Mit Papierwürfeln und „Lego Mindstorms“ in die weite Welt

Mit Papierwürfeln und „Lego Mindstorms“ in die weite Welt

Interview mit Andreas Baumgart

Andreas Baumgart ist Diplom-Ingenieur und seit 2013 Lehrkraft im Fachbereich Management, Information, Technologie (MIT) an der Jade Hochschule. Um das Programmieren für seine Studenten spannender zu gestalten, nutzt er in seinen Lehrveranstaltungen das „Mindstorms“-System des Spielwarenherstellers Lego. Eine auf den ersten Blick ungewöhnliche Lösung, mit der Baumgart und seine Studenten unter dem Namen „papercube“ allerdings schon eine ganze Fertigungsstraße nach Industrievorbild realisierten. Diese brachte die Gruppe zuletzt über Hannover bis nach Katar.

Grund genug für die jade.impuls, im folgenden Gespräch mit Baumgart nachzuhaken, was ihn zur Nutzung von Lego Mindstorms inspirierte, wie sich sein Projekt entwickelt hat und wie Studenten auf die Arbeit mit Lego-Bauteilen in der Hochschule reagieren.

 

Wenn „Lego“ draufsteht, denken die meisten Menschen sicherlich erstmal an Kinderspielzeug. Was macht Lego-Mindstorms-Roboter zu einer ernsthaften Beschäftigung für Erwachsene?

Ich habe schnell die Möglichkeit, Dinge auszuprobieren und Prototypen von einer Idee zu realisieren. Zum Beispiel eine Problemstellung wie jetzt diese Produktionslinie.

Und das ist so komplex, dass man damit eine Lehrveranstaltung füllen kann?

Genau. Die Lego-Mindstorms-Schiene umfasst nicht nur die Lego-Bauteile, die die mechanische Komponente ansprechen, sondern auch das Programmieren. Man kann den Controller zum Beispiel mit Java programmieren, wie wir es auch hier an der Hochschule machen. Und das ist das, was es für uns interessant macht: Die Möglichkeit, auch Hochsprachenprogrammierung zu realisieren.

Wie setzen Sie das System in den Vorlesungen ein?

In den Vorlesungen beginnen wir mit einem kleinen Fahrzeug, bauen dieses erstmal zusammen und lernen die Programmierumgebung kennen. Bei der Programmierung beginnen wir mit dem Motor des Fahrzeugs, dann kommt die Programmierung des EV3 (Anm. d. Red.: „EV3“ ist der Name der dritten Generation der Mindstorms-Serie) dazu. Danach behandeln wir Sensoren, bis am Ende eine komplexe Aufgabe steht. Die wird nachher sukzessive durch die Produktionslinie ersetzt.

Und wie kommt das bei den Studenten an?

Super! Ein Student sagte zu mir: „Herr Baumgart, das macht einfach Spaß!“ Man muss natürlich trotzdem Programmieren lernen wollen. So ist es aber extrem anschaulich.

Wie sind Sie auf „Mindstorms“ aufmerksam geworden? War es zuerst ein reines Freizeitvergnügen?

Gar nicht. Ich betreue hier an der Hochschule die Vorlesungen der Wirtschaftsingenieure in Informatik und bin der Überzeugung, den Zugang dazu zu erleichtern, wenn das Resultat sich bewegt und auf Einflüsse von außen reagiert, anstatt ein komplett theoretisches Programm zu benutzen.

Aber warum gerade mithilfe von Lego?

Bei Lego gibt es überhaupt keine Berührungsängste und jeder kennt die Marke. Mindstorms kennt natürlich nicht jeder, aber der Einstieg ist einfacher und die Tür zum Programmieren offen.

Und was hat Sie schließlich dazu bewegt, daraus mit „papercube“ ein FH-Projekt zu machen?

Das hat sich so ergeben. Die Zielgruppe in den Lehrveranstaltungen sind Wirtschaftsingenieure, die später nicht die „typischen“ Programmierer und Informatiker werden. Das heißt, es sollte am besten etwas produziert werden. Dann kam die Idee, eine Produktionslinie für irgendetwas zu entwerfen, anhand derer man Programmieren, Analysieren und strukturiertes Denken fördern kann.

Mithilfe von Mindstorms haben Sie diese Produktionslinie konstruiert. Welche Projekte sind Ihnen noch bekannt?

Ich kenne zum Beispiel ein Projekt mit dem Namen „Cubestormer“. Da legt man einen verdrehten Zauberwürfel rein und der „Cubestormer“ scannt über ein Handy die Farben der Seiten ein. Dann berechnet er die Züge und löst den Würfel in knapp drei Sekunden, was sogar einen Guinness-Buch-Eintrag wert ist.

Wie groß ist denn die Community, wenn die Projekte so vielseitig ausfallen?

Eine der größten EV3-Gruppen bei Facebook hat zum Beispiel knapp über 10.000 Mitglieder.

Und wie kann man Gleichgesinnten sein Projekt vorzustellen?

Es gibt, auch in Deutschland, viele Portale im Internet. Lego selbst hat zum Beispiel einen Bereich namens „Ideas“. Auf der Plattform kann man dann dafür abstimmen, welche Vorschläge in Produktion gehen sollen. Auch so kann ich also meine Idee publik machen und mit Unterstützung der Community wird sie vielleicht als Produkt umgesetzt.

Gibt es auch Wettbewerbe, bei denen Sie antreten können und in welcher Größenordnung spielen sich diese ab?

Ein ganz großer Wettbewerb ist die World Robot Olympiade, die jährlich stattfindet – in diesem Jahr zum Beispiel in Indien. 2013 waren es weltweit 22.000 Teams, die in Vorentscheiden versucht haben, sich zu qualifizieren.

Im vergangenen Sommer haben Sie, zusammen mit Ihren Studenten, den Roboter bei der IdeenExpo in Hannover vorgestellt. Wie fiel dort das Feedback zu Ihrer Fertigungsstrecke aus?

In Hannover hatten wir einen reinen Prototypen, mit dem wir zeigen konnten, wir uns die Produktion eines Papierwürfels vorstellen. Wir haben festgestellt, dass die Resonanz extrem positiv war. Ganz viele haben gesagt: „Das kann man mit Lego Mindstorms machen?“

Durch den Besuch in Hannover ergaben sich Artikel über ihr Projekt im „Make“-Magazin und einer Publikation der IG Metall zum Thema „Digitalisierung der Industriearbeit“.

Was genau hat „papercube“ für die Fachpresse so interessant gemacht?

Man kann mit „papercube“ nicht nur Programmieren lernen. (Zeigt auf das Modell.) Hier gibt zum Beispiel diesen WLAN-Stick. Das heißt, die Lego-Mindstorms-Controller sind alle untereinander vernetzt. Viele Aspekte betreffen außerdem die Elektrotechnik. Wir haben also teilweise Industriekomponenten mit eingebaut. Gerade das war für sie interessant.

Waren Sie seitdem auf weiteren Veranstaltungen?

Wir durften unser Projekt auf der World Robot Olympiade in Katar außer Konkurrenz in einem Expertenforum vorzustellen.

Dazu mussten wir die Produktionslinie aber noch einmal überarbeiten.

Aber das gibt einem einen Motivationsschub, oder?

Ja! Das war die Aufgabe für den Sommer letzten Jahres. Wir hatten dann zwar immer noch keine vollautomatische Produktionslinie, aber haben, um die Komplexität zu verringern, zum Beispiel festgelegt, dass wir das Papier manuell vom Schneiden in die nächste Einheit legen. Mit diesem Stand sind wir nach Katar gefahren.

Und welche Erfahrungen haben Sie in Katar gemacht?

Wenn wir die Funktionsweise vorgestellt haben, hat sich echte Begeisterung gezeigt, weil es etwas völlig Anderes als ein normaler Roboter ist: Man sieht, wie Papier geschnitten wird, wie Kleber aufgetragen wird, wie der Würfel gefaltet wird. Dann kam immer die Frage: „Wo kommt ihr her?“ Wenn wir gesagt haben: „Aus Deutschland“, war mehrfach die Antwort: „Das war klar“ (lacht).

Wie geht es mit dem Projekt weiter? Was steht an?

Jetzt wollen wir das Papier mit einem Laser schneiden.

Wir haben außerdem ein weiteres Modul entwickelt, in dem der Laser für die Lehrveranstaltung aus Sicherheitsgründen durch einen Bleistift ersetzt wird. Die Studenten haben dort die Aufgabe, das Schnittmuster des Würfels zu programmieren. Das soll in diesem Semester zum Einsatz kommen.

Ich habe gelesen, dass der Würfel zum Beispiel noch nicht geschlossen werden kann. Auch daran arbeiten Sie sicherlich noch.

Genau. Das Ziel ist die vollautomatische Produktion.

Das sind also die nächsten Meilensteine. Und dann hoffen Sie, dass Sie zur Olympiade nach Indien fliegen dürfen?

Meine Grundidee ist nach wie vor, dass das Projekt vor allem in der Vorlesung seinen Platz hat. Ich weiß nicht, was drumherum noch kommt – das macht es aber auch spannend. Vielleicht hat ja jemand die Chance, bei der World Robot Olympiade die nächste Version der Fertigungsstraße vorzustellen.

Was sollen Studenten machen, die mitarbeiten wollen oder denken: „Das würde ich aber anders machen“?

Wenn das hier Studenten lesen, die eine Idee haben, dann kann man darüber natürlich gerne reden. Es sind immer neue Gesichter willkommen!

Man kann daraus auch wunderbar Abschlussarbeiten generieren. Es ist ein Projekt von Studenten für Studenten. Wenn jetzt also jemand kommt und sagt: „Da fehlt aber hinten noch ein Hochregallager“, dann kann man das planen!

 

Anmerkung der Redaktion: In der Zwischenzeit wurde das Projekt „papercube“ außerdem mit dem Lehrpreis der Jade Hochschule ausgezeichnet.

Autor des Artikels: Tobias Abeling

Schreibe einen Kommentar