MoRobE - Modern Shared Robotic Environment

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1 MoRobE - Modern Shared Robotic Environment DE/09/LLP-LdV/TOI/

2 Projektinformationen Titel: Projektnummer: MoRobE - Modern Shared Robotic Environment DE/09/LLP-LdV/TOI/ Jahr: 2009 Projekttyp: Status: Land: Marketing Text: Zusammenfassung: Innovationstransfer abgeschlossen DE-Deutschland Mit einer modernen Lernumgebung für die Bereiche Mechatronik und Informatik unterstützte MoRobE die Lehre in der Schul- und Berufsausbildung. Mit Projekt MoRobE konzentrierte sich das Konsortium mit den Sektoren Mechatronik und Informatik, basierend auf der Tatsache, dass Unternehmen in Europa mit solchen aus Drittländer konfrontiert sind und wir die Wettbewerbsfähigkeit steigern wollten. Das Grundkonzept und zugleich unsere Transfersbasis des ehemaligen Interstudy- Konsortium war eine modulare Plattform für die Programmierung von Robotern über das Internet. Dieser Ansatz bietet die Möglichkeit, praktische Studien von zu Hause aus durchführen und gleichzeitig online das Gelernte umzusetzen. Wir sahen ein großes Potential diese Plattform für eine weitere Schulform, die der berufsbildenden Schulen umzusetzen. Wir sehen eine große Chance für unsere DistnaceLab Idee, vor allem auch für den Bereich des lebenslangen Lernens, da beispielsweise Techniker auch neben ihrer Arbeit, in den Abendstunden die Systeme nutzen können. Diese Ansatz des Resourcensharings bietet bisher nicht einmal ansatzweise ausgeschöpftes Potential. Wir lösen die Probleme am Anfang mit einer Übertragung der Roboter-Plattform von Hochschulbildung, die berufliche eins, sowie ein Import der Produkte aus Estland nach Deutschland erwähnt, gerade auch in finanzieller Hinsicht User Hauptergebnis ist eine gemeinsame IKT-basierte Lernumgebung für berufliche Schulen mit der Unterstützung durch einen speziellen Lehrplan und praktische Lernhilfen. Beschreibung: Themen: Sektoren: Produkt Typen: Es existieren gravierende Probleme im Bereich der Berufs- und Weiterbildung mit dem praktischen Lernprozess. In der Weiterbildung ist das Hauptproblem der Zeitmangel von Arbeitnehmern, so dass diese nicht in Abendschulen ihr Wissen intensivieren können. In der Berufsausbildung ist das Hauptproblem die Verfügbarkeit von (häufig teurer) informationstechnischer Ausrüstung für den Unterricht. Wir denken, dass wir mit einer modernen Lernumgebung diese Probleme angehen können, indem wir eine günstige Alternative schaffen, die es ermöglicht das Material mit anderen Einrichtungen zu "teilen". Realisiert wird das ganze durch eine elearningumgebung mit angeschlossener realer und virtueller Hardware, die über das Internet angesteuert und programmiert werden kann. *** IKT *** Lebenslanges Lernen *** Hochschulbildung *** Fernlehre ** Nutzung und Verbreitung von Ergebnissen ** Qualität ** Weiterbildung ** Erstausbildung * Nachhaltigkeit * Unternehmen, KMU *** Information und Kommunikation *** Erziehung und Unterricht ** Erbringung von Freiberuflichen, Wissenschaftlichen und Technischen Dienstleistungen Lehrmaterial Programme/Curricula 2

3 Projektinformationen Produktinformation: Projektwebseite: Homepage andere Module Fernlehre CD-ROM Mehrere Produkte resultieren aus dem Projekt MoRobE und der Zusammenarbeit des Konsortiums: - Lernsituationen für praktische Mechatronik und Informatik - "Network of Excellence", eine wiki-basierte Webseite - Distance Lab (Reale Hardware mit Benutzerschnittstelle) - Virtual Lab (eine simulierte Umgebung der realen Hardware) - Studienmaterial 3

4 Vertragnehmer Name: Stadt: Land/Region: Land: Organisationstyp: Bochum University of Applied Sciences Bochum Nordrhein-Westfalen DE-Deutschland Universität/Fachhochschule/Akademie Kontaktperson Name: Adresse: Stadt: Land: Telefon: Fax: MIRo-Lab, Sven Seiler and Carsten Köhn Lennershofstr. 140 Bochum DE-Deutschland +49 (234)

5 Koordinator Name: Stadt: Land/Region: Land: Organisationstyp: Bochum University of Applied Sciences Bochum Nordrhein-Westfalen DE-Deutschland Universität/Fachhochschule/Akademie Kontaktperson Name: Adresse: Stadt: Land: Telefon: Fax: MIRo-Lab, Sven Seiler and Carsten Köhn Lennershofstr. 140 Bochum DE-Deutschland +49 (234)

6 Partner Partner 1 Name: Stadt: Land/Region: Land: Organisationstyp: Helsinki University of Technology Helsinki, Espoo Väli-Suomi FI-Finnland Universität/Fachhochschule/Akademie Partner 2 Name: Stadt: Land/Region: Land: Organisationstyp: Tallinn University of Technology Tallinn Eesti EE-Estland Universität/Fachhochschule/Akademie Partner 3 Name: Stadt: Land/Region: Land: Organisationstyp: ITT Group Viljandi Eesti EE-Estland KMU - Klein- und Mittelunternehmen (bis zu 250 Mitarbeiter) Partner 4 Name: Stadt: Land/Region: Land: Organisationstyp: Berufskolleg am Haspel Wuppertal Nordrhein-Westfalen DE-Deutschland andere 6

7 Projektdateien Final paper_print_out.pdf Sell, R.; Seiler, S.: "Integrated Concept for embedded system study", in MSM 2011, Prodeedings of the 7th International Conference Mechatronic Systems and Materials (MSM 2011), 7 9 July, 2011, Kaunas, Lithuania, ISSN Concept_didactically_overview.png Der didaktische Überblick über das Robotik Lehr- und Lernkonzept. Concept hardware_part_overview.jpg hardware_part_overview.jpg Dieses Bild stellt den Hardware-Teil des Robotik Lehr- und Lernkonzept dar. Dissemination_ _DAAAM_Baltics.pdf Seiler, S.; Sell, R.: "VIRTUAL ACADEMY PLATFORM SUPPORTED BY A SEMANTIC KNOWLEDGE BASE", The 7th DAAAM Baltic Conference, Tallinn, Estonia, 22-24th April 2010, Tallinn University of Technology, ISBN: Dissemination_ SIMPAR_2010.pdf Sell, R.; Seiler, S.: "Combined Robotic Platform for Research and Education", in Proceedings of SIMPAR 2010 Workshops Intl. Conf. on SIMULATION, MODELING and PROGRAMMING for AUTONOMOUS ROBOTS, Darmstadt (Germany) November 15-16, 2010, ISBN , pp Dissemination_ _AK_robotid.mp4 Verbreitungsmaßnahme - Vorstellung des Konzepts im estnischen nationalen Fernsehen Dissemination_ _eLearning_Baltics.jpg Verbreitungsmaßnahme - Präsentation des MoRobE Projekt auf der elearning Baltics Dissemination_ elearning Baltics.pdf Seiler, S.; Sell, R.: "Comprehensive Blended Learning Concept for Teaching Micro Controller Technology", in elearning Baltics 2011, Proceedings of the 4th International elba Science Conference, Rostock (Germany) May 26-27, 2011, ISBN , pp Dissemination_ _eLearning_Baltics_full_presentation.zip Verbreitungsmaßnahme - Die komplette Präsentation des MoRobE Projekt von der e-learning Baltics Konferenz 7

8 Produkte P2 - Network of Excellence P4 - Virtual Lab (simulated environment behind the user interface) P5 - Learning Situations P1 - Curriculum Module for practical mechatronics and computer science training P3 - DistanceLab (real equipment behind the user interface) P10 - HomeLab kit P8 - Robotic Teaching and Learning Concept P7 - Didactic Explanation Hinweise und Hilfen für die Umsetzung der Lernsituation im Unterricht 8

9 Produkt 'P2 - Network of Excellence' Titel: P2 - Network of Excellence Produkttyp: Homepage Marketing Text: Das "Network of Excellence" offeriert ein vollständiges Set pädagogischen Materials für die Ausbildung in den Bereichen Mechatronik und Informatik in einer modernen, wikibasierten elearning Umgebung Beschreibung: Das Netzwerk baut auf einem Basissystem auf, welches im Rahmen des Projektes Interstudy das erste Mal eingesetzt wurde. Es handelt sich um ein wikibasiertes System, welches Lehrmaterialen, aber auch Übungen für verschiedene Ausbildungs und Komplexitiätslevel beinhaltet. Zusätzlich ist auch ein Forum für den Austausch der Lernenden vorgesehen. Im Laufe des MoRobE Projektes wurden die Inhalte ins Deutsche übersetzt. Zielgruppe: Das "Network of Excellence" adressiert Berufsschulen, Gymnasien, höhere technische Schulen als auch Universtiäten als Zielgruppe Resultat: Das "Network of Excellence" ist eine wikibasierte elektronisch gestützte Lernumgebung, mit laufend aktualisiertem Lehr- und Lernmaterialien für Schüler und Studenten der Mechatronik und Informatik. Ziel ist es im Bereich der Mikrokontrollerprogrammierung ein vollständiges "Set" für die Ausbildung zur Verfügung zu stellen. Anwendungsbereich: Das "Network of Excellence" kann in der täglichen Ausbildung in den Bereichen Mechatronik und Informatik eingesetzt werden. Produktsprachen: Estnisch Englisch Deutsch Türkisch Russisch Französisch Finnisch product files Network of Excellence NoE_Concept.png Network of Excellence - Robotic Concept view NoE_Forum.png Network of Excellence - International Forum Overview_NoE_books.png Picture of the Network of Excellence with additional learning material 9

10 Produkt 'P4 - Virtual Lab (simulated environment behind the user interface)' Titel: P4 - Virtual Lab (simulated environment behind the user interface) Produkttyp: Fernlehre Marketing Text: Leicht zu bedienen, einfach damit zu lernen! Der virtuelle Mikrocontroller ermöglicht den Zugriff auf simulierte Technik, direkt, mit jedem modernen Internetbrowser. Beschreibung: Das Virtual Lab liegt ist voll funktionsfähig und lässt sich beliebig um weitere Module erweitern. Erste Demonstrationsmodule, in Form von Displays oder Schaltern wurden bereits realisiert. Beim Virtual Lab handelt es sich um einen voll funktionsfähigen, jedoch virtuellen Mikrocontroller, der das Verhalten eines AT Mega 128 nachempfindet. Dieser lässt sich genauso programmieren, wie herkömmliche hardwarebasierte Systeme und ist somit ein absolutes Novum in der Ausbildung, da mit dem System nun im Prinzip jeder Schüler seine eigene Hardwareumgebung / Versuchsstand erhalten kann, sofern er über einen Internetanschluss und PC verfügt. Dies dürfte zu erheblichen Einsparungen führen bei der Ausstattung von Klassenräumen. Der virtuelle Mikrokontroller ermöglicht den Verzicht auf kostenspielige Hardware. Es lassen sich multiple Instanzen parallel nutzen auf nur einem Hostsystem. Unserem Ziel, das Problem der zumeist aus dem Schuletat nicht zu finanzierenden Hardware eine Alternative zu bieten kommen wir damit näher. Zielgruppe: Schüler, Lehrer sowohl in der Berufschule als auch in Gymnasium und Fachoberschule. Ferner eignet sich das System für die Implementierung an Universitäten. Resultat: Eine Webseite, mit Loginbereich, die einen Zugriff auf simulierte Mikrocontroller Hardware ermöglicht. Anwendungsbereich: Online-Lernen, bei den ersten Schritten im Unterricht zum Thema Mikrocontroller oder eingebettete Systeme Produktsprachen: Englisch product files Virtual Micro Controller Environment VMCU_controller_large.jpg Virtual Micro Controller device VMCU_Environment.jpg A view of the Virtual Micro Controller Environment. This picture illustrates the VMCU device at the left and a programming editor at the right side. VMCU_login_page.jpg Login page of the VMCU environment 10

11 Produkt 'P5 - Learning Situations' Titel: P5 - Learning Situations Produkttyp: Lehrmaterial Marketing Text: Umfassende und sofort einsetzbare Lernsituationen für Berufsschulen in der Mikrokontroller- Ausbildung Beschreibung: Die entwickelten Lernsituationen decken alle Aspekte der Mikrokontrollerprogrammierung und die von eingebettenen Systemen (embedded systems) ab, indem sie sowohl technischen Inhalte als auch die erforderlichen pädagogischen Hilfmittel enthalten Zielgruppe: Dieses Produkt richtet sich an Lehrer in Berufsschulen, Gymnasien oder höheren technischen Schulen Wir adressieren hierbei die Sektoren "Mechatronik", "Informatik" und "Elektrotechnik" Resultat: Eine Broschüre, 26 Seiten lang mit einer vollständigen Beispielprojektbeschreibung, die direkt im Unterricht eingesetzt werden kann. Anwendungsbereich: Lehrer können diese Lernsituation für die Unterrichtsvorbereitung nutzen. Der Inhalt reicht für ein eine vier oder sechs monatige Einführung in die Welt der Mikrokontrollerprogrammierung Produktsprachen: Deutsch product files Learning Situations MoRobE_Didaktische_Begruendung_zur_Lernsituation.pdf MoRobE_Lernsituation.pdf Lernsituation zum Thema: "Projektierung einer Spritzgussanlage" auf Basis der im Projekt MoRobE entwickelten Produkte, integriert in das "Robotic Teaching & Learning Concept". 11

12 Produkt 'P1 - Curriculum Module for practical mechatronics and computer science training' Titel: P1 - Curriculum Module for practical mechatronics and computer science training Produkttyp: Programme/Curricula Marketing Text: Direkt anwendbares Curriculum für das Unterrichten von Mikrocontroller Technologie. Beschreibung: Beim "Curriculum Module" handelt es sich um eine Zusammenstellung von Kursen und Lehrinhalten, die eine pädagogische Eignung für die Berufsschulausbildung im Bereich der Mikrokontrollerprogrammierung in der Mechatronik und Informatik ausweisen. Zur Methodik gehören ferner elearning Unterstützung, praktische Übungen und Support für Lehrkräfte. Es handelt sich um ein "full service" Set, welches leicht in Schulen inplementiert werden kann. Zielgruppe: Lehrer in berufsbildenden Schulen, und in der Oberstufe des Gymnasiums oder der Fachoberschule in den Bereichen Mechatronik, Informatik und Elektronik. Resultat: Das Curriculum Modul bietet den Rahmen für die anderen Produkte. In ihm werden die anderen Produkte aufgegriffen und die Inhalte des Curriculums erstellt. Das gesamte Curriculum, mit seinen ergänzenden Basisprodukten (Distance Lab, Virtual Lab, Network of Excellence etc.) kann so relativ einfach in bestehende Lehrpläne integriert werden und unterstützt somit eine Verbesserung der praktischen Berufsausbildung im Bereich der Mikrokontrollerprogrammierung. Anwendungsbereich: Vorbereiten der didaktischen Jahresplanung in der genannten Zielgruppe Produktsprachen: Deutsch product files Curriculum Module Curriculum_30_08_11.pdf Curriculum Module for Practical Mechatronics and Computer Science Training 12

13 Produkt 'P3 - DistanceLab (real equipment behind the user interface)' Titel: P3 - DistanceLab (real equipment behind the user interface) Produkttyp: Fernlehre Marketing Text: Reale Versuchsstände, im einfachen Zugriff verfügbar direkt über das Internet! Beschreibung: Das Distancelab ist eine Softwareplattform im Internet die eine Oberfläche zu verschiedenen Labs, also Versuchsständen zur Verfügung stellt. Ferner bietet sie eine Verwaltung des jeweiligen Curriculum. Die im Network of Excellence beschrieben Hardware findet sich im Distance Lab wieder und kann über das Internet, ohne aufwändige und teure Anschaffung in jeder Schule genutzt werden. Damit unterstützen wir massiv unsere Hauptziele, die Lehre und Ausbildung, sowie im Bereich des lebenslangen Lernens in der Mechatronik und Informatik zu verbessern und praktische Ausbildungsmöglichkeiten in Form einer Distance learning Plattform zur Verfügung zu stellen. Zielgruppe: Schüler und Lehrer in berufsbildenden und technischen Schulen, sowie auch Universitäten Resultat: Mehrsprachige Webseite, mit Userverwaltung und Buchungssystem zum Zugriff auf Versuchsstände (labs) Anwendungsbereich: Das Distance Lab ermöglicht eine ortsunabhängige Ausbildung im Bereich der Mechatronik und Informatik. Produktsprachen: Deutsch Estnisch Englisch product files Distance Lab DistanceLab_LearningPath.png Distance Lab - Learning path DistanceLab_Login.png Distance Lab - Login page DistanceLab_VMCU_integration.png Distance Lab - Virtual Micro Controller Integration 13

14 Produkt 'P10 - HomeLab kit' Titel: P10 - HomeLab kit Produkttyp: andere Marketing Text: Führe reale Experimente von zuhause durch! Teste deine Fähigkeiten! Mache mit bei Robotik-Wettbewerben! Beschreibung: Die HomeLab kits sind mobile, kleine Versuchsstände in einem portablen Koffer, die sich mit jedem modernen PC verbinden lassen. Ziel des Kits ist es, praktisches Training mit realer Hardware für die Lernenden auch für unterwegs oder zuhause anzubieten. Die Lernenden können verschiedene Module miteinander verbinden und so beispielsweise nach und nach alle Komponenten die für die Robotikprogrammierung wichtig sind erlernen. Wichtigstes Feature des HomeLab kit ist seine Mobilität - Der Koffer ist handlich und alle notwendigen Module sind vertreten. Vom aktuellen Entwicklungsstand aus betrachtet beinhaltet das HomeLab kit Hardware und Übungen für eine 7-Segment LED Anzeige, LCD (alphanumerisch und auch grafische Version), verschiedenen Sensoren (Potentiometer, Infratrot, Ultraschall, etc.), verschiedene Motoren (DC, servo, stepper), und ebenso ein Netzwerkmodul (mit Bluetooth, Ethernet und ZigBee), ein CAN Modul und einen USB- Anschluss für die Direktverbindung zum PC. Leicht zu nutzende und installierbare Software gehört auch mit zu dem Paket dazu. Ferner haben wir eine eigene Softwarebibliothek entwickelt, die einen vereinfachten Zugriff auf sämtliche Funktionalität der Module ermöglicht. So lässt sich der Komplexitätslevel ohne Probleme variieren. Zielgruppe: Schüler, Berufsschüler und Studierende in den Bereichen Mechatronik, Informatik und Elektrotechnik Resultat: Reale Hardware für den Selbstlernprozess oder für den Einsatz im Klassenverbund. Die Kits lassen sich mit spezifischen Modulen verbinden, beispielsweise aus dem Automotive- Bereich. Anwendungsbereich: Fernunterricht, Klassenunterricht, eingebunden in einen "Blended Learning" Prozess Produktsprachen: product files HomeLab kits Boards_with_white_BG.png HomeLab kits - Layered boards kits-cases_without_bg.png HomeLab kits - Cases with hardware set robots.png Robotic Applications based upon the HomeLab kit 14

15 product files HomeLab kits Boards_with_white_BG.png HomeLab kits - Layered boards kits-cases_without_bg.png HomeLab kits - Cases with hardware set robots.png Robotic Applications based upon the HomeLab kit

16 Produkt 'P8 - Robotic Teaching and Learning Concept' Titel: P8 - Robotic Teaching and Learning Concept Produkttyp: Programme/Curricula Marketing Text: Ein umfassendes Konzept für die Lehre und das Lernen von Robotik. Beschreibung: Dieses Konzept zeigt wie alle entwickelten Produkte ineinander greifen und wie diese in dem Bildungsprozess der Mikrocontroller-Programmierung eingesetzt werden können. Zielgruppe: Das Robotik Lehr- und Lernkonzept soll an beruflichen Schulen sowie Hochschulen eingesetzt werden Anwendungsbereich: Resultat: Paper, 1 Seite mit dem Konzept und den entwickelten Produkten Produktsprachen: Englisch product files Robotic Teaching and Learning Concept Concept_didactically.png Concept didactically noe-task-report.png noe-task-report Product Overview - new.pdf Product overview 16

17 Produkt 'P7 - Didactic Explanation' Titel: P7 - Didactic Explanation Produkttyp: Programme/Curricula Marketing Text: Beschreibung der Planung und Durchführung einer kompletten Projektaufgabe Beschreibung: Die didaktische Erläuterung beschreibt die Planung und durchführung einer bestimmten Projektaufgabe basierend auf den entstandenen Produkten aus dem Projekt. Die Projektaufgabe stellt eine konkrete Lernsituation dar, welche dem beruflichen Handlungsfeld von Schülern entspricht. Zielgruppe: Dieses Produkt richtet sich an Lehrer in Berufsschulen, Gymnasien oder höheren technischen Schulen Wir adressieren hierbei die Sektoren "Mechatronik", "Informatik" und "Elektrotechnik" Resultat: Broschüre, 15 Seiten mit einer didaktischen Erläuterung einer realen Projektaufgabe. Anwendungsbereich: Für den Einsatz in der didaktischen Jahresplanung Produktsprachen: Deutsch product files Didactic Explanations P7 - Didactic Explanation for the Learning situations.pdf Didactic Explanations 17

18 Produkt 'Hinweise und Hilfen für die Umsetzung der Lernsituation im Unterricht' Titel: Hinweise und Hilfen für die Umsetzung der Lernsituation im Unterricht Produkttyp: Programme/Curricula Marketing Text: Didaktische Hinweise und Lösungsansätze für die Gestaltung der Unterrichtsreihen für die Umsetzung der Lern-situation. Beschreibung: Das Produkt gibt konkrete Vorschläge und Arbeitsmaterialien für die Umsetzung der Lernsituation im Unterricht. Zielgruppe: Dieses Produkt richtet sich an Lehrer in Berufsschulen, Gymnasien oder höheren technischen Schulen Wir adressieren hierbei die Sektoren "Mechatronik", "Informatik" und "Elektrotechnik" Resultat: Broschüre, 18 Seiten mit Hinweisen und Hilfen für die Umsetzung der Lernsituation im Unterricht Anwendungsbereich: Für den Einsatz in der didaktischen Jahresplanung Produktsprachen: Deutsch product files Hints and Help P9 - Hints and help for implementing the Learning situation.pdf Hints and help for implementing the Learning situation 18

19 Veranstaltungen Implementation Seminar Datum Beschreibung The idea of this seminar to hold an one-day seminar-workshop combined with final project meeting in Bochum in the end of project MoRobE. Participants invited will be teachers and managers of mechatronic and computer science focused vocational schools in the catchment area of Hochschule Bochum. We like to inform them about project results and give information about potential implementation of Distance Lab, HomeLab kit and Virtual Microcontroller Environment in their institutions. The following agenda seems suitable: 1. Short introduction (Overview of the project and results) 2. The solution demonstration and methodology overview 3. Practical tools for implementing it on the schools curriculum 4. Afternoon workshop (hands-on for participants to go through a demonstration exercise) Zielgruppe Öffentlich Kontaktinformation Zeitpunkt und Ort Teachers and managers of mechatronic and computer science focused vocational schools in the catchment area of Hochschule Bochum. Geschlossene Veranstaltung Sven Seiler, sven.seiler@hs-bochum.de Participation is only possible when registering to this event - Target audience teachers will receive a invitation letter soon , 9:00h, Hochschule Bochum, Lennershofstr. 140,