Robotik-Camp vom 21.-22.11.2015 an der TUHH

Zum elften Mal hat ein Robotik-Camp an der Technischen Universität Hamburg-Harburg (TUHH) stattgefunden. Insgesamt über 120 Schülerinnen und Schüler kamen am 21. und 22. November 2015 nicht nur aus der Metropolregion Hamburg, sondern aus dem gesamten Bundesgebiet. Schülerinnen und Schüler der Grund-, Mittel und Oberstufe sowie Abiturienten konstruierten und programmierten gemeinsam ein Wochenende lang verschiedene Roboter.

Die Jugendlichen wurden ihren Vorkenntnissen entsprechend in die unten beschriebenen Module eingeteilt. Es gab eine große Bandbreite an Möglichkeiten der Programmierung. Für blutige Anfänger bis hin zu erfahrenen Programmierern hatten wir das passende Modul. Die beiden neueren Module Arduino und die Gestaltung und Druck von 3D-Modellen wurden auch dieses Mal aufgrund des großen Anklangs angeboten. Die Module 1 und 2 wurden wegen der hohen Anmeldezahlen doppelt bereitgestellt. 

Modul 1a: Grundlagen der Programmierung mit LEGO Mindstorms

Dieses Modul richtete sich an Teilnehmerinnen und Teilnehmer ohne Vorkenntnisse. Vermittelt wurden wichtige Strukturen der Informatik, mit denen der selbstgebaute LEGO RCX Roboter schon nach kurzer Einarbeitung den Weg durch einen Linien-Parcours finden konnte. Nicht nur die richtige Software sondern auch die Konstruktion des Roboters spielte eine große Rolle. Die Programmierung wurde in der auf einer graphischen Oberfläche basierenden Software ROBOLAB durchgeführt.

Modul 1b: Grundlagen der Programmierung mit LEGO Mindstorms

Da sich so viele Kinder angemeldet hatten, haben wir einen weiteren Modul 1 Kurs angeboten. Dies war identisch zum Modul 1a, d.h. es richtete sich an Teilnehmerinnen und Teilnehmer ohne Vorkenntnisse. Vermittelt wurden wichtige Strukturen der Informatik, mit denen der selbstgebaute LEGO RCX Roboter schon nach kurzer Einarbeitung den Weg durch einen Linien-Parcours finden konnte. Nicht nur die richtige Software sondern auch die Konstruktion des Roboters spielte eine große Rolle. Die Programmierung wurde in der auf einer graphischen Oberfläche basierenden Software ROBOLAB durchgeführt.

Modul 2a: Imperative Programmierung mit LEGO Mindstorms

Dieses Modul bot eine Erweiterung des Modul 1 zur Grundlagen Programmierung. Den Teilnehmerinnen und Teilnehmer ohne Vorkenntnisse wurden die wichtigen Strukturen der Informatik anhand des LEGO NXT Roboters vermittelt. Am ersten Tag wurde ein schneller Einstieg mit der grafikbasierten Programmiersprache ROBOLAB mit Hilfe einiger einfachen Aufgaben gemacht. Am Sonntag durften die Teilnehmer aus einem Pool von Aufgaben zum Thema „Grüne Stadt“ auswählen, welche sie gerne bearbeiten wollten. Dabei mussten mit Hilfe eines Lichtsensors, eines Ultraschallsensors oder eines Tasters  verschiedenen Stationen angefahren und bestimmte Bewegungen ausgeführt werden. Die Kinder konnten beispielsweise ihren Roboter eine Windmühle auslösen lassen, einen alten Schornstein einer Fabrik einreißen und einen neuen aufrichten oder einen Staudamm schließen.

Modul 2b: Imperative Programmierung mit LEGO Mindstorms

Da sich so viele Kinder angemeldet hatten, haben wir einen weiteren NXT Kurs angeboten. In diesem Modul wurde auf den vorhandenen Kenntnissen der Programmiersprache ROBOLAB aufgebaut und unter Nutzung des LEGO NXT Robotersystems die Programmiersprache NXC gelernt. Die Programmiersprache NXC („Not Exactly C“) ist eine an C angelehnte Programmiersprache, bei der die wichtigen Strukturen für den NXT vorgegeben sind. Auch in diesem Modul konnten die Teilnehmer ihre Aufgaben aus einem Pool von Aufgaben zum Thema „Grüne Stadt“ auswählen.

Modul 3: Objektorientierte Programmierung mit LEGO Mindstorms

In diesem Kurs konnten vorhandene Programmierkenntnisse vertieft werden. Anhand der Sprache „Java“ wurden Unterschiede zwischen imperativen und objektorientierten Programmiersprachen aufgezeigt. Nach ein paar im Schwierigkeitsgrad schrittweise ansteigenden Aufgaben wurde mit u.a. mit einem Hindernissparcours gearbeitet. Dabei mussten sich die Roboter mit Hilfe eines Lichtsensors, eines Ultraschallsensors oder eines Tasters im Raum orientieren können.

Modul 4: Konstruktion und Programmierung eines ASURO-Roboters

Neben der Programmierung des Roboters stand der Zusammenbau des ASURO-Robotikbausatzes im Mittelpunkt. Die Teilnehmer mussten dafür auch viele der Komponenten des ASUROs zusammenlöten. Nach dem Zusammenbau des Bausatzes und nach einer erfolgreichen Fehlersuche konnte mit der Programmierung begonnen werden. Die Aufgabe bestand darin, einen Parcours möglichst schnell und zuverlässig zu durchqueren.

Modul 5: Schaltungsentwurf und Programmierung mit Arduino

In diesem Kurs standen der Entwurf von elektronischen Schaltungen und die Ansteuerung dieser Schaltungen über das Arduino Board im Vordergrund. Mit einfachen Steckverbindungen wurden Schaltungen zum Betreiben von Motoren oder LEDs aufgebaut. Elementare Schaltkreise wurden eingeführt und weiterentwickelt. Über den programmierbaren Mikrocontroller des Arduino Boards wurden schließlich die selbst entworfenen Schaltungen gesteuert. Die Prorammierung wurde in der Hochsprache "C" durchgeführt. Unteranderem wurde ein 3D-LED-Cube gebaut.

Modul 6: Konstruktion und Druck von 3D-Modellen

In diesem Kurs wurden die Grundlagen des 3D-Drucks und erste Kompetenzen im visuellen Konstruieren mittels CAD-Software vermittelt. Diese Software bietet Ingenieuren die Möglichkeit ihre Konstruktionen im Rechner zu visualisieren. Dank des 3D-Drucks können diese eigenständig erstellten 3D-Konstruktionen unkompliziert und schnell gefertigt werden. Zum Üben wurden einige kleine Aufgaben gedruckt. Im Anschluss konnte jeder Teilnehmer ein eigenes Modell konstruieren und fertigen, so wurden Legosteine, Raketen  und Flugzeuge gedruckt.

Austausch mit Studierenden der TU Hamburg-Harburg

Während der gemeinsamen Mahlzeiten konnten sich die Schülerinnen und Schüler aus den unterschiedlichen Modulen austauschen und aufgrund der räumlichen Nähe einen kurzen Einblick in die Projekte ihrer Mitstreiter gewinnen. Darüber hinaus konnten sie sich mit Mitarbeitern der Koordinierungsstelle dual@TUHH über Studienmöglichkeiten und den Alltag als Student unterhalten. Weiterhin bot dieser Workshop den Schülerinnen und Schülern die Möglichkeit, sich über das dual@TUHH-Programm, ein Studium mit Praktikumsphasen und Studienfinanzierung an der TUHH, bei den anwesenden Studierenden zu informieren. Bei dem täglichen Spaziergang nach dem Mittagessen wurde der Campus der TUHH erkundet.

Zum Abschluss fand im großen Hörsaal, dem Audimax 1, eine Abschlussveranstaltung statt. In dieser konnten die Eltern durch Kursvorträge der einzelnen Gruppen und einer Fotoshow einen Einblick in die Kursarbeit bekommen.