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Bionische Roboter

Biologie
Technologie

Fin Ray Effect

Schwanzflossen von Knochenfischen biegen sich bei Druckbelastung nicht – wie man es erwartet – von der Druckkraft weg, sondern krümmen sich in Richtung der Druckkraft. Diese zunächst überraschende Eigenschaft erlaubt Fischen eine hocheffiziente Kraftübertragung im Wasser. Diesen Effekt bezeichnet man als „Fin Ray Effect“ (dt. Flossenstrahleffekt).

Ideen für den Unterricht

Interesse an der Funktionsweise des Fin Ray Effects? Du kannst selbständig einen Fin Ray basteln

Hier gehts zum Bastelbogen

 

 

 

Schwimmblase

Die meisten Fische haben eine Schwimmblase, die zum kontrollierten Auftrieb und Schweben in Wasser genutzt wird. Die Schwimmblase ist ballonförmig und besteht aus Haut. Sie wirkt dabei wie ein mit Luft befüllter Ballon.

 

 

Ideen für den Unterricht

Merkmale von Körpern im Wasser

  • Wie regulieren Fische die Tauchtiefe?
  • Warum schwimmen die Fische?
  • Was wäre nötig, damit der bionisch-inspirierte Fisch taucht?
  • Was wäre nötig, damit der bionisch-inspirierte Fisch taucht?

Schwarmverhalten

Der Begriff bezieht sich auf das Verhalten von Fischen, Vögeln, Insekten und anderen Tieren, welche sich zusammenschließen. Manche Fischarten bilden Gruppen, um größer und bedrohlicher zu wirken. Das nennt man Schwarmverhalten. Feinde werden durch plötzliche Richtungswechsel und Formveränderungen des Fischschwarms verwirrt.

 

 

Ideen für den Unterricht

Lasst Eure Roboterfische in einem großen mit Wasser gefüllten Schwimmbecken gemeinsam schwimmen.

Säugetieregegenüber Fische

Meeressäugetiere, wie Wale und Delfine, haben „Flossen“, um sich unter Wasser fortzubewegen. Sie werden Fluke (Schwanzflosse), Flipper (Brustflossen) und Rückenfinne genannt. Wale und Delfine bewegen sich hauptsächlich mithilfe ihrer Fluke vorwärts. Diese liegt, anders als bei Fischen, horizontal und bewegt sich auf und ab. Fische dagegen bewegen ihre Schwanzflosse seitwärts nach links und rechts.

 

 

Ideen für den Unterricht

Versuche die selbstgestaltete Fischschwanzflosse wie bei Fischen und einmal wie bei Meeressäugetieren anzuordnen und beobachte was passiert

Mikrocontroller

Ein Mikrocontroller ist ein Ein-Chip-Computersystem. Für manche Mikrocontroller wird auch der Begriff „System on a Chip“ oder SoC verwendet. Als Mikrocontroller werden Halbleiterchips bezeichnet, die einen Prozessor und zugleich eine Peripheriefunktion enthalten. Mikrocontroller werden meist in den Programmiersprachen Assembler, C oder C++ programmiert. Andere Sprachen wie BASIC, Pascal, Forth oder Ada werden ebenfalls eingesetzt. Die am häufigsten eingesetzte Hochsprache für Mikrocontroller ist C, da hier auch ein sehr hardwarenahes Programmieren möglich ist.

 

 

Ideen für den Unterricht

Mikrocontroller / Programmierung

  • Kennenlernen des Controllers und seiner Funktionen
  • Steuern per Web-App (Anleitung)
  • Programmieren mit Open Roberta (Open Roberta Lab) und C++ als auch GitHub

Antriebssysteme

Ein Servomotor besteht aus einem Motor, einer Welle und Sensoren. Die Sensoren können die Drehgeschwindigkeit und die Beschleunigung der Welle messen und daraus die Position der Welle bestimmen. Der Begriff Servomotor kommt von seinem Einsatzgebiet als Hilfsantrieb (servus lat. Diener) und wird im Allgemeinen für verschiedene gut regelbare elektrische Motoren verwendet. Dabei gibt es verschiedene Bauarten.

 

 

Ideen für den Unterricht

Antriebssysteme erläutern, vergleichen, bewerten:

  • Verstehen des Fin Ray Effects zur Fortbewegung
  • Wie funktioniert ein Servomotor?
  • Welche Alternativen Antriebe kennst Du?

Optimieren

Im Laufe der Evolution sind verschiedenste Formen von Schwanzflossen entstanden. Manche Fische bewegen sich nur langsam und verstecken sich in Höhlen oder Korallenriffen. Andere sind sehr schnelle Schwimmer im offenen Wasser. Eine hohe Schwanzflosse kann im offenen Meer nützlich sein, sie ist in engen Höhlen oder Ritzen aber eher ein Nachteil. Für manche Fische ist es auch wichtiger, wendig zu sein als schnell schwimmen zu können.

 

 

 

Ideen für den Unterricht

Optimieren

  • Kennenlernen von Fortbewegungsarten in der Unterwasserwelt
  • Kennenlernen von Flossenformen in der Unterwasserwelt
  • Welche Flossenformen gibt es bei Fischen und Meeressäugern?
  • Optimerung der Flossenform, um den schnellsten Fisch zu haben (Wettbewerb)

 

Konstruieren

Beim Konstruieren geht es darum, etwas technisch zu realisieren z.B. die Entwicklung qualitativ besserer und wirtschaftlicherer Produkte. Als Arbeitsmittel werden oft CAD-Softwaretools (Computer-Aided Design) eingesetzt.

 

 

Ideen für den Unterricht

Konstruieren mit CAD

Umkonstruktion des Fischkörpers oder anderer Bauteile.

CAD Daten sind hier verfügbar: Support

 

Montage

Als Montage bezeichnet man in der industriellen Fertigung die Gesamtheit aller Vorgänge für den Zusammenbau von Körpern mit geometrisch bestimmter Form. Die wesentlichen Teiloperationen eines Montageprozesses sind: Fügen, Handhaben, Prüfen, Justieren oder Hilfsoperationen (z. B. reinigen, erwärmen oder kühlen für Pressverbindungen, entgraten, auspacken, abdichten, ölen, …) Die Umkehrung der Montage ist die Demontage mit entsprechenden Demontagetechniken.

 

 

 

Ideen für den Unterricht

Zusammenbau des Bionic Fish gemäß der Bauanleitung.

Bionic Fish Bauanleitung

 

Steuern und Regeln

Die Aufgabe der Steuerungstechnik besteht darin, bestimmte Abläufe in einem Steuerungs-Objekt zu erzwingen. Die Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) genannt – bildet eine zeitgemäße Basis für vielfältige Anwendungen der Steuerungstechnik. Die Aufgabe der Regelungstechnik besteht darin, in einem Regelungs-Objekt für eine Prozess-Stabilisierung oder Prozess-Führung zu sorgen, die weitgehend unabhängig von Störgrößen ist.

 

 

Ideen für den Unterricht

Steuern und Regeln

Steuern des Fisches im Wasser über Änderung des Flossenschlages

Biologie

Technologie

Struktur und Funktion

Der Rüssel eines Elefanten wird vielseitig verwendet. Die Aufnahme von Nahrung und Wasser können nur mit seiner Hilfe vollzogen werden. Gras wird mit dem Rüssel umklammert, ausgerissen und zum Mund geführt. Elefantenrüssel sind gekennzeichnet durch eine flexible und nachgiebige Balgstruktur. Er besteht aus ca. 40.000 Muskeln und ist ein echtes Wunderwerkzeug. Längs- und quergestreifte Muskeln machen den Rüssel stark und beweglich. Der Rüssel dient zum Atmen, Greifen, Riechen, Saugen und Tasten.

 

 

Ideen für den Unterricht

Überlege Dir welche Materialien sich eigenen, um eine flexible Balgstruktur realisieren zu können? Schaumgummi? Holz? Federn?

Hier gibt es die Vorlage für die Distanzscheiben

 

 

 

 

Biodiversität

Elefanten sind Säugetiere und leben in Herden. Ein Elefantenbulle kann 3,5 m groß sein und 7.000 Kilogramm wiegen. Sie fressen bis zu 200 kg Pflanzen am Tag. Heute gibt es noch drei Arten von Elefanten. Der Afrikanische Elefant lebt in Afrika. Der Asiatische Elefant kommt von Indien bis Südostasien vor. Zum Greifen der Pflanzen werden die Rüsselfinger eingesetzt. Dabei unterscheidet sich die Greiftechnik je nach Elefantenart. Afrikanische Elefanten haben einen Rüssel mit zwei Greiffingern, während der Asiatische Elefant einen Rüssel mit einem Greiffinger besitzt.

 

 

Ideen für den Unterricht

Versuche verschiedene Objekte mit dem Greifelement zu greifen z.B.: runde, quadratische, flache, weiche Objekte und analysiere sie.

 

 

 

Greifertechnologie

Die fließenden Bewegungen der Fischflossen sind natürlich auch für die Technik interessant. Eine ganz besondere Anwendung sind Greifer bei denen zwei oder mehr flossenähnliche Teile verwendet werden wie beim Bionic Elephant. Es zeigt sich nämlich, dass mit dieser Konstruktion die verschiedensten Gegenstände gut angepackt und umschlossen werden können. Dabei schmiegt sich der Greifer der jeweiligen Form von Obst, Eiern oder Werkstücken.

 

 

Ideen für den Unterricht

In der Rubrik "DIY-Projekte" findest Du Erweiterungen.

Baue Dir einen 3-Punkt-Greifer

 

 

 

Robotik / Cobot

Gängige Roboter bestehen aus Stahl oder anderen harten Materialien, sind oft schwer und kräftig. Um Verletzungen zu vermeiden, arbeiten Industrieroboter daher in einem „Käfig“. Ein Zusammenarbeiten mit Menschen ist häufig gefährlich. Nach dem Vorbild des Elefantenrüssels lassen sich Roboterarme nachgiebig gestalten und so mit Menschen interagieren. Cobot ist ein Unterbegriff der Robotik. Als kollaborativer Roboter oder kurz Cobot wird ein Industrieroboter bezeichnet, der mit Menschen gemeinsam arbeitet und sie unterstützt. Mensch und Roboter sind im Produktionsprozess nicht getrennt, sondern arbeiten direkt zusammen.

 

 

Ideen für den Unterricht

Cobots & Robotik:

  • Kennenlernen der Geschicklichkeit eines Elefantenrüssels
  • Erkennen und “ausprobieren”, wo flexible Roboter im Alltag und in der Technik eingesetzt werden können?
  • Vor- und Nachteile gegenüber klassischen Industrierobotern
  • Cobots

Wenn man z.B. mehrerer Bionische Elefanten kombiniert hat, kann ein Objekt wie in einer realen Produktionsumgebung herumgereicht werden

 

 

 

Mikrocontroller

Ein Mikrocontroller ist ein Ein-Chip-Computersystem. Für manche Mikrocontroller wird auch der Begriff „System on a Chip“ oder SoC verwendet. Als Mikrocontroller werden Halbleiterchips bezeichnet, die einen Prozessor und zugleich eine Peripheriefunktion enthalten. Mikrocontroller werden meist in den Programmiersprachen Assembler, C oder C++ programmiert. Andere Sprachen wie BASIC, Pascal, Forth oder Ada werden ebenfalls eingesetzt. Die am häufigsten eingesetzte Hochsprache für Mikrocontroller ist C, da hier auch ein sehr hardwarenahes Programmieren möglich ist.

 

 

Ideen für den Unterricht

Mikrocontroller / Programmierung

  • Verstehen, wie der Elefant seinen Rüssel steuert
  • Kennenlernen des Controllers und seiner Funktionen
  • Steuern per Web-App (Anleitung)
  • Programmieren mit Open Roberta Lab (Open Roberta Lab), C++ und GitHub (GitHub)

Antriebssysteme

Ein Servomotor besteht aus einem Motor, einer Welle und Sensoren. Die Sensoren können die Drehgeschwindigkeit und die Beschleunigung der Welle messen und daraus die Position der Welle bestimmen. Der Begriff Servomotor kommt von seinem Einsatzgebiet als Hilfsantrieb (servus lat. Diener) und wird im Allgemeinen für verschiedene gut regelbare elektrische Motoren verwendet. Dabei gibt es verschiedene Bauarten.

 

 

Ideen für den Unterricht

Antriebssysteme erläutern, vergleichen, bewerten:

  • Wie funktioniert ein Servomotor?
  • Welche Alternativen Antriebe kennst Du?

Optimieren

Elefantenrüssel sind gekennzeichnet durch eine flexible und nachgiebige Balgstruktur. Er besteht aus ca. 40.000 Muskeln und ist ein echtes Wunderwerkzeug.

 

 

 

Ideen für den Unterricht

Optimieren

  • Kennenlernen der Beweglichkeit eines Elefantenrüssels
  • Kann die Mobilität des Rüssels durch eine Optimierung der Rüsselstruktur verbessert werden?

 

Konstruieren

Beim Konstruieren geht es darum etwas technisch zu realisieren z.B. die Entwicklung qualitativ besserer und wirtschaftlicherer Produkte. Als Arbeitsmittel werden oft CAD-Softwaretools (Computer-Aided Design) eingesetzt.

 

 

Ideen für den Unterricht

Konstruieren mit CAD

Umkonstruktion des Elefantenrüssels oder anderer Bauteile.

CAD Daten sind hier verfügbar: Support

Montage

Als Montage bezeichnet man in der industriellen Fertigung die Gesamtheit aller Vorgänge für den Zusammenbau von Körpern mit geometrisch bestimmter Form. Die wesentlichen Teiloperationen eines Montageprozesses sind: Fügen, Handhaben, Prüfen, Justieren oder Hilfsoperationen (z. B. reinigen, erwärmen oder kühlen für Pressverbindungen, entgraten, auspacken, abdichten, ölen, …) Die Umkehrung der Montage ist die Demontage mit entsprechenden Demontagetechniken.

 

 

 

Ideen für den Unterricht

Zusammenbau des bionischen Elefanten gemäß der Bauanleitung.

Bionic Elephant Bauanleitung

 

Steuern und Regeln

Die Aufgabe der Steuerungstechnik besteht darin, bestimmte Abläufe in einem Steuerungs-Objekt zu erzwingen. Die Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) genannt – bildet eine zeitgemäße Basis für vielfältige Anwendungen der Steuerungstechnik. Die Aufgabe der Regelungstechnik besteht darin, in einem Regelungs-Objekt für eine Prozess-Stabilisierung oder Prozess-Führung zu sorgen, die weitgehend unabhängig von Störgrößen ist.

 

 

Ideen für den Unterricht

Steuern und Regeln

Steuern des Elefantenrüssels während des Greifvorgangs.

Biologie

Technologie

Anpassungsfähigkeit

Chamäleons sind faszinierende Wesen mit vielen speziellen Eigenschaften. Sie können ihre Augen unabhängig voneinander bewegen. Mit den hervorstehenden kugeligen Augäpfeln können sie so einen großen Teil ihrer Umgebung wahrnehmen. Sie sind auch durch ihre Körperform gut getarnt. Der Farbwechsel eines Chamäleons dient ebenfalls zur Tarnung und zur Kommunikation mit Artgenossen. Das Farbenspektrum und die Muster sind artspezifisch. In Gefahren- und Kampfsituationen können Chamäleons ihre Farbe besonders schnell wechseln. Auch zur Regulation der Körpertemperatur kann die Farbe verändert werden.

 

 

Ideen für den Unterricht

Gestaltet Eure eigene Silhouette für ein farbenfrohes Chamäleon

Hier geht's zur Silhouetten-Vorlage

 

 

 

Zungenschuss

Die Zunge eines Chamäleons nutzt die einzigartige Kombination aus Kraft- und Formschluss. Dieser Effekt kann beim Jagen beobachtet werden. Eine Besonderheit der Chamäleons ist ihre Jagdstrategie. Mit der atemberaubenden Weise, wie sie ihre Zunge herausschießen, können sie sehr schnell angreifen und ihre Beute sicher greifen. Das Festhalten der Beute ist für die Nahrungsaufnahme genauso wichtig wie der Schleudermechanismus. Es wird davon ausgegangen, dass Adhäsion (Klebrigkeit), Formschluss und Saugwirkung zum Festhalten der Beute dienen.

 

 

Ideen für den Unterricht

Greife verschiedene Gegenstände mit der Silikonkappe des Greiferelements z.B. Schaumgummi, Bleistift, Schere, etc.

 

 

 

Greifertechnologie

Von den vielen Eigenschaften eines Chamäleons ist vor allem das anpassungsfähige Greifen für die Technik interessant. Greifen ist für die Automation von grundlegender Bedeutung. Werkstücke müssen von einem Ort zu einem anderen gebracht werden und dazu müssen sie irgendwie gepackt werden. Ein Greifer mit einer weichen Spitze ist in Fabriken etwas Neues. Bislang bestehen die meisten Maschinen in der Produktion aus hartem Material. Die Zunge des Chamäleons zeigt aber gerade durch das weiche Material, aus dem sie besteht, verschiedene Vorzüge. Sie ist so flexibel, dass sie unterschiedlich geformte Objekte, die auch ungeordnet sein können, gut fassen kann.

 

 

Ideen für den Unterricht

Optimierung des Greifers, z.B:

  • Verstehen des Greifmechanismus einer Chamäleonzunge
  • Drucküberwachung mit Warnung
  • Luft nachfüllen ohne Demontage

Versucht Greifobjekte zu finden, die einzeln oder gesammelt vom Greifer aufgriffen werden können.

 

 

 

Druckluft

Druck wird relativ zum Luftdruck gemessen. Wenn mehr Luft in einen Raum eingeführt wird, als entweichen kann, entsteht Überdruck. Dieser entsteht auch, wenn bei gleichbleibender Luftmenge der Raum verkleinert wird. Der Überdruck ist also abhängig vom Volumenverhältnis zwischen Raum und Luft. Überdruck findet viele industrielle Anwendungen zum Beispiel in der Automatisierungstechnik zum Bewegen von Roboterarmen.

 

 

Ideen für den Unterricht

Optimierung des Greifers, z.B: Drucküberwachung mit Warnung, Luftnachfüllung ohne Demontage.

 

 

 

 

 

Mikrocontroller

Ein Mikrocontroller ist ein Ein-Chip-Computersystem. Für manche Mikrocontroller wird auch der Begriff „System on a Chip“ oder SoC verwendet. Als Mikrocontroller werden Halbleiterchips bezeichnet, die einen Prozessor und zugleich eine Peripheriefunktion enthalten. Mikrocontroller werden meist in den Programmiersprachen Assembler, C oder C++ programmiert. Andere Sprachen wie BASIC, Pascal, Forth oder Ada werden ebenfalls eingesetzt. Die am häufigsten eingesetzte Hochsprache für Mikrocontroller ist C, da hier auch ein sehr hardwarenahes Programmieren möglich ist.

 

 

Ideen für den Unterricht

Mikrocontroller / Programmierung

  • Verstehen des Greifmechanismus einer Chamäleonzunge
  • Kennenlernen des Controllers und seiner Funktionen
  • Steuern per Web-App (Anleitung)
  • Programmieren mit Open Roberta (Open Roberta lab), mit C++ oder GitHub (GitHub)

Antriebssystem

Ein Servomotor besteht aus einem Motor, einer Welle und Sensoren. Die Sensoren können die Drehgeschwindigkeit und die Beschleunigung der Welle messen und daraus die Position der Welle bestimmen. Der Begriff Servomotor kommt von seinem Einsatzgebiet als Hilfsantrieb (servus lat. Diener) und wird im Allgemeinen für verschiedene gut regelbare elektrische Motoren verwendet. Dabei gibt es verschiedene Bauarten.

 

 

Ideen für den Unterricht

Antriebssysteme erläutern, vergleichen, bewerten:

  • Wie funktioniert ein Servomotor?
  • Welche Alternativen Antriebe kennst Du?

Eigenschaften

Die weiche Spitze des Chamäleongreifers kann sich verschieden geformten Objekten anpassen und diese sicher greifen und festhalten. Das funktioniert immer mit ein und demselben Werkzeug. Normale Greifer müssen je nach Objekt gewechselt werden. Die Kraft verteilt sich zudem relativ gleichmäßig auf das gegriffene Objekt, ohne Druckstellen zu erzeugen. Damit können auch weiche Objekte, z. B. Obst gegriffen werden.

 

 

 

Ideen für den Unterricht

Optimieren

  • Kennenlernen von Greifkonzepten in der Natur
  • Experimentieren, wie der bionisch-inspirierte Chamäleongreifer mit Luft(Druck) Änderungen besser gesteuert werden kann

 

Konstruieren

Beim Konstruieren geht es darum etwas technisch zu realisieren z.B. die Entwicklung qualitativ besserer und wirtschaftlicherer Produkte. Als Arbeitsmittel werden oft CAD-Softwaretools (Computer-Aided Design) eingesetzt.

 

 

Ideen für den Unterricht

Konstruieren mit CAD

Umbau des Chamäleonkörpers oder anderer Bauteile

CAD Daten sind hier verfügbar: Support

Montage

Als Montage bezeichnet man in der industriellen Fertigung die Gesamtheit aller Vorgänge für den Zusammenbau von Körpern mit geometrisch bestimmter Form. Die wesentlichen Teiloperationen eines Montageprozesses sind: Fügen, Handhaben, Prüfen, Justieren oder Hilfsoperationen (z. B. reinigen, erwärmen oder kühlen für Pressverbindungen, entgraten, auspacken, abdichten, ölen, …) Die Umkehrung der Montage ist die Demontage mit entsprechenden Demontagetechniken.

 

 

 

Ideen für den Unterricht

Zusammenbau des Bionic Chameleon entsprechend der Bauanleitung.

Bionic Chameleon Bauanleitung

Steuern und Regeln

Die Aufgabe der Steuerungstechnik besteht darin, bestimmte Abläufe in einem Steuerungs-Objekt zu erzwingen. Die Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) genannt – bildet eine zeitgemäße Basis für vielfältige Anwendungen der Steuerungstechnik. Die Aufgabe der Regelungstechnik besteht darin, in einem Regelungs-Objekt für eine Prozess-Stabilisierung oder Prozess-Führung zu sorgen, die weitgehend unabhängig von Störgrößen ist.

 

 

Ideen für den Unterricht

Steuern und Regeln

Steuern des Chamäleongreifers mit dem Smartphone

Biologie

Technologie

Mechanismen

Die Wirkmechanismen von Seerosen und Mimosen sind einzigartig in der Pflanzenwelt. Diese Pflanzen haben eines gemeinsam: Das Öffnen und Schließen ihrer Blätter aufgrund externer Reize. Die Effekte dienen zur Fortpflanzung und dem Schutz vor natürlichen Feinden.

Die einzelnstehenden Seerosen sind schraubig aufgebaut und Öffnen und Schließen ihre Blätter in Abhängigkeit von der Lichtintensität aufgrund des Circadiane Rhythmus. Bei der Mimose dagegen schließen sich die Blätter bei mechanischen Reizen wie Berührung oder Erschütterung der Reihe nach.

 

 

Ideen für den Unterricht

  • Bewegungssteuerung in der Pflanzenwelt
  • Überlebensstrategien und Schutzmechanismen
  • Welche Blattformen sind am Stabilsten?
  • Welche Materialien eignen sich für die Blätter?

 

 

 

Kunst

Das Design mit der Nähe zum natürlichen Vorbild sowie der Übertrag der Prinzipien aus der Pflanzenwelt in die Technik mittels naturwissenschaftlicher und technischer Fragestellungen runden die Vermittlung von Lehrplanthemen der MINT-Bildung (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik) ab.

 

 

Ideen für den Unterricht

Farben lehre

  • Farben in der Pflanzenwelt
  • Realisierung von Lichtfarbe und Lichtmischung mit RGB-LED

Faltbare Strukturen

  • Gestaltung der Blätter mit verschiedenen Materialien, Faltmechanismen, Formen und Farben
  • Kennenlernen von Leichtbauprinzipien, insbesondere von Klappmechanismen

 

 

 

Antriebssysteme

Ein Schrittmotor ist ein Motor, der digitale Impulse in eine Rotationsbewegung umsetzt. Dabei ist eine Motorumdrehung in X gleichgroße „Schritte“ unterteilt. Jeder digitale Impuls veranlasst einen "Schritt", wodurch die Motorposition zu jeder Zeit definiert ist. Je mehr Impulse gesendet werden, desto schneller dreht sich der Motor.

 

 

Ideen für den Unterricht

  • Kennenlernen von schnellen Pflanzenbewegungen
  • Verstehen der Funktionsweise eines Steppermotors
  • Steuerung eines Steppermotors

 

 

 

 

Montage

Als Montage bezeichnet man in der industriellen Fertigung die Gesamtheit aller Vorgänge für den Zusammenbau von Körpern mit geometrisch bestimmter Form. Die wesentlichen Teiloperationen eines Montageprozesses sind: Fügen, Handhaben, Prüfen, Justieren oder Hilfsoperationen (z. B. reinigen, erwärmen oder kühlen für Pressverbindungen, entgraten, auspacken, abdichten, ölen, …) Die Umkehrung der Montage ist die Demontage mit entsprechenden Demontagetechniken.

 

 

Ideen für den Unterricht

Zusammenbau der Bionic Flower gemäß der Bauanleitung.

 

 

 

 

Mikrocontroller

Ein Mikrocontroller ist ein Ein-Chip-Computersystem. Für manche Mikrocontroller wird auch der Begriff „System on a Chip“ oder SoC verwendet. Als Mikrocontroller werden Halbleiterchips bezeichnet, die einen Prozessor und zugleich eine Peripheriefunktion enthalten. Mikrocontroller werden meist in den Programmiersprachen Assembler, C oder C++ programmiert. Andere Sprachen wie BASIC, Pascal, Forth oder Ada werden ebenfalls eingesetzt. Die am häufigsten eingesetzte Hochsprache für Mikrocontroller ist C, da hier auch ein sehr hardwarenahes Programmieren möglich ist.

 

 

Ideen für den Unterricht

Entscheide, wie dein Microcontroller reagieren soll:

  • Verarbeiten von Sensorsignalen (Licht, Näherungssensor)
  • Anwenden von Logikfunktionen
  • Steuern eines Steppermotors und von Lichteffekten (Farben und Helligkeit)

3 Varianten zur Programmierung des Microcontrollers:

 

 

 

 

Konstruieren

Beim Konstruieren geht es darum, etwas technisch zu realisieren z.B. die Entwicklung qualitativ besserer und wirtschaftlicherer Produkte. Als Arbeitsmittel werden oft CAD-Softwaretools (Computer-Aided Design) eingesetzt.

 

 

Ideen für den Unterricht

Designanpassungen z.B. der Blumenschale: Support

 

 

 

 

 

Steuern und Regeln

Die Aufgabe der Steuerungstechnik besteht darin, bestimmte Abläufe in einem Steuerungs-Objekt zu erzwingen. Die Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) genannt – bildet eine zeitgemäße Basis für vielfältige Anwendungen der Steuerungstechnik. Die Aufgabe der Regelungstechnik besteht darin, in einem Regelungs-Objekt für eine Prozess-Stabilisierung oder Prozess-Führung zu sorgen, die weitgehend unabhängig von Störgrößen ist.

 

 

Ideen für den Unterricht

Verstehen, wie Pflanzen Signale verarbeiten und für Bewegungen weiterleiten

 

 

 

 

Teambuilding

Macht den Test und bildet Teams mit Hilfe der Natur