Zeig mir den Robotervogel!

Entwickeln, Für Fortgeschrittene, Gestalten, mindestens 45 Min., Mit Computer

24. Mai 2020

Gestalten Entwicklen Fortgeschrittene 60 Min. +

Entwickeln Gestalten Fortgeschrittene 60 Min. +

Du baust dir einen schrägen Vogel, der blinkt und piepst. Vielleicht sitzt er einfach da und zwitschert ein Lied vor sich hin. Oder er wird richtig laut, wenn du ihn hochhebst. Am einfachsten gelingt dir das, wenn du die Challenge «Zeig mir den Vogel!» und «Elektroknete herstellen» bereits gemeistert hast.

Diese Challenge-Idee stammt von tuduu.org

Material

normale Knete (nach Rezept oder kaufen)
3 LEDs
Bastelmaterialien (Knöpfe, Federn, Papier, Stoffe oder ähnliches)
Kabel
Calliope mini mit Batteriebox
Computer zum Programmieren
Lötkolben und Lötzinn
Seitenschneider oder Abisolierzange

So kann’s gehen…

Verbinde die kurzen Füsschen der LEDs über Kabel mit dem Minuspol am Calliope.
Die langen Füsschen verbindest du jeweils mit P0, P1 und P2 am Calliope.
An den LEDs musst du die Kabel anlöten. Oder du befestigst die Kabel mit Klebeband.
Jetzt kannst du über die Pins 0–2 jedes LED einzeln ansteuern.
Zum Beispiel über die Tasten A und B, oder über den Helligkeitssensor.
Öffne die Website https://makecode.calliope.cc/ und programmiere das Calliope.
Hier findest du die passenden Befehle:

Verwende den Befehl «schreibe digitalen Wert von Pin „P0-P2“ auf 1».

Verbinde den Befehl mit einer Bedingung. Zum Beispiel «wenn Knopf B gedrückt». Der Programmiercode kann nun beliebig erweitert werden.

Weitertüfteln

Damit dein Vogel zwitschert, kannst du weitere Befehle aus dem Bereich «Musik» hinzufügen.
Nutze den Lagesensor (Rotation (Â°) Winkel), damit der Vogel reagiert, wenn man aufhebt.
Überlege dir Varianten, wie du das Calliope am Vogel befestigst. Das gleiche gilt für den Batteriekasten.

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Tipps und Tricks

LED über Knopf ansteuern

Eine LED an Pin 0 mit Knopf A anschalten

LED durch Neigung ansteuern

Eine LED an Pin 0 einschalten, wenn das Calliope mehr als 30Â° geneigt wird (Lagesensor).

LED durch Helligkeit steuern

Eine LED an Pin 0 anschalten, wenn es dunkler als 120 ist. Ausschalten, wenn es heller als 120 ist. (Helligkeitssensor)

Projekt Nachtlicht (RTWH Aachen)

Hier findest du weitere Anregungen, wie du die Calliope LEDs ansteuern kannst.

Hier gibt es noch weitere Aufgaben zum Lagesensor (zum Beispiel einen Schrittzähler bauen)

https://www.inf-schule.de/vernetzung/calliope/sensoren/lagesensor

Der Computervogel singt, wenn er geschüttelt wird

Der Robotervogel kann auch auf Schütteln reagieren. So kann dem Vogel eine Verhaltensweise nach der anderen beigebracht werden.

Hinweise für Lehrpersonen

Der gesamte Content von makerstars.org/ ist creative commons lizenziert.

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Didaktische Hintergrundinformationen zu dieser Challenge können Sie einsehen und downloaden, wenn Sie sich hier kostenlos anmelden.

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Didaktische Hinweise

Die Challenge im Überblick

Challenge	Zeit	Aufgabentyp	Schwierigkeitsgrad	Kreativität und Tüfteln
Mit Computer	90+ Minuten; es handelt sich hierbei um eine Mindestzeitangabe!	Auftragsorientierte Umsetzung	mittel	technisches und gestaltendes Problemlösen; Licht und Ton einsetzen und dem Vogel neue Verhaltensweisen programmieren

Das Entwickeln (technisches Problemlösen) und das Gestalten stehen im Vordergrund. Die Schülerinnen und Schüler bauen aus normaler Knete einen Vogel, der nach und nach Verhaltensweisen von echten Vögeln nachahmen kann. Das Erscheinungsbild des Robotervogels kann mit Bastelmaterialien nach eigenen Ideen gestaltet werden.

Challengecards – Download

Die Challengecard «Zeig mir den Robotervogel!» kann hier als pdf-Vorlage heruntergeladen werden. Der QR-Code auf der Challengecard leitet die Schülerinnen und Schüler direkt auf das betreffende Onlineangebot.

Lehrplanbezug (Lehrplan 21)

Fach	Kompetenz	Kompetenzziele	Konkret in der Challenge
Textiles und Technisches Gestalten (TTG)	TTG.2.A.2b	Die SuS können zu ausgewählten Aspekten Lösungen suchen und eigene Produktideen entwickeln (z.B. Funktion, Konstruktion, Gestaltungselementen, Verfahren, Material). Die SuS können Lösungen für eigene Produktideen aus Experimentierreihen ableiten.	Die SuS können das Vogelmodell nach ihren Vorstellungen und Ideen entwickeln.
Bildnerisches Gestalten (BG)	BG.2.D.1.2c	Die SuS können können Ton, Holz, Stoff, Draht und Schnur plastisch erproben und für eine räumliche Darstellung einsetzen.	Die SuS können mit Knete eine räumliche Darstellung des Robotervogels realisieren.
Medien und Informatik (MI)	MI.2.2.f	Die SuS können Programme mit Schleifen, bedingten Anweisungen und Parametern schreiben und testen.	Die SuS verwenden Programmierbefehle wie «dauerhaft» (Schleife). Sie schreiben Programme mit Wenn-Funktionen (Bedingungen).
	MI.2.3.l	Die SuS kennen die wesentlichen Eingabe-, Verarbeitungs- und Ausgabeelemente von Informatiksystemen und können diese mit den entsprechenden Funktionen von Lebewesen vergleichen (Sensor, Prozessor, Aktor und Speicher).	Die SuS können Aktoren und Sensoren des Calliope in ihre Codes einbauen und dem Vogel Leben einhauchen. LEDs, Lautsprecher und Motoren helfen dabei.

Nötige Vorkenntnisse

Die Schülerinnen und Schüler sollten die Basis-Challenges für Calliope zuvor bearbeitet haben. Idealerweise haben sie zuvor bereits die Challenge „Zeig mir den Vogel“ und „Elektroknete herstellen“ bearbeitet.

Hinweise zur pädagogischen Begleitung

Hier einige Ideen, wie ein Calliope in eine Kettenreaktion eingebunden werden kann:

Das Verhalten des Robotervogels kann am einfachsten durch Drücken der Tasten A und B erfolgen.
Wenn der Microcontroller im Körper des Robotervogels verbaut wird, können die Tasten nicht mehr bedient werden. Deshalb muss mit anderen Sensoren gearbeitet werden.
Durch die Veränderung der Neigung (z.B. das Calliope klappt aus der horizontalen Lage in die vertikale Lage) kann eine LED am Pin PO eingeschaltet werden (Lagesensor).
Der Soundsensor kann angesprochen werden, indem z.B. ein Luftballon mittels Kerze oder spitzer Nadel zum Platzen gebracht wird. Dieser wiederum steuert dann einen Elektromotor an, der für die nötige Bewegung sorgt.

Mikrofonsteuerung

Dieses Programm steuert einen Motor an, sobald der Wert für den Geräuschsensor (MIC) höher ist als 800. Der Sensor kann Werte zwischen 0 und 1023 aufnehmen. Ein Wert von 600 ist bereits in einer ruhigen Umgebung erreicht. Beim Wert von 800 muss man schon relativ laut rufen.

Achtung: Der Wert für die Motordrehzahl sollte höher als 90 sein. Ansonsten reicht die interne Stromversorgung nicht aus, um den Motor anzusteuern.

Mikrofonsteuerung mit Impulslänge

Mit diesem Programm kann zusätzlich die Länge des Geräuschs in die Bedingung aufgenommen werden. Der Motor wird nur angesteuert, wenn der Lautstärkewert über 800 beträgt und gleichzeitig die Länge des Geräuschs grösser als 10000 Mikrosekunden (1 Sekunde) ist. Hierfür braucht es aus dem Logik-Bereich eine «und-Bedingung» und aus dem Pins-Bereich (Fortgeschrittene) den Befehl «Impulsdauer».

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45+ Min Entwickeln Gestalten