So erstellen Sie einen Roboter mit der Hilfe von CodeGym

In der Hollis Montessori School (New Hampshire) gibt es ein Robotik-Team. Seine Mitglieder sind hochmotiviert und bereit, die Extrameile zu gehen, um etwas zu schaffen, zu lernen und zu gewinnen. Sie haben einen Roboter gebaut, verbessern ihn weiter und nehmen an globalen Meisterschaften teil. Und CodeGym hilft ihnen, ihre Ziele zu erreichen.

Wie alles begann

Das Robotik-Team der Hollis Montessori School wurde 2014 unter dem Namen „8888 Infinity Factor“ gegründet. 8888 war eine Zufallszahl, die dem Team von FIRST Robotics zugewiesen wurde. Da die Acht wie Unendlichkeitssymbole aussehen, beschlossen die Schüler, das Team Infinity Factor zu nennen. Später machten die ersten Mitglieder ihren Abschluss, doch im Jahr 2020 wurde das Team wiederbelebt. Leider wurde die Pandemie sofort zu einem Hindernis für seine Entwicklung. Dennoch entschieden sich die neuen Mitglieder im Jahr 2021 für die Teilnahme an der FIRST Tech Challenge. FIRST steht für „For Inspiration and Recognition of Science and Technology“. Es handelt sich um einen globalen Wettbewerb, bei dem Studierende lernen, wie Ingenieure zu denken. Sie entwerfen, erstellen und programmieren Roboter mit Java. Die Herausforderung besteht aus mehreren Phasen: Übungswettbewerb (Scrimmages), an dem alle Teams teilnehmen können; Regionale Wettbewerbe (alle Teams können teilnehmen); Landeswettbewerbe (es können nur bestimmte, von der Jury ausgewählte Mannschaften teilnehmen); und Globaler Wettbewerb (nur für ausgewählte Teams).

Der Roboter ist geboren

Jedes Jahr stellt die FIRST Tech Challenge unterschiedliche Anforderungen an Roboter. In der Saison 2020 beispielsweise schossen Roboter auf Ringe. In der Saison 2021 mussten Roboter über Stacheln manövrieren und Fracht ausliefern. Bei der diesjährigen Herausforderung müssen Roboter Kegel auf eine Höhe von 82 cm heben und sie dann auf eine an einer Feder befestigte Stange absetzen. Wenn also jedes Jahr die FIRST Tech Challenge-Saison beginnt, entwirft Team 8888 den Roboter so, dass er einen Formfaktor hat, der sich im Spiel auszeichnet. Heute kann der Roboter des Teams Kegel aufnehmen und auf den Stangen platzieren. Es kann auch autonom in dafür vorgesehenen Bereichen parken, und das Team arbeitet derzeit daran, es in die Lage zu versetzen, „sehen“ zu können (um selbständig Kegel zu platzieren). Die Erstellung eines Roboters ist eine komplizierte Aufgabe, die eine Priorisierung und eine klare Verantwortungsverteilung erfordert. Eines der Teammitglieder, Pranai Rao, sagt: „Jeder in unserem Team ist gleich, daher haben wir keinen Mannschaftskapitän. Wir haben jedoch Studenten, die ihre Untergruppen in ihren Fachgebieten leiten. Ich leite zum Beispiel die.“ Programmierteam und Community-Einsatz, während andere Studenten die Hardware- (und 3D-Design-)Gruppe, die Strategiegruppe und die Fundraising-Gruppe leiten. Das Team bezieht die Materialien zum Bau des Roboters von mehreren Unternehmen, darunter REV Robotics, goBILDA und Tetrix. Sie entwerfen und drucken auch kundenspezifische Halterungen und Teile in 3D, um spezifische Anforderungen zu erfüllen. Die Software für den Roboter wird jede Saison von den Schülern programmiert und angepasst, die gelernt haben, wie man in Java programmiert. Die Steuerzentrale des Roboters ist im Wesentlichen ein Android-Gerät, für das Teammitglieder eine App erstellen, die dem Roboter die Anweisungen liefert, die er ausführen muss. Und hier kommt CodeGym zum Einsatz!

Wie sieht das Lernen mit CodeGym aus?

Das Team entdeckte CodeGym mithilfe seines Mentors David Jedlinsky, einem leitenden Informatiker bei Adobe. „CodeGym ist bei Oberstufen- und College-Studenten sehr beliebt, aber unser Mittelstufenteam fand die kostenlose Version unglaublich hilfreich beim Erlernen von Java und mochte, wie es verschiedene Aspekte davon auf unterhaltsame Weise erklärt“, sagt Pranai. Nachdem das Team sich mit der kostenlosen Version des Kurses vertraut gemacht hatte, wandte es sich an das Unternehmen, um eine Partnerschaft zwischen CodeGym und Infinity Factor zu besprechen, und erhielt eine positive Antwort. Seitdem lernen die Schüler seit fast zwei Jahren Java und wenden ihre Fähigkeiten an, um den Roboter zu erstellen. Sie lernen einzeln, haben aber auch wöchentliche Kurse, in denen sie gemeinsam lernen können, und dieser Ansatz hilft ihnen, effizienter zu lernen. Wie Pranai sagt: „Ohne CodeGym hätte unser Team nicht so viele angehende Programmierer angezogen wie wir und es hätte genauso viel Spaß gemacht, gemeinsam Java zu lernen wie wir.“ Die Website von CodeGym ist selbst für die jüngsten Mitglieder unseres Teams sehr einfach zu navigieren. Der Kurs kann individuell angepasst werden, indem das Ausmaß der bereitgestellten Motivation und der Unterrichtsstil angepasst werden. Dadurch wird der CodeGym-Kurs für jeden Lernenden in unserem Team angenehmer. Uns gefällt insbesondere, wie einfach die Java-Syntax in den Lektionen erscheint. Auch die Aufgaben sind anspruchsvoll, aber nicht zu groß, sodass wir sie mit dem bereits erlernten Wissen lösen können.“ Die Ergebnisse des Teams sagen mehr als tausend Worte. Im Jahr 2021 nahm Infinity Factor aus der Ferne an der FIRST Tech Challenge, Ultimate Goal, teil und gewann den Connect Award für die Kommunikation mit mehreren Ingenieurunternehmen und Ingenieuren (insbesondere CodeGym und das internationale Ingenieurunternehmen FARM) sowie für die Vermittlung von FIRST an die Schulgemeinschaft . Und die folgende Saison war noch erfolgreicher: Das Team gewann den Design Award, den Finalists Award, den zweiten Place Think Award und den zweiten Place Motivate Award. „Bevor wir CodeGym fanden, lernten unsere Programmierer in der ersten Wettbewerbssaison 2021 Java, während wir den Roboter programmierten, d „Als wir CodeGym entdeckten, konnten unsere Programmierer Java viel schneller erlernen! Trotz der Unterschiede in der Befehlszeilenschnittstelle von Java und Robotik-Java bot uns der CodeGym-Kurs eine solide Grundlage, die es uns ermöglichte, unsere Fähigkeiten weiter auszubauen.“

Was kommt als nächstes?

Bisher hat das Team im Jahr 2022 an drei Scrimmages teilgenommen. Bald wird es zum regionalen Wettbewerb gehen und, wenn es von der Jury ausgewählt wird, die nächsten Stufen durchlaufen. Für die Teammitglieder sind solche Wettbewerbe nicht nur ein Spaß, sondern auch ein Schritt in Richtung zukünftiger Karriere. Einige von ihnen wollen Softwareentwickler werden und halten Java für ein sehr attraktives Fachgebiet. „Wir haben angefangen, Java zu studieren, weil es die einzige Sprache ist, die uns beim Programmieren des Roboters helfen kann. Aber als wir es mit CodeGym weiter lernten, begannen wir, bestimmte Nuancen zu bewundern, die es von anderen Sprachen wie Python unterschieden. Zum Beispiel die Syntax der Deklaration.“ Variablen in einem „Sichtbarkeitstypname = Daten;“-Format und wie Java-Code organisiert werden kann (Klasse/Schnittstelle/Methode), um den Programmierfluss in Java zu verbessern. Wie eines unserer erfahrenen Teammitglieder sagte, erfahren Sie die ganze Geschichte, wenn Sie betrachten etwas statt nur ein Fragment“, sagt Pranai. Neben der Entwicklung des Roboters und der Vorbereitung auf Wettbewerbe veranstaltet Infinity Factor außerschulische Camps. Es begann im Jahr 2021, als das Team den Schülern ihrer Schule wichtige technische Fähigkeiten beibrachte, um sie auf MINT-Möglichkeiten vorzubereiten. Aufgrund der Pandemie waren die Teammitglieder auf ihre Schule beschränkt (um die Verbreitung von COVID einzudämmen). Doch nun planen sie, das Programm für jedermann in ihrer Region zu öffnen. „Ich glaube, dass Unterricht der beste Weg ist, ein Fach zu meistern. Indem unsere Teammitglieder den Schülern Fertigkeiten beibringen, die sie bereits erlernt haben, festigen sie ihr eigenes Wissen und legen den Grundstein für die Zukunft unseres Teams“, sagt Pranai. Darüber hinaus haben solche Camps dazu beigetragen, dass das Team von 6 auf 12 Mitglieder gewachsen ist. Wir wünschen den Teammitgliedern von Infinity Factor, dass sie alle Ziele erreichen, die sie sich vorgenommen haben, und freuen uns auf ihren zukünftigen Erfolg!