Das RoboCamp 2016

Roboter, das wissen wir alle, sind eine ziemlich coole Erfindung, die immer weiter und weiter entwickelt wird. Für die meisten spielen Roboter noch keine große Rolle, doch ihr Durchbruch ist näher, als wir denken.

Auf dem RoboCup 2016 hat man das deutlich gespürt: Hier wurden vom 30.6. bis zum 2.7. die neuesten Innovationen in Sachen Robos ausgestellt. Der Berühmteste seiner Art ist wahrscheinlich der "Nao". Fast jeder hat den Kleinen mit dem Eierkopf wenigstens auf einem Bild gesehen.

Doch warum heißt die Messe nun "Cup"? Auf diese Frage gibt es eine ganz einfache Antwort: Hier fanden sehr viele Wettbewerbe mit den Robotern statt. Die Menschen kamen aus Ägypten, China, Japan oder Portugal, um es mit ihren Prachtstücken bis ganz an die Spitze zu schaffen. Es gab einen Parcours für Rescue-Roboter oder man sah den "Naos" beim Fußball spielen zu - was natürlich nicht an richtigen Fußball herankommt, aber man hat etwas zu Lachen, wenn der Roboter vor dem Ball wegläuft, beim Versuch aufzustehen wieder umkippt oder vor dem Elfmeterschießen flüchtet und sich im anderen Tor versteckt.

Die Vorstellung, die die meisten von Robotern haben, ist wahrscheinlich ein kompliziertes Kabelgewirre mit unverständlicher Programmierung. Das mag vielleicht im Fall "Nao" zutreffen, doch da nicht nur Erwachsene Spaß an Robotern haben, gab es auch eine minimierte RoboCup- Variante für Kinder. Die Fortgeschritteneren konnten hier mit ihren Robos ebenfalls Fußball spielen - jedoch deutlich einfacher, mit Robotern, die nur nach dem Ball gingen, egal wo das Tor ist- oder sie nahmen an anderen Wettbewerben teil.

Auch für die, die noch keine Ahnung von Robotern hatten gab es eine Mitmach-Möglichkeit: Das RoboCamp. Das Reclam-Gymnasium konnte, ausgehend von der Roboter AG zwei Teams mit je 3 Leuten stellen, die von Herr Dr. Schmidt betreut wurden. Die Teilnahme war kostenlos und man konnte natürlich auch teilnehmen, wenn man nicht in der AG war. Außerdem wurde auch das Kant-Gymnasium mit ins Boot geholt.

Zu Beginn des ersten Tages bekamen wir eine Einführung in das Löten, anschließend wurden die Baukästen für die Roboter ausgeteilt. Wir arbeiteten mit dem "Arduino One A", ein kleiner, autoähnlicher Roboter. Je 4 Teams arbeiteten an einem großen Tisch, jedes Team mit einem Bausatz.

Zuerst hieß es natürlich: Anleitung lesen, und das wirklich genau, denn wenn nur ein Teil falsch herum angelötet wurde, musste man, je nach Art des Teils, es wieder "entlöten" und neu einsetzen. Bis zur Mittagspause hatten die meisten Gruppen ein bisschen mehr als die Hälfte geschafft.

Doch wenn man den Roboter am Ende des Tages fertig gebaut hatte, musste erst einmal alles durchgeprüft werden. Funktionieren die LEDs, der Bildschirm und die Motoren, wenn nicht, woran liegt es? Ausprobieren konnte man all das mithilfe der Aduino-Software und einiger bereits vorbereiteter Programmierungen. Der Tag verging schneller als gedacht und gegen 18 Uhr waren fast alle Teams mit Basteln fertig und konnten schon mal eine Probeprogrammierung auf ihren Roboter laden. So sah man schon jetzt einige Mini-Autos, die auf einer Bahn einer schwarzen Linie folgten, natürlich noch ziemlich ruckartig und mit einigen Ausreißern. Doch für den Großteil, wie auch für uns, war das schon ein Grund zur Freude, weil es das erste Mal war, dass sie so etwas überhaupt gemacht und erfolgreich absolviert hatten.

Doch der schwierigere Part sollte erst noch kommen: die Programmierung. Jeder Tisch hatte zwar einen Betreuer, der bei Problemen helfen konnte, doch er war nicht dazu da, alles gleich zu verraten. Wir knobelten oft lange, um herauszufinden, dass nur ein Semikolon fehlte. Doch unser Motto lautete "Es gibt keine Probleme, es gibt nur Herausforderungen." So wurstelten wir uns durch die verschiedenen Befehle, mithilfe eines ziemlich unübersichtlichen Handbuchs.

Um 16:00 Uhr sollte ein kleiner Wettbewerb stattfinden. Die Aufgabe war eine Strecke mit Kurven und Ecken, die der Roboter möglichst schnell zurücklegen sollte. Sie wurde von kleinen "Wänden" eingezäunt. Wir mussten den Roboter so programmieren, dass er eine Wand vor sich erkannte und sich dann, je nachdem ob er die Wand mit dem rechten oder linken Infrarotsensor wahrgenommen hatte, in eine andere Richtung drehte. Es gab eine Vorprogrammierung, die wir weiter entwickeln sollten. De Vorprogrammierung war ziemlich schlecht, sodass der Roboter aller zwei Sekunden gegen eine Wand fuhr, im Wettbewerb würde das Strafsekunden geben. Wir verstellten die Reichweite der Sensoren, änderten die Schnelligkeit des Roboters und die Richtung in die er sich drehen musste. Es ging immer ans Ausprobieren, Programmierung verändern, wieder ausprobieren.

Für den Wettbewerb wurde die Teststrecke noch einmal verlängert, dann konnte es losgehen. Jeder bekam zwei Versuche, was auch gut so war. Es kam immer wieder vor, dass Roboter in einer Ecke hängen blieben oder umdrehten und beim Start wieder ankamen. Auch unser Roboter wollte beim ersten Mal nicht und kam wieder zurück. Beim zweiten Mal bewies er Mut (oder gute Programmierung) und schaffte eine Zeit von 20 Sekunden, wobei er einmal anstieß, was die Zeit um drei Strafsekunden erhöhte. Mit einer Zeit von 23 Sekunden schaffte er es unter die Top 10, worauf unser Team auf Grund unserer nicht vorhandenen Vorkenntnisse ziemlich stolz war.

Der 3. und letzte Tag begann mit dem Einprogrammieren des "LineFollow"- Programms. Es sollte, diesmal um 14:00 Uhr, eine Challenge geben, bei der die Roboter einer schwarzen Linie am Boden folgen sollten. Die Strecke war mit vielen Kurven, in denen der Roboter nicht rausfliegen sollte und es galt eine Brücke zu meistern. Die Brücke war der schwierigste Teil, da sie sehr schmal war und der Roboter sich leicht am Geländer fest hängen konnte. Wir tüftelten mithilfe unseres Betreuers eine Lösung aus, wie der Roboter schneller reagieren konnte.

Während einer aus der Gruppe programmierte, machte der andere sich ans Werk, eine Verkleidung zu basteln, als Vorbereitung für die Dance- Challenge am Nachmittag. Die Tische traten immer zusammen an. Sie suchten sich ein Thema aus und verkleideten die Robos entsprechend. Unser Thema war "Star Wars". In einigen Stunden verwandelte entstand ein Yoda, den wir jedoch noch nicht auf dem Roboter befestigen konnten, da zuerst der LineFollow- Wettbewerb anstand.

Unser kleiner Arduino schlug sich ganz gut, mit einer Zeit von 34 Sekunden. Er meisterte die Brücke, woran es bei vielen haperte. Weiter ging es mit den besten 16, die in Achtelfinals gegeneinander antraten. Der Roboter von "Die Arche-Freaks" gewann gegen unseren Robo, musste dann jedoch gegen den Sieger des Ganzen, "Robonaldo reloaded", kapitulieren.

Nun folgte der letzte Wettbewerb, die Dance-Challenge. Da wir sehr wenig Zeit hatten konnten wir uns nur eine kurze Choreografie überlegen, die die Roboter einfach wiederholten, bis die Musik vorbei war. Das Ergebnis war trotzdem ziemlich cool. Auch die anderen Gruppen waren kreativ gewesen: es gab "Angry Birds" (die als Schweine verkleidete Flaschen umwerfen mussten", "Super Mario" (der ziemlich orientierungslos wirkte) oder "Minions". Unser Star Wars- Tanz funktionierte ziemlich gut, bis auf dass ein Roboter ein Rad verlor, aber so ist das nun mal im Krieg.

Doch am Ende ging es nicht um Auszeichnungen und Preise: alle hatten Spaß und konnten ihr Wissen in Sachen Roboter erweitern oder auffrischen. Die Robos konnten mit nach Hause genommen werden, zum weiteren Tüfteln und Entdecken.

Lisa Allisat (Klasse 8.4)

Ballspiele auf Roboter-Art

Hoddesdon/Hertfordshire, 13. – 15. Mai 2014

Ballspiele gibt es etliche: Fußball, Volleyball, ein Ball kann mit der Hand geworfen oder mit der Faust beschleunigt werden, schlägt man den Ball, ist man beim Tennis, Golf oder Badminton, Basketballer befördern das Gerät in einen Korb, Rugbyspieler zwischen zwei Stangen hindurch. Alles nichts Neues, alles schon gesehen.

Da können die Jungen und Mädchen des VEX-Robotics-Teams der John Warner School in Hoddesdon/Hertfordshire mehr mit dem Ball anfangen. Sie verbinden die sportliche mit der intellektuellen Herausforderung. Bevor sie v.a. Bälle fast aller Größen und Formen so schnell und geschickt wie möglich in Behälter oder einfach über Barrieren befördern können, müssen sie Helfer konstruieren und bauen – Roboter.

Keine einfache Sache, eine Challenge eben. Die Briten um Teamleader und Teacher of Electronics, Computer Science and Design Technology Stuart Higham kennen das: Vor dem Wettkampf werden die Aufgabe und die Regeln exakt beschrieben. Dann geht es ans Tüfteln. Wie schaffen wir es, die Bälle sicher anzuheben? Reicht der Aktionsradius unseres Roboterarmes aus? Ist er stabil und kraftvoll genug, die z.T. recht schweren Bälle sicher zu transportieren? Wie gehen wir mit Störversuchen gegnerischer Teams um? Halten wir die Konstruktion eher einfach oder bauen wir kompliziert und nehmen eine gewisse Störanfälligkeit in Kauf?

Sind diese Fragen geklärt geht es ans Bauen. Aus Antriebsmotoren, Achsen, Zahnrädern, Metallplatten und -streben, Steuerungseinheiten und Kabeln, Lagern sowie Rädern, Ketten und vielen weiteren Komponenten aus dem VEX-Arsenal entstehen Gefährte, die die gestellte Aufgabe lösen können – theoretisch jedenfalls. In der Test- und Trainingsphase werden Schwächen der Konstruktion schnell deutlich. Dann muss verbessert und umgebaut werden. Manchmal kommt sogar die Gesamtkonstruktion auf den Prüfstand und wird verworfen. Gebaut, verändert und repariert werden darf auch während des eigentlichen Wettkampfes noch, wenn es darum geht, zu zeigen, dass der eigene Roboter schnell und sicher nach den jeweils geltenden Regeln „Ball spielen“ kann.

In diese Welt tauchten Herr Dr. Schmidt und die fünf Schüler der Robotik-AG unserer Schüler kürzlich ein. Sie waren drei Tage lang Gast an der John Warner School. Möglich wurde der Kurztrip nach England durch die Hilfe von UK-German Connection sowie unseres Fördervereins. “Learning by doing!“ könnte man die Aktivitäten überschreiben. Zunächst war Fahrtraining angesagt. Reclams Nicole Redmann, Anton Breuer, Max Trapp, Kevin Richter und Jason Labrenz übten in jeweils gemischten Gruppen mit ihren britischen Partnern, wie man möglichst geschickt mit den Robotern umgeht. Um erfolgreich zu sein, braucht man nicht nur fahrerisches Geschick, sondern auch eine Strategie sowie Ruhe und Übersicht. Tipps gingen hin und her – natürlich in Englisch.

Dies war, neben Gesten und Zeichnungen, auch die Sprache, in der die Teams später Design und Funktionsweise ihrer selbst zu bauenden Roboter besprachen. Nicht immer leicht, aber es funktionierte. Genau wie die fertigen Maschinen, die nach etwa drei Stunden Arbeit in der Arena hin und her fuhren. Gemeinsame Herausforderung, gemeinsames Produkt, gemeinsame Erfahrung.

Auf der Basis soll es weitergehen. The John Warner School und das Anton-Philipp-Reclam-Gymnasium beabsichtigen, die Zusammenarbeit fortzusetzen.     

Wie von Geisterhand

Schüler aus Hoddesdon/Hertfordshire besuchen die Reclamschule, um mit den Robotikfans um Dr. Schmidt gemeinsam zu tüfteln.

Vom 9. bis 12. Dezember weilte eine 14-köpfige Delegation der Control Freaks der John Warner School am Reclam. Im Mittelpunkt des Besuches stand nicht, wie der Name der Roboterbauer aus der Kleinstadt nördlich von London irrtümlicherweise vielleicht vermuten lässt, die Leidenschaft andere zu kontrollieren, sondern das Beherrschen und Steuern selbst gebauter Roboter.
Zunächst führten Jason Labrentz, Kevin Richter, Anton Breuer und Max Trapp den Gästen ihren Roboter des Systems VEX vor. Zunächst noch drahtgesteuert, konnte dieser schon sehr viel: alle erdenklichen Richtungsänderungen durchführen, den Arm mit Greifvorrichtung in die gewünschte Position bringen sowie Objekte aufnehmen, transportieren und diese an vorher definierten Stellen wieder absetzen beispielsweise.

Nachdem der Reclam-VEX mit Hilfe der Control Freaks (immerhin schon mehrmals Gewinner der VEX-Weltmeisterschaften) eine drahtlose Steuerung verpasst bekommen hatte, waren bei der Fahrt durch einen kleinen Parcours Konzentration und Geschick gefragt. Die Deutschen staunten nicht schlecht, als die Hoddesdoner „Profis“  mit einem driver (steuert das Gefährt) und einem coach (gibt dem Fahrer die nötigen Hinweise und Kommandos) operierten. Schnell hatten sie begriffen, dass man auf diese Weise den Roboter sehr viel genauer und zügiger manövrieren kann, und kopierten das System erfolgreich.

Neben dem Training mit dem VEX-Roboter, übrigens ein Geschenk der Hoddesdoner, hielt das Programm eine weitere challenge bereit. Drei englisch-deutschen Gruppen hatten die Aufgabe, jeweils einen kleinen Roboter bzw. dessen Mikrocontroller ARDUINO so zu programmieren, dass der „Robi“ ein auf dem Fußboden abgeklebtes Quadrat möglichst exakt abfahren konnte. Eine wirkliche Herausforderung, denn damit hatten weder Gäste noch Gastgeber wirklich Erfahrung. Englisch, Deutsch, Zeichensprache, deutsch- und englischsprachige Handbücher, hilfreiche Hinweise durch Dr. Uwe Schmidt (verantwortlich für das Ganztagsangebot Robotik an unserer Schule) sowie durch Stuart Higham (verantwortlicher ICT-Lehrer an der John Warner School) und viel Probieren brachten am Ende alle Vehikel tatsächlich zum Laufen. Wie von Geisterhand gesteuert, bewegten sie sich (mehr oder weniger) entlang der vorgegebenen Route.

Nach Einschätzung von Vanessa Lamb (Fachleiterin für moderne Fremdsprachen und Deutschlehrerin), die die Warner-Schüler ebenfalls begleitete, ein gelungener Auftakt für eine sich hoffentlich weiter entwickelnde Kooperation.