Cardboard Robot Car
Baue und programmiere einen fahrbaren Roboter aus Karton
In diesem Projekt bauen Schülerinnen und Schüler ihr eigenes Robot Car aus Karton und bringen es anschließend mit dem Calliope mini oder BBC micro:bit in Bewegung. Zwei 360°-Servomotoren treiben das Fahrzeug an. Über die kostenlose LOFI Control App kann das Robot Car anschließend vorwärts, rückwärts sowie nach links und rechts gesteuert werden.
Dabei wird Programmierung unmittelbar sichtbar: Ein Befehl im Programm führt direkt zu einer Bewegung des Fahrzeugs. Die Schülerinnen und Schüler lernen, wie Motoren angesteuert werden, wie Fahrtrichtung und Geschwindigkeit entstehen und wie sich das Verhalten eines Roboters durch Veränderungen im Programm beeinflussen lässt.
Ist die Grundsteuerung geschafft, können Fahrparcours, Robot Football oder Robot Sumo als spannende Challenges folgen.
Aufbauvideo, Programmierbeispiele, Unterrichtsideen, LOFI Apps und Problemlösungstipps stehen direkt bei LOFI zum Ansehen und Download zur Verfügung.
Geeignet für:
ab Klasse: 5+
Alter ab ca. 11 Jahren
Werken & Technik, MINT, Maker Space
Gruppenarbeit
Zeitrahmen:
ca. 3–5 Unterrichtsstunden
Je nach Programmiererfahrung und gewählter Challenge kann das Projekt flexibel erweitert werden.
Lernbereich:
- Konstruktion mit Karton
- Funktionsweise von Servomotoren
- Ereignisse und Steuerbefehle
- Programmieren mit MakeCode
- Problemlösen & Debugging
Möglichkeiten zur Differenzierung:
Das Robot Car kann mit der Cardboard Robot Vorlage Robot Car Erweiterung noch weiter ausgebaut und anspruchsvoller gestaltet werden. Aus dem vorhandenen Fahrzeug entsteht beispielsweise ein Gabelstapler der Gegenstände aufnehmen, anheben und transportieren kann oder ein Painting Robot der eigene Zeichnungen und Muster erzeugt.
→ ROBOT CAR ERWEITERUNG ENTDECKEN
Ansonsten erfolgt die Differenzierung über die Aufgabenstellung. Einsteiger nutzen den vorhandenen Beispielcode und verändern einzelne Werte. Fortgeschrittene Schülerinnen und Schüler entwickeln eigene Fahrmanöver oder zusätzliche Steuerungsfunktionen.
Was wird geschult?
Folgende Kompetenzbereiche werden mit diesem Modell besonders gestärkt:
Fachkenntnis
- 360°-Servomotoren ansteuern
- Fahrtrichtung und Geschwindigkeit programmieren
- Steuerbefehle verarbeiten
- Programmwerte verändern und Auswirkungen beobachten
- technische Fehler erkennen und beheben
Kreativität:
- eigene Fahrstrecken und Parcours entwickeln
- Robot Car individuell gestalten
- eigene Fahrmanöver programmieren
Sozialverhalten:
- Zusammenarbeit in Kleingruppen
- Rollenwechsel zwischen Bau, Programmierung und Test
- gemeinsame Fehlersuche und Optimierung
- Teamarbeit bei Fahr- und Wettkampfaufgaben
Das wird benötigt:
Material:
Pro Robot Car:
- 1x Cardboard Robot Vorlage Robot Car vorgestanzt
- 1x Calliope mini V3
- 1x Calliope mini V3 Servoboard
- 8x Linsenkopfschraube M3
- 8x Muttern M3
- 8x Linsen-Kreuzschlitz-Blechschraube
- 3x Vielzweckklammern/Foldback-Clips
- 1x Holzkugel
- 1x Rundstab
- 2x Gummibänder
- 3x AAA-Batterie
- Alternativ zum Calliope System: 1x BBC micro:bit, 1x ELECFREAKS ring:bit V2, 2x 360° Endlos-Servomotor FS90R
Alternative Räder: 2 × Art. N° 218863
Nützlich ist auch:
- Smartphone oder Tablet
- Laptop, Chromebook oder PC
- Zugang zu MakeCode
- Klebeband oder Marker zum Markieren von Fahrstrecken
- leichte Gegenstände oder Papierball für Challenges
Werkzeuge:
- Kreuzschlitz-Schraubendreher PH 0
Unterrichtsablauf:
Zu Beginn steht die Konstruktion des Robot Cars im Mittelpunkt. Die vorgestanzten Kartonteile werden herausgelöst, gefaltet und miteinander verschraubt. Anschließend werden die beiden Servomotoren eingesetzt und die Räder montiert. Für den Aufbau steht bei LOFI eine ausführliche Schritt-für-Schritt-Anleitung mit Aufbauvideo zur Verfügung. Nach dem mechanischen Aufbau werden die Motoren zunächst getestet. Am besten wird das Robot Car dafür angehoben, sodass sich die Räder frei drehen können.
Die Programmierung
Als Einstieg eignet sich die Steuerung über die LOFI Control App. Die Schülerinnen und Schüler verbinden das Robot Car mit einem Smartphone, Tablet oder Computer und steuern es zunächst mit einfachen Richtungstasten:
vorwärts – rückwärts – links – rechts – Stopp
Dabei wird schnell verständlich, wie eine digitale Eingabe in eine reale Bewegung umgesetzt wird.
Im nächsten Schritt kann der vorhandene MakeCode verändert werden. Beispielsweise können Fahrgeschwindigkeit oder Drehverhalten angepasst werden. So erleben die SuS einen wichtigen Grundsatz des Programmierens:
Programm verändern → testen → beobachten → verbessern.
Vom Programmieren zur Fahrchallenge
Sobald die Grundsteuerung funktioniert, wird das Robot Car praktisch erprobt. Mit Klebeband lässt sich schnell ein Fahrparcours aufbauen, in dem die SuS beispielsweise Slalom fahren, einparken, Hindernisse umfahren oder möglichst präzise eine Ziellinie erreichen. Dabei beobachten sie das Fahrverhalten und überlegen, wie sich Geschwindigkeit, Lenkung und Motorsteuerung verbessern lassen. So werden Programmierung, Testen und technische Optimierung direkt miteinander verbunden.
Challenge: Robot Football
Beim Robot Football steuern die SuS ihre Fahrzeuge mit der LOFI Control App und versuchen, einen leichten Papierball ins gegnerische Tor zu bewegen. Dabei trainieren sie Fahrzeugsteuerung, Wendigkeit und Teamstrategie.
Optional: Sumo Robot Challenge
Als Abschluss können zwei Robot Cars in einer markierten Arena gegeneinander antreten. Ziel ist es, das gegnerische Fahrzeug aus der Fläche zu schieben. Dabei wird schnell sichtbar, welchen Einfluss Geschwindigkeit, Gewicht, Reibung und Fahrweise auf das Ergebnis haben.
Tipp: Die Sumo Robot Challenge eignet sich besonders als Abschluss des Projekts, da die Kartonkonstruktion bei einem Wettkampf stärker beansprucht werden kann.
Tipp:
Empfohlen wird die Arbeit in 2er-Teams. Während eine Person programmiert oder Werte verändert, testet die andere das Robot Car und beobachtet das Ergebnis. Anschließend werden die Rollen gewechselt.
ROBOT CAR: Step-by-Step
Zu den einzelnen Projektschritten stehen bei LOFI Aufbauanleitungen, Videos, MakeCode-Beispiele und passende Unterrichtsideen zur Verfügung.
- Robot Car aufbauen → Siehe Video LOFI „Build“
- Kartonteile herauslösen, falten und verschrauben
- Servomotoren einsetzen und Räder montieren
- Calliope mini bzw. micro:bit mit ring:bit einsetzen
- Stromversorgung anschließen - Programmieren & testen
- Servomotoren in MakeCode einzeln ansteuern
- Drehrichtung und Geschwindigkeit ausprobieren
- kontrollieren ob die Räder frei laufen und ggf. anpassen
- beobachten, wie Programm und Bewegung zusammenhängen - Robot Car fernsteuern → Siehe LOFI „Remote Control“
- MakeCode-Beispiel übertragen
- LOFI Control App öffnen und Verbindung herstellen
- vorwärts, rückwärts und links, rechts fahren
- Stopp-Funktion testen - Programm verändern
- Geschwindigkeit und Lenkverhalten anpassen
- Motoren aufeinander abstimmen
-Änderungen testen und vergleichen - Fahrchallenge → Siehe LOFI Unterrichtsideen
- Strecke oder Parcours aufbauen und gemeinsam Aufgaben festlegen
- ersten Versuch durchführen und Probleme beobachten
-Programm oder Fahrweise ggf. optimieren und erneut testen
- Robot Football oder Robot Sumo Challenge starten
Das erlernte Wissen wird abschließend in einer spielerischen Team-Challenge angewendet.
Differenzierungsmöglichkeiten
Programmieren für Fortgeschrittene
Line Follower
Mit Smartphone-Kamera und LOFI Color Tracker App kann das Robot Car so programmiert werden, dass es einer Linie folgt.
Telepresence Robot
Ein Smartphone auf dem Robot Car überträgt ein Kamerabild. So kann das Fahrzeug auch aus der Entfernung gesteuert werden.
Diese Projekte eignen sich besonders als Zusatzaufgaben für schnelle oder programmiererfahrene Gruppen.
→ Siehe LOFI Telepresence Robot
Robot Car Erweiterung
Mit der Erweiterung wird das Robot Car zum Gabelstapler oder Malroboter. So können fortgeschrittene Gruppen zusätzliche Servo-Funktionen programmieren, Gegenstände transportieren oder eigene Zeichenmuster entwickeln.
