Robotik im IT Unterricht

Transkript

1 Robotik im IT Unterricht Fachkoordinatorentag BRG Keplerstraße Graz Leander Brandl

2 IT Unterricht am BRG Kepler Fachbereich Angewandte Informationstechnologie kepler robotik Bundesrealgymnasium Keplerstraße Diese Präsentation steht auf unter dem Beitrag Fachkoordinatorentag Informatik 2013 zum Download zur Verfügung!

3 Überblick Robotik im IT Unterricht Die internationale Bildungsinitiative "RoboCup" Robotik Systeme für den Unterricht Robotik am Bundesrealgymnasium Keplerstraße Graz Die Kepler Robo League Das Robotik System "KeplerBRAIN" Robotik Vorführungen durch Schülerinnen und Schüler des Bundesrealgymnasiums Keplerstraße

4 Die internationale Bildungsinitiative "RoboCup" The Dream By mid 21st century, a team of fully autonomous humanoid robot soccer players shall win the soccer game, comply with the official rule of the FIFA, against the winner of the most recent World Cup.

5 Die internationale Bildungsinitiative "RoboCup" 1997 turning point in the history of artificial intelligence and robotics May 1997, IBM Deep Blue defeated the human world champion in chess July 1997, NASA s pathfinder mission made a successful landing and the first autonomous robotics system 1992 Professor Alan Mackworth (University of British Columbia, Canada) had the idea of robots playing soccer June 1993, a group of researchers, including Minoru Asada, Yasuo Kuniyoshi, and Hiroaki Kitano, decided to launch a robotic competition: Robot World Cup Initiative, RoboCup 1997: first official RoboCup games

6 Die internationale Bildungsinitiative "RoboCup RoboCup Junior RoboCupJunior is a project oriented educational initiative that sponsors local, regional and international robotic events for young students. Drei Leaguen Soccer Challenge Dance Challenge Rescue Challenge Zwei Altersgruppen Primaries mit einem Alter von Jahren Secondaries mit einem Alter von Jahren.

7 Die internationale Bildungsinitiative "RoboCup RoboCup Junior Soccer 2 Teams mit je 2 Robotern spielen gegeneinander Ball sendet gepulstes infrarotes Licht aus Größen und Gewichtsbeschränkungen für die Roboter

8 Die internationale Bildungsinitiative "RoboCup RoboCup Junior Soccer

9 Die internationale Bildungsinitiative "RoboCup RoboCup Junior Soccer

10 Die internationale Bildungsinitiative "RoboCup RoboCup Junior Soccer

11 Die internationale Bildungsinitiative "RoboCup RoboCup Junior RescueA 1 Roboter sucht ein Opfer: silberne Alu Dose, die gefunden und gerettet werden muss Roboter muss Hindernisse überwinden: schwarze Linie mit Winkeln und Lücken, Ziegel auf der Linie, Unebenheiten, Rampe,

12 Die internationale Bildungsinitiative "RoboCup RoboCup Junior RescueA

13 Die internationale Bildungsinitiative "RoboCup RoboCup Junior RescueA

14 Die internationale Bildungsinitiative "RoboCup RoboCup Junior RescueA

15 Die internationale Bildungsinitiative "RoboCup RoboCup Junior RescueB 1 Roboter muss in einem Labyrinth navigieren und Opfer an den Wänden finden Opfer sind beheizt (36 )

16 Die internationale Bildungsinitiative "RoboCup RoboCup Junior RescueB

17 Die internationale Bildungsinitiative "RoboCup RoboCup Junior RescueB

18 Die internationale Bildungsinitiative "RoboCup RoboCup Junior Dance Schülerinnen und Schüler gestalten eine Choreographie und zeigen diese gemeinsam mit Robotern Design und Gestaltung von Robotern in Bezug auf Motto und Musik Kreativität

19 Die internationale Bildungsinitiative "RoboCup RoboCup Junior Dance

20 Die internationale Bildungsinitiative "RoboCup RoboCup Junior Dance

21 Die internationale Bildungsinitiative "RoboCup RoboCup Junior Dance

22 Die internationale Bildungsinitiative "RoboCup RoboCup Junior 1998 RoboCupJunior began, with a demonstration at RoboCup 98 in Paris RCJ 1999 was held in Stockholm exhibited the first interactive RoboCupJunior workshops. RCJ 2000 was held in Melbourne, over 100 children participated from Australia, Germany and the USA. RCJ 2001 was held in Seattle, USA, where 25 teams from four countries (USA, Australia, Germany, UK) RCJ 2002 was held in Fukuoka, Japan, where 59 teams from 12 countries participated. RCJ 2003 was held in Padova, Italy in July 2003, where 57 teams from 15 countries participated. RCJ 2004 was held in Lisbon, Portugal in July 2004, where 162 teams from 18 countries participated. RCJ 2005 was held in Osaka, Japan in July 2005, where 163 teams from 18 countries participated. RCJ 2006 was held in Bremen, Germany, in June 2006, where 240 teams from 22 countries participated. RCJ 2007 was held in Atlanta, USA, in July 2007, where 154 teams from 23 countries participated. RCJ 2008 was held in Suzhou, China, in July 2008, where 201 teams from 20 countries participated. RCJ 2009 was held in Graz, Austria, in June July 2009, where over 200 teams from 25 countries participated. RCJ 2010 was held in Singapore, in June 2010, where 289 teams from 26 countries participated. RCJ 2011 was held in Singapore, in July 2011, where about 280 teams from 29 countries participated. RCJ 2012 was held in Mexico City

23 Die internationale Bildungsinitiative "RoboCup RoboCup Junior Detaillierte Informationen und Regeln unter:

24 Die internationale Bildungsinitiative "RoboCup RoboCup Junior in Österreich RCJ Austrian Open 2008 Graz RCJ Austrian Open 2009 Wien RCJ Austrian Open 2010 Villach RCJ Austrian Open 2011 Wels RCJ Austrian Open 2012 Hohenems RCJ Austrian Open 2013 Graz April 2013 Messe Graz, Halle A

25 Robotik Systeme für den Unterricht

26 Robotik Systeme für den Unterricht Lego Mindstorms NXT Sensoren Controller Aktoren

27 Robotik Systeme für den Unterricht Fischer Technik

28 Robotik Systeme für den Unterricht qfix robot kits

29 Arduino Robotik Systeme für den Unterricht

30 Selbstbau Robotik Systeme für den Unterricht

31 Robotik Systeme für den Unterricht Robotik Shops Selbstbau von Robotern teile.de robotik.de shop.de italy.com Lego NXT in der schule.de Fischertechnik

32 Robotik am BRG Keplerstraße Graz IT Unterricht am BRG Kepler

33 Robotik am BRG Keplerstraße Graz Oberstufe NEU seit Schuljahr 2005/2006 A - Klasse Kernbereich - Pflichtgegenstände B - Klasse C - Klasse Angewandte Informationstechnologie Science (Biologie, Chemie, Physik ) 6. Klasse: 4 Stunden Informatik 6. Klasse: 4 Stunden Science 7. Klasse: 2 Stunden Informatik 8. Klasse: 2 Stunden Informatik 7. Klasse: 2 Stunden Science 8. Klasse: 2 Stunden Science Wahlpflichtfächer (6. 8. Klasse): 10 Stunden

34 Robotik am BRG Keplerstraße Graz Oberstufe NEU seit Schuljahr 2005/2006 Schwerpunkt Angewandte Informationstechnologie 5. Klasse 6. Klasse 7. Klasse 8. Klasse C# Programmierung Einführung HTML uns CSS C# Programmierung Fortsetzung JavaScript Programmierung und HTML5 Web 2.0 Anwendungen PHP Programmierung Grundlagen C# Fischertechnik Robotik PHP Programmierung Fortsetzung / MySQL WWW Datenbank Applikationen Einführung Linux (Desktop) und Mikroprozessorprogrammierung Individuelle Projekte und Vorbereitung auf die Reifeprüfung

35 Robotik am BRG Keplerstraße Graz Oberstufe NEU seit Schuljahr 2005/2006 Angewandte Informationstechnologie Wahlpflichtfächer RoboCup Robotik Elektronik Programmierung Bau und Programmierung von Robotern / Teilnahmen an Wettbewerben Desktop Publishing und digitale Bildbearbeitung Grundlagen des Layouts bis zur Druckvorstufe Multimedia Audio und Video Digitale Aufnahme und Schnitt von Audio und Videomaterial bis zur fertigen CD bzw. DVD Netzwerktechnik Vom einfachen Heimnetzwerk bis zur Domäne EMED Experimentelle Mediengestaltung Kreative Projekte im Dialog zwischen Kunst und Technik

36 Robotik am BRG Keplerstraße Graz IT Unterricht am BRG Kepler

37 Robotik am BRG Keplerstraße Graz Lehrerteam Robotik

38 Robotik am BRG Keplerstraße Graz In den Jahren haben wir für die Bewerbe Rescue und Soccer verschiedene Roboter ausgehend von ATMEGA32 und ATMEGA 128 Mikroprozessoren entwickelt und konstruiert. Diese Roboter kamen bei den Austrian Open 2008, 2009, 2010 und 2011 zum Einsatz und nach erfolgreicher Qualifikation auch beim RoboCup 2009 Graz, beim RoboCup 2010 in Singapur und beim RoboCup2011 in Istanbul.

39 Robotik am BRG Keplerstraße Graz KeplerBOT Rescue Die Entwicklung des KeplerBOT Rescue wird seit 2011 nicht fortgesetzt und von unserem Robotik System KeplerBRAIN abgelöst.

40 Robotik am BRG Keplerstraße Graz KeplerBOT Soccer

41 Robotik am BRG Keplerstraße Graz KeplerBOT Soccer Die Entwicklung des KeplerBOT Soccer wird seit 2012 nicht fortgesetzt und von unserem Robotik System KeplerBRAIN abgelöst.

42 Robotik am BRG Keplerstraße Graz RoboCup Junior Austrian Open Februar 1. März TU Graz 24 Teilnehmer 6 Teams Rescue Primary 1. Platz Rescue Primary 2. Platz Soccer 1. Platz RoboCup German Open April Hannover Messe 9 Teilnehmer 2 Teams

43 Robotik am BRG Keplerstraße Graz RoboCup Junior Austrian Open April FH Technikum Wien 63 Teilnehmer 19 Teams 1. Platz Rescue Secondary 1. Platz Soccer Generation I 2:2 2. Platz Soccer Generation I 2:2 1. Platz Soccer Generation III 2:2 2. Platz Soccer Generation III 2:2 3. Platz Soccer Generation III 2:2

44 Robotik am BRG Keplerstraße Graz RoboCup Weltmeisterschaften Juli Messe Graz 27 Teilnehmer 8 Teams 3. Platz Soccer 2:2

45 Robotik am BRG Keplerstraße Graz RoboCup Junior Austrian Open Mai FH Villach 31 Teilnehmer 10 Teams 1. Platz Rescue Primary 1. Platz Soccer A 2:2 2. Platz Soccer A 2:2 1. Platz Soccer B 2:2 2. Platz Soccer B 2:2 2. Platz Rescue Secondary

46 Robotik am BRG Keplerstraße Graz Weltmeisterschaften RoboCup 2010 Singapur Juni Teilnehmer 3 Teams

47 Robotik am BRG Keplerstraße Graz RoboCup Junior Austrian Open April FH Wels 35 Teilnehmer 13 Teams 1. Platz Rescue A Primary 3. Platz Rescue A Primary 2. Platz Rescue B 3. Platz Rescue B 1. Platz Soccer A 2. Platz Soccer A 3. Platz Soccer A 2. Platz Soccer B

48 Robotik am BRG Keplerstraße Graz Weltmeisterschaften RoboCup Juli Istanbul 15 Teilnehmer 4 Teams

49 Robotik am BRG Keplerstraße Graz RoboCup Junior Austrian Open April Hohenems 43 Teilnehmer 14 Teams 2. Platz Rescue A Secondary 1. Platz Rescue B 2. Platz Soccer A 2. Platz Soccer B

50 Robotik am BRG Keplerstraße Graz Weltmeisterschaften RoboCup Juni 2012 Mexico City 6 Teilnehmer 2 Teams 2. Platz Rescue B 3. Platz Rescue A Primary

51 Die Kepler Robo League ab Schuljahr 2012/2013 Vorstufe zur internationalen Robotik Initiative RoboCUP und kann einen nachfolgenden Einstieg beim RoboCUP erleichtern Grundkenntnisse im Bau und im Programmieren von Robotern Wettbewerb im Frühjahr: Teams aus ganz Österreich sollen sich treffen, austauschen, miteinander messen und Kontakte knüpfen

52 Die Kepler Robo League Zielgruppe: Lehrerinnen und Lehrer von Hauptschulen, NMS, AHS und BHS und an interessierte Schülerinnen und Schüler im Alter von 10 bis 18 Jahren KEINE Vorkenntnisse weder beim Bau von Robotern, noch beim Programmieren! Konstruktion der Roboter ausschließlich mit Teilen aus dem LEGO MINDSTORMS Education NXT Basisset

53 Die Kepler Robo League Wettbewerb: Sa :00 bis 17:00 Aufgabenstellungen Find the brick Don t touch Follow the line Leave the labyrinth 2 Altersklassen Junior (Unterstufe) Senior (Oberstufe)

54 Find the brick Die Kepler Robo League

55 Don t touch Die Kepler Robo League

56 Follow theline Die Kepler Robo League

57 Leave the labyrinth Die Kepler Robo League

58 Ausbildungsmaterial Die Kepler Robo League

59 Die Kepler Robo League Ausbildungsmaterial NXT NXC Tutorial

60 Die Kepler Robo League Detaillierte Informationen, Aufgabenstellungen, Ausbildungsmaterial, Regeln und Online Anmeldung unter:

61 Das Robotik System "KeplerBRAIN" Seit dem Schuljahr 2010/2011 steht unseren Schülerinnen und Schülern das modulare Robotik System KeplerBRAIN zur Verfügung welches an unserer Schule speziell für unsere Anforderungen entwickelt wurde. Kernstück von KeplerBRAIN ist die Hauptplatine. Das Material kostet ca. 25, Euro, bietet einen ausreichend dimensionierten Mikroprozessor und eine große Anzahl an Anschlussmöglichkeiten für Sensoren, Motoren oder Servos.

62 Das Robotik System "KeplerBRAIN" Technische Details Atmega 32 Mikroprozessor (16 Mhz Taktfrequenz) 8 digitale oder analoge Eingänge bzw. Ausgänge (diese können individuell konfiguriert werden) 8 I2C Anschlüsse (davon 2 als Lego NXT Buchsen zum Anschluss von Mindstorms Sensoren) 4 Motorausgänge (je 600mA) 1 zweizeiliges Display 1 Led 2 Taster Programmierung über USB Schnittstelle (keine Treiberinstallation notwendig!)

63 Das Robotik System "KeplerBRAIN" Mainboard

64 Das Robotik System "KeplerBRAIN" Sensoren

65 Das Robotik System "KeplerBRAIN" Sensoren

66 Das Robotik System "KeplerBRAIN" Sensoren

67 Das Robotik System "KeplerBRAIN" Sensoren

68 Das Robotik System "KeplerBRAIN Mechanik

69 Das Robotik System "KeplerBRAIN Programmierung Code schreiben Roboter mit USB Kabel an den Computer anstecken Programmier Befehl auslösen fertig! Als Entwicklungsumgebung wird WinAVR verwendet. Diese liegt für KeplerBRAIN als portable Version vor und kann somit direkt von einem USB Stick oder einem Netzlaufwerk ohne Installation verwendet werden.

70 Das Robotik System "KeplerBRAIN Programmierung

71 Das Robotik System "KeplerBRAIN Programmierung

72 Das Robotik System "KeplerBRAIN Roboter

73 Robotik Vorführungen durch Schülerinnen und Schüler des BRG Kepler Raum 309 ZID Zentraler Informatik Dienst IT Werkstatt und IT Labor Raum 310 Soccer Raum 311 Rescue