer jungen Ingenieure haben die Motoren durch zu große Fehlertoleranzen in den Drehbewegungen auch die Grenzen der relativ preiswerten  Servomotoren aufgezeigt. Die umfangreichen Erfahrungen, die beide bei ihrem "Roboter-Arm"-Projekt gesammelt haben, prägen vielleicht Ihre berufliche Zukunft als Mathematiker und Ingenieur.

• We are MAKER! - Roboterbausatz nibo Burger, Raspberry Pi Sunfounder Video Car und SenseHAT-Experimente

Das zweite Jahr in Folge haben 2 Schüler aus der 8. Klasse, sich für neue Herausforderungen im Ganztagsangebot "Mobile Robotik" entschieden, um das 1x1 des Lötens von elektronischen Bauelementen mit dem nibo Burger-Roboter-Bausatz sowie dessen Programmierung zu erlernen. Die "Löt-Ergebnisse" sind bei Jonah-Johannes Wolf und Aaron Björn Lippold auf sehr hohem Qualitäts-Niveau. Die Phase der Aneignung von ersten Programmierkenntnissen mit Arduino-C auf der Online-IDE-Plattform  wird (https://www.roboter.cc) nun spannend.

Pascal Schulze hat mit dem Raspberry Pi Sunfounder Video Car-Bausatz absolutes "Robotik-Neuland" betreten und nach einer exakten Montage des mit einer PI-Cam ausgestatten Roboters, die ersten Versuche mit dem Mini-Computer Raspberry Pi3 unternommen. Angefangen mit der Anpassung des Raspberry Pi mit zahlreichen Updates, Erweiterung um einige Softwarebibliotheken, sowie die schrittweise Inbetriebnahme der einzelnen Komponenten wie Sensoren und Servo-Motoren, die miteinander per  eigenem Webserver auf dem Raspberry Pi kommunizieren.  Jegliche Bauanleitungen sind hier in englischer Sprache, wie bei fast allen unserer Bauanleitungen von Robotik-Bausätzen.  Die nächsten Schritte werden erste Änderungen in den vorhandenen Programmen sein und die exakte Beobachtung seiner Auswirkungen, danach Programmverfeinerungen bis hin zu neuen Algorithmen führen. Pascal hat als Schüler der 8. Klasse damit schon herausragende Ergebnisse erzielt.

Robert Schneider hat mit bereits einem Jahr Raspberry Pi-Erfahrung über das GTA hinaus viele kleinere Projekte in Eigeninitiative durchgeführt. So wurde der bekannte Erweiterungsbaustein SenseHAT mit zahlreichen bunten, teils bewegten Darstellungen durch Python-Programme zum Tag der Naturwissenschaften und nun zum "Tag der offenen Tür" 2018 gar ein Snake-Spiel mit dem auf dem auf dem SenseHAT vorhandenen Joystick realisiert. Schüler und Eltern, die Ihm Aufmerksamkeit schenkten, wurden belohnt. "Cooles Labyrinth-Spiel!" , meinte ein Grundschüler voller Begeisterung.

• Mobile Roboter - schnell, schneller am schnellsten

Yannic Schwanck und Noah Zappek haben sich in den letzten beiden Jahren gleich an mehreren Projekten in ihrer Freizeit in diesem Ganztagsangebot ausprobiert. Im ersten Jahr nach der erfolgreichen Mitarbeit in der "LEGO-Robotik-Abteilung" wurde mit den neuen kleinen Mini-Robotern Pololu m3pi und Pololu Zumobot aus Kalifornien ein Traum war, einfach schneller zu sein, als LEGO-Roboter. Die kleinen fertig montierten Roboter haben sehr exakt arbeitende Sensoren und sehr schnelle Giromotoren, die bis zu 1m/Sekunde schnell sein können.  Allein durch schnellste Rotation auf der Stelle, kann ein kleines LED-Band auf den Robotern verwendet werden, um Zeichen zu "schreiben" und so Botschaften verkünden.

Die  Arduino-kompatiblen Prozessoren der Roboter erhalten mit der Programmiersprache C Ihre Algorithmen zur autonomen Wegfindung mit und ohne Boden-Linie.  Im Schuljahr 2017/2018 soll der Zumobot unserem Team am Sächsischen Robotikwettbewerb RoboSAX der TU Chemnitz zum Sieg verhelfen. Die ersten Testläufe im Januar waren vielversprechend und bedürfen noch weiterer Veränderungen im Programm und technischen Design des Roboters selbst- Hier findet vielleicht der 3D-Drucker bei der Herstellung einzelner Baugruppen wieder Verwendung.

• Makeblock XY-Plotter

Der Bausatz Makeblock XY-Plotter, der noch mit der GTA-Maßnahme 16/17 dem Restguthaben an Fördermitteln beschafft werden konnte, ist nun bereits fertig montiert und hat die ersten exakten Bewegungen mit einem Bleistift auf einer großen A3-Papierunterlage "unter Ausschluss der Öffentlichkeit" gemeistert. Hier mussten Yannic Schwanck und Noah Zappek im Team sehr präzise Montagearbeiten ausführen.  Angestrebt wird ein relativ zuverlässiges 2D-Zeichengerät für unsere öffentlichen Präsentationen.  Mit dem Zeichengerät wird man künftig beliebige Grafiken im Poster-Format mit wasserfesten Stiften stufenlos "malen" können. Auch eine künftige Laser-Erweiterung des Plotters ist denkbar und würde Veredelungen verschiedener Werkstoffoberflächen ermöglichen.

• Neuer Liebling der Robotikfans am JMG: Der Bioliod
  

Mit der Beschaffung des "Robotis Premium" im Rahmen des GTA "Mobile Robotik Kl. 8-12" im Schuljahr 2017/2018, ist nun ein hochwertiger Roboterbausatz für programmierbare Roboter vorhanden, der in den kommenden Jahren uns bei öffentlichen Präsentationen sehr gut unterstützen wird, sich für die "Robotik in der Schule" und anderen vielfältigen Angeboten am Julius-Motteler-Gymnasium zu interessieren.  "Bioliod"  löst unseren lange sehr beliebten, aber in die Jahre gekommenen Humanoiden Robonova 2 ab, für den es nach 8 Jahren weder Support noch Ersatzteile weltweit gibt. Zwei Tage vor dem Tag der offenen Tür 2018, nach zahlreichen "Arlarm-Tönen" und endlosen Fehlerkorrekturen, war es endlich in den Abendstunden endlich soweit . "Unser Bioliod lebt!", er tanzte und wackelte Dank erster Demo-Prozeduren, die dem Bausatz beilagen. Atemberaubend sind wohl die sehr genauen Bewegungsabläufe wegen der eingebauten Gyro-Sensorik, die dem Roboter zusammen mit einem leistungsfähigen Mikrocontroller ein zuverlässiges Gleichgewicht in seinen komplexen Bewegungen ermöglichen. Es wird spannend, welche eigenen Bewegungssequenzen künftig Schüler unseres Gymnasiums mit diesen Humanioden durch Programmierung kreieren. Außerdem lassen sich mit diesem Bausatz auch sehr schnell laufende "Roboter-Spinnen" oder andere "Roboter-Käfer" aufbauen und programmieren. Für Spannung in den nächsten Jahren ist also gesorgt. -:)

Alle im Ganztagsangebot "LEGO-Robotik" und "Mobile Robotik Kl. 8-12 und 3D-Druck" gemachten Ausgaben beginnend mit den großen Ausgaben für mehrerer LEGO-Robotik-Bausätze von NXT bis EV3 bis hin zu den Einzelbausätze, Werkzeug-Ausstattung  und elektronischen Bauelementen zeigen erste Früchte. Viele Absolventen und Teilnehmer dieser zusätzlichen Freizeitangebote des letzten Jahrzehnts haben sich vom "Roboter-Virus infizieren lassen", so auch ihre ingenieurorientierte Kurswahl in der Oberstufe getroffen und ihre spätere Studienwahl maßgeblich beeinflusst.

Wir sind hier am Julius-Motteler-Gymnasium auf einem richtigen Weg mit einer intensiven Förderung von individuellen MINT-Begabungen unserer Schüler an mehreren Wochentagen nach dem regulären Unterricht durch kontinuierliche Ganztagsarbeit von Klasse 5-12. MINT ist hier für Abiturienten mit oder ohne vertiefte mathematisch-naturwissenschaftlich-technisch-informatische Ausbildung eine echte Bereicherung zum normalen Unterrichtsalltag.

M. Gafron