In der letzten Zeit führe ich vermehrt Kurse zum LEGO Mindstorms EV3
durch. Es ist erfreulich, dass die Kurse, Workshops und Seminare mittlerweile immer besser und häufiger angenommen werden. Vor circa einem Jahr sind noch regelmäßig Angebote, aufgrund von mangelndem Interesse, nicht zustande gekommen.
Die sogenannten ESF-Kurse an der VHS Dortmund sind in diesem Zusammenhang etwas Besonderes, da keine Anmeldegebühr zu entrichten war. Ob das positiv oder negativ war und was in den beiden Kursen durchgeführt werden konnte, möchte ich mit diesem längeren Blogpost gerne im Nachhinein beleuchten.
Was ist der ESF Kurs?
Die ESF-Kurse wurden an der VHS Dortmund durchgeführt. Die Volkshochschule hat sich, circa Ostern 2014, für eine Förderung beworben und, unter anderem mit dem Thema “Programmierung/Entwicklung von Hard- und Softwaresystemen” die Förderung erhalten. Natürlich hat mich das als Dozent besonders gefreut, da ich zum ersten Mal mit dem EV3-Thema an so einer Ausschreibung teilgenommen habe.
Dabei handelt es sich um eine EU-kofinanzierte Fördermaßnahme der Landesarbeitsmarktpolitik. Die Veranstaltungen werden mit Mitteln des Europäischen Sozialfonds und des Landes Nordrhein-Westfalen finanziert. Insgesamt handelt es sich um zwei Mal 40 Unterrichtseinheiten. Also schon eine ganze Menge Zeit und dadurch auch vielfältige Möglichkeiten, den Unterricht zu gestalten. Viel mehr, als dass normalerweise in meinen Kursen der Fall ist. Die genauen (allerdings vergangenen) Termine können in meinem Veranstaltungskalender nachgesehen werden.
Durch die Finanzierung mussten die Teilnehmer keine zusätzliche Gebühr entrichten. Zu diesem speziellen Thema, sowie anderen positiven und negativen Dingen, schreibe ich am Ende des Artikels noch etwas.
Im Folgenden möchte ich einen kurzen Überblick über die behandelten Themen geben. Grundsätzlich werden alle Themen auch in meinen anderen EV3-Kursen behandelt. Je nach Wunsch mit verschiedenen Schwerpunkten und natürlich, aufgrund der kürzeren Kursdauer, nicht ganz so ausführlich.
Tag 1
Beim ersten Kurs an einem Freitag, beim zweiten an einem Montag.
Erster Kurs
Beim ersten Kurs fand der Kurseinstieg an einem Freitag statt. Dabei handelte es sich um eine kurze Einheit, für die lediglich 90 Minuten vorgesehen waren. Die Zeit habe ich genutzt, um dem Kurs die grundlegende Funktionsweise des EV3 Bricks und der EV3 Software näher zubringen. Aufgrund der Zeit sind wir über eine normale Einführung allerdings nicht hinausgekommen.
Zweiter Kurs
Beim zweiten Kurs sah das schon etwas anders aus. Da der Montag mitten in den Ferien war, ging es direkt voll zur Sache. Natürlich gab es auch hier erst eine kurze Einführung in den EV3 Brick und die EV3 Software, da noch keiner der Teilnehmer Erfahrungen mit dem LEGO Mindstorms EV3 hatte.
Anschließend wurde wild experimentiert. Sowohl mit dem Tasten auf dem Brick, um eine kleine Auto-Steuerung zu bauen, als auch mit der Fernbedienung und Infrarot, um die Auto-Steuerung zu verbessern.
Diese Implementierung für ein ferngesteuertes Auto hat zwar nicht viel mit einem wirklichen Roboter zu tun, da nicht autonom handelnd, ist aber trotzdem eine gute Einführung in die Welt des EV3, da alle Aspekte der Hard- und Software kennengelernt werden.
Tag 2
Beim ersten Kurs an einem Samstag, beim zweiten an einem Dienstag.
Erster Kurs
Beim ersten Kurs konnten wir am ersten Samstag endlich voll einsteigen. Der Freitag hat die Grundlagen gelegt und jetzt war genug Zeit vorhanden, um sich mit einem LEGO EV3-Modell und der Programmierung zu beschäftigen.
Hauptsächlich ging es um das Fahren, Lenken und den Einbau der Fernbedienung. Also im Grunde das, was im zweiten Kurs am ersten Tag gemacht wurde. Auch wenn es sich, wie oben schon geschrieben, um keine wirkliche Robotik-Aufgabe handelt, ist damit alles Wissenswerte parat, um größere Aufgaben anzugehen.
Zweiter Kurs
Im zweiten Kurs war die Aufgabe zunächst, ein EV3-Modell der Wahl zu bauen. Denn auch LEGO bauen gehört dazu.
Die Modelle waren sehr unterschiedlich. Manchmal ein Modell aus einer Anleitung, das anschließend erweitert und individualisiert wurde, manchmal eine komplett eigene Kreation.
Im zweiten Teil des Tages ging es dann um die Programmierung. Natürlich nicht nur die vorgefertigte aus den Anleitungen nachbauen, sondern eigene Ideen entwickeln und umsetzen. Eine Aufgabe bestand darin, den Infrarot-Sensor zu nutzen, um damit Gegenstände, Wände und ähnliches zu entdecken. Durch die Aufgabe(n) vom Vortag ist der Infrarot-Sensor und die Fernbedienung auch gut abgedeckt. Daher wurde es Zeit, auch die anderen Sensoren mit einzubinden.
Tag 3
Beim ersten Kurs an einem Sonntag, beim zweiten an einem Mittwoch.
Erster Kurs
Beim ersten Kurs ging es am Sonntag nicht mehr ganz so lange wie am Tag zuvor. Daher haben die Teilnehmer und Teilnehmerinnen die Zeit genutzt, das bisher gebaute und programmierte Auto zu verbessern. Einigen fehlte noch eine Abschussvorrichtung für die roten Kugeln, die nachgerüstet wurde, andere wollten etwas mehr Intelligenz ins Auto bringen und haben Wände und andere Gegenstände automatisch über den Infrarot-Sensor erkannt, um danach ein Ausweichmanöver einzubauen. Beispielsweise rückwärts fahren, dann zufällig in eine Richtung drehen und die ursprüngliche Fahrt fortsetzen.
Zweiter Kurs
Im zweiten Kurs stand ein Labyrinth auf dem Programm, um jetzt etwas mehr Intelligenz und autonomes Fahren in die EV3-Modelle zu bekommen. Dafür wurden die am Vortag gebauten Modelle wieder demontiert, um für ein Labyrinth tauglichere Modelle zu konstruieren. Wichtig war, mindestens den Infrarot-Sensor und den Tast-Sensor einzubauen. Beide können dazu genutzt werden, Hindernisse zu erkennen. Entweder schon aus der Entfernung oder durch kurzes Antippen.
Bei der Programmierung ging es vor allem darum, sich eine gute Strategie zu überlegen, wie der eigene Roboter wieder aus dem Labyrinth findet. Einfache Möglichkeiten sind immer rechts oder immer links zu fahren. Andere Strategien können darauf abzielen, sich die gefahrene Strecke zu merken, um so das Labyrinth im Speicher nachzubauen. Letzteres ist allerdings schon fortgeschritten und benötigt deutlich mehr Zeit und Erfahrung in der Entwicklung.
Tag 4
Beim ersten Kurs war es wieder ein Freitag, beim zweiten Kurs ein Donnerstag.
Erster Kurs
Da es sich beim ersten Kurs wieder um einen Freitag mit lediglich zwei Unterrichtseinheiten handelte, wurde die Zeit für eine allgemeine Besprechung genutzt, was die nächsten zwei Tage für Aufgaben gemacht werden sollten. Es handelte sich also eher um ein Brainstorming und nicht um die aktive Programmierung oder ähnliches.
Zweiter Kurs
Beim zweiten Kurs stand zunächst das Bauen eines neuen Modells auf dem Plan. Auf der einen Seite aus reinem Spaß am Bauen, auf der anderen Seite sollte eine Lenkung mit nur einem Motor realisiert werden. Denn bisher basierten alle Modelle darauf, die zwei großen Motoren für je eine Seite des Fahrzeugs zu nutzen. So lässt sich, beispielsweise ein Kettenfahrzeug, sehr einfach lenken.
Die Steuerung mit nur einem Motor, in der Regel der mittlere, ist mechanisch etwas kniffliger. Allerdings auch nicht zu sehr, dass die Teilnehmer das nicht an dem Kurstag schaffen. Inklusive geeigneter Programmierung und Steuerung über die Fernbedienung.
Tag 5
Beim ersten Kurs ein Samstag, beim zweiten Kurs ein Freitag.
Erster Kurs
Beim ersten Kurs war der fünfte Tag wieder ein Samstag, so dass genug Zeit für eigene Kreationen zur Verfügung stand. Es war hauptsächlich der Infrarot-Sensor im Einsatz. Dieses Mal aber in Kombination mit der Infrarot-Barke. Damit ist die Fernbedienung des EV3 gemeint, die in einen Zustand versetzt werden kann, in dem sie ständig Infrarotsignale aussendet. Der Infrarot-Sensor ist dann in der Lage, dass Signal zu empfangen und die Richtung sowie Entfernung zu messen. Aufgrund dieser Daten kann sich der EV3 auf die Infrarotquelle zubewegen.
Damit sind interessante Schen möglich. Beispielsweise auf die Infrarotquelle zu schießen oder mehrere EV3 zu haben, die hintereinander in einer Kolonne herfahren.
Zweiter Kurs
Im zweiten Kurs war der erste Rundkurs für eine Linienverfolgung an der Reihe. Jetzt ging es also vermehrt um den Farbsensor, denn damit sind die Helligkeitsunterschiede des weißen Hintergrunds und der schwarzen Linie sehr gut zu entdecken.
![Abb. 7: Einfacher Rundkurs für eine Linienverfolgung. Abb. 7: Einfacher Rundkurs für eine Linienverfolgung.]()
Abb. 7: Einfacher Rundkurs für eine Linienverfolgung.
Zur Lösung sind mehrere Varianten denkbar. Eine sehr simple aber funktionstüchtige geht davon aus, die Motoren einfach abwechseln so anzusteuern, dass das EV3-Modell links und rechts in einem Zickzack-Kurs fährt. Nicht wirklich effektiv, aber für den oben gezeigten Rundkurs funktional völlig ausreichend.
Die Teilnehmer haben viele verschiedene Lösungen implementiert, die alle funktionierten und mehr oder weniger große Probleme aufwiesen. Abschließend habe ich dann noch eine verbesserte Version mit Mittelwertberechnung und einfacher Farbkalibrierung vorgestellt.
Tag 6
Beim ersten Kurs ein Sonntag, beim zweiten Kurs ein Montag.
Erster Kurs
Im ersten Kurs ging es um die Verbindung der EV3-Modelle untereinander. Die EV3 Bricks haben Bluetooth eingebaut, um beispielsweise mit Laptops und Tablets zu kommunizieren. Aber auch zwei Bricks lassen sich pairen, so dass Nachrichten untereinander ausgetauscht werden können. Dadurch lassen sich größere Projekte realisieren, denn die Programmierung kann durch die Nachrichten so erweitert werden, dass mehrere EV3 Bricks zusammenarbeiten.
In diesem Fall sollten zwei Roboter synchrone Aktionen durchführen. Einer dient als Master und macht etwas vor, das andere Modelle ahmt die Aktionen nach.
Zweiter Kurs
Beim zweiten Kurs war der sechste Tag, aufgrund der unterschiedlichen Verteilung der Unterrichtsstunden, auch gleichzeitig der letzte. Wir haben noch etwas an den Modellen gefeilt und andere Implementierungen für Aufgaben ausprobiert. Zusätzlich haben wir auch versucht, ein holonomischen Antrieb zu bauen. Damit sich in alle Richtungen bewegliche Antriebe gemeint. Die folgende Abbildung zeigt Räder von Rotacaster
, die mit LEGO kompatibel sind. Leider hat das nicht ganz geklappt, da alle Anleitungen LEGO Teile benötigten, die in den vorhandenen LEGO Mindstorms EV3 Sets nicht vorhanden waren.
![Abb. 8: Rotacaster Räder für holonomische Fahrwerke. Abb. 8: Rotacaster Räder für holonomische Fahrwerke.]()
Abb. 8: Rotacaster Räder für holonomische Fahrwerke.
Tag 7
Einen siebten Tag gab es nur beim ersten Kurs, da die Zeiten anders verteilt waren.
Den letzten Tag haben wir genutzt, um den Farbsensor und den Infrarotsensor zu nutzen, um beispielsweise Abgründe zu erkennen und nicht vom Tisch zu fallen. Auch das war für die Teilnehmer kein großes Problem. Ich habe auch ein kleines Video gemacht. Leider nur in einer sehr schlechten Qualität. Für die Zukunft muss ich vielleicht doch mal darüber nachdenken, für solche Fälle etwas Equipment bereitzuhalten.
Positives und Negatives
Mir hat die Durchführung der beiden ESF-Kurse sehr viel Spaß bereitet. Die Zusammenarbeit mit der VHS Dortmund war immer ausgezeichnet und ich fühlte mich zu jeder Zeit gut unterstützt. Auch die Teilnehmer waren alle gute drauf und hatten Spaß bei der Sache.
Positiv ist, dass die Kurse gefördert wurden und somit für die Teilnehmer kostenfrei besucht werden konnte. Allerdings ist das auch ein negativer Aspekt. Denn wer nichts bezahlt, taucht dann evtl. auch nicht auf. So ist es bei einigen Anmeldungen passiert. Im Voraus wurde vermutlich einfach die Anmeldung ausgefüllt, um es sich dann hinterher doch anders zu überlegen. Bei kostenpflichtigen Kursen ist das in der Regel nicht der Fall.
Des Weiteren finde ich die geplanten 40 Unterrichtsstunden pro Kurs schon sehr viel. Die Teilnehmer zu unterhalten ist zwar nicht allzu schwierig, allerdings wären dafür LEGO Mindstorms EV3 Education Sets nicht schlecht, um weitere und vor allem zusätzliche Sensoren zu haben, mit denen weiteren Aufgabenstellungen möglich sind. Vielleicht beim nächsten mal. ![:)]()
Fazit
Trotzdem ist mein Fazit für beide Kurse sehr positiv. Es hat mich gefreut, mein Konzept zum LEGO Mindstorms EV3 einreichen zu dürfen und natürlich hat es mich auch gefreut, dass die Kurse gefördert wurden.
Vielleicht gibt es dazu noch mal eine Neuauflage. Ich habe allerdings keine Ahnung, ob die Förderung noch mal angeboten wird oder ob das eine einmalige Angelegenheit war.
Bis dahin habe ich, durch andere Kurse und vor allem AGs, noch weitere Aufgaben und Ideen, um mit den Teilnehmern und Teilnehmerinnen weitere Aufgabenstellungen zu lösen.