Fachlehrplan Vertiefungsmodul Robotik Wirtschaftsschule, Robotik, Jahrgangsstufe 10/11

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• erleben Prozessabläufe, in denen Robotersysteme in der Industrie eingesetzt werden.
• erstellen daraus ihr Konzept für einen eigenen Roboter und pitchen dieses vor einer Jury.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Gewerbliche Roboter (z. B. Industrieroboter in der Serienfertigung, Serviceroboter, automatisierter Apothekerschrank), Mensch-Maschine-Interaktion (Isolierter Einsatz, Teilintegration, kollaborative Zusammenarbeit), Anforderungsprofile (z. B. Qualität, Wirtschaftlichkeit, Arbeitsraum)
• Konzept (z. B. Roboterart, Einsatzgebiet, verwendete Bauteile, Kostenkalkulation)

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• führen physikalische Experimente zur Energieversorgung und Betrieb des Roboters durch.
• lesen und zeichnen Schaltpläne.
• entwerfen und bauen elektrische Schaltungen.
• messen und berechnen elektrotechnische Größen.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Energieversorgung (z. B. Elektromagnetismus, Induktion, Solar, Brennstoffzelle), Aktoren (z. B. Motoren, Servoantriebe)
• Schaltsymbole
• Passive elektronische Bauteile (Widerstände, Potentiometer, Kondensatoren), aktive elektronische Bauteile (Dioden, Transistoren, Sensoren), einfacher Stromkreis, Taster, Schalter, UND- und ODER-Schaltungen, ohmsches Gesetz
• Elektrische Größen (Spannung, Stromstärke, Widerstand)

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• leiten aus elektronischen Schaltungen den Programmiercode ab.
• wenden eine Hochsprache zum Programmieren des Roboters an.
• implementieren 3D-Koordinaten in ihre Algorithmen.
• integrieren KI-Anwendungen in ihren Roboter.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Binärcode, Funktionen (u. a. IF, ELSE)
• Vorgehensweise und Befehle einer Hochsprache (z. B. Python, C++)
• Kalibrierung und Berechnung nach kartesischen Koordinaten
• KI-Anwendungen (z. B. maschinelles Lernen, neuronale Netze, Bilderkennung)

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• erkennen und beheben Fehler in einer Roboterprogrammierung und optimieren die Algorithmen.
• verbessern eine Roboterkonstruktion.
• erweitern einen Roboter mit eigens konstruierten Bauteilen.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Debugging, Effizienzsteigerung, Kommentierung
• Angewendete Mechanismen, Gewicht, Leistung, Sensorik, Bionik
• Erweiterung (z. B. CAD-Software, Bauteilscanner), Fertigung (z. B. 3D-Druck, zerspanende Bearbeitung, Umformung)

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• setzen ein Projekt aus dem Bereich Robotik um.
• erkunden zum Projekt passende Unternehmen, Einrichtungen oder Veranstaltungen.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Mögliche Projekte:
  
  • Virtuelle Realisierung ihres Roboters (z. B. mit modularen Bauteilen, vorgegebenen oder eigenen 3D-Bauteilen)
  • Organisation der Präsentation verschiedener Robotermodelle (z. B. Messe, Show, Veröffentlichung im Internet)
  • Vermarktung einer virtuell erstellten Bauanleitung des eigenen Robotermodells
  • Teilnahme an und Veranstaltung von öffentlichen Roboterwettkämpfen (z. B. Fußballturnier, Hindernisparcours, Ringkampf)
• Exkursionen (z. B. Unternehmen, Forschungseinrichtung, Messen)