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...erforsche: Kann der Roboter auswendig lernen?
Dein Spurensucher kann exakt einer Linie nachfahren. Es waren quasi Reflexe im Rückenmark: Er hat also Augen (LDR) und Muskeln (Motoren). Nun erhält er auch noch ein Hirn in Form eines Minicomputers.

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explore-it
Lade die App auf dein Handy oder Tablet

  • Melde dich im Apple-Store oder im Play-Store an.
  • Suche die explore-it - Robo- App «explore-it Robotics» und lade sie herunter.
  • Wenn du die App nicht findest oder nicht installieren kannst, liegt es vielleicht daran, dass das Betriebssystem deines Gerätes zu alt ist.
  • Für Apple-Geräte braucht es IOS 9.0 oder höher, für Android-Geräte 4.3 oder höher.
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  • Starte die App.
  • Wenn du dieses Bild siehst, bist du bereit, den Minicomputer auf deinem Spurensucher zu montieren.

  • Vielleicht erhältst du eine Warnung, dass "Bluetooth" eingeschaltet werden muss.
  • Bei Android-Geräten musst du auch "Standort" freigeben, damit du die App benützen kannst, obwohl der Standort deines Handys nicht bestimmt wird.
 
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explore-it
Montiere den Minicomputer auf deinem Spurensucher

Wenn du den Minicomputer auf deinem Spurensucher montiert hast, wird der Spurensucher zum Roboter.

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 Material:

  • Minicomputer (Leiterplatte)
  • Doppelklebebandstreifen
  • Spurensucher
  • Handy oder Tablet
  • Silikonschlauch 
  • Rasterblatt
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  • Ziehe alle Kabel aus dem Hohlkammerplattenstück.
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  • Schiebe den Schalter des Batteriehalters auf «OFF».
  • Öffne den Batteriehalter, indem du auf der hinteren Seite des Spurensucher drückst und gleichzeitig das obere Element nach vorne schiebst (beachte die grüne Markierung).
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  • Entferne die Schraube und lege eine Batterie ein. Achte auf die Bezeichnung der Pole der Batterie.
  • Verschliesse den Batteriehalter wieder. Vielleicht musst du etwas auf die vordere Kante des Batteriehalters drücken.
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  • Klebe ein 1.5 cm breites Stück Doppelklebeband auf das rote Hohlkammerplattenstück. Löse die Schutzfolie ab.
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  • Klebe den Minicomputer (Leiterplatte) auf das Hohlkammerplattenstück. Achte darauf, dass die Leiterplatte genau in der Mitte ist und die Lichtsteuerung berührt.
  • Achtung: Die Reihe mit den 6 Stiften ist hinten.
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  • Entferne den Nagel bei den schwarzen Kabeln.
  • Schiebe die schwarzen Kabel möglichst tief in den Silikonschlauch hinein. Das geht am besten, wenn du die Kabel drehst und dabei in den Schlauch drückst.
  • Verkürze den Silikonschlauch zusammen mit den Drähten auf 1.5 cm.
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  • Stecke den Silikonschlauch mit den schwarzen Kabeln auf den «- BAT» – Stift der Leiterplatte.
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  • Entferne den Nagel bei den roten Kabeln.
  • Ziehe die roten Kabel aus dem Silikonschlauch.
  • Drehe die roten Kabel auseinander, so, dass du zwei Doppellitzen und eine Einfachlitze hast.
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  • Schneide 5 Stücke Silikonschlauch von 1.5 cm Länge ab.
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  • Stecke auf das rote Kabel des Batteriehalters ein 1.5 cm langes Stück Silikonschlauch bis die Isolation in der Hälfte des Silikonschlauchs ist.
  • Schneide die herausstehenden Drähtchen ab.
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  • Stecke den Silikonschlauch mit dem roten Kabel auf den «+ BAT» – Stift auf der Leiterplatte.
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  • Stecke auf die roten Kabelenden der LDR-Doppellitze ein 1.5 cm langes Stück Silikonschlauch, bis die Isolation in der Mitte des Schlauches ist.
  • Schneide mit der Schere die hervorstehenden Drähtchen weg.
  • Stecke den Schlauch mit der Litze auf den
    «LDR» – Stift auf der Leiterplatte.
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  • Stecke auf die Kabelende der LED-Doppellitze ein
    1.5 cm langes Stück Silikonschlauch, bis die Isolation in der Mitte des Schlauches ist.
  • Schneide mit der Schere die hervorstehenden Drähtchen weg.
  • Stecke den Schlauch mit der Litze auf den
    «LED» – Stift auf der Leiterplatte.
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  •  Halbiere das rote Kabel des linken Motors, isoliere
    1 cm ab, verdrehe die Drähte und stecke sie in ein
    1.5 cm langes Stück Silikonschlauch.
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  • Stecke den Silikonschlauch auf den Stift des linken Motors auf der Leiterplatte.
    Der Stift ist mit «LM» bezeichnet.
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  • Mache das Gleiche mit dem rechten Motor und stecke den Silikonschlauch auf den Stift des rechten Motors auf der Leiterplatte.
    Der Stift ist mit «RM» bezeichnet.
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  • Schiebe den Schalter des Batteriehalters auf «ON».
  • Nun leuchtet die grüne LED auf der Leiterplatte.
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explore-it
Verbinde dein Handy oder Tablet mit dem Roboter und lass ihn starten und stoppen

 

  • Drücke auf das Bluetooth-Icon deiner App (grüne Markierung).
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  • Wähle deinen Roboter aus und drücke «OK».

  • Wenn du mehrere Möglichkeiten hast, wählst die Bezeichnung aus, die auf der weissen Fläche des Minicomputers auf deinem Roboter zu sehen ist.
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  • Nun erscheint oben rechts auf deinem Bildschirm die Bezeichnung deines Roboters.
  • Immer wenn du diese Bezeichnung siehst, besteht eine Verbindung von deinem Handy oder Tablet zu deinem Roboter.
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  • Nun kannst du mit dem Button «Start» (Dreieck) und dem Button «Stopp» (Quadrat) deinen Roboter starten und stoppen, wie du willst: Du kannst die Motoren also aus der Ferne ein- und ausschalten.
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explore-it
Zeichne die Fahrt deines Roboters auf und überprüfe, ob er «gut gelernt» hat

  • Baue mit den Papierschienen eine spannende Bahn.
  • Stelle den Roboter darauf.
  • Prüfe mit «Start» und «Stopp», ob der Spurensucher genau der Spur folgt.
  • Zähle, wie viele Sekunden die Fahrt dauert. 
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  •  Öffne das Menü «Einstellungen».
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  • Stelle bei «Dauer» die Anzahl Sekunden ein, welche die Fahrt gedauert hat.
  • Den Wert «1» bei «Intervall» veränderst du nicht.
  • Schliesse das Menü «Einstellungen» mit «x».
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  • Drücke den Button «Aufzeichnen» (Kreis).
  • Der Roboter wird nun automatisch gestartet und fährt so viele Sekunden, wie du eingestellt hast - und stoppt dann wieder.
  • Die Fahrt wird aufgezeichnet und als Programm auf dem Minicomputer gespeichert.
  • Das Programm bleibt solange gespeichert, bis du eine neue Fahrt aufzeichnest.
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  • Stelle den Roboter neben deine Bahn. Er soll nun zeigen, dass er die Fahrt aufgezeichnet hat und ohne Papierlinie fahren kann.
  • Starte die Fahrt des Roboters mit dem Button «Wiedergeben» (Dreieck101).
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explore-it
Experiment

  • Versuche das Gleiche mit anderen Strecken.
  • Stelle deinem Roboter eine möglichst schwierige Aufgabe.
Bild explore-it
Willst du sehen, was der Roboter aufgezeichnet hat?
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Wenn es dich interessiert, wie das Programm aussieht, das der Roboter aufgezeichnet hat, musst du es auf dein Handy oder Tablet laden.

  • Drücke auf den Button «Download» (Pfeil nach unten).
  • Warte bis der Download bestätigt wird.
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  • Auf deinem Handy oder Tablet siehst du nun das aufgezeichnete Programm.
  • Überlege, wie es zu verstehen ist!
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  • Es besteht aus vielen Zeilen mit je zwei Zahlen.
  • Die Zahlen sind Werte für die Geschwindigkeit der Motoren. Die Werte liegen zwischen 0 und 100.
    100 ist der Wert für die maximale Geschwindigkeit.
  • Die linke Spalte zeigt die Werte für den linken Motor, die rechte die Werte für den rechten Motor.
  • Aufgrund der Zahlenwerte kannst du erkennen, wann der Roboter geradeaus, eine Kurve nach links oder nach rechts gefahren ist und ob die Kurve eng oder weit war.
  • Und du siehst, ob der Roboter eher schnell oder eher langsam unterwegs war.
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  • Weil bei «Intervall» (im Menü «Einstellungen»)
    die Zahl 1 eingetragen ist, wurde pro Sekunde Fahrt eine Programmzeile aufgezeichnet.
  •  Die Anzahl Zeilen entspricht somit der Länge der aufgezeichneten Fahrt in Sekunden.

 

...erforsche:

explore-it
Bedienungselemente
Mit dieser Animation kannst du die App «explore-it Robotics» kennenlernen und herausfinden, welche Funktionen die Menüs und Buttons haben.

Weitere Informationen zur App findest du unter «Funktionsübersicht der Explore-it App» ganz unten auf dieser Seite.

 explore-it
Spielerisch programmieren

Hier erfährst du, wie du schnell Programme zusammenstellen und ausprobieren kannst und was der Roboter damit macht. Lass dich überraschen!

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explore-it
Verbinde dein Handy oder Tablet mit dem Roboter

  • Schalte deinen Roboter ein.
  • Öffne die App «explore-it Robotics».
  • Drücke auf das Bluetooth-Icon deiner App
  • Wähle deinen Roboter aus und drücke «OK».
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explore-it
Schreibe ein Programm und speichere es

  • Öffne das Menü «Bearbeiten».
  • Drücke «Neu».
  • Das aktuelle Programm wird gelöscht und eine neue Programmzeile mit den Werten 0/0 wird erzeugt.
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  • Schreibe ein Programm mit drei Zeilen.
  • Mit dem «blauen Pluszeichen» kannst du Programmzeilen hinzufügen.
  • Schreibe in jedes Feld deine eigenen Zahlen.
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  • Drücke auf «Upload» (Merkhilfe: Der waagrechte Strich symbolisiert dein Handy oder Tablet).
  • Das Programm wird auf den Roboter geladen.
  • Drücke auf «Wiedergeben», um das Programm auszuprobieren.
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  • Damit du ein Programm immer wieder benutzen kannst, musst du es speichern:
  • Schreibe in das Feld  «Programmname» einen eigenen, sinnvollen Namen und drücke auf «Speichern».
  • Das Programm ist nun im Menü «Verzeichnis» gespeichert.
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explore-it
Lass ein Programm
mehrmals ausführen

  • Wechsle in das Menü «Zusammensetzen».
  • Drücke auf «Auswählen» (Bleistift-Zeichen).

  • Hinweis: Falls bereits ein Programmname sichtbar ist, drückst du zuerst auf «Neu». So erhältst du eine leere Zeile.
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  • Wähle im Fenster ein Programm aus.
  • Bestätige die Wahl mit «OK».
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  • Trage ein, wie oft das Programm ausgeführt werden soll.
  • Drücke «Upload» und warte bis der Upload bestätigt wird.
  • Nun kannst du die Fahrt starten und das Programm ausprobieren.
  • Wenn du mit der Fahrt zufrieden bist, gibst du dem Programm einen Namen und drückst auf «Speichern».
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explore-it
Dupliziere und verändere ein Programm

  • Du willst eine Fahrt behalten und eine neue Variante ausprobieren:
  • Wechsle in das Menü «Verzeichnis»
  • Drücke auf «Duplizieren».
  • Drücke beim duplizierten Programm auf «Senden».
  • Das Programm wird geöffnet.
  • Gib dem Programm einen neuen Namen und verändere es.
  • Drücke «Speichern».
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explore-it
Setze Programme zusammen

  • Du kannst auch mehrere Programme zu einem neuen zusammensetzen:
  • Wechsle in das Menü «Zusammensetzen».
  • Drücke auf «Neu».
  • Füge eine neue Programmzeile hinzu (blaues Pluszeichen).
  • Wähle in den beiden Zeilen je ein Programm aus.
  • Vor dem Fahren musst du das Programm jeweils auf den Roboter laden.
 
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  • Ein zusammengesetztes Programm kannst du ebenfalls speichern:
  • Gib dem Programm einen Namen und drücke auf  «Speichern».

explore-it
Gezielt programmieren

Hier lernst du, wie du mit wenigen Programmzeilen komplexe Fahrten programmieren kannst, indem du Unterprogramme erstellst, die mehrmals wiederholt werden.

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explore-it
Programmiere eine Kreisfahrt

Dein Roboter soll einen vollen Kreis fahren:

  • Öffne das Menü «Bearbeiten».
  • Erstelle ein neues Programm mit einer Zeile.
  • Trage die Werte 35 und 65 in die Felder ein.
  • Speichere das Programm unter dem Namen «35/65».
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  • Öffne das Menü «Zusammensetzen».
  • Wähle das Programm «35/65» aus und trage 15 Wiederholungen ein.
  • Sende das Programm an den Roboter und teste die Fahrt.
  • Wenn der Roboter keinen ganzen Kreis fährt, musst du die Anzahl Wiederholungen ändern.
  • Wenn der Roboter einen Kreis fährt, speicherst du das Programm unter «Kreis 15x 35/65».
  • Vielleicht ist 15x bei dir eine andere Zahl. Dann schreibst du diese in den Programmnamen, z. B. «Kreis 13x 35/65».
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  • Mit dem Programm «35/65» kannst auch einen Halbkreis, einen Viertelkreis oder einen beliebigen Teil eines Kreises programmieren.
  • Erstelle im Menü «Zusammensetzen» ein neues Programm, wähle «35/65» und trage bei der Anzahl Wiederholungen die entsprechende Zahl ein.
  • Teste die Fahrt und speichere das Programm. Z.B. «Halbkreis 7x 35/65» oder «Bogen 5x 35/65» etc.
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explore-it
Programmiere Kurven und Geradeausfahrten

  • Öffne das Menü «Bearbeiten».
  • Erstelle und speichere nun 3 einzeilige Programme mit folgenden Werten:
    • «65/35»
    • «50/0»
    • «0/50»

 

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  • Programmiere mit einer Programmzeile die schnellstmögliche Geradeausfahrt.
  • Speichere sie unter dem Namen «100».
  • Theoretisch müsstest du den Wert 100 in beide Felder der Programmzeile schreiben.
  • Es kann jedoch sein, dass du den einen Wert etwas unter 100 wählen musst, damit der Roboter wirklich geradeaus fährt.
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  • Programmiere eine eher langsame Geradeausfahrt mit einer Zeile und den Werten 50.
  • Speichere sie unter dem Namen «50».
  • Erstelle ein Programm mit einer 4-fachen Wiederholung von «50».
  • Speichere dieses Programm unter «Gerade 4x 50»
  • Probiere die Fahrt aus.
  • Falls der Roboter nicht geradeaus fährt, veränderst du den einen Wert im Programm «50» und speicherst es unter dem gleichen Namen.
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  • Nun hast du Programme mit verschiedenen Namen erstellt.
  • Die Zeichen vor den Namen zeigen dir, um welche Art von Programm es sich handelt.
  • Programme mit einem «Zahnrad-Zeichen» sind «Sequenzprogramme». Sie bestehen nur aus einzelnen Programmzeilen.
  • Programme mit einem «Puzzle-Zeichen» sind «Blockprogramme». 
«Blockprogramme» sind  wiederholte, gleiche «Sequenzprogramme» oder aneinander gefügte, verschiedene «Sequenzprogramme»
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  • An den Namen erkennst du, was sie bewirken.
  • Namen mit Zahlenpaaren sind Bogenfahrten nach links oder rechts.
  • Namen mit nur einer Zahl sind Geradeausfahrten.
  • Namen mit Begriffen sind Blockprogramme.
    Z.B. Bogen 7x 35/65
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  • Mit diesen Programmen kannst du nun komplizierte Fahrten programmieren, indem du die Programme wiederholst und zusammensetzst.

  • Programmiere eine Fahrt, die aussieht wie ein Quadrat.
  • Welche einzeiligen Programme brauchst du dazu? Wie oft musst du sie wiederholen und wie musst du sie zusammensetzen?
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  • Mit den einzeiligen Programmen, die du bisher erstellt hast, gibt es verschiedene Lösungen.
  • Je nach dem ob du ein grosses oder ein kleines Quadrat programmierst - ob du stark abgerundete Quadratecken oder wenig abgerundete wählst, brauchst du andere einzeilige Programme.
  • Probiere verschiedene Lösungen aus.
  • Was sind die Vor- und Nachteile der verschiedenen Lösungen?
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explore-it
Experiment

  • Programmiere weitere Fahrten durch Wiederholen und Zusammensetzen der gespeicherten Programme.
  • Selbstverständlich kannst du auch neue einzeilige  oder auch einfache mehrzeilige Programme schreiben und diese benutzen.
   
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explore-it
Verändere mit dem Intervall die Fahrt

  • Bis jetzt hast du Programme mit Intervall = 1 erstellt.
  • Lerne nun, welchen Einfluss die Grösse des Intervalls auf ein Programm hat.
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  • Öffne das Menü «Verzeichnis»
  • Wähle das Programm «Kreis 15x 35/65» aus.
    Hinweis: Vielleicht ist bei dir 15x eine andere Zahl, z. B. «Kreis 13x 35/65» oder ....
  • Drücke «Upload», damit das Programm auf den Roboter geladen wird.
  • Drücke auf «Wiedergeben», damit der Roboter fährt.
  • Wie erwartet, fährt er einen Kreis.
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  • Öffne das Menü «Einstellungen».
  • Schreibe bei Intervall die Zahl 2 in das Feld.
  • Schliesse das Menü «Einstellungen».
  • Drücke auf «Wiedergeben», damit der Roboter fährt.
  • Was beobachtest du?

  • Der Roboter fährt nur noch einen Halbkreis.
 
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  • Das Intervall bestimmt, wie viele Programmzeilen pro Sekunde verarbeitet werden.
  • Bei Intervall 1 ist das 1 Zeile pro Sekunde, bei Intervall 2 sind es 2 Zeilen pro Sekunde.
  • Oder anders ausgedrück: Bei Intervall 1 sendet das Programm 1 Sekunde lang die Werte einer Zeile an die Motoren, dann kommt die nächste Zeile dran etc.
  • Bei Intervall 2 wird die Zeile bereits nach einer halben Sekunde gewechselt.
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  • Wie musst du nun dein Programm «Kreis 15x 35/65» verändern, damit der Roboter wieder einen ganzen Kreis fährt?
  • Genau! Du must die Anzahl der Wiederholungen verdoppeln.
  • Dupliziere dazu das Programm «Kreis 15x 35/65», speichere es unter «Kreis 30x 35/65» und verdopple die Anzahl Wiederholung.
  • Teste das Programm «Kreis 30x 35/65».
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Vor und Nachteile eines hohen Intervalls:

  • Bei einem hohen Intervall kannst du viel präziser programmieren. Bei Intervall 10 z. B. wird jede 10-tel Sekunde ein neuer Wert an die Motoren gesendet (10 Zeilen pro Sekunde).
  • Bei einem hohen Intervall wird das Programm viel länger als bei einem kleinen. Bei Intervall 10 z. B. braucht es für den Kreis 35/65 bereits etwa 150 Zeilen (10 mal mehr als bei Intervall 1).

Funktionsübersicht der Explore-it App

Wenn du nicht mehr sicher bist, wie die einzelnen Menüs und Buttons heissen, findest du in dieser Übersicht die Namen und eine kurze Beschreibung der Funktionen.

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explore-it
Menüs

1) Einstellungen (Dauer der Fahrt, Intervall, Sprache)
2) Bearbeiten (Werte der aktuellen Fahrt bearbeiten)
3) Zusammensetzen (Fahrten zusammensetzen)
4) Verzeichnis (Verzeichnis der gespeicherten Fahrten)
5) Bluetooth-Verbindung (Verbindung zum Roboter)

 
Bild explore-it
Buttons
1) Stopp (Roboter anhalten)
 2) Start (Roboter starten)
 3) Aufzeichnen (Fahrt aufzeichnen)
 4) Wiedergeben (Fahrt wiedergeben)
 5) Download (Fahrt vom Minicomuter herunterladen)
 6) Upload (Fahrt auf den Minicomputer hochladen)
 7) Speichern (Fahrt speichern)
 8) Neu (aktuelle Fahrt löschen und eine neue erstellen)
 9) Hinzufügen (fügt eine neue Programmzeile hinzu) 
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Wird im Menü «Bearbeiten» oder «Zusammensetzen» eine Programmzeile ausgewählt, werden folgende Buttons eingeblendet:

10) Nach oben (verschiebt die ausgewählte  Programmzeile um eine Zeile nach oben)
11) Nach unten (verschiebt die ausgewählte Programmzeile um eine Zeile nach unten)
12) Löschen (löscht die ausgewählte Programmzeile)
13) Hinzufügen (fügt eine neue Programmzeile hinzu)

nur im Menü «Zusammensetzen»:
14) Auswählen (öffnet ein Fenster zur Auswahl eines Programms aus dem Menü «Verzeichnis»)

 
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Im Menü «Verzeichnis» stehen diese Buttons zur Verfügung:

15) Senden (sendet das ausgewählte Programm in das Menü, in welchem es erstellt wurde, «Bearbeiten» oder «Zusammensetzen» - und öffnet das entsprechende Menü)
16) Duplizieren (Dupliziert das ausgewählte Programm)
17 Löschen (löscht das ausgewählte Programm)

Mit «Upload» kann ein ausgewähltes Programm auf den Roboter geladen und mit «Wiedergeben» getestet werden. Zudem wird das Programm in das Menü «Bearbeiten» oder «Zusammensetzen» gesendet.

 
 
Aussagen von Experten

Wer ist explore-it

gemeinnütziger Vereinein gemeinnütziger Verein
Die Leistungsvereinbarungen mit den Trägern von explore-it sehen vor, dass explore-it vom Projektstatus weg zum Anbieter von Lehr- und Lernmaterial wird. Als Forschungs- und Entwicklungsprojekt an Pädagogischen Hochschulen war es nicht möglich Materialien und Dienstleistungen zum Kauf anzubieten. Aus diesem Grund wurde in Absprache mit den Partnern der Verein explore-it gegründet. Zweck des Vereins ist die Förderung von Technikverständnis und Naturwissenschaften bei Kindern und Jugendlichen. Der Verein hat ausschliesslich Non-Profit-Charakter und ist seit Februar 2010 steuerbefreit. Die explore-it-Materialien werden von der arwo Stiftung (Arbeiten und Wohnen für erwachsene Menschen mit einer Beeinträchtigung) in Wettingen AG assembliert.
 
Stiftungeine Stiftung
Um vermehrt Gönnergelder zu erhalten und diese weiterhin zweckgebunden einzusetzen, hat der Verein im August 2012 die "Stiftung explore-it" ins Leben gerufen. Ziel ist die Förderung des Verständnisses und der Innovationsfähigkeit bei Kindern und Jugendlichen für Technik und Naturwissenschaften und die Unterstützung und Finanzierung der Aktivitäten des Vereins explore-it.      

Forschungs- und Entwicklungsprojektein Forschungs- und Entwicklungsprojekt
explore-it geht zurück auf einen Spin-off der Pädagogischen Hochschule Wallis (PHVS) und der PH der Fachhochschule Nordwestschweiz (PH FHNW) aus dem Jahr 2008.
 

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