Projektbeschreibung

Cloud Robotics Teaching Space: Interaktive Kurse zur Programmierung von Industrierobotern (ETS349)

Kontakt

Name

Elisa Lublasser

Lehrstuhl für Individualisierte Bauproduktion

Telephone

workPhone
+49 (0)241 80-95272

E-Mail

Steckbrief

Eckdaten

Veranstaltungsform:
Seminare; Praktika; Sonstiges
Format:
virtuelle Labore und Experimente; Lehr-/Lernvideos und/oder Podcasts; Flipped Classroom
Lernszenarien - Hauptkategorie:
Integration
Lernszenarien - Weitere Kategorien:
Selbststudium
Studiengang:
Lehrveranstaltungen zum Einsatz von Industrierobotern (insb. im Studiengang Architektur)
Fakultät:
2 - Architektur
Jahr:
2017

Idee und Ziel

Ziel des Cloud Robotic Teaching Space (CRTS) ist es, Studierenden die Möglichkeiten und Herausforderungen bei der Programmierung von Industrierobotern effektiv und zeitlich unabhängig zu vermitteln. Die Inhalte sollen von Studierenden selbständig, auch unabhängig von Lehrveranstaltungen, erlernt werden können.

Der Einsatz des CRTS in bestehenden Lehrveranstaltungen gibt diesen mehr Raum für die Anwendung und Vertiefung von Roboterprogrammierung, da Studierende die Grundlagen außerhalb der Präsenzzeiten erarbeiten können.

Hierdurch wird es möglich in den Lehrveranstaltungen tiefer auf die jeweiligen Anwendungsprobleme und ihre kreative Lösung einzugehen. Dies stellt insbesondere in der Architekturlehre einen großen Mehrwert dar, da hier die Roboter nicht den Kern der Lernziele darstellen, sondern eines von vielen Werkzeugen des digitalen Entwurfs und seiner Umsetzung sind.

Der CRTS besteht aus drei Komponenten, welche in einer Webplattform zusammengeführt werden:
1. Tutorials zur Programmierung von Industrierobotern
2. Übungsaufgaben mit Beispielprogrammen
3. Web-basierte Simulationsplattform für virtuelle Robotikexperimente ohne Hardware

Projektverlauf

Die Idee des Cloud Robotic Teaching Space entstand aus den Erfahrungen von Seminaren und Übungen mit Industrierobotern im Architekturstudium. Diese Erfahrungen informierten somit auch die Entwicklung des CRTS.

Zuerst wurden Videos zu den Grundlagen des Roboters und seiner Programmierung erstellt. Hierfür wurden sowohl Aufnahmen vom realen Roboter als auch Animationen aus der Roboterprogrammierung erstellt. Große Aufmerksamkeit wurde der interaktiven Vermittlung gewidmet, um verschiedene Studierende kompakt, inhaltlich abholen zu können.

Um den Sprung von abstrakten Grundlagen zur tatsächlichen Anwendung zu erleichtern wurde ein abstrahierter Workflow entwickelt. Die verschiedenen Schritte in der Programmierung einer Anwendung sind jeweils mit erläuternden Videos, Beispielen (Videos und Beispielprogramme) als auch Übungsaufgaben verknüpft. Der Workflow dient somit auch als Navigationselement und erlaubt den Studierenden ein nichtlineares Lernen. Die Beispiele für den CRTS entstanden dabei direkt aus Lehr- und Forschungsprojekten die teilweise bereits durch den CRTS unterstützt wurden.

Da gewisse Konzepte der Programmierung (bspw. Freiheitsgrade oder Bahninterpolation) sich leichter durch Interaktion erlernen lassen, ist eine Webanwendung entwickelt worden. in der entsprechende Szenarien implementiert werden können. Somit können Studierende ohne Software-Installation bspw. eigene Bahnen auf verschiedene Arten interpolieren lassen.
Alle Inhalte wurden in Form eines Moodle-Raumes zusammengeführt und bereits in drei Veranstaltungen den Architektur Masters eingesetzt:

- Integrierte Gebäudeplanung: Parametrischer Stahlbau mit robotergestüzter Montage
- Integrierte Gebäudeplanung: Augmented Reality Mensch-Roboter-Kollaboration
- M2 (großer Entwurf): Beton-3D-Druck mit Robotern

Ergebnis

Der Cloud Robotics Teaching Space kam sowohl bei den Studierenden als auch den Lehrenden sehr gut an. Das empfundene Betreuungsverhältnis wurde merklich verbessert und der Zugang zur Robotertechnologie erleichtert.

Sowohl Lehrende als auch Studierende fiel es teilweise schwer, die Inhalte im Moodle Lernraum effektiv darzulegen respektive zu navigieren. Hierzu werden bereits Lösungen mit dem Moodle-Team entwickelt.

Die Möglichkeit nun tiefergehende und anwendungsspezifische Inhalte zur Roboterprogrammierung anbieten zu können ist ein großer Mehrwert. Das CRTS-Format ermöglicht dem Lehrstuhl (und auch interessierten Studierenden) die Inhalte kontinuierlich weiter zu entwickeln.