Die bunten Steine von Lego kennt fast jeder aus der eigenen Kindheit. Das Lego Education Spike Prime Set ermöglicht, spielend leicht in die Welt der Robotik einzusteigen.
Wie der Name schon vermuten lässt, ist das Lego Education Spike Prime Set [1] für den Einsatz in Schulen gedacht. Konkret geht es um den MINT-Unterricht in den Jahrgangsstufen 5 bis 8. Die Schülerinnen und Schüler bauen zuerst die Modelle auf, um sie anschließend zu programmieren. Als Programmiersprache kommen Scratch oder Python zum Einsatz.
Das Herzstück aller Prime-Modelle bildet der programmierbare Hub. Er übernimmt das Ansteuern der Motoren und wertet die Sensoren aus. Außerdem führen Sie darauf die Programme aus, die Sie mit der Spike-App (Abbildung 1) entwickelt haben. Um die Programme in den Hub zu übertragen, nutzen Sie eine einfache USB-Verbindung oder Bluetooth. Möchten Sie Bluetooth einsetzen, sollten Sie darauf achten, einen aktuellen Adapter zu verwenden. Mit Version 5.0 bewegen Sie sich auf der sicheren Seite.
Die App läuft auf vielen mehr oder minder gängigen Betriebssystemen (Windows, MacOS, ChromeOS, Android, iOS). Sträflich vernachlässigt hat man dabei allerdings, dass es weltweit fast 2 Prozent Linux-User gibt. Gerade, weil Linux oft im Bildungssektor auftaucht, sorgt diese Auslassung doch etwas für Verwunderung.
Abbildung 1: Mit der Spike-Prime-App entwickelte Programme laufen später im Hub.
Der Hub (Abbildung 2) verfügt über sechs LPF2-Anschlüsse [2], an die Sie die externen Sensoren und Motoren anschließen. Dabei spielt es keinerlei Rolle, was Sie wo unterbringen. Weiterhin ist im Hub eine frei ansteuerbare 5×5-LED-Matrix verbaut. Bei den EV3-Modellen findet sich an dieser Stelle noch ein kleines Display mit einer Auflösung von 178 x 128 Pixeln. Über den eingebauten Lautsprecher lassen sich Piepstöne erzeugen. Komplexere Klänge spielen Sie über einen verbundenen PC ab. Der Hub verfügt zudem über einen Lage- und Beschleunigungssensor, der in allen drei Raumachsen messen kann. Die Energieversorgung stellt der integrierte Akkupack sicher, den Sie bei Bedarf über die USB-Schnittstelle aufladen.
Abbildung 2: Die sechs LPF2-Anschlüsse des Hubs lassen sich nach Belieben verwenden.
Um den Einstieg in das Set zu erleichtern, gibt es in der App den Punkt Erste Schritte mit SPIKE Prime. Hier erklärt die Anwendung in mehreren Lektionen die Grundfunktionen des Hubs sowie der vorhandenen Motoren und Sensoren. Nach dem Durcharbeiten dieser Übungen können ambitionierte Bastler direkt damit beginnen, eigene Projekte zu konstruieren. Dazu kann man die vorhandenen Bauanleitungen verwenden oder komplett frei arbeiten.
Für die noch nicht so versierten Geeks liefert der Bereich Lerneinheiten kleinere Projekte, die sich leicht im Eigenstudium durcharbeiten lassen. Die Projekte fallen unterschiedlich komplex aus. Dementsprechend kann man mit einfachen Aufgaben beginnen und sich immer weiter steigern. Alle Aufgaben und Bauanleitungen stehen online zur Verfügung. Um die Umwelt zu schonen, haben die Entwickler komplett auf eine Dokumentation in Papierform verzichtet.
Basis- und Erweiterungsset
Vermutlich fragen Sie sich, ob Sie die Spike-Sets auch als Privatperson kaufen können. Die Antwort lautet: Ja, sämtliche Sets sind ohne Einschränkungen im Handel für jeden erhältlich.
Für das Lego Education Spike Prime Set veranschlagt der Hersteller einen Preis von 455 Euro. Es enthält einen großen und zwei mittelgroße Winkelmotoren, einen großen Steuer-Hub mit sechs Ein-/Ausgängen und Kreiselsensor sowie je einen Abstands-, Farb- und Kraftsensor. Hinzu kommen gut 500 Teile aus dem Logo- und Lego-Technic-Bausteinsortiment.
Für weitere Experimente gibt es das Lego Education Spike Prime Expansion Set [3]. Der Preis dafür beläuft sich auf 145 Euro. Es bringt einen großen Winkelmotor, einen Farbsensor, zwei große Räder, diverse Zahnstangen und fast 600 andere Lego-Bauteile mit.
Beispiel: Linienfolger
Damit Sie eine Vorstellung davon bekommen, was Sie mit den Spike-Komponenten so alles anstellen können, bauen wir als Beispiel einen einfachen Linienfolger mit ein paar Extras auf. Der Roboter soll an einer schwarzen Linie entlangfahren. Abbildung 3 zeigt den Parcours. Sobald der Roboter ein blaues Linienstück erreicht, lässt er ein kurzes Piepen ertönen. Sobald er auf ein Hindernis trifft, bleibt er stehen und hupt. Um das Hindernis zu erkennen, benötigt der Roboter den Entfernungssensor.
Abbildung 3: Der Roboter soll entlang einer schwarzen Linie im Kreis fahren.
Anhand dieses Beispiels lassen sich die Grundkonzepte der Interrupt-Programmierung (Farbsensor), der Parallelverarbeitung (mehrere Prozesse starten gleichzeitig und laufen asynchron) und die Interprozesskommunikation (Variablen übertragen Statuswerte zwischen den Prozessen) veranschaulichen – alles mit einem kleinen Lego-Roboter (Abbildung 4). Abbildung 5 demonstriert eine mögliche Programmierung mit Blöcken. Je nachdem, wie die Linie bei Ihnen beschaffen ist, kann es vorkommen, dass Sie einige Parameter im Programm anpassen müssen.
Abbildung 4: Mithilfe des Linienfolgers für unseren einfachen Versuch lassen sich mehrere Konzepte demonstrieren.
