Kooperation

Für SchülerInnen besteht auch die Möglichkeit eine Facharbeit oder eine BLL zur angewandten Mathematik oder Informatik in Kooperation mit dem  Fachbereich Mathematik der TU Kaiserslautern oder dem Fraunhofer ITWM über das Felix-Klein-Zentrum für Mathematik anzufertigen.

MINT-Projekt: Segway

MINT-Projekt vom 20.01. bis 22.01.2016

Stefan Raab ist ein echtes Multitalent, aber eins kann er nicht und das ist - mit einem Segway fahren! https://www.youtube.com/watch?v=_m3YBSQYGuw

Wie stabilisiert sich eigentlich ein solcher Segway? Wie baut man einen Segway? Was haben Eigenwert, Differentialgleichungen und die Feedbackmatrizen damit zu tun?

Diesen Aufgabenstellungen und den vielen sich daraus ergebenden Fragen stellte sich der 12h Mathematik Stammkurs in einem dreitägigen, interdisziplinären Projekt zusammen mit Herrn Lantau (TU Kaiserslautern Fachbereich Mathematik), Herrn Dr. Bracke (KOMMS), und Frau Scheffler-Hausbrandt (12h Stammkursleiterin).

Einem dreitägigen Projekt zur Simulation, Programmierung und dem Bau eines Segways! 

Hierzu trafen wir uns als Stammkurs 12h mit insgesamt 12 SuS für drei Tage in einem der Informatikräume des Heinrich-Heine-Gymnasiums Kaiserslautern und bearbeiteten in drei Gruppen und freier Zeiteinteilung die verschiedenen Aspekte unserer Fragestellungen. Die erste Gruppe beschäftigte sich mit der mathematischen Simulation der Regelung eines Segways. In der zweiten Gruppe ging es vor allem um eine umfassende mathematische Modellierung der Fragestellung. So wurde auch der Fokus auf das Erarbeiten eines PID Reglers (proportional–integral–derivative controller) gelegt. Die dritte Gruppe beschäftigte sich mit dem Bau eines eigenen Segways mit Lego Mindstorms und dessen Programmierung. Hier gab es zwei Untergruppen, die eng zusammenarbeiteten. Wobei sich die eine Untergruppe mit einer pragmatischeren Herangehensweise beschäftigte und diese direkt implementierte, während die andere einen PID-Regler implementierte. Auch die pragmatische Herangehensweise lieferte nach wenigen Stunden erstaunliche Ergebnisse: Der Mini-Segway, den wir übrigens ohne Anleitung bauten, konnte sich für einige Sekunden problemlos stabilisieren. Die größte Hürde war dabei die Ungenauigkeit des sogenannten Gyro-Sensors, welcher den Neigungswinkel liefern sollte und welcher im Betrieb immer wieder seine Kalibrierung verlor, sodass jeglicher Bezugspunkt für den Roboter verfälscht wurde. Einzig mit einem PID-Regler hätte sich dieser Fehler eliminieren lassen, leider wurde dieser nicht rechtzeitig fertig. Unser Projekt war äußerst interessant und herausfordernd, sodass wir versuchen werden unseren Segway mit einem bereits bestellten Beschleunigungs-Sensor bis zum 16.02.2016 zu perfektionieren. An diesem Tag möchten wir Sie/Euch schon heute ganz herzlich zu unserer Abschluss Präsentation an der TU Kaiserslautern einladen.

Insgesamt lässt sich sagen, dass alle Teilnehmerinnen und Teilnehmer einen tiefgehenden Einblick in die technischen Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Gebieten der Mathematik, Physik und Informatik erhalten haben und viel Spaß an diesem spannenden MINT Projekt hatten. Überzeugen Sie sich selbst und kommen Sie am 16.02.2016 zu unserer Präsentation! Wir freuen uns sehr auf Ihr/Euer Kommen!

Der 12h Stammkurs Mathematik Heinrich-Heine-Gymnasium

 

IMG 3348

IMG 3352

IMG 3355

 

IMG 3356