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RoboNight 2019 im Zeichen der Künstlichen Intelligenz

Die Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes (htw saar) veranstaltete am 30. November 2019 mit Unterstützung der Staatskanzlei des Saarlandes, der Verbände VDI und VDE des Saarlandes, der Handwerkskammer des Saarlandes und den Unternehmen abat+ GmbH, AG der Dillinger Hüttenwerke Stahl Holding Saar, Deutsche Telekom Service GmbH, ME Saar, Saarstahl AG Stahl Holding Saar, SAP Deutschland SE & Co. KG, Universal Robots (Germany) GmbH und ZF Friedrichshafen AG die RoboNight, den größten Robotik-Wettbewerb im Saarland. Zehn Schüler-Teams hatten sich nach mehreren Workshops in einem Vorentscheid qualifiziert, um vor Freunden und Familie ihre Roboter ins Rennen für den RoboNight-Pokal zu schicken.

30. November 2019, 18:00 Uhr: 27 Schülerinnen und Schüler fiebern dem Start der 17. RoboNight entgegen. Um 9.30 Uhr hatten sie drei Aufgaben von der htw saar gestellt bekommen, die sie mit einem Roboter bis zum Abend lösen mussten. Stimmt die Programmierung? Sind die Sensoren fein genug eingestellt worden? Wie schnell wird der Roboter die drei Aufgaben lösen? Und die Frage aller Fragen: wie gut werden die Roboter der anderen neun Teams die Aufgaben meistern?

In drei Workshops im September und Oktober 2019 haben die Teams den Umgang mit dem programmierbaren Lego-Roboter gelernt. Eine erste Hürde musste am 26. Oktober 2019 gemeistert werden: in einem Vorentscheid konnten sie sich für die RoboNight qualifizieren, denn nur zehn Teams können am Finale teilnehmen.

Die qualifizierten Teams sahen sich seit dem Morgen mit folgenden drei Aufgaben konfrontiert, die ihr Roboter nacheinander vor Publikum lösen musste: In diesem Jahr drehte sich bei der RoboNight alles um die Themen künstliche Intelligenz und neuronale Netze. Der Roboter musste verschiedene Aufgaben bearbeiten, um ein neuronales Netz so zu trainieren, dass es am Ende in der Lage ist, selbstständig Objekte zu erkennen und zu unterscheiden.

In Aufgabe 1 musste der Roboter zunächst dafür sorgen, dass dem neuronalen Netz genügen Bilddaten für das Training zur Verfügung stehen. Dazu muss der Roboter zunächst markieren, ob ein Stift oder eine USB Karte zu sehen ist. Am Ende des Laufs muss das Trainingsmaterial an das neuronale Netz übergeben werden, indem der Roboter die Platte umstößt.

 

 

In seiner zweiten Aufgabe ist der Roboter für die sogenannten Durchläufe des KI-Trainings verantwortlich. Mit jedem Durchlauf bilden sich unterschiedliche Gewichtungen der einzelnen Neuronen im künstlichen neuronalen Netz aus. Die künstliche Intelligenz bildet dadurch, ähnlich wie beim Lernen im menschlichen Gehirn, einige Neuronen stärker aus als andere. Um den jeweiligen Durchlauf zu starten musste der Roboter vier Drehschalter in Schleifen entlang einer schwarzen Linie (wichtig für den optischen Sensor) betätigen. Nach dem Betätigen des Schalters zeigen die Lichter des neuronalen Netzes den Trainingslauf und anschließend die am stärksten gewichteten Neuronen an.

 

 

Aufgabe 3 widmete sich der Lernkontrolle. Die KI sollte zeigen, was sie gelernt hatte. Dazu waren vier der eintrainierten Objekte zu erkennen und auf dem Bildschirm zu markieren. Als Werkzeug steht der KI dazu ein Roboterarm mit einer Kamera zur Verfügung. Damit die KI die Objekte mit der Kamera erfassen kann, musste der Roboter sie in den markierten Bereichen in der Mitte der Aufgabe platzieren. Am Ende des Laufs erteilte der Roboter noch das Signal für den Start der Objekterkennung, indem er einen Schalter betätigte.

 

 

Grund zur Freude hatte insbesondere das Team GASFighter von der Graf-Anton-Schule in Wadern. Sie haben einen Roboter gebaut und programmiert, der die Aufgaben am besten löste. Mit 480 von 480 möglichen Punkten sicherte sich das Team Platz 1 und den begehrten RoboNight Pokal für die Schule. Den zweiten Platz belegte das Team MKS von der Maximilian-Kolbe-Schule mit 468 Punkten. Platz drei eroberte das Team HHG-Phönix vom Zweibrücker Helmholtz-Gymnasium mit 378 Punkten.

Alle Teams zeigten herausragende Leistungen: Seit September 2019 hatten sie den Umgang mit den Lego Mindstorms-Systemen gemeinsam mit ihren Lehrerinnen und Lehrern in AGs in der Schule und Workshops an der htw saar erlernt. Der Wettbewerb hat zum Ziel, möglichst viele talentierte Schülerinnen und Schüler für Technik zu begeistern.

Prof. Dr. Martina Lehser, Leiterin des Projektes RoboNight an der htw saar, zeigte sich über das große Interesse der Schülerinnen und Schüler an technischen Themen sehr erfreut: „Der Wettbewerb vermittelt den Jugendlichen einen wertvollen Einblick in die Welt der Technologie. Sie können erste Erfahrungen mit Mechanik, Sensorik, Konstruktion und Programmierung machen und entdecken, welche Möglichkeiten diese Bereiche bieten. Wir hoffen sehr, dass wir diese Talente später als Studierende an der htw saar begrüßen können.“

Ein besonderes Highlight der diesjährigen RoboNight waren die RoboNight Allstars. Hier traten Lehrkräfte vom Warndtgymnasium und vier ehemalige RoboNight Teams vom Warndtgymnasium Völklingen, vom Johannes-Kepler-Gymnasium Lebach, vom Geschwister-Scholl-Gymnasium Lebach und von der Montessori Gemeinschaftsschule Saarbrücken an in einer Aufgabe gegeneinander an.

 

 

 

Impressionen von der RoboNight 2019

 

Hintergrund RoboNight

Seit 2003 veranstaltet die htw saar jährlich den saarlandweiten LEGO®-Mindstorms-Wettbewerb, die RoboNight. Dabei treten Kinder und Jugendliche aus den Klassenstufen sechs bis zwölf in Teams von zwei bis vier Personen gegeneinander an, um ihr Können in Bezug auf die Konstruktion und Programmierung von LEGO®-Mindstorms-Robotern zu messen. Ein wesentliches Ziel, das die htw saar mit dieser Veranstaltung verfolgen, ist es, die Begeisterung für die sogenannten MINT-Fächer zu steigern und Einblicke in die mechanische Konstruktion und die Programmierung der Roboter zu vermitteln.

Der schulübergreifende Wettbewerbscharakter auf freiwilliger Basis motiviert die Kinder und Jugendlichen zu Höchstleistungen in diesen Bereichen. Vorbereitet werden die Schüler einerseits in der entsprechenden AG in ihrer Schule, andererseits aber auch durch mehrere begleitende und vertiefende Workshops an der htw saar, in denen Inhalte, die für das Lösen der Wettkampfaufgaben relevant sind, vermittelt werden und die Raum zum Experimentieren mit den Robotern bieten. Wegen des großen Anklangs, den die RoboNight alljährlich unter den Schülerinnen und Schülern im ganzen Saarland findet, müssen sich die Teams für das Event zunächst in einem Vorentscheid qualifizieren – nur 10 Teams können zur RoboNight zugelassen werden. Beim eigentlichen Wettbewerb beurteilt eine hochkarätige Jury mit wechselnder Besetzung, wie gut die Lösungen der verschiedenen Aufgaben durch die einzelnen Teams sind. Neben der erfolgreichen Absolvierung der jeweiligen Parcours spielt auch die Zeit, die der Roboter benötigt, eine wichtige Rolle. Neben dem Ruhm, der mit einer guten Platzierung einhergeht, winken für die besten drei Teams alljährlich tolle Preise, auch besondere Kreativität wird belohnt.

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