Schüler bauen Roboter
Ein einwöchiges Projekt an der Fachhochschule Hamburg
„Happy“ und „Billabong“ waren die Sieger. Und happy waren sie am Ende alle: die betreuenden Professoren, die begleitenden Lehrer und vor allem die Schüler. Worum ging es?!
Die Informatik-Lehrer des Heisenberg-Gymnasiums nehmen an einem halbjährlichen Treffen Hamburger Lehrer mit Professoren der Fachrichtung Informatik an der Fachhochschule Hamburg teil. Während eines solchen Treffens gab Herr Professor Dr. Kai von Luck einen Einblick in sein praxisorientiertes Seminar „Mobile Robot Laboratory“ über autonome Roboter. Da wurde die Idee geboren: Wäre es nicht möglich, mit Schülern ein solches Projekt durchzuführen? Es war, jedenfalls nachdem einige erhebliche organisatorische Hürden genommen worden waren.
Und so betraten 7 Schülerinnen und 10 Schüler der Vorstufe (11. Klasse) des Heisenberg-Gymnasiums am Montag der vergangenen Woche morgens um 9 Uhr die Seminarräume im 11. Stock der Fachhochschule. Professor von Luck erläuterte die Aufgabe, ließ Gruppen zusammenstellen, übergab jeder einen Plastikkasten mit allerlei „Gerümpel“ und wies jedem Team einen PC-Arbeitsplatz zu. Aufgabe der Schüler war es, aus Plastikteilen, Rädern, Motoren, Batterien und einem Mini-Computer von der Größe eines Personalausweises ein Fahrzeug zu bauen, das auf einem etwa 6 qm großen Spielfeld von einer festgelegten Startposition aus selbständig zu einem angegebenen Ziel fahren kann. Eine besondere Schwierigkeit boten die zwischen Start und Ziel eingebauten Hindernisse. Zur Orientierung sollten den Robotern optische und druckempfindliche Sensoren dienen, die permanent Werte an den Bordcomputer geben konnten. Dieser musste die Werte verarbeiten und daraus für seine nächsten Schritte Schlüsse ziehen. Das war die große Herausforderung! Die Schüler hatten für ihren Roboter ein Programm zu erstellen, das ihn sicher vom Start an den Hindernissen vorbei zum Ziel führen konnte.
Also an die Arbeit! Nach einem Crash-Kurs in der Programmiersprache C bauten die Teams die ersten Prototypen, erstellten am PC ein Programm, luden dieses auf den Bordcomputer und testeten ihren Roboter. Dieser war zumeist zu breit und/oder zu lang, so dass er nicht zwischen zwei Hindernissen durchkam, fuhr gar nicht erst los und wenn doch, dann gegen die erste Wand oder sich auf der Stelle drehend. Es folgten Veränderungen des Programms, Austausch von Sensoren, Anlöten neuer Kabel, ein neues Fahrzeug-Design. Am Abend des ersten Tages hatte dann ein Team den ersten Erfolg. Nach dem Modell „Brummer am Fenster“ klatschte der Roboter gegen die Wände, reagierte auf die Drucksensoren mit Zurücksetzen und anschließendem rechtslastigen Vorwärtsfahren und kam so nach endlicher Zeit in die Nähe des Ziels.
In den folgenden Tagen arbeiteten die Schüler mit klareren Vorstellungen. Drucksensoren waren out. Die optischen Sensoren sollten den Roboter schon vor der Berührung eines Hindernisses zu einer zielgerichteten Aktion veranlassen. Unter permanenter aufopfernder Unterstützung durch Professor v. Luck und dem Labormeister, Herrn Radzuweit, reiften die Hard- und die Software. Die Schüler arbeiteten verbissen bis zu 10 Stunden täglich, reduzierten die Essenspausen auf ein Minimum und entwickelten allmählich eine emotionale Bindung an ihr „Baby“. So ergaben sich immer bessere Testläufe von „Jabbah“, „Haiopei“ und den anderen süßen, kleinen Robotern.
Dann kam der Ernstfall. Am Freitag um 14 Uhr startete der Abschluss-Wettbewerb unter den Augen eines kritischen Publikums. Verwandte der Schüler waren da, einige Professoren und Studenten der FH und die begleitenden Lehrer. Zunächst musste jeder Roboter im Einzellauf die gestellte Aufgabe erfüllen. Das klappte bei allen. Aber dann kam der Kampf Mann gegen Mann. Je zwei Roboter starteten gleichzeitig von verschiedenen Positionen aus. Nach dem k.o.-System sollte dann nach mehreren Ausscheidungsrennen ein Gesamtsieger ermittelt werden. Bei gleich guter Programmierung und Bauweise trafen die Roboter an einer Engstelle aufeinander. Das war für die Zuschauer natürlich ein spektakuläres Ereignis. Die Fotoapparate wurden in Bereitschaft gehalten und plötzlich drehten die Roboter durch. Was war geschehen?! Ihre empfindlichen Infrarotsensoren hatten auf die Autofokus-Anlagen der Kameras reagiert und die Boliden waren, um die Worte von Professor v. Luck zu gebrauchen, „lost in space“. Der Wettkampf wurde wiederholt und nach mehreren Ausscheidungsrennen standen die Endspielteilnehmer fest: „Happy“ gegen „Billabong“.
Trotz dreimaliger Wiederholung des Endkampfes ließ sich kein Sieger ermitteln. „Billabong“ war stets einen Tick eher an der Engstelle als „Happy“. Aber es reichte nie. „Happy“ “ erwischte „Billabong“ noch seitlich, kippte ihn um, verhakte sich in seinen Gegner und kam so auch nicht weiter. Die Jury kürte deshalb beide Endkämpfer zu Siegern und überreichte den Gewinnerteams einen von der Fachhochschule gestifteten Preis.
So endete die arbeitsreiche Woche. Alle empfanden die Veranstaltung trotz der Anstrengungen und zwischenzeitlichen Misserfolge - es flossen sogar Tränen - als überaus gelungen und bereichernd. Der beteiligte amerikanische Austauschschüler fasste es in Worte: „Daasch wuar eescht geil!“
Und was lernen alle Beteiligten daraus? Wenn dereinst die Frau im Garten von der Hollywood-Schaukel aus ihre Kinder beim Spiel und den Garten-Roboter beim Rasenmähen beobachtet und der Mann gleichzeitig im Wohnzimmer das Fußballspiel im Fernseher verfolgt, während im Hintergrund der SSR (Staubsauger-Roboter) flüsternd seine Kreise zieht, dann sollte die Frau kein Foto von den Kindern machen und der Mann in der Halbzeitpause nicht mit der Fernbedienung auf RTL2 wechseln. Und unbedingt die Terrassentür geschlossen halten.