Einen Roboter fernsteuern

Um die Reichweite der Kursinhalte zu erhöhen, die den Einstieg in die Ingenieurswissenschaften wie Informatik, Elektrotechnik und Maschinenbau liefern, hat robotik@TUHH im Rahmen der HOOU das Projekt RINOcloud ins Leben gerufen. Dieses Angebot vermittelt ortsunabhängig den Einstieg in die graphische Programmierung. Nach erfolgreichem Durchlaufen der Tutorials kann ein eigenes Programm geschrieben und an einen LEGO-Roboter an der TUHH gesendet werden, dessen Bewegungen und damit Umsetzung des Programms über eine Videofunktion direkt beobachtet werden können. Es erfolgt somit eine unmittelbare Vermittlung des Lernerfolgs. Eingebettet in unterhaltsame Aufgaben und eine animierende LEGO-Landschaft schafft RINOcloud ein abwechslungsreiches Lernumfeld für junge Programmierende.

Im Hangout wurde zudem darüber diskutiert, wie dieses Format die Präsenzveranstaltungen von robotik@TUHH ergänzen kann, ohne diese zu ersetzen: Das Blended-Learning-Format soll animieren, sich auszuprobieren und darüber hinaus Neugier und Motivation steigern. Beides kann anschließend in den verschiedenen angebotenen Kursformaten mit anderen Teilnehmenden vertieft, ausgebaut und um weitere Programmierkenntnisse erweitert werden. Andersherum können aber auch die individuell geförderten Präsenzkursteilnehmenden ihre Fähigkeiten neben den Kursen online vertiefen und z. B. Zeiten zwischen Kursformaten proaktiv überbrücken. Ein kontinuierlicher Lern- und Experimentierfluss wird somit gefördert.

Es folgten Schilderungen der technischen Hintergründe von RINOcloud, dessen Anwendung komplett über die Webapplikation ohne weitere Softwareinstallation möglich ist. Dabei wird vollständig transparent und kollaborativ im GitLab der TUHH gearbeitet. Zukünftig sollen Lerninhalte in Form von Unterrichtsmaterialien auch auf der Seite in OER-Form zur Verfügung gestellt werden (siehe schematisches Beitragsbild).

RINOcloud befindet sich gegenwärtig in der Offline-Testphase und wird den Nutzenden ab Sommer 2019 online zur Verfügung stehen. Eine Landingpage informiert Interessierte aber bereits jetzt.

Feedback der Teilnehmenden

Alle Hangout-Teilnehmenden äußerten ihre Begeisterung und einige stellen sich freiwillig als Testende zur Verfügung. Die Kombination aus Präsenz und Online-Veranstaltungen wurde als sehr gelungen empfunden. Die Teilnehmenden stellen zudem spannende und anregende Fragen bezüglich der technischen Umsetzung bei der Roboteransteuerung und der Videoübertragung. Den Output des Hangouts lässt das Team direkt in die Weiterentwicklung mit einfließen.

Die Folien des Hangouts und weitere Verweise zu RINOcloud können diesem Link entnommen werden.

Das Hochschulforum Digitalisierung bietet Interessierten mit den Hangouts einen Online-Austausch über Themen die Digitalisierung der Lehre betreffend. Mehr Informationen und weitere Veranstaltungen lassen sich hier nachlesen.

Die Roboter-Arena wird geplant und alle Teile bestellt

Da wir viel unterwegs sind und Schüler_innen in ihren Schulen und auf Berufs- und Ausbildungsmessen besuchen, kommt uns der Gedanke, dass es schön wäre, wenn wir den Roboter samt Arena einfach mitnehmen können. Das Roboter-Zuhause soll also groß, aber transportabel und praktisch und zudem ansehnlich sein. Deshalb entscheiden wir uns für ein Stecksystem der Firma ITEM, welches Stabilität und Flexibilität mitbringt, aber auch optisch einiges her macht. Die transparenten Wände suchen wir aus, um so viel wie möglich vom Roboter und seinen Abenteuern sehen zu können. Und damit der RINOone und seine Welt nicht ständig vom Staub befreit werden müssen, bekommt das Ganze noch einen Deckel. Auch dieser muss durchsichtig sein, damit wir mit der Kamera den Roboter durch den Deckel von oben filmen können. Und zu guter Letzt machen wir uns Gedanken darüber, RINOone eine ansprechende Umgebung zu schaffen, in der er seine Abenteuer mithilfe von mutigen Programmierenden erfüllen kann. Aber hierzu später mehr.

Augenscheinlich gibt es also einiges zu bedenken.

Als Nächstes treten wir mit der Firma ITEM in Kontakt, besprechen unser Vorhaben, planen gemeinsam und schließen diesen Abschnitt mit der Bestellung der Bauteile ab, auf deren Auslieferung wir nur drei Tage warten sollen müssen.

Bautag #1: Wer denkt schon ans Ausklinken?

Spannung liegt in der Luft, als der Bausatz der Firma ITEM bei uns ankommt. Wir haben das Konstrukt mithilfe eines Mitarbeiters der Firma geplant, konstruiert und uns passgenau zuschneiden lassen. Also mal ganz ehrlich, was kann noch schief gehen, wenn Du ein Stecksystem verwendest? So einiges …! Nachdem alle Teile ausgepackt sind, machen wir uns ans Sortieren und verschaffen uns eine Übersicht: Stangen mit Nuten (z. B. zum Einschieben der Seitenteile), Seitenwände, Platte für den Deckel, Scharniere, Kameraarm, Verbindungsstücke inklusive Nutensteine. Alles da – dann kann es ja losgehen!

Der Boden ist schnell gebaut, die Platte passt rein. Doch als wir die Seitenteile einbauen, fällt uns ein Konstruktionsfehler auf die Füße: Die Seitenteile sind so geplant, dass sie in die Rillen, besser bekannt als Nuten, eingepasst werden. Da die Stangen an den Kanten aber irgendwo überstehen müssen, um eine Verbindung zu ermöglichen, sind die Nuten an den Ecken nicht frei und die Seitenteile passen nicht. Nach kurzem Grübeln und einem emotionalen Telefonat entscheiden wir uns, die Seitenteile ins Auto zu laden und diese bei ITEM im Werk mal eben “ausklinken” zu lassen, wie es der Fachmann nennen würde. Dahinter verbirgt sich schlicht die Entfernung der etwa ein Quadratzentimeter großen Ecken, damit die Seitenplatten in die Nuten passen und nicht auf den ITEM-Stangen aufsitzen. Zurück an der TUHH setzen wir die Seitenteile ein, fixieren die Arena mit den ITEM-Stangen und machen Feierabend für den Tag.

Bautag #2: Wo ist der Nutenstein?

Neuer Tag, neues Glück: Die Arena wird mit Rollen am Boden für den potenziellen Transport in Schulen und auf Messen ausgerüstet. Anschließend wird der Deckel zusammengebaut. Doch als wir diesen anbringen wollen, fehlt etwas: ein Nutenstein. Um die ITEM-Teile miteinander zu verbinden, schraubt man die Stangen zusammen, was Nutensteine ermöglichen. Tja, am Anfang waren alle da – doch nun fehlt einer. Die Suche beginnt: auf dem Tisch, unterm Tisch, im Verpackungsmaterial, Müll, der Werkzeugkiste, unter der Box. Doch keine Spur. Ohne dieses entscheidende Verbindungselement können wir nicht weiter machen, ohne die Stabilität der Arena zu gefährden. Wir gehen den ganzen Raum ab. Suchen in allen bereits verbauten Nuten der Stangen … Und siehe da: ein eifriger Kollege hatte beim Zusammenbauen die Nutensteine eingesetzt, scheinbar die Arbeit pausiert und anschließend einen weiteren eingebaut, um die Elemente zu verbinden. Glück im Unglück, wir bekommen den Stein aus der Nut, ohne alles wieder auseinander bauen zu müssen.

Parallel wird der Kameraarm zusammengebaut und an die Arena-Box montiert. Abschließend werden alle scharfen Kanten mit Sichtschutzkappen abgedeckt und die restlichen, freien Nuten an den Stangen mit Einlassprofilen verschlossen, damit sich auch hier keine Krümelchen sammeln können.

Das Gerüst der Arena ist fertig!

Bautag #3: Große Kinder spielen mit LEGO

Im Folgenden geht es darum, dass RINOones Arena auch ein authentisches Ambiente erhält: Schließlich fühlen sich LEGO-Roboter auch am Wohlsten, wenn sie von LEGO umgeben sind. Und so folgen zwei Tage voller Spaß und Spiel: LEGO bauen. Ein Element nach dem Nächsten entsteht. Von unserem Tempo kann sich so manche Baustelle eine Scheibe abschneiden! Überraschenderweise finden sich bei dieser Arenabauphase auf einmal auch viel mehr Teammitglieder zur Unterstützung – komisch.

Und fertig ist die Roboter-Arena mit den stolzen Maßen 160 x 80 x 80 cm, die in Zukunft RINOones Abenteuerspielplatz und Zuhause gleichermaßen sein wird. Sie ist wirklich schön geworden. Der Roboter kann jetzt verschiedene Aufgaben anhand eines Parcours mit Linienverfolgung und Markierungen bewältigen, Objekte gezielt ansteuern und bewegen …

Ihr dürft gespannt sein! Wie die finale Roboter-Arena und die Abenteuer von RINOone aber aussehen…? Das verraten wir Euch nach und nach in den kommenden Wochen! Unser Lernangebot wird im Sommer 2019 online gehen und bis dahin werden wir Euch in regelmäßigen Abständen über unsere Projektentwicklung informieren. Bleibt unserem Blog hier gerne treu und schaut Euch bereits ab jetzt unsere Landingpage an, auf der wir alle wichtigen Informationen zum RINOcloud-Projekt festgehalten haben.

Bis hier hin hatten wir auf jeden Fall eine Menge Spaß und freuen uns, wenn auch Ihr die Roboter-Arena das erste Mal nach dem Start von RINOcloud erkunden könnt!

Dieser Beitrag wurde verfasst von Dr. Janine Radtke.

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