Um unseren Vereinszweck zu erreichen, bieten wir jedes Schuljahr verschiedene Kurse für Schüler des Illertal-Gymnasiums Vöhringen sowie weiterer Schulen an. Diese finden immer im Schuljahresrhythmus statt und folgen einem vierstufigen Kurskonzept. Schülerinnen und Schüler ab der 5. Klasse beginnen im Starter-Kurs und durchlaufen dann jedes Schuljahr eine weitere Kursstufe. Neue Teilnehmer, die schon älter sind, können direkt in einen höheren Kurs einsteigen.
Starter
Der Starter-Kurs ist ideal geeignet für Anfänger, um diesen spielerisch und praxisnah die Grundlagen der Robotik und Programmierung zu vermitteln. Unsere erfahrenen Kursleiter stehen den Teilnehmern dabei unterstützend zur Seite und sorgen für eine motivierende Lernatmosphäre.
Einfaches Baukastensystem
Im Starter Kurs haben die Teilnehmer die spannende Möglichkeit, ihren eigenen Roboter zu bauen. Verwendet wird hierbei das Baukastensystem LEGO Mindstorms EV3, welches eine hervorragende Grundlage bietet, um das technische Verständnis und die Kreativität zu fördern. Schritt für Schritt werden die einzelnen Komponenten vorgestellt und deren technischer Hintergrund sowie deren Funktionsweise erklärt. Der Fokus liegt auf der Bildung eines tiefgreifenden technischen Verständnisses.
Grafische Programmierung
Mit einer einsteigerfreundlichen, grafischen Programmierumgebung werden die grundlegenden Konzepte der Programmierung auf einfache und verständliche Weise vermittelt. Dies ermöglicht es den Teilnehmern, sich schrittweise in die Welt der Robotik einzuarbeiten und erste Erfolge zu erleben. Die Grundlagen der Softwareentwicklung sowie die Schulung des abstrakten Denkens legen den Grundstein für die folgenden Kursstufen.
Advanced
Der Advanced-Kurs zielt in erster Linie darauf ab, die Grundlagen der textbasierten Programmierung zu vermitteln.
Es wird weiterhin auf Hardware von LEGO Mindstorms (NXT) zurückgegriffen. Im Starter-Kurs wird diese mit einer visuellen, von Lego bereitgestellten Programmiersprache programmiert. In diesem Kurs lernen die Kursteilnehmer, ihre Software in einer C-basierten Programmiersprache (NXC) zu entwickeln.
Der Kurs beginnt mit einer mehrwöchigen Theoriephase. Dabei werden Grundkenntnisse in NXC (grundlegende Syntax, Aufbau eines Programms, Ansteuern eines Motors, Auslesen eines Sensors, usw.) vom Kursleiter vorgestellt und anschließend von den Schülern an Testrobotern implementiert.
Daraufhin steht es den Kursteilnehmern frei, sich in Teams zusammenzuschließen und sich für eine Liga des RoboCup-Juniors zu entscheiden. Soccer 1vs1, Rescue Line, Rescue Maze und OnStage stehen hierfür zur Auswahl. Bis zur süddeutschen Meisterschaft in Vöhringen werden die Roboter für die gewählte Disziplin nun gebaut und programmiert. Die Kursleiter stehen den Teams bei ihren Projekten beratend zur Verfügung. Eine Weiterqualifikation zur deutschen Meisterschaft (und in seltenen Fällen sogar schon zur EM) kann dieses Projekt abrunden, wobei der Lernerfolg in der Software das primäre Ziel dieses Kurses darstellt.
Master
Im Master-Kurs bauen und erweitern die Teilnehmer ihre eigenen Roboter, welche noch auf unseren eigens entwickelten Roboterbausätzen basieren. Dies erlaubt einen einfachen Einstieg trotz anspruchsvoller Aufgaben. Zudem verbessern die Schüler ihre handwerklichen Fähigkeiten und technischen Kompetenzen.
Musterroboter als Einstieg
Anders als im Starter- und Advanced-Kurs steht den Teilnehmern im Master-Kurs kein Baukasten-System im herkömmlichen Sinne mehr zur Verfügung. Daher ist es wichtig, grundlegende Kenntnisse über den Aufbau und die Funktionsweise von Robotern zu vermitteln.
Um den Umstieg zu erleichtern, wird von den Schülern anfangs nicht sofort erwartet, einen eigenen Roboter vollständig zu konstruieren und zu bauen. Vielmehr bekommt jedes Team von uns ein der gewählten Liga angepasstes Grundgestell zur Verfügung gestellt. Hierbei handelt es sich um kleine, vorkonstruierte Musterroboter mit zahlreichen Möglichkeiten für einen einfacheren Start und schnelle Lernerfolge.
Schulung handwerklicher Grundlagen
Im RoCCI gilt „Safety first!“. Unsere Werkstatt ist unfallfrei und so soll das auch bleiben. Da unsere Teilnehmer für den Bau der eigenen Roboter zwangsläufig auf die Maschinen und Geräte unserer Werkstatt zugreifen müssen, ist eine ausführliche Sicherheitseinweisung und eine Schulung im Umgang diesen unerlässlich.
Die Arbeit mit elektronischen Bauteilen, Sensoren und Platinen macht es erforderlich, dass unsere Kursteilnehmer wahre Meister im Umgang mit dem Lötkolben werden. Die nötigen Kenntnisse und verschiedenen Löttechniken werden in einer eigenen Unterrichtseinheit rund um das Thema Löten grundlegend vermittelt und in den kommenden Stunden in die Praxis umgesetzt.
Konstruktion und Fertigung
Nachdem alle nötigen Grundkenntnisse vorhanden sind und für den sicheren Umgang mit Maschinen gesorgt wurde, beginnen unsere Teilnehmer mit dem Bau ihres ersten, selbstgebauten Roboters. Nach einer anfänglichen Planungsphase beginnen diese in der Regel mit dem Sägen oder 3D-Drucken einer Grundplatte aus Holz bzw. Kunststoff, auf welche dann alle weiteren Komponenten der Reihe nach aufgebaut werden.
Anschließend gilt es auch, die erlernten Lötkenntnisse anzuwenden und Platinen sowie Sensoren für den Roboter zu fertigen. Denn ohne diese ist der Roboter „blind“ und kann seine Aufgabe nicht erfüllen. Neben Farb- und Lichtsensoren werden auch Magnet- und Lasersensoren verbaut, um die Position und Ausrichtung des Roboters zu bestimmen. Zudem werden Knöpfe, Schalter und Motoren gelötet, verkabelt und angeschlossen. Bis der Roboter einmal funktionsfähig und einsatzbereit ist, muss einiges getan werden.
Programmieren mit System
Die Roboter werden mit der Arduino IDE in der Programmiersprache C++ programmiert. Ein Großteil der nötigen Programmierkenntnisse sind den Kursteilnehmern aus ihrer Arbeit mit NXC im Advanced-Kurs bereits bekannt. Alles weitere, was für die ersten Programmierversuche benötigt wird, vermitteln unsere Kursleiter im Master-Kurs. Durch unsere eigens entwickelten Bibliotheken, welche passend auf die zu verwendete Hardware abgestimmt ist, bietet sich den Schülern eine intuitive und verständliche Programmiererfahrung. So können alle Grundlagen erlernt werden, ohne von der Komplexität der Mikrocontroller-Programmierung erschlagen zu werden.
Teilnahme am RoboCup-Junior
Jedes Team braucht ein Ziel und jeder Roboter eine Aufgabe. Auch in dieser Kursstufe nehmen unsere Teilnehmer am RoboCup-Junior teil. Dadurch, dass diese nun nicht mehr durch die technischen Grenzen eines Baukastensystems limitiert sind, entstehen völlig neue Möglichkeiten sich im Wettbewerb zu entfalten.
Expert
Im Expert-Kurs legen wir großen Wert auf selbständiges Arbeiten im Team. Unsere Teilnehmer spezialisieren sich dabei auf ihr Gebiet. Sei es Mechanik, Elektronik oder Programmierung. Deswegen folgt dieser Kurs keinem strikten Lehrplan mehr. Wir unterstützen die Teams lediglich mit unserem Knowhow.
Anspruchsvoller Roboterbau
In Sachen Roboterbau gibt es immer noch jede Menge zu lernen. Da unsere Teilnehmer nun an kein Baukastensystem mehr gebunden sind, sind die Möglichkeiten fast grenzenlos. Mit unseren 3D-Druckern und einer CNC-Fräse lassen sich praktisch alle Ideen maßgenau umsetzen. Und falls es dann doch schnell gehen muss, lässt sich in unserer Werkstatt auch einiges handwerklich umsetzen.
Verbesserung der Programmierfähigkeiten
Der Roboter macht hoffentlich bereits, was er soll. Aber vielleicht kann er es noch besser! Hier zeigen wir den Teilnehmern was es im Bereich der Softwareentwicklung noch für Möglichkeiten gibt. Von Regelungstechnik bis hin zu komplexen Suchalgorithmen bringen wir den Teilnehmern alles bei. Und gleichzeitig schreiben sie das Programm immer noch selbst.
Vertiefung der Elektronikkenntnisse
Für die weitere Verbesserung des Roboters, insbesondere im Hinblick auf komplexe Sensorik, sind fundierte Elektronikkenntnisse unerlässlich. Unsere Teilnehmer lernen, dass es nicht nur darauf ankommt, ob ein Bauteil funktioniert, sondern auch wie.
Vorbereitung auf den RoboCup-Junior
Wer bis hierhin gekommen ist, hat auf jeden Fall am RoboCup gefallen gefunden und kann nicht anders als weiterhin an diesem teilzunehmen. Die Vorbereitung auf den Wettkampf spielt daher auch in dieser Kursstufe eine zentrale Rolle und ist nicht wegzudenken.
