Labor 1 – Roboterarm
Hauptfrage: In welcher Beziehung steht ein Roboterarm zu einem menschlichen Arm?
In diesem Labor wird das Konzept eines Roboterarms vorgestellt, indem es mit dem menschlichen Arm in Beziehung gesetzt wird. Die Schüler werden gebeten, über die Teile eines menschlichen Arms nachzudenken und diese mit dem Zusammenbau eines Roboterarms in Beziehung zu setzen. Anschließend bauen die Schüler den ersten Teil des Roboterarms.
Die Schüler werden das Gebaute mit einem Teil des menschlichen Arms in Verbindung bringen und fragen, was noch hinzugefügt werden muss, um einen vollständigen Roboterarm daraus zu machen. Anschließend schließen die Schüler den Bau des Roboterarms ab.
Als Nächstes besprechen die Schüler, wofür der Roboterarm verwendet werden könnte, und experimentieren mit dem Bewegen einer Scheibe. Außerdem beschreiben sie die zum Bewegen einer Scheibe erforderlichen Schritte. Zum Abschluss des Labors probieren die Lehrer die Schritte einer Gruppe aus, um zu sehen, ob sie funktionieren.
Labor 2 – Motorisierter Roboterarm
Hauptfrage: Wie kann ein Motor den Roboterarm nützlicher machen?
Stellen Sie die Vorteile der Motorisierung vor, indem Sie darüber sprechen, dass dem Menschen hinsichtlich Kraft und Ausdauer Grenzen gesetzt sind. Die Schüler passen ihren Roboterarm an, um Motoren und Schalter hinzuzufügen, mit denen sich die Bewegung des Arms steuern lässt.
Die Schüler verwenden die Motoren, um eine Scheibe zu bewegen, und schreiben detaillierte Anweisungen, um den Vorgang in einzelne Schritte zu zerlegen. Anschließend tauschen die Schüler mit einer anderen Gruppe die Richtung und versuchen, dieser zu folgen, um die Aufgabe des Bewegens einer Scheibe zu erfüllen. Sie werden die Anweisungen überarbeiten, um sie präziser zu machen.
Übung 3: Verwenden des Elektromagneten
Hauptfrage: Wie kann ich einen Roboterarm mithilfe von Code steuern?
Stellen Sie das Konzept der Codierung des Roboterarms vor, indem Sie die Schüler fragen, wie sie den Roboterarm steuern können, ohne ihn zu berühren. Die Schüler passen ihren Roboterarm an, um ein Gehirn und einen Elektromagneten hinzuzufügen.
Die Schüler verwenden VEXcode GO, um die Bewegung des Roboterarms zu steuern und zu versuchen, ihn in jedes der vier Quadranten der Kachel zu bewegen.
Die Schüler werden den Roboterarm so programmieren, dass er eine Scheibe mithilfe des Elektromagneten an eine neue Stelle auf der Kachel bewegt.
Übung 4: Verwenden des Augensensors
Hauptfokusfrage: Wie hilft ein Augensensor dem Roboterarm?
Stellen Sie den Augensensor vor, indem Sie an einer Diskussion darüber teilnehmen, wie Menschen und Roboter Dinge sehen. Vergleichen Sie den Augensensor mit einem menschlichen Auge. Stellen Sie das Konzept einer Bedingung vor und erfahren Sie, wie eine Bedingung bei der Codierung dabei hilft, zu bestimmen, was mit den Daten eines Sensors zu tun ist.
Die Schüler werden den Roboterarm so programmieren, dass er mithilfe des <Eye found object> Blocks eine Scheibe erkennt und bewegt, um festzustellen, ob sich etwas vor dem Augensensor befindet. In der Spielpause bespricht der Lehrer, wie man dem Roboterarm sagt, was er mit dem aufgesammelten Gegenstand tun soll.
Anschließend programmieren die Schüler den Roboterarm so, dass er sowohl den Armmotor als auch den Basismotor nutzt, um die Scheibe an einen neuen Ort zu bewegen. Während des „Teilen“-Teils besprechen die Schüler, welche Bedingung sie verwendet haben und wie der Augensensor den Roboterarm nützlicher gemacht hat.
Übung 5: Entscheidungen treffen
Hauptfokusfrage: Wie kann ein Roboterarm eine Entscheidung treffen?
Den Schülern wird die Idee robotergestützter Entscheidungsfindung anhand von Aufgaben aus dem täglichen Leben nähergebracht. Woher wissen Sie, wie Sie Materialien im Klassenzimmer wegräumen? Oder deine Kleidung zu Hause? Sprechen Sie darüber, wie Menschen beim Sortieren von Objekten denken, Roboter jedoch Mustern folgen, um Entscheidungen zu treffen. Wie können wir den Roboterarm so programmieren, dass er eine Entscheidung trifft?
Die Schüler werden den Roboterarm so programmieren, dass er eine farbige Scheibe anhand der Farbe erkennt und an einen bestimmten Ort bewegt. In der Spielpause versuchen die Schüler, anhand des Codes die „Lieblingsfarbe“ des Roboterarms zu erraten. Dann werden sie testen, um zu sehen, ob sie Recht haben.
Anschließend codieren die Schüler den Roboterarm, damit dieser alle drei farbigen Scheiben erkennt und sortiert und basierend auf der Farbe an bestimmte Orte verschiebt. Die Schüler besprechen andere Objekte, die der Roboterarm sortieren könnte, und stellen Verbindungen zu realen Robotern her (wie Palettieren basierend auf Produkten, Sensoren, ähnlichen Formen/Erscheinungsbildern).
