Entwicklung eines selbstfahrenden Lernroboters
Projektziele & Projektergebnis
Erstellung projekt in den Bereichen „Service & Support“ mit dem Ziel der Erhöhung/Steigerung/ Optimierung der Kundenbedürfnisse/ Kundenbeziehungen, des Bekanntheitsgrades des Unternehmens und des Innovationsgrades.
eine fahrbare Roboterplattform und Blockmodule zur Codierung der Roboterbewegungen
Gesamtprojekt
Top Erkenntnisse aus dem Projekt
Ausgangslage
Zentrale Fragestellungen im Projekt
- Die Eingabe der Bewegungen für den Roboter sollte auch für Kinder intuitiv verständlich sein und sich an auch Kindern bekannten Prinzipien (wie z. B. Bauklötzen) orientieren.
- Der fahrbare Roboter sollte zuverlässig eine Anzahl verschiedener Bewegungen und Kinematiken ausführen können.
- Besonders wichtig waren außerdem eine hohe Sicherheit, Zuverlässigkeit und Unempfindlichkeit aufgrund des Einsatzes mit Kleinkindern.
Projektdetails
Die Kindergruppen Heduda sind eine anerkannte Kindertagesbetreuungseinrichtung, mit dem Ziel der bestmöglichen Förderung und Begleitung von Kindern im Alter zwischen 0 und 6 Jahren.
Mit dem Wunsch um Unterstützung bei der Nutzung digitaler Technologien für spielerisches Lernen im Bereich der frühkindlichen Bildung hat sich Heduda sich an das Mittelstand-Digital Zentrum Bremen-Oldenburg gewandt. Gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz, kann das Zentrum mit seinem Partner BIBA an der Uni Bremen seine Unterstützung bei der Digitalisierung für kleine und mittlere Unternehmen kostenlos anbieten.
Heduda möchte einen intuitiv programmierbaren, selbstfahrenden Lernroboter als digitales Lernmanagementsystem nutzen, um Kindern im Vorschulalter den Umgang mit digitalen Systemen zu vermitteln. Insbesondere sollen die Kinder die grundlegende Logik der Programmierung von Computersystemen spielerisch erlernen können.
Nach einer gemeinsamen Anforderungsdefinition zusammen mit Heduda wurde vom Mittelstand-Digital Zentrum Bremen-Oldenburg ein Systemkonzept für den Lernroboter erstellt, welches aus einer fahrbaren Roboterplattform und kubischen Blockmodulen mit Steuerungsinformationen für verschiedene Bewegungen besteht.
Die Roboterplattform verwendet OmniWheels für weitgehende kinematische Bewegungsfreiheit. Ein Mikrocontroller interpretiert die Steuerungsinformationen der Blockmodule und steuert die Antriebe des Roboters entsprechend an. Ein Abstandssensor verhindert Kollisionen mit Hindernissen. Verschiedene Komponenten der Plattform wurden im 3D-Druck gefertigt.
Die Steuerungsparameter für Antrieb und Abstandssensor für verschiedene Bewegungen werden in ebenfalls im 3D-Druck gefertigten Blockmodulen codiert. Diese Module können ähnlich wie Bauklötze kombiniert und magnetisch auf dem Roboter fixiert werden, die Datenübertragung zum Roboter erfolgt kontaktbasiert. Nach Freigabe der Bewegung führt der Roboter die in den Code-Modulen gespeicherten Bewegungen aus. Die Module werden grafisch (LowCode) programmiert. Eine rechnergestützte Steuerungsapplikation dient zur Kontrolle und Rekonfiguration.
Ein erster Demonstrator des entwickelten Lernroboter-Konzepts wurde vom Mittelstand-Digital Zentrum Bremen-Oldenburg erstellt und wird momentan getestet. Der modulare Aufbau der Roboterplattform erlaubt eine einfache, „spielerische“ Zusammenstellung von Bewegungen und erleichtert die intuitive kognitive Verknüpfung zwischen den eingegebenen Befehlen und dem Verhalten des Roboters. Daneben wurde auf Sicherheit und Unempfindlichkeit beim Einsatz mit Kleinkindern geachtet.
Die Arbeiten zur Weiterentwicklung der Roboterplattform werden gemeinsam mit dem Partner OFFIS im MDZ HB-OL durchgeführt.