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Roboter

Roboter sind als technisch hochentwickelte Maschinen und Produkte des heute Mechatronik genannten Technologiezweigs ursprünglich dafür konstruiert worden, Menschen mechanische Arbeit abzunehmen. Sie bestehen aus einem mechanischen Grundgerüst, einer Robotersteuerung sowie Sensoren zur Erkennung von Signalen und Aktoren ...

    

               

Roboter

Roboter: hochentwickelte Maschinen für spielerisches Lernen und mehr

Roboter sind als technisch hochentwickelte Maschinen und Produkte des heute Mechatronik genannten Technologiezweigs ursprünglich dafür konstruiert worden, Menschen mechanische Arbeit abzunehmen. Sie bestehen aus einem mechanischen Grundgerüst, einer Robotersteuerung sowie Sensoren zur Erkennung von Signalen und Aktoren. Als Industrieroboter haben sie in weiten Teilen einfache Arbeiten, wie Stückfertigung, die früher von Menschen durchgeführt wurden, komplett übernommen. Roboter sind, nachdem sie programmiert wurden, in der Lage, komplexe Arbeitsabläufe autonom durchzuführen. Darüber hinaus werden Roboter mittlerweile im privaten Bereich für Service-Arbeiten eingesetzt und die moderne Robotik findet verstärkten Einsatz auf dem Markt für Spielwaren.

Roboter können nach Konstruktionsweise unterschieden werden, beispielsweise in autonome mobile Roboter, Laufroboter, humanoide Roboter und kognitive Roboter. Eine andere Unterscheidung wird über den Einsatzzweck getroffen. Dahingehend kann zwischen Industrie-Robotern, Service-Robotern, Medizin-Robotern, Erkundungs-Robotern und eben Spielzeug-Robotern differenziert werden.

Grundsätzlich sind Roboter mit verschiedenen Sensoren ausgestattet, die es ihnen erlauben, auf ihre Umwelt zu reagieren: 

  • akustische Sensoren
  • optische Sensoren
  • kinetische Sensoren

Die Informationen, die die Sensoren registrieren, werden mit der Position der im Roboter vorhandenen Achsen abgeglichen und in Bewegungsanweisungen überführt. Die Kinetik wiederum unterscheidet sich nach Bewegungsform, Anzahl und Anordnung der vorhandenen Achsen und den Formen des Arbeitsraumes des Roboters, der kartesisch, zylindrisch oder kugelig sein kann. Offene Kinematiken, wie sie beispielsweise bei humanoiden Robotern vorkommen, zeichnen sich durch serielle Achsen aus. Bei geschlossene Kinematiken sind Glieder mit mindestens zwei anderen Gliedern verbunden.

Humanoide Roboter

Unter humanoiden Robotern versteht man Roboter, die in ihrer Bauweise und ihren Bewegungsabläufen Menschen nachempfunden sind. Sie stehen auf zwei Beinen und haben, wenn es sich um Androide oder Gynoide handelt, sogar menschliche Züge und menschenähnliches Verhalten. Humanoide Roboter haben vor allem zwei Einsatzzwecke: Als multifunktionale Arbeitsmaschinen wird an ihnen geforscht, um komplexe Arbeiten wie beispielsweise im Pflegebereich übernehmen zu können. 

Ein wichtiges Einsatzgebiet ist der im akademischen Bereich, in Forschung und Wissenschaft. Dort werden sie zum einen zur Erforschung von Künstlicher Intelligenz verwendet, die Maschine soll durch Interaktion mit ihr zusätzliche Funktionen erwerben. Zum anderen können sie im Lehrbetrieb im Bereich Informatik, Robotik, Systeme und Sensoren sowie in den Sozialwissenschaften verwendet werden.

Die bei Conrad erhältlichen humanoiden Roboter sind Fertiggeräte mit einer Vielzahl von Funktionen:

  • Dank einer hohen Anzahl an Freiheitsgraden und integrierten Gyrometern werden realistische Bewegungsabläufe ermöglicht.
  • Kameras und optische Sensoren für Infrarot sorgen für Objekt- und Gesichtserkennung.
  • Die akustischen Sensoren sorgen via Ultraschallmessung für Entfernungsmessung und Mikrofone für Richtungserkennung von Schall.
  • Sie verfügen über mehrere Drucksensoren und kapazitive Berührungssensoren für die Interaktion mit Menschen.
  • Die Roboter sind mit leistungsstarken Prozessoren ausgestattet und verfügen über Ethernet und WiFi-Schnittstellen. Das Betriebssystem ist Linux.
  • Die Roboter sind grafisch programmierbar (VPL) in C++ oder Python.
  • Die Höhe eines Geräts beträgt 58 Zentimeter und das Gewicht 5,4 Kilogramm.

Spielzeug-Roboter 

Neben dem Einsatz als Arbeits- und Edukationsgeräte gibt es Roboter, die der reinen Unterhaltung dienen – für Kinder ebenso wie für Erwachsene. Roboter, die als Spielzeug verkauft werden, haben eine Vielzahl von Erscheinungsformen. Neben humanoid aussehenden Spielzeug-Robotern gibt es ein breites Sortiment an solchen, die wie Tiere aussehen und damit als Ersatz-Haustiere betrachtet werden. Darüber hinaus gibt es Fertiggeräte unter den Robotern, die dazu dienen, spielerisch an Robotik und Programmierung heranzuführen und allgemein auf das Verständnis technischer Zusammenhänge hinzuwirken.

Fertige Spielzeug-Roboter werden von Roboter-Bausätzen getrennt betrachtet, da man als Anwender verhältnismäßig wenig Möglichkeiten hat, auf die Funktionen Einfluss zu nehmen. Viele Spielzeug-Roboter werden vorprogrammiert ausgeliefert und können deswegen in ihrer Funktion nicht verändert werden. Trotzdem reagieren sie auf ihre Umwelt, sei es mittels Steuerung durch eine Fernbedienung, Smartphone-Apps oder interaktiv über optische Bewegungssensoren, Schallsensoren oder Berührungssensoren.

Folgende Arten und Fabrikate von Spielzeug-Robotern finden Sie im Angebot von Conrad:

  • Wowwee Robotics Roboter
  • Hexbug Roboter, darunter die Aquabot-Serie für Unterwasser-Roboter und Nano, der Serie von kleinen Robotern.
  • Spin Master Spielzeug-Roboter sind interaktive Freunde, die schon für Kleinkinder geeignet sind

Beachten Sie die Altersempfehlung für die Nutzung der einzelnen Spielzeug-Roboter!

Roboter-Bausätze

Roboter-Bausätze sind autonome mobile Roboter im Bereich der Hobbyelektronik und geben Anwendern die Möglichkeit, komplett nach eigenen Vorstellungen Roboter zu bauen und zu programmieren. Für Kinder und Jugendliche sind sie ideal geeignet, um sie spielerisch in die Welt der Robotik einzuführen und grundlegende Kenntnisse zu vermitteln. 

Statt die Einzelkomponenten und Bauteile einzeln zu kaufen, können Sie sie als Kits erwerben und nach Bedarf erweitern. Roboter-Bausätze bieten im Gegensatz zu Fertiggeräten den Vorteil, dass Anwender bei der Konstruktion einen hohen edukativen Mehrwert erfahren und gleichzeitig gut unterhalten werden. Die elektronischen Bauteile werden im Bausatz mitgeliefert und selbst zusammengebaut. 

Bei Conrad erhältliche Arten von Roboter-Bausätzen sind:

  • Roboterarme, die sich optimal zum Lernen am Objekt eignen
  • Roboterfahrzeuge, die im Wesentlichen aus einem programmierbaren Mikrocontroller mit Prozessor bestehen, der auf einer Karosserie mit Rädern angebracht ist
  • Darüber hinaus gibt es besondere Robotertypen, die jeweils spezielle Einsatzgebiete haben.

Einige Bausätze kommen mit vorprogrammierten Steuerelementen und Programmen, die via USB-Schnittstelle unkompliziert auf den Mikrocontroller geladen werden können oder sogar direkt nach dem Zusammenbau nutzbar sind. Andere Bausatz-Roboter sind mit Programmiersprachen wie Basic oder C selbst programmierbar. Um sich einen eigenen Bausatz zusammenzustellen oder Komponenten zu ergänzen oder auszutauschen, kann auf ein breites Angebot an Zubehör zurückgegriffen werden.

Zu dem bei Conrad erhältlichen Bausatz-Zubehör gehören:

  • Display-Module
  • Sensor-Module als Beschleunigungsmesser, Magnetometer und Drehratengeber für allgemeine Robotik-, Indoor-Navigationsanwendungen und Bewegungserkennung
  • Einzelne Sensoren für Bodenerkennung, Ultraschall und vieles mehr
  • Mikrocontroller, zum Beispiel die häufig in Bausätzen dieser Art verwendeten Arduino-Boards
  • Diverse Erweiterungsmodule
  • Zahnradsätze, Achsensätze, Reifensätze, Beinsätze, Greifer und andere mechanische Bauteile
  • USB-Programmierkabel zur Verbindung an PCs 

Mit diesen hochwertigen elektronischen und mechanischen Komponenten können eigene Roboter gebaut und nach den Vorstellungen der Anwender programmiert werden.

Robotik im Bereich Education

Roboter erobern seit dem ersten Einsatz in der Autoindustrie in den 1960er Jahren immer mehr Bereiche unseres Lebens. 
Die Technik mit künstlicher Intelligenz, Sensorik und Präzision entwickelt sich extrem schnell weiter, Anwendungen nehmen mehr und mehr Raum in unserem Alltag ein. Sie halten Einzug in die privaten Haushalte und Bildungseinrichtungen. Mit den humanoiden Bauformen der Roboter können Schülern und Studenten Sachthemen wie Programmierung, Roboter-Technik, Steuer- und Regeltechnik sowie kreatives Arbeiten spielerisch vermittelt werden. Besondere Problemlösungsfähigkeiten können gelernt und weiter entwickelt werden.

Anwendungsgebiete der Robotik im Unterricht

Programmierung

Von einfachsten Robotertypen mit Steuerungen über Apps via Smartphone oder Tablet bis hin zu komplexeren Typen, bei dem anspruchsvollere Programmierungen in Choregraphe oder C++ erforderlich sind – reicht das Angebot für die Vermittlung von Lerninhalten vom Kindergarten bis in die Universität. Programmieren lernen von leicht bis anspruchsvoll.


Konstruktion

In Gruppenarbeit kann z. B. mit Roboter-Bausätzen wie dem „Meccanoid 2.0 (GS16)“ ein tiefes Verständnis für technische Zusammenhänge, stärken Teamfähigkeit und Problemlösungskompetenz vermittelt werden. Die Lernziele werden gemeinsam durch den Zusammenbau und das Verkabeln der Bauteile erreicht.


Telemetrie

In der Robotik steht Telemetrie für das Berechnen oder Messen von Entfernungen mit optischen, akustischen oder radioelektrischen Elementen. Zum Einsatz kommen Infrarot-, Ultraschall oder Laser-Entfernungsmesser. Durch sie kann sich der Roboter im Raum bewegen. Den Schülern/Studenten wird der Einsatz von technischen Verfahren und deren Möglichkeiten anschaulich vermittelt.
 

Mechatronik

Interdisziplinäres Zusammenwirken von Mechanik, Elektronik und Informatik wird schnell hochkomplex. Bei der Robotik kommen diese Disziplinen der Mechatronik zum Einsatz. Mit unseren Robotik-Angeboten für den Unterricht vermitteln Sie anschaulich Basiswissen und erleichtern Ihren Schülern/Studenten den Einstieg in die Mechatronik.


Automatisierung

Industrielle Produktion gelingt heute nur effizient, wenn Arbeitsschritte entsprechend automatisiert werden. Industrie-Roboter spielen dabei die zentrale Rolle. Mit dem Arexx Roboterarm „RA1-PRO“ kann spielerisch ein erster Einblick in dieses spannende Themengebiet vermittelt werden. Interesse und Lernerfolg bei den Schülern/Studenten sind garantiert.

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