kepler robotik unser Weg

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1 kepler robotik unser Weg Tag der Informatik Bundesrealgymnasium Keplerstraße Graz

2 kepler robotik unser Weg Matura Kurse Klasse 3D Druck Wettbewerbe Platinenherstellung ROBOTIK für ALLE 160 Schülerinnen und Schüler im Schuljahr 2017/2018 WPF Klasse LEGO NXT EV3 Hardware Entwicklung Kepler BRAIN

3 seit dem Schuljahr 2008/2009 Curriculum von der Klasse Klasse: Schnuppern / Grundkurse Klasse: Kurse / freies Arbeiten Klasse: Wahlpflichtfach Matura im Fach Robotik Hardwareentwicklung im KeplerFabLab (Leiterplattenherstellung, 2D- und 3D CAD, CNC-Fräse, Lasercutter, 3D-Drucker) Unterrichtsangebote

4 1. 2. Klasse: Schnuppern / Grundkurse Schnuppernachmittage o Programmieren von LEGO-Robotern mit NXC o Lösen einfacher Aufgabenstellungen ohne Vorkenntnisse Kurse: Einführung in das Programmieren o Robotik-System: LEGO NXT o Programmiersprache: NXC o Programmierumgebung: Brixcc Command Center o Robotik für Mädchen o Wettbewerb Kepler RoboLeague

5 3. 5. Klasse: Kurse / freies Arbeiten Kurse: Fortsetzung Programmieren o Robotik-System: LEGO EV3 o Programmiersprache: EVC (C / C++) o Programmierumgebung: EVCDevelop freies Arbeiten o Konstruktion und Bau von Robotern o Entwicklung eigener Softwarelösungen o Wettbewerb RoboCup Junior Rescue Line

6 6. 8. Klasse: Wahlpflichtfach Robotik Entwicklung und Bau eigener Roboter o Robotik-System: KeplerBRAIN o Programmiersprache: C / C++ o Programmierumgebung: mbed.org o Herstellung von mechanischen Bauteilen 2D und 3D CAD Konstruktion CNC Fräsen von Kunststoffteilen 3D Druck o Entwicklung und Produktion von Platinen o Wettbewerb RoboCup Junior Rescue und Soccer

7 seit dem Schuljahr 2015/2016 Matura im Fach Robotik o Kommunikation zwischen elektronischen Bauteilen über die SPI- und die I2C-Schnittstelle o Grundschaltung eines ATMEGA-Mikrocontroller o Ansteuern von Motoren mit Motortreibern o Dedektieren des RCJ5-Balles mit Infrarotsensoren o Einlesen von analogen und digitalen Signalen mit einem Mikrocontroller o Übertragen eines Schaltplanes in ein Platinenlayout o Ansteuern eines Servos mit einem Mikrocontroller o Stromversorgung von Robotern und Spannungswandlung o Erstellen einer CAD-Konstruktion für die Fertigung mit einer CNC-Fräse o Lagebestimmung mit einem Attitude and Heading Reference System o Unterschiedliche Antriebssysteme von Robotern o Abstandsmessung mit einem Ultraschallsensor und einem Infrarotsensor o Bodenerkennung mit Reflexionssensoren o PID Regelkreise beim Folgen einer Linie o Grundlagen elektronischer Bauteile o Grundstruktur eines C-Programms mit Interruptbehandlung

8 Vorwissenschaftliche Arbeiten Vorwissenschaftliche Arbeiten aus dem Bereich der Robotik in Zusammenarbeit mit der TU Graz o Analyse und Optimierung eines Bewegungsablaufes des humanoiden Roboters Nao o Lokalisation einer Geräuschquelle mit dem androiden Roboter NAO o Entwicklung einer Software zur Lösung des Spieles 'Tic Tac Toe' mit dem humanoiden Roboter Nao o Mapping und Wegplanung erfolgreiche Navigation eines Roboters durch ein Labyrinth o Lokalisation von Objekten mit einer 3D-Kamera o Berechnung der Winkel für die Steuerung einer gezielten Bewegung eines Roboterarmes

9 KeplerFabLab unsere Werkstatt! 12 Schüler-Arbeitsplätze Herstellung mechanischer und elektronischer Komponenten CNC-Fräse, Lasercutter, 3D-Drucker

10 RoboCup Austrian Open o o Teilnahme an Wettbewerben Graz 2008, Wien 2009, Villach 2010, Wels 2011, Hohenems 2012, Graz 2013, Wien 2014, Villach 2015, Innsbruck 2016, Weiz mal Teams unserer Schule österreichischer Meister (Rescue Line, Rescue Maze und Soccer) RoboCup Weltmeisterschaften o o o o Graz 2009, Singapur 2010, Istanbul 2011, Mexico 2012, Eindhoven 2013, Brasilien 2014, China 2015, Leipzig 2016, Japan 2017 mehrere 2. und 3. Plätze (Rescue Line, Rescue Maze und Soccer) 2016 Weltmeister in Soccer Light Weight und 2. Platz Soccer Open Platz Soccer Light Weight und 3. Platz Soccer Open

11 Die internationale Bildungsinitiative RoboCup 1997 turning point in the history of artificial intelligence and robotics o May 1997, IBM Deep Blue defeated the human world champion in chess o 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

12 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 o Soccer Challenge o On Stage Challenge o Rescue Challenge zwei Altersgruppen o Primaries mit einem Alter von Jahren o Secondaries mit einem Alter von Jahren.

13 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

14 Die internationale Bildungsinitiative RoboCup RoboCup Junior Detaillierte Informationen und Regeln unter:

15 Robotik im Unterricht Überblick Robotik-Wettbewerbe Pololu Zumo Robot Selbstbau eines Roboter ausgehend von einem Arduino Board Vorstellung von Unterrichtsmaterialien von kepler robotik Hardwareentwicklung am BRG Kepler Bezugsquellen Komponenten, Sensoren, Aktoren, Elektronik, Fortbildungsveranstaltungen von kepler robotik

16 Robotik - Wettbewerbe FIRST Lego League (national / international) RoboCup Junior (national / international) RobotChallenge (Wien / international) Botball (national / international) KNAPP Robo League (Graz / Steiermark / Österreich???)

17 FIRST Lego League Kinder und Jugendliche für Wissenschaft und Technologie zu begeistern den Teilnehmern den Gedanken des Teamgeist zu vermitteln Kinder und Jugendliche anzuspornen, komplexe Aufgaben mit kreativen Lösungen zu bewältigen

18 FIRST Lego League

19 RoboCup Junior weltweite projektorientierte Bildungsinitiative o o o On Stage - kreative Performance zusammen mit einem oder mehreren Robotern Rescue - Roboter suchen nach Verunglückten Soccer - selbst gebaute Fußballroboter spielen miteinander Bewerbe in Österreich: 2008, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014, 2015, 2016, 2017 (heuer bereits zum 10. mal!) Rückgang der österreichischer Teilnehmer seit

20 RoboCup Junior On Stage

21 RoboCup Junior Rescue Line / Rescue Maze

22 RoboCup Junior - Soccer

23 RobotChallenge internationale Meisterschaft für selbstgebaute, autonome Roboter einmal jährlich in Wien seit 2004 haben mehr als Roboter aus der ganzen Welt teilgenommen kaum österreichische Teilnehmer

24 RobotChallenge

25 Bottball ein nicht destruktiver und teamorientierter Roboter-Wettbewerb, der jedem Team die gleichen Chancen eingeräumt werden jedes Team erhält ein definiertes Robotik-Set, bestehend aus Metall- und Legoteilen, Sensoren und Aktoren, zwei Controllern sowie einem handelsüblichen Staubsaugerroboter nur eine Schule in Österreich

26 Bottball

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

28 Aufgabenstellungen o Find the brick o Don t touch o Follow the line o Leave the labyrinth Die KNAPP Robo League

29 Grenzen der LEGO Robotik - Systeme komplexe Aufgabenstellungen von Robotik-Wettbewerben sehr beschränkte Anzahl an Anschlussmöglichkeiten von Sensoren Größe der Komponenten EV3: leider keine zusätzlichen Eingänge im Vergleich zu NXT EV3: Booten des Bricks dauert sehr lange (LINUX im Hintergrund) Anschluss von selbstgebauten Sensoren problematisch o keine IO-Pins o nur I2C und UART o Zerstörung des Bricks o begrenzte Stromentnahme aus dem Brick

30 Womit beginne ich? Welche Robotik-Kits gibt es? Fragen über Fragen Soll ich gleich mit einem Mikrocontroller-Board beginnen? Mit welchem? Welche Sensoren gibt es, wo bekommt man diese und was kosten diese? Welche Arten von Motoren gibt es? Wie lassen sich diese ansteuern? Was benötigt man dazu an zusätzlicher Elektronik? Welche Arten der Stromversorgung von Robotern gibt es und welche soll man verwenden? Was lässt sich mit Schülern realisieren oder ist der Selbstbau von Robotern (Elektronik und Mechanik) zu aufwendig?

31 Robotik-Systeme für den Unterricht

32 Erweiterungen für LEGO Mindstorms

33 Erweiterungen für LEGO Mindstorms

34 Erweiterungen für LEGO Mindstorms

35 Fischer Technik Robotik-Systeme für den Unterricht

36 qfix robot kits Robotik-Systeme für den Unterricht

37 Robotik-Systeme für den Unterricht Arduino

38 Robotik-Systeme für den Unterricht Arduino - complubot

39 Robotik-Systeme für den Unterricht Selbstbau

40 Makeblock mbot o o Robotik-Systeme - Starter Kits o ~ $100 o 100% Arduino IDE kompatibel o grafische Programmieroberfläche Makeblock s mblock system, basierend auf Scratch 2.0 EZ-Robot Adventure Bot o o productnumber=34 o ~ $150 Pololu 3pi Robot o o ~ $100

41 VEX IQ Robotik-Systeme - Starter Kits o o ab ~$280 Robot Tank Kit o o ~ $90 Pololu ZUMO Robot for Arduino o o ~ $100

42 Robotik-Systeme - Hersteller Abilix, Adafruit Industries, AeroQuad, AndyMark, ArcBotics, Arduino, Artec Block, BirdBrain Technologies, BirdsEyeView, Chibitronics, Commonplace Robotics, Cytron, Dagu, Dexter Industries, Dongbu Robot, DFRobot, ElecFreaks, Elenco, EZ-Robot, FingerTech, Fischertechnik, Gears EdS, Hangfa Hydraulic Engineering, Hexbug, Hicat.livera, Inspectorbots, ITead Studio, JCM inventures, Keenon Robot, King Kong Robot, Kondo Robot, KumoTek, Learning Resources, Lego, LinkSprite, littlebits, Lynxmotion, Makeblock, MeArm, Microbric, Microduino, Mindsensors, Modular Robotics, Multiplo, Nexus Robot, OpenROV, OWI, Parallax, Pittsco, PlayMonster, Pololu, Quirkbot, Revolution Education, REV Robotics, RoboBrothers, RoboBuilder, RoboCore, Robopec, RobotGeek, Robotiq, Robotis, Robotnik, RobotShop, SainSmart, Seeed Studio, ServoCity, SmartLab Toys, Solarbotics, SparkFun, Spierce Technologies, SunFounder, SuperDroid Robots, Tamiya, Thames & Kosmos, Tinkerbots, Trossen Robotics, UBTech, Velleman, Vex Robotics, Wonder Workshop, XYZ Robotics

43 Pololu ZUMO Robot Kosten: ca. Euro 100,- ohne Arduino Board

44 Pololu ZUMO Robot

45 Pololu ZUMO Robot

46 Pololu ZUMO Robot

47 Pololu ZUMO Robot

48 Pololu ZUMO Robot

49 Pololu ZUMO Robot

50 Arduino Track Bot Kosten: ca. Euro 65,- inkl. LiPo-Akku, ohne Arduino Board

51 Arduino Track Bot

52 Arduino Track Bot

53 Arduino Track Bot

54 Arduino Track Bot

55 Arduino Track Bot

56 Arduino Track Bot

57 Entwicklung - Selbstbau

58 Unterrichtsmaterialien kepler robotik freier Download unter ab Jan/Feb 2018 Tutorial Einführung in die Elektronik mit einem Arduino Board Tutorial Programmieren von LEGO NXT Robotern mit NXC Tutorial Programmieren von LEGO EV3 Robotern mit EVCDevelop Tutorial Pololu ZUMO Robot Tutorial Arduino Track Bot

59 Hardwareentwicklung am BRG Kepler Platinenherstellung o Software: Sprint Layout, Designspark PCB o Prototypen und Kleinserienherstellung mit CNC-Fräse o industrielle Produktion Herstellung mechanischer Bauteile o Software 2D CAD: LiteCAD o Produktion mit CNC-Fräse o Software 3D CAD: Designspark Mechanical o Produktion mit Ultimaker 3D Drucker

60 Bezugsquellen Komponenten, Sensoren, siehe > Links > Shops ARDUINO UNO ROBOT PARTS

61 Angebote Fortbildungsveranstaltungen Einführung in die Elektronik und Programmierung eines Arduino-Boards mit Scratch Einführung in die Elektronik und Programmierung eines Arduino-Borads mit C / C++ Programmieren von LEGO NXT Robotern mit NXC Programmieren von LEGO EV3 Robotern mit EVCDevelop Die Kepler Robo League ein Einstieg in Robotik-Wettbewerbe Inbetriebnahme und Programmieren eines Pololu Zumo Robot Bau und Programmierung eines Arduino Track Bot Herstellung von Leiterplatten mit einer CNC-Fräse und industrielle Produktion 3D Konstruktion und 3D-Druck von mechanischen Bauteilen Bau von elektronischen Schaltungen mit Mikrocontrollern und deren Programmierung Lehrgang Educational Robotics vom Programmieren einfacher Lego Roboter bis zur Entwicklung und Herstellung von Robotern im Selbstbau

62 kepler robotik unser Weg Kommen Sie im April 2018 zu den RoboCup Junior Austrian Open 2018 nach Linz! Informationen unter: Sie finden diese Präsentation unter > Pinnwand