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Das Robolab: Studenten des CoolTeach Studiengangs „Nanoelectronic Systems“ programmieren scharfsinnige Roboter

Praktische Arbeit von Anfang an. Die Studenten des neuen Master-Studiengangs „Nanoelectronic Systems“ haben heute ihr erstes Praxismodul abgeschlossen und die Ergebnisse an der TU Dresden vorgestellt: Im Praktikum „Robolab 2“ hauchte der erste Jahrgang des vom Spitzencluster Cool Silicon im Rahmen seines Bildungsprojektes CoolTeach initiierten Studiengangs Lego-Robotern Leben ein.

 

„Das Vorbild für die Aufgabe ist ein automatischer Rasenmäher-Roboter oder auch einer der modernen Putzroboter, die nur angeschaltet werden müssen und anschließend den Rasen selbstständig mähen oder den Boden wischen“, erklärt Praktikumsleiter Robert Fach. In vier Teams zu je zwei bis drei Studenten wurde seit Oktober an der Bewältigung eines Parcours gearbeitet. Jedes Team bekam einen Lego-Roboter-Bausatz, den sie mit verschiedenen Sensoren frei gestalten konnten. Zur Wahl standen ein Farbsensor, ein Tastsensor, ein Lichtsensor und ein Ultraschallsensor. Mit deren Hilfe sollte der Roboter verschiedene Aufgaben bewältigen: einer schwarzen Linie folgen und dabei auch scharfe Kurven meistern, Hindernisse umfahren, Farbmarkierungen lesen und richtig interpretieren, zur Ladestation finden und im Anschluss mithilfe einer Lichtquelle als Orientierungshilfe zurück zum Start finden.

 

In kurzen Präsentationen stellten die Teams zunächst ihre Lösungsansätze vor und berichteten, vor welche Herausforderungen sie gestellt wurden und wie sie diese bewältigt hatten. „Die Teams haben ganz unterschiedliche Programme für ihre Roboter geschrieben, obwohl alle vor der gleichen Aufgabe standen. Das zeigt, dass die erarbeiteten theoretischen Kenntnisse vielfältig eingesetzt werden können, um ein praktisches Problem zu lösen. Das ist die Erkenntnis, die wir den Studierenden mit auf den Weg geben wollen“, so Fach weiter.

 

Im anschließenden Praxistest mussten die Roboter dann ihr Können unter Beweis stellen. „Das hat zwar mal mehr und mal weniger gut geklappt, aber alle Roboter haben eine zufriedenstellende Leistung gezeigt. Die Teilnehmer sollten in diesem Praktikum zum einen ihre Programmierfähigkeiten verbessern, zum anderen aber auch lernen, in Teams zusammenzuarbeiten“, erklärt Studiengangkoordinator Dr.-Ing. Rainer Schaffer. Die Cool Silicon Vision von energieeffizienten Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) wird beim Robolab-Praktikum ebenfalls aufgegriffen: „Autonome Systeme wie Roboter machen Fehler, die zum Beispiel auf Mängel in der Umgebungswahrnehmung über die eingesetzten Sensoren zurückgehen. Reduziert oder vermeidet man diese Fehler durch einen intelligenten Algorithmus, spart das langfristig Energie. Der Roboter benötigt dann zum Beispiel weniger Aktionen, um zum Ziel zu kommen oder der Kommunikationsaufwand mit anderen Robotern wird verringert. Einige der Gruppen haben instinktiv darauf geachtet und die Fehleranfälligkeit der Sensoren durch Mittelwertbildung über die Sensornetzwerte reduziert“, erläutert Fach den Zusammenhang von Programmierung und Energieeffizienz. „Unsere Studenten sind die Nanoelektronik-Experten von morgen. Damit sie Software entwerfen können, die zur Senkung des Energiebedarfs von IKT-Produkten beiträgt, brauchen sie die nötige Erfahrung und das Hintergrundwissen. Daher ist das Programmierpraktikum fester Bestandteil des Studiengangs“, fügt Schaffer hinzu.

 

„Die Teilnehmer waren alle mit großem Spaß, Ehrgeiz und Begeisterung dabei – und haben erlebt, wie sich theoretische Grundlagen von Herstellung, Entwurf und Anwendung nanoelektronischer Systeme in praktische Arbeit umsetzen lassen“, resümiert Schaffer.

 

Das nächste Praxisziel für jeden Studierenden ist der Entwurf und Bau einer eigenen Solarzelle im März. „Theoretisches Wissen praktisch anwenden – das ist schließlich die oberste Prämisse unseres Masterstudiengangs. Das bedeutet natürlich auch, dass dieses Praktikum nur ein erster Vorgeschmack auf die spannenden Aufgaben ist, die im weiteren Verlauf des Studiums auf unsere Studenten warten“, so Schaffer abschließend.

 

 

 

Praktische Arbeit von Anfang an. Die Studenten des neuen Master-Studiengangs „Nanoelectronic Systems“ haben heute ihr erstes Praxismodul abgeschlossen und die Ergebnisse an der TU Dresden vorgestellt: Im Praktikum „Robolab 2“ hauchte der erste Jahrgang des vom Spitzencluster Cool Silicon im Rahmen seines Bildungsprojektes CoolTeach initiierten Studiengangs Lego-Robotern Leben ein.

 

„Das Vorbild für die Aufgabe ist ein automatischer Rasenmäher-Roboter oder auch einer der modernen Putzroboter, die nur angeschaltet werden müssen und anschließend den Rasen selbstständig mähen oder den Boden wischen“, erklärt Praktikumsleiter Robert Fach. In vier Teams zu je zwei bis drei Studenten wurde seit Oktober an der Bewältigung eines Parcours gearbeitet. Jedes Team bekam einen Lego-Roboter-Bausatz, den sie mit verschiedenen Sensoren frei gestalten konnten. Zur Wahl standen ein Farbsensor, ein Tastsensor, ein Lichtsensor und ein Ultraschallsensor. Mit deren Hilfe sollte der Roboter verschiedene Aufgaben bewältigen: einer schwarzen Linie folgen und dabei auch scharfe Kurven meistern, Hindernisse umfahren, Farbmarkierungen lesen und richtig interpretieren, zur Ladestation finden und im Anschluss mithilfe einer Lichtquelle als Orientierungshilfe zurück zum Start finden.

 

In kurzen Präsentationen stellten die Teams zunächst ihre Lösungsansätze vor und berichteten, vor welche Herausforderungen sie gestellt wurden und wie sie diese bewältigt hatten. „Die Teams haben ganz unterschiedliche Programme für ihre Roboter geschrieben, obwohl alle vor der gleichen Aufgabe standen. Das zeigt, dass die erarbeiteten theoretischen Kenntnisse vielfältig eingesetzt werden können, um ein praktisches Problem zu lösen. Das ist die Erkenntnis, die wir den Studierenden mit auf den Weg geben wollen“, so Fach weiter.

 

Im anschließenden Praxistest mussten die Roboter dann ihr Können unter Beweis stellen. „Das hat zwar mal mehr und mal weniger gut geklappt, aber alle Roboter haben eine zufriedenstellende Leistung gezeigt. Die Teilnehmer sollten in diesem Praktikum zum einen ihre Programmierfähigkeiten verbessern, zum anderen aber auch lernen, in Teams zusammenzuarbeiten“, erklärt Studiengangkoordinator Dr.-Ing. Rainer Schaffer. Die Cool Silicon Vision von energieeffizienten Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) wird beim Robolab-Praktikum ebenfalls aufgegriffen: „Autonome Systeme wie Roboter machen Fehler, die zum Beispiel auf Mängel in der Umgebungswahrnehmung über die eingesetzten Sensoren zurückgehen. Reduziert oder vermeidet man diese Fehler durch einen intelligenten Algorithmus, spart das langfristig Energie. Der Roboter benötigt dann zum Beispiel weniger Aktionen, um zum Ziel zu kommen oder der Kommunikationsaufwand mit anderen Robotern wird verringert. Einige der Gruppen haben instinktiv darauf geachtet und die Fehleranfälligkeit der Sensoren durch Mittelwertbildung über die Sensornetzwerte reduziert“, erläutert Fach den Zusammenhang von Programmierung und Energieeffizienz. „Unsere Studenten sind die Nanoelektronik-Experten von morgen. Damit sie Software entwerfen können, die zur Senkung des Energiebedarfs von IKT-Produkten beiträgt, brauchen sie die nötige Erfahrung und das Hintergrundwissen. Daher ist das Programmierpraktikum fester Bestandteil des Studiengangs“, fügt Schaffer hinzu.

 

„Die Teilnehmer waren alle mit großem Spaß, Ehrgeiz und Begeisterung dabei – und haben erlebt, wie sich theoretische Grundlagen von Herstellung, Entwurf und Anwendung nanoelektronischer Systeme in praktische Arbeit umsetzen lassen“, resümiert Schaffer.

 

Das nächste Praxisziel für jeden Studierenden ist der Entwurf und Bau einer eigenen Solarzelle im März. „Theoretisches Wissen praktisch anwenden – das ist schließlich die oberste Prämisse unseres Masterstudiengangs. Das bedeutet natürlich auch, dass dieses Praktikum nur ein erster Vorgeschmack auf die spannenden Aufgaben ist, die im weiteren Verlauf des Studiums auf unsere Studenten warten“, so Schaffer abschließend.