Cyber-physische Systeme

Am Donnerstag und Freitag vor den Frühjahrsferien durften die 10. Klassen des NTG im Rahmen eines Projektes mit Kilian Pietsch und Daniel Hartl von der Firma F.EE aus Neunburg cyber-physische Systeme erkunden. Hinter diesem Begriff versteckten sich schon fertig aufgebaute Lego-NXT-Roboter, die über Bluetooth gesteuert bzw. programmiert werden sollten.

In diesem Workshop bestand der Reiz darin, dass Ein- und Ausgabe über die Roboter erfolgte. Als Sensoren standen

• ein Touchsensor – ein „Knöpfle“, das oft hinter beweglich angebrachten Lego-Technik-Bausteinen versteckt war – er kennt nur true/false als Werte –,
• ein Geräuschsensor – man kann ihn durch Klatschen, Anschreien, aber auch durch „Kitzeln“ zum Reagieren bringen – seine Rückgabewerte sind ganze Zahlen von 0 bis 100 –
• ein Lichtsensor – er erkennt Unterschiede in der Helligkeit und kann damit zumindest schwarz und weiß unterscheiden – je nach eingestellter Genauigkeit werden unsere beigen Tische oft schon als schwarz eingestuft, die weißen Blätter mit schwarzem Rechteck waren gut geeignet –
• und ein Ultraschallsensor – er sendet Signale aus, die an Gegenständen reflektiert werden und dadurch wieder zurückkommen, aus der Laufzeit kann auf den Abstand zum nächsten Hindernis geschlossen werden –

zur Verfügung.

Auf Signale dieser Sensoren soll das cyber-physische System mit der Ausgabe über Aktoren reagieren:

• Wichtigste Möglichkeit waren hier die Motoren, mit deren Hilfe sich der Roboter vorwärtsbewegen bzw. drehen konnte.
• Auch der Lautsprecher wurde genutzt, um einen Hupton zu erzeugen.
• Außerdem gäbe es noch das Display, Lichter u.ä.

Mit Hilfe dieser Bausteine wurde im Rahmen eines vorgegebenen Automatikprogrammes Code ergänzt, so dass bei schwarzem Untergrund gehupt wurde und auf laute Geräusche mit Wackeln/Tanzen reagiert wurde. Um nicht vom Tisch zu fallen, konnte das Gerät mit dem Touchsensor gestoppt werden. Dabei konnte festgestellt werden, dass C# und Java sehr ähnlich sind.

Der weiteren Kreativität waren fast keine Grenzen gesetzt: Es wurde z.B. ein Rhythmus mit (relativ langen) Hupsignalen ausgegeben, mit kleinen Änderungen des vorgegebenen Programms konnte der Roboter auch rückwärts fahren – damit kann dann der Lichtsensor dafür sorgen, dass an der Tischkante der Rückwärtsgang eingelegt wird – oder der Roboter lernte einparken: ein sauberer 90°-Winkel ist gar nicht so leicht zu realisieren.

Natürlich gab es auch Informationen über den Berufsalltag eines Informatikers und die Ausbildung und Arbeitsbereiche der Firma F.EE. Die Organisatoren überraschten am Ende noch mit einer individuell angefertigten Urkunde, in der nochmal alle behandelten Themen aufgelistet waren.

Wir bedanken uns recht herzlich bei Herrn Pietsch und Herrn Hartl, die in diesen zwei Tagen 6-mal den Workshop jeweils für eine halbe Klasse angeboten haben und dabei immer gut gelaunt eine Lösung für jedes Problem bzw. Anliegen parat hatten.

Hier noch einige Eindrücke des Projekts: