Robotik - Lego Mindstorms EV3
Robotik im Unterricht besteht hauptsächlich aus den Bereichen der KONSTRUKTION eines Roboters, der KINEMATIK und der PROGRAMMIERUNG. Tests und Fehleranalyse führen zum Ziel. Dabei werden praktische Erfahrungen im Getriebebau, Schätzen von Geschwindigkeit, Entfernung und Zeit gesammelt.
Der Lego Mindstorms EV3 education Baukasten ist ein Set mit Motoren und Sensoren. Er eignet sich hervorragend um Schülern Robotik Kenntnisse praxisnah zu vermitteln. Neben dem Baukasten (Basis Set) wird die LEGO Education EV3 Scratch Software (App) benötigt. Diese Lego MINDSTORMS EV3 App lässt sich für Windows, Apple und Android Betriebssysteme kostenlos HERUNTERLADEN.
Konstruktion Grundlagen
Jeder Motor hat eine minimale und maximale Drehzahl bzw. Kraft. Die Geschwindigkeit und die Kraft lässt sich darüber hinaus nur mit einem Getriebe verändern. Deshalb haben Maschinen ein Getriebe, Fahrzeuge oft auch mehrere Gänge.
Zwischenradgetriebe mit 2 Gängen
Lerne das Konstruieren mit Lego-Mindstorms durch den Bau eines sehr einfachen Schaltgetriebes. Siehe Bauanleitung in der Fotogalerie.
Beobachte die Veränderung der Umdrehungsgeschwindigkeit durch den Wechsel der Zahnräder. Z. B. am Fahrrad
Hohe Geschwindigkeit und wenig Kraft (bergab):
Treibendes Rad groß + getriebenes Rad klein.
Niedrige Geschwindigkeit und viel Kraft (bergauf):
Treibendes Rad klein + getriebenes Rad groß.
Roboter ohne Werkzeug
In diesem Workshop lernst du Schritt für Schritt wie du Software programmierst um mit unterschiedlichen Sensoren mehrere Motoren zu steuern. Ziel ist es letztendlich ein autonomes Fahrzeug wie den Linienverfolger zu konstruieren und zu programmieren. Du beginnst damit das Basis-Fahrgestell zu bauen. Die Bauteile sind im Lego Mindstorms Basis Set enthalten.
Basis-Fahrgestell
Das Basis-Fahrgestell dient dazu diverse Sensoren und Programmierblöcke auszuprobieren. Es ist die Basis für viele unterschiedliche fahrende Roboter.
Ultraschallsensor - "Feigling"
für BEGINNER. Der feige Roboter schlägt Alarm und springt zurück sobald du ihm zu nahe kommst.
Berührungssensor - Fahrzeug mit Kabelfernsteuerung
für BEGINNER. Mit einer kabelgebundenen Fernsteuerung kannst du ein Fahrzeug steuern. Du lernst zwei Programmiersequenzen (Stapel) gleichzeitig ablaufen zu lassen.
Ultraschallsensor - Saugroboter
für BEGINNER. Der Saugroboter (ohne Saugfunktion) bewegt sich autonom im Raum ohne anzustoßen.
Farbsensor - Linienverfolger
für FORTGESCHRITTENE. Das Basisfahrzeug soll autonom einer Linie folgen. Nach Kallibrierung des Farbsensors wirst du einer Lego-Race Challenge die Parameter der Programmiersequenz so lange angepassen bis du der Schnellste bist.
Roboter mit Werkzeug
In der Praxis werden Roboter mit Werkzeugen ausgestattet. Diese Werkzeuge sind fest montiert oder zum Wechseln. Hier eine Auswahl an Aufgaben die sich mit Werkzeugen ausführen lassen:
- Teile greifen, hochheben und an anderer Stelle ablegen
- Schweißen und Kleben, Montieren
- Bohren, Fräsen, Schleifen und Polieren,
- Sortieren, Packen
- Reinigen
Eine besonders vielseitige Automatisierung lässt sich in der Automobilindustrie beobachten. Im übrigen gibt es auch sehr kuriose Roboter wie z. B. Tischtennisspieler, Musiker, Barkeeper, Snookerspieler.
In diesem Workshop lernst du die Werkzeuge eines Roboters zu konstruieren und zu programmieren. Es geht auch darum, das optimale Werkzeug für einen Prozess zu analysieren.
Aufräumer mit Greifarm
für FORTGESCHRITTENE. Das Basisfahrgestell wird um das Werkzeug Greifarm erweitert. Ziel ist es zwei Gegenstände hintereinander zu greifen und an einem anderen Ort abzulegen.
Bauanleitungen
Greifarm-Alternative: GABEL