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Finden Sie uns ein Kind, das Lego nicht mag und wir zeigen Ihnen ein Alien im Kinderkostüm.
Es gibt keinen besseren Weg, Kinder zu inspirieren und sie in verschiedene wichtige Programmierkonzepte einzuführen, als Lego Mindstorms, mit dem sie einen Roboter aus Lego bauen und auch programmieren können.
Es gibt einige Vorbehalte. Zunächst einmal ist das Lego Mindstorms-Set teuer: Der niedrigste Online-Preis, den wir finden konnten, betrug etwa 230 £ inkl. MwSt., und wenn Sie John Lewis besuchen, finden Sie es für coole 300 £ im Angebot. Die zweite ist, dass jüngere Kinder beim Bau der Modelle Hilfe benötigen.
Wenn man sich jedoch Mühe gibt, ist die Bandbreite an Möglichkeiten, die das Basisset bietet, unglaublich. Wie bei allen Lego-Modellen ist Ihre Fantasie (und die Anzahl zusätzlicher Bausätze, die Sie kaufen) die einzige wirkliche Grenze für Ihre Kreativität. Hilfreicherweise haben Sie die Wahl zwischen fünf Robotertypen, die Sie von Anfang an bauen können, wie zum Beispiel den Grip3r, einen starken Roboter, der mit seinen Greifgreifern schwere Dinge heben und tragen kann.
Mit nur einer gedruckten Anleitung in der Box müssen Sie online gehen, um herauszufinden, wie die meisten Roboter gebaut werden. Infolgedessen benötigen Sie während der Arbeit einen Computer oder ein Tablet zur Hand, aber Lego hat die Aufgabe der Erstellung weniger entmutigend gemacht, indem der Bauprozess geschickt in separate Missionen aufgeteilt wurde. Wenn Sie beispielsweise Gripp3r erstellen, beginnen Sie mit der Herstellung der Greifhand und fügen dann über drei Missionen zusätzliche Teile hinzu, um den vollständigen Roboter zu erstellen.
Sobald Sie den recht technischen Prozess des Bauens Ihres Modells abgeschlossen haben – das Legos eher skelettartige Technic-Bausteine verwendet, von denen 594 im Lieferumfang enthalten sind – können Sie Ihr Programm erstellen.
Programmierung
Mindstorms wird mit einer grafischen Programmierumgebung geliefert, die auf LabView . Legos Version wurde angepasst, um mit Mindstorms-Sets zu funktionieren, aber Sie müssen kein Modell kaufen, um es kostenlos zu verwenden; du kannst es herunterladen Hier .
Ähnlich wie bei Scratch bauen Sie Ihr Programm mit farbcodierten Modulen auf: Aktionsmodule sind grün, Sensoren sind gelb und Flusssteuerungsbefehle sind orange.
In unserem Beispiel einer Roboterhand möchten wir, dass der Motor aktiviert wird, damit sich die Finger öffnen; die Steuerung, um ein Luftbremsgeräusch zu erzeugen; die Finger zu schließen und dann – nach einer Pause – wieder zu öffnen. Das erfordert fünf Module, wie unten gezeigt. Nachdem Sie die Anweisungen zum Erstellen befolgt haben, ist es an der Zeit, mit den Einstellungen zu experimentieren. Wir haben eine Siebenjährige für eine halbe Stunde verloren, als sie mit den verschiedenen Soundeffekten herumgespielt hat.
Wenn das zu einfach aussieht, keine Angst. LabView enthält viele erweiterte Operationen, und wenn Sie Gripp3r fertig erstellt haben, ist dieser einfache Satz von Modulen schnell viel komplexer geworden, mit vielen Schleifen und Schaltern.
Zu den fortgeschritteneren Projekten gehört die Datenprotokollierung, und die Box enthält einen Farb-, Berührungs- und Infrarotsensor. Sie können auch Gyro-, Ultraschall-, Sound-, Kompass- und Beschleunigungssensoren direkt bei Lego kaufen.
Sie sind auch nicht auf LabView beschränkt. Beispielsweise, ROBOTER wurde entwickelt, um komplexere Programme zu erstellen, die mit Lego Mindstorms arbeiten.
Sobald Sie Ihr Programm erstellt haben, ist es an der Zeit, es in der realen Welt auszuprobieren. Der Schlüssel dazu ist der intelligente Mindstorms EV3-Stein (den Sie unten in der Mitte des Schlangenroboters sehen können).
Zuerst müssen Sie dies über eines der Ethernet-ähnlichen Kabel mit dem von Ihnen gebauten Modell verbinden. Es stehen vier Ports zur Verfügung – A, B, C und D – und wenn Sie sich die Screenshots in der exemplarischen Vorgehensweise genau ansehen, werden Sie feststellen, dass wir den Motor an Port A anschließen.
Anschließend verbindest du den EV3-Stein über das mitgelieferte Kabel mit deinem PC oder Mac und drückst auf Play; das Programm wird automatisch ausgeführt.
Es wird auch auf dem Block gespeichert, damit Sie die Hand (in unserem Fall) steuern können, ohne mit dem PC verbunden zu sein.
Im Klassenzimmer
Wie bei Scratch stellen Sie möglicherweise fest, dass Ihre örtliche weiterführende Schule bereits in Mindstorms für Bildung investiert hat. Unterstützt durch eine große Auswahl an Ressourcen und zusätzlichen Kits bieten diese eine großartige Möglichkeit für Klassen, an einem Projekt zusammenzuarbeiten. Einige Sets enthalten beispielsweise Matten – wie eine Weltraumlandschaft und eine grüne Stadt –, damit die Schüler zusammenarbeiten können, um etwas Größeres als einzelne Roboter zu schaffen.
Es gibt auch eine lebendige Community von Mindstorms-Buildern, mit Lego, die es einfach macht, Ihre Kreationen hochzuladen und zu teilen. Wenn Sie sehen möchten, wie jemand aus dem Bausatz eine Gitarre, einen Erdbebendetektor oder eine Würfelmaschine gebaut hat, ist es so einfach, ihr Projekt herunterzuladen.
Im Folgenden stellen wir die Funktionsweise von Mindstorms mit einem bescheideneren Projekt vor, das Sie sogar ohne physisches Set verfolgen können.
Schritt eins: Motor an
Laden Sie die Software von hier .
Klicken Sie auf Datei | Neues Projekt und Inhaltseditor schließen, um das Feld zu entfernen. Ziehen Sie Medium Motor aus dem grünen Aktionsbereich und klicken Sie darauf neben der Wiedergabeschaltfläche. Drücken Sie den kreisförmigen Pfeil, um auszuwählen, wie lange er aktiviert wird, in Sekunden, Grad oder Drehungen. Klicken Sie auf 75 und Sie können die Bewegung steuern: positiv gleich vorwärts; negativ gleich rückwärts.
Schritt 2: Geballte Fäuste
Für diese exemplarische Vorgehensweise gehen wir davon aus, dass Sie die beschriebene Greiferhand gebaut haben. Wenn wir dieses Programm jetzt an die Hand schicken würden, würde es den Griff verkrampfen.
Fügen Sie wie oben gezeigt einen Warteblock hinzu und ändern Sie den Wert auf 2, sodass er zwei Sekunden lang pausiert. Wir fügen dann einen weiteren mittleren Motorblock hinzu, ändern den Wert jedoch auf -75. Tatsächlich wird unser Programm jetzt den Greifer spannen, zwei Sekunden warten und dann lösen.
Schritt drei: Durchdrehen
Um die Sache etwas interessanter zu machen, fügen Sie eine Schleifenfunktion hinzu. Ziehen Sie diese neben die Wiedergabeschaltfläche und positionieren Sie die anderen Befehle darin neu.
Standardmäßig wird die Schleife unbegrenzt oft wiederholt, klicken Sie also auf das Unendlich-Symbol. Im Dropdown-Menü sehen Sie eine Reihe von Optionen. Sie können sich für eine Intensitätsmessung vom Farbsensor, einem Berührungssensor, einem Timer oder mehr entscheiden. Wählen Sie der Einfachheit halber eine Anzahl von drei.
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Schritt vier: Gute Arbeit
Zum Abschluss fügen wir ein wenig Audio hinzu. Ziehen Sie das Soundmodul aus dem grünen Aktionsbereich rechts neben den Loop. Das Ordnersymbol wird standardmäßig angezeigt, d. h. wenn Sie in das Rechteck oben rechts im Feld klicken, werden die verfügbaren Soundeffekte und Stimmen angezeigt.
Hier wählen wir Good job, um das dreimalige Zusammenpressen und Lösen der Hände zu feiern. Aber Sie könnten eine Note oder einen Ton spielen – oder eine Reihe davon, um eine Melodie zu erstellen.
