Schulöffnung in den Osterferien? Code Camp an der GSÜ!

Ganz NRW hat Osterferien. Ganz NRW? Nein! Eine unbeugsame Gruppe Schülerinnen und Schüler der Gesamtschule Ückendorf hören nicht auf, Neues zu lernen und kommen sogar in den Osterferien zur Schule.

Dort fand vom 25.-28.03. (Donnerstag bis Sonntag) das Code & Design Camp statt. Hier konnten die SchülerInnen aus diversen Workshops rund um die Themenbereiche Programmieren, Web Design, Game Design und Robotik auswählen. Unser Schwerpunkt lag auf letzterem – eine Robotik-AG im Lernen auf Distanz ist zwar auch schön, aber eben nicht das Gleiche, wie direkt vor Ort gemeinsam an Programmen zu werkeln und die Ergebnisse direkt auf dem Boden hin- und herfahren zu sehen. Einige der Ergebnisse können Sie in diesem Artikel als Video selbst ansehen.

Um das Code Camp realisieren zu können, wurde das Mosaik für vier Tagen zu einem kleinen Robotik-Labor umgerüstet. Bereits nach kurzer Zeit stapelten sich auf den Arbeitsplätzen neben den Laptops diverse Motoren, Sensoren, Kabel und Bauteile, aus denen die Schülerinnen und Schüler sich ohne Anleitung, sondern ganz nach der eigenen kreativen Freiheit Roboter so konstuierten, dass sie der jeweiligen Aufgabe gewachsen waren. Diese entstammten den anstehenden Wettbewerben der Westfälischen Hochschule Gelsenkirchens sowie dem Regionalwettbewerb des ZDI.

Sobald ein fahrfähiger Prototyp gebaut ist, startet die Programmierung. Man beginnt damit, ihn zum Ort der Aufgabe fahren zu lassen, wobei Geschwindigkeit (für die Lösung der Aufgaben gibt es im Wettbewerb ein Zeitlimit) und Präzision gegeneinander abgewogen werden müssen. Ab da muss geschaut werden, welche Anbauten der Roboter benötigt – beispielsweise ein Hebearm zum Bewegen von Objekten, ein Ultraschallsensor zum Messen vor Abständen oder ein Transportmechanismus mit Kippfunktion – und wie sie gesteuert werden. Das Grundprinzip ist gemäß der Aussagenlogik aufgebaut und funktioniert nach dem “wenn-dann” Prinzip. Hier sieht man ein Beispiel eines solchen Programms:

Dann hangelt man sich “von Fehler zu Fehler” – man schaut, bis zu welcher Stelle der Roboter das tut, was er soll und ändert dann nach und nach die Befehle. Sicherlich keine einfache Aufgabe – aber die Schülerinnen und Schüler machten sich mit viel Elan an die Arbeit. Hier sieht man einige der Ergebnisse, die im Code Camp enstanden sind.

Tablets zur Schule bringen

Diese Aufgabe hatte zwei Teile. Zuerst mussten Pakete mit Tablets – dargestellt durch weiße Kisten – abgeholt und zur Basis gebracht werden. Von dort müssen sie dann zum Feld “Schule” auf der Spielfeldmatte gebracht werden.

Ein Video bewerten

Der Roboter muss einen roten Stein auf eines der fünf Felder bringen. Jedes nachfolgende Feld hat mehr Sterne, ist aber auch kleiner. Die Aufgabe ist nur gelöst, wenn der Stein vollständig in der roten Fläche liegt. Liegt er auch nur teilweise auf dem schwarten Rand, ist die Aufgabe als ganzes fehlgeschlagen. Da für die Lösung nur wenig Zeit zur Verfügung steht, muss der Roboter hier sowohl schnell, aber auch sehr präzise arbeiten. Zugleich muss eine Abwägung zwischen sicher zu erreichenden, aber zugleich möglichst vielen Punkten (sprich: einem möglichst kleinen Zielfeld) vorgenommen werden.

Eine Glasflasche von einer Plattform heben

Für diese Aufgabe muss der Roboter zunächst einer schwarzen Linie folgen. Am Ziel muss er eine runde, 2kg schwere runde Plattform mit vorgeschriebenen Maßen erkennen. Auf dieser steht eine Glasflasche, die der Roboter von der Plattform befördern muss, ohne, dass sie umfällt oder kaputt geht. Diese Aufgabe zeigte so ihre Tücken – durch das Gewicht der vielen Motoren, Sensoren und der zu transportierenden Glasflasche reichte der normale Antrieb mit Rädern nicht aus. Daher wurde ein Kettenantrieb konstruiert, wobei die hier gezeigte Version der dritte Prototyp mit gefederten Laufrollen und Gleiskette, bei der das Drehmoment durch ein Antriebsrad mit mechanischer Kupplung direkt übertragen wird. Hier ist nun ein Video des schwersten Teils der Aufgabe:

Mit dem E-Auto zum Wissenschaftspark

Diese Aufgabe bildet den Abschluss des Wettbewerbs, da der Roboter bei ihr nicht zur Base zurückfährt. Stattdessen bringt er erst einen Menschen zum Wissenschaftspark um im Anschluss daran an der dortigen Ladestation für E-Autos zu laden. Für die Aufgabe heißt das, dass der Roboter die orangene Fläche finden muss und sowohl das Männchen als auch er selbst darauf zum Stillstand kommen müssen.

Insgesamt entwickelten die Schülerinnen und Schüler funktionierende Lösungen für acht Aufgaben – ein tolle Leistung, besonders bei einer so anspruchsvollen Aufgabe wie dem Schreiben eigener Programme. Da aber niemand acht Stunden am Stück arbeiten kann, war das Code Camp in ein großartiges, umfassendes Programm eingebettet.

Das begann beim Hygienekonzept, bei dem alle Mitglieder täglich einen Corona-Test machten. Zudem wurden alle Teilnehmer kostenlos mit leckeren, gesunden Snacks, warmem Mittagessen und Getränken versorgt. Des weitern gab es begleitende Angebote wie Achtsamkeitstraining, Workouts und Fitness-Angebote, ein Kicker-Tunier sowie Berufsberatungen und Videokonferenzen mit Wissenschaftlern, die in der Robotik arbeiten.

Hieraus ergab sich eine Einladung ins Robotics Innovation Center (RIC), dem Bremer Standort des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI). Im Gespräch erzählte uns Herr Bresser von seiner Arbeit – unter anderem an einem Roboter für den Einsatz im Weltall und einem System zum Auffüllen von Regalen in Supermärkten. Wir hoffen, die Einladung (pandemiebedingt) bald annehmen zu können.

Der nächste Schritt ist nun, die Programme und Roboter zu einem großen zu verbinden – beim Wettbewerb des ZDI darf nur ein einziger Roboter verwendet werden, der alle Aufgaben erfüllen muss. Hierzu bietet sich vielleicht das nächste Code Camp an – die Einladung dazu haben wir bereits erhalten.