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Open Roberta für Lego Mindstorms und andere

Der Förderung des Nachwuchses in Sachen digitaler Welt hat sich die Roberta Initiative unter Federführung des Fraunhofer-Instituts für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS angenommen. In der Selbstbeschreibung heißt es, dass im Rahmen des Bildungsprogramms bereits seit 2002 Lehrer deutschlandweit und über die Grenzen hinaus geschult würden. Ziel: Technikbildung und das Interesse an MINT-Fächern an Schulen nachhaltig zu etablieren. Doch die Initiative ist bei weitem nicht nur für Pädagogen interessant. Im Open Roberta Lab kann jeder Interessierte online vorbeischauen und in die Welt der Programmierung einsteigen.

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Das Open Roberta Lab ist eine grafische Entwicklungsumgebung, die in allen gängigen modernen Browsern läuft. Ohne Installation kann direkt programmiert werden. Genutzt wird die an Scratch angelehnte grafische Programmiersprache NEPO. Außerdem können Programmierer den resultierenden Programmcode seit kurzem direkt editieren.

Gearbeitet wird nicht nur mit dem Lego Mindstorms System, sondern auch vielen weiteren Plattformen wie dem Mikrocontroller Calliope mini oder dem Edison Robot. Und wer weder Lego noch eines der anderen Systeme zur Verfügung hat, kann in der Simulation des Open Roberta Lab programmieren und testen. Selbstverständlich stehen umfangreiche Materialien vom Aufsetzen der Roboter bis zur Programmierung bereit.

(Weiter-)Bildung im Krisenmodus

Statt in Workshops vor Ort schult die Roberta Initiative seit Beginn der Corona-Pandemie und dem Appell, Abstand zu halten, per Online-Workshop. Nach Aussage von Thorsten Leimbach, Geschäftsfeldleiter Smart Coding and Learning beim Fraunhofer IAIS, ist geplant, einige Teile daraus auch frei zu veröffentlichen, so dass Eltern oder andere Interessierte sich ebenfalls fortbilden und die pädagogischen Konzepte daheim nutzen können.

Seit Anfang April gibt es zudem einmal wöchentlich am Mittwoch eine öffentliche Sprechstunde, in der die Experten mit Rat und Tat direkt helfen wollen. Noch ist die Open Roberta Sprechstunde in einer Pilotphase und zunächst auf 30 Teilnehmer und Teilnehmerinnen begrenzt. Außerdem soll es Leimbach zufolge künftig wöchentliche Sessions zu jeweils einem ausgewählten Thema geben, die ebenfalls frei verfügbar sein sollen. In Vorbereitung sind weitere neue How-tos sowie Beispielprogramme. Neuigkeiten zu den Workshops, Sprechstunden und Materialien veröffentlicht die Initiative unter anderem auf Twitter.

Bau- und Programmierbeispiele gibt es auch reichlich auf den Seiten des vor kurzem zu Ende gegangenen Wettbewerbs Lego Mindstorms Voice Challenge. Ziel war die Entwicklung eines Lego-Mindstorms-basierten Roboters, der per Sprachsteuerung via Amazon Alexa gesteuert wird. Die Challenge ausgelobt hatte der Spielzeugkonzern in Kooperation mit dem Sprachassistenz-Anbieter Amazon. Obwohl es jetzt nicht mehr um Preise und ums Gewinnen geht, bietet die Website zum Wettbewerb weiterhin viele Ideen zur eigenen Entwicklung und vor allem ein umfassendes Tutorial.

Das öffentliche Tutorial beschreibt gut nachvollziehbar, wie die Entwicklungsumgebung und der Mindstorms-EV3-Controller vorbereitet werden. Anschließend geht es auf Basis von Microsofts Visual Studio Code, der alternativen Mindstorms-EV3-Firmware ev3dev und der Programmiersprache Python auf vier Missionen, die sehr gut nachvollziehbar in die Programmierung des Controllers und die Ansteuerung der Sprachsteuerung einführen. Sind alle Missionen erfolgreich bewältigt, erhält man einen per Sprache steuerbaren interaktiven Roboter. Von da an ist dann die eigene Kreativität gefragt, um eigene Projekte umzusetzen.

Gewonnen hat den Wettbewerb übrigens der kanadische Lego-Meisterbauer Jason Allemann mit einer in Lego umgesetzten Game Station. Wer mag (und genug Bauelemente vorrätig hat), kann dank umfangreicher Dokumentation die Spielstation nachbauen und nachprogrammieren.

Alternativen zum Mindstorms-Controller

Der Mindstorms-EV3-Controller ist mittlerweile in Sachen Hardware nicht mehr ganz auf dem aktuellen Stand, was sich vor allem bei der Performance zeigt. Das Nachfolgesystem Spike Prime wird seit Anfang des Jahres bei diversen Onlinehändlern geführt und ist vorrangig für den Bildungsbereich gedacht. Trotzdem sind Sets auch für private Interessenten zu haben. Wir werden das System in Kürze vorstellen.

Eine weitere Alternative im eigenen Haus bieten die ebenfalls noch recht neuen Systeme Powered Up und Control+, die in Grenzen ebenfalls programmierbar sind. Noch allerdings sind beide hinsichtlich der programmiertechnischen Möglichkeiten etwas beschränkt.

Alternative Steuerungsbausteine, die mit den Mindstorms-Sensoren und Aktoren kompatibel sind, hält der spezialisierte Markt bereit. Ein solcher Controller-Baustein ist der ebenfalls vorrangig für den Bildungssektor konzipierte Brick Pi vom Hersteller Dexter Industries. Er ist ein Platinenrechner Raspberry Pi samt einem zum Lego-System passenden Acryl-Gehäuse und einem Board für die Verbindung zu den Mindstorms-Komponenten. Den Brick Pi gibt es als komplettes Starterset sowie in einzelnen Bestandteilen. Dokumentation, How-tos und Kurse hat der Hersteller auf seiner Website zusammengestellt.

Ebenfalls auf dem Raspberry Pi basiert das System Pi Storms des Herstellers Mindsensors.com. Es ähnelt in nahezu allen Belangen dem Brick Pi, jedoch hat der Hersteller ein sehr umfangreiches Angebot an zusätzlichen Sensoren wie Fingerabdruck-Leser, RFID-Empfänger oder Flusssensoren für die Verbindung zum Pi-Storms-System beziehungsweise zum Mindstorms-System entwickelt. Auf der Website finden sich darüber hinaus umfangreiche Beispiele zu Bau und Programmierung.

Eine Übersicht zu diesen und weiteren Mindstorms-kompatiblen Plattformen und Systemen hält die Website ev3dev.org bereit. Genereller Anlaufpunkt für die Szene der Lego-Technic- und Mindstorms-Modellbauer ist die auf technische Hintergründe spezialisierte Seite des Franzosen Philippe 'Philo' Hurbain, auf der er umfangreiche Informationen zu den Mindstorms-Systemen sowie den Lego-Motoren zusammengestellt hat.

Smartphone-Controller für Lego-Modelle

Erwähnt seien auch zwei speziell auf Lego Technic und das aus Motoren, Lichtern und einem Schalter bestehende Power-Functions-Sortiment abgestimmte Controller: Der S-Brick und der Bu Wizz. Beiden gemein ist: Die Steuerung der Modelle erfolgt per Smartphone.

Der S-Brick nutzt die Stromversorgung des Lego Power Functions Systems und kann in der Ausführung S-Brick Plus auch mit Sensoren umgehen. Er ist in Grenzen programmierbar - beispielsweise mit Sequenzen für die Lichtsteuerung oder mit Sensor-gesteuerten Abläufen. Der Bu Wizz kommt dagegen mit einem eigenen integrierten Lithium-Polymer-Akku und bietet eine besonders hohe Ausgangsspannung, was ihn in Kreisen von Fahrzeug-Bauern sehr beliebt macht. Auch der Bu Wizz ist mit der jüngsten Ausgabe der Steuerungssoftware in Grenzen programmierbar. So lassen sich Lastkurven für Motoren festlegen und - zumindest perspektivisch - Logik Module definieren. Der Hersteller des S-Brick bietet zudem eine eigene Sammlung an Ressourcen für die Bildung an.

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 Lego Technic und Mindstorms: Basteln mit KlemmbausteinenTechnische Inspiration ohne Elektronik 
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Darkbricks 18. Jul 2020

Hi, wenn Ihr interesse an alternativen Klemmbausteinen habt, schau doch mal bei uns...

JanX 13. Mai 2020

Ui! Das ist neu (und ein bisschen schade). Danke für den Hinweis

JanX 13. Mai 2020

Wurde indirekt erwähnt: Und wenn ich recht informiert bin, kommt morgen dazu ein ganzer...

7of9 22. Apr 2020

Naja ich bin gesundheitlich vorbelastet, da bin ich etwas vorsichtiger. Ich lebe in...

yumiko 17. Apr 2020

https://www.oracle.com/java/technologies/javaseemeddedev3-downloads.html


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