Modell 9: Greifautomat

Ich krieg dich!


Klassenstufe
7 - 10
Zeitaufwand
3 Doppelstunden
Schwierigkeitsgrad
Modell: schwer, Programmierung: schwer
Modellart
mobiles Gerät, individuell positionierbar und flexibel einsetzbar
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MODELLBESCHREIBUNG / AUFGABE

Die Schülerinnen und Schüler (SuS) planen und realisieren einen Greifautomaten, der über eine Handgestensteuerung zwei Achsen bewegt und mit einem daran befestigten Magneten einen metallischen Gegenstand aufnimmt. Dieser muss, nachdem die Spielzeit abgelaufen ist, zur Startposition transportiert werden.

Als Differenzierung kann die Spielzeit verändert werden.

ALLTAGSBEZUG

Das automatische Auslösen eines Vorgangs hat einen starken motivationalen Effekt bei SuS. Das Erfassen der physikalischen Größe „Bewegung“ ist schnell und für jedermann nachvollziehbar. Eine Integration der Thematik in die vorberufliche Orientierung könnte im Hinblick auf informationstechnische Berufsfelder erfolgen. Hier wird das automatisierte Schalten durch das Erfassen physikalischer Größen in vielen Bereichen genutzt. Besonders das Erfassen von Bewegungen wird in vielen Bereichen der Informationstechnik (z. B. bei der Gestensteuerung) zunehmend wichtiger.

Leitfragen

  • Wo ist ein Greifautomat im Alltag einsetzbar? (Kommunikation)
  • Welche Funktionen muss die Anlage sinnvollerweise erfüllen? (Kollaboration)
  • Unter welchen Bedingungen soll das System das Spielen ermöglichen? (kritisches Denken)
  • Was ist zu berücksichtigen, damit die Anlage an verschiedenen Standorten genutzt werden kann und das System möglichst robust funktioniert? (Kreativität)

Fächerbezug
​

Informatik
Grundlagen der Programmierung, Zeitschleifen
Technik
Stabiles Bauen, Konstruktionstechnik, Bauteilanordnung
Physik
Kraft, Bewegung

Unterrichtsverlauf
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Einführungsphase
Planungsphase
Konstruktionsphase
Programmierphase
Experimentier- und Testphase
Abschlussphase

 

Informationen und Hinweise
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Methodisch-didaktische Hinweise
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Differenzierungsmöglichkeiten

Schnelleren SuS kann die Aufgabe zur Verlängerung oder Verkürzung der Spielzeit gestellt werden.

Motivationale Aspekte

Greifautomaten kennen die SuS aus dem Alltag von verschiedenen Standorten. Vielleicht haben sie einen solchen Greifautomaten auch schon bedient. Nun auf der „Produktionsseite“ statt auf der „Bedienerseite“ zu stehen, mag sie mit Stolz erfüllen.

Zusatzmaterialien

  • Wenn vorhanden, können für die Einführung in das Thema Bilder  von Freiautomaten präsentiert werden.
  • Ggf. Zeichenmedien (Papier, Whiteboard oder Projektionsfläche).

Bauanleitung

Stromlaufplan

Funktionen des Modells und deren technische Lösungen
​

 

Funktion der Sensoren/Aktoren

 

 

Technische Lösung

 

Erfassen von Gesten

 

 

Auswerten der Signale am Gestensensor

 

Ausgabe von Licht

 

Leuchten der roten LED

Materialliste
​

 

Sensoren

 

 

Funktion

 

1 RGB Gestensensor

 

 

Gestenerkennung rechts/links und vor/zurück

 

2 Taster

 

 

Endabschalter x- und y-Achse

 

2 Impulstaster

 

 

Rotationszähler pro Achse (x/y) in 90°-Schritten

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Aktoren

 

 

Funktion

 

 

1 Motor x-Achse

 

 

Vorwärts- /Rückwärtsfahren

 

1 Motor y-Achse

 

 

Vorwärts- /Rückwärtsfahren

 

1 LED

 

 

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