Schüler*innenprogramm: Autonome Mobile Roboter: Unterschied zwischen den Versionen

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* Einblick ins Thema Künstliche Intelligenz
* Einblick ins Thema Künstliche Intelligenz


= Roboter =
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= Ablauf =
== Einleitung ==
* Vorstellung der Hardware
* Vorstellung der Software
* Bildschirm verändern
* Ton abspielen
== Aufgabe 1: Mit dem Farbsensor messen ==
Die Funktion des Farbsensors wird [https://ev3-help-online.api.education.lego.com/Retail/de-de/page.html?Path=blocks%2FLEGO%2FColorSensor.html hier] beschrieben. Deine Aufgabe ist es mit dem Sensor 2 die Reflektivität des Tisches und der schwarzen Linie zu messen.
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|+ Tabelle 1: Messungergebnisse
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! Oberfläche !! Messwert
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| Tisch ||
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| Schwarze Linie|| 
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== Aufgabe 2: Der ZappelBot folgt der Linie ==
Hangele Dich mit Sensor 2 an der schwarzen linie entlang.
* Wenn Du die schwarze Linie siehst, fahr nach rechts.
* Wenn Du den Tisch siehst, fahr nach links.
Frage: Welches ist die optimale Geschwindigkeit?
== Aufgabe 2: Mathe ist überall ==
Die Mathematik hilft uns die Messwerte linear umzurechnen. Nimm die Messwerte aus Tabelle 1 und rechne Sie gemäß Tabelle 2 um.
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|+ Tabelle 1: Normierung der Messwerte
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! Messwert !! Prozent
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| Schwarze Linie||  100 %
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Schreibe eine Funktion, um die Messwerte umzurechnen.
'''Formel:''' <math>  S_i = \frac{(S - Min) \cdot 100}{(Max - Min)}</math> mit Min, Max als minimaler und maximaler Sensorwert.
== Aufgabe 3: Linienverfolger mit einem Sensor ==
# Messe mit Sensor 2 ('''Istwert''').
# Der '''Sollwert''' liegt bei 50&thinsp;%.
# Bestimme die '''Regelabweichung''' e indem Du Istwert-Sollwert rechnest.
# Multipliziere die Regelabweichung mit dem Faktor P
# Gib das Ergebnis auf die Lenkung.
Jetzt müsste der Bot ganz entspannt der Linie folgen.
[[EV3_Linienverfolger|'''Musterlösung''']]
== Aufgabe 4: Drei Augen sehen mehr ==
Nutze alle 3 Sensoren zur Linienverfolgung.
Es empfehlen sich folgende Schritte:
# Normierung der Messwerte der Sensoren
# Berechne den Istwert über einen gewichteten Mittlwert <math>IstWert=\frac{0\cdot S_1 + 100\cdot S_2 + 200\cdot S_3}{S_1+S_2+S_3}</math>
# Der '''Sollwert''' liegt bei 100 (vgl. Tabelle 3).
# Bestimme die '''Regelabweichung''' e indem Du Istwert-Sollwert rechnest.
# Multipliziere die Regelabweichung mit dem Faktor P
# Gib das Ergebnis auf die Lenkung.
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|+ Tabelle 3: Beispiel für den gewichteten Mittelwert
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| <strong>Musterlösung&thinsp;</strong>
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| [[Datei:Linianverfolger_EV3_x3.jpg|thumb|left|1550px|]]
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== Aufgabe 5: Änderung der Regelabweichung berücksichtigen ==
Nutze einen Gyro, um in Kurven stärker einzulenken.
= 2D0 =
* Software installieren
* Raum vorbereiten
* 5x Bluetooth Anbindung
* Unterricht für Montag vorbereiten


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Version vom 27. Juni 2026, 10:29 Uhr

Abb. 1: Aufbau eines Educational Escape Games
Autor: Prof. Dr.-Ing. Schneider
Vortrag
Schwerpunkt: Robotik, Künstliche Intelligenz
Wo? Schule mit Medienraum (Bild und Ton) im Raum Lippstadt
Für wen? Ab Klasse 7

Ich liebe Roboter!

Roboter sind aus vielen Bereichen der Forschung und Wirtschaft gar nicht mehr wegzudenken. Was erobern sie wohl als nächstes und wie hoch ist die Gefahr einer Rebellion der Maschinen wirklich?

Im Multimediavortrag „Ich liebe Roboter!“ zeigt Dir Prof. Ulrich Schneider mit vielen spannenden Bildern und Videos, welchen Herausforderungen sich Roboter heute schon stellen müssen und wie sie durch den Einsatz Künstlicher Intelligenz immer smarter und effektiver werden.

  • Geschichte der Robotik
  • Stand der Technik und Forschung
  • Einblick ins Thema Künstliche Intelligenz

Roboter

R2-D2
C-3PO
K-2SO
BB-8
D-O

Ablauf

Einleitung

  • Vorstellung der Hardware
  • Vorstellung der Software
  • Bildschirm verändern
  • Ton abspielen

Aufgabe 1: Mit dem Farbsensor messen

Die Funktion des Farbsensors wird hier beschrieben. Deine Aufgabe ist es mit dem Sensor 2 die Reflektivität des Tisches und der schwarzen Linie zu messen.

Tabelle 1: Messungergebnisse
Oberfläche Messwert
Tisch
Schwarze Linie

Aufgabe 2: Der ZappelBot folgt der Linie

Hangele Dich mit Sensor 2 an der schwarzen linie entlang.

  • Wenn Du die schwarze Linie siehst, fahr nach rechts.
  • Wenn Du den Tisch siehst, fahr nach links.

Frage: Welches ist die optimale Geschwindigkeit?


Aufgabe 2: Mathe ist überall

Die Mathematik hilft uns die Messwerte linear umzurechnen. Nimm die Messwerte aus Tabelle 1 und rechne Sie gemäß Tabelle 2 um.

Tabelle 1: Normierung der Messwerte
Messwert Prozent
Tisch 0 %
Schwarze Linie 100 %

Schreibe eine Funktion, um die Messwerte umzurechnen.

Formel: Si=(SMin)100(MaxMin) mit Min, Max als minimaler und maximaler Sensorwert.

Aufgabe 3: Linienverfolger mit einem Sensor

  1. Messe mit Sensor 2 (Istwert).
  2. Der Sollwert liegt bei 50 %.
  3. Bestimme die Regelabweichung e indem Du Istwert-Sollwert rechnest.
  4. Multipliziere die Regelabweichung mit dem Faktor P
  5. Gib das Ergebnis auf die Lenkung.

Jetzt müsste der Bot ganz entspannt der Linie folgen.

Musterlösung

Aufgabe 4: Drei Augen sehen mehr

Nutze alle 3 Sensoren zur Linienverfolgung.

Es empfehlen sich folgende Schritte:

  1. Normierung der Messwerte der Sensoren
  2. Berechne den Istwert über einen gewichteten Mittlwert IstWert=0S1+100S2+200S3S1+S2+S3
  3. Der Sollwert liegt bei 100 (vgl. Tabelle 3).
  4. Bestimme die Regelabweichung e indem Du Istwert-Sollwert rechnest.
  5. Multipliziere die Regelabweichung mit dem Faktor P
  6. Gib das Ergebnis auf die Lenkung.
Tabelle 3: Beispiel für den gewichteten Mittelwert
S1 S2 S3 IstWert
0 0 0 0
100 0 0 0
0 100 0 100
0 0 100 200

Aufgabe 5: Änderung der Regelabweichung berücksichtigen

Nutze einen Gyro, um in Kurven stärker einzulenken.

2D0

  • Software installieren
  • Raum vorbereiten
  • 5x Bluetooth Anbindung
  • Unterricht für Montag vorbereiten

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