Dieses Buch ist eine Einführung in das LEGO® MINDSTORMS EV3-System. Es richtet sich an Technik-interessierte Einsteigerinnen und Einsteiger, die vorher noch nicht mit LEGO® MINDSTORMS gearbeitet haben. Es richtet sich ebenfalls an fortgeschrittene Anwenderinnen und Anwender der Vorgängerversion, die bereits Erfahrung mit dem LEGO® MINDSTORMS-System haben, sie finden Anregungen für den Bau und die Programmierung von komplexeren Roboter-Modellen. Dieses Buch dient aber auch Personen mit pädagogisch-didaktischem Hintergrund als Ideengeber, um mit dem EV3-Set junge Menschen für Technik und Naturwissenschaften zu begeistern. Es ermöglicht einen leichten Einstieg in die Programmierung und den Bau eines EV3-Roboters und geht auf die jeweiligen Unterschiede zwischen der im Handel erhältlichen Home-Edition (Originalbezeichnung LEGO® MINDSTORMS EV3) und dem EV3-Education-Set (Originalbezeichnung: LEGO® MINDSTORMS Education EV3-Basis-Set) ein.

Die verschiedenen Kapitel sind in sich abgeschlossen. An unterschiedlichen Roboter-Modellen wird beschrieben, wie EV3-Roboter gebaut und programmiert werden können. Die im Buch vorliegenden Bauanleitungen basieren auf der Home-Edition des LEGO® MINDSTORMS EV3-Systems. Für alle Roboter-Modelle sind ebenfalls Bauanleitungen für die Education-Edition erhältlich. Diese Bauanleitungen finden Sie am Ende des Buches in Anhang C.

Dieses Buch richtet sich somit in erster Linie an:

• Einsteigerinnen und Einsteiger ab 14 Jahre

• Fortgeschrittene Anwenderinnen und Anwender, die bereits Erfahrung mit den Vorgängerversionen des LEGO® MINDSTORMS-Systems haben

• Lehrerinnen und Lehrer aus allen Fachrichtungen und deren Schülerinnen und Schüler

Das vorliegende Buch soll der Leserin und dem Leser in erster Linie Spaß und Freude am Bau und an der Programmierung von EV3-Robotern vermitteln. Zunächst wird anhand von konkreten, im Buch beschriebenen Aufgaben und Roboter-Modellen das LEGO® MINDSTORMS EV3-System vorgestellt und Schritt für Schritt beschrieben. Daran anschließend finden sich in den jeweiligen Kapiteln Ideen und Anregungen, wie auf Basis der Beispiel-Modelle eigene Ideen mit dem jeweiligen LEGO® MINDSTORMS EV3-Set umgesetzt werden können. Dazu werden die grundlegenden Kenntnisse im Umgang mit der Hard- und Software von EV3 vermittelt und wesentliche Programmierkonzepte vorgestellt.

An anschaulichen Roboter-Modellen kann erforscht werden, wie der Roboter durch entsprechende Programmierung und durch die Erweiterung mit Sensoren immer komplexere Aufgaben bewältigen kann. Es werden dabei ausschließlich die von LEGO® offiziell angebotene, grafische Programmierumgebung und die im Home- bzw. im Education-Set vorhandenen Sensoren verwendet.

Nachdem die Leserin und der Leser die dargestellten Experimente selbst nachgebaut und programmiert haben, werden sie und er in der Lage sein, selbstständig eigene Ideen mit dem EV3-System umzusetzen und sich an immer komplexere Herausforderungen heranzuwagen.

Selbstverständlich kann ein Buch allein nicht alle Möglichkeiten allumfassend behandeln, die das LEGO® MINDSTORMS EV3-Set bietet. Seit der Einführung der LEGO® MINDSTORMS-Serie 1998 hat sich eine riesige Fanszene entwickelt, die sich intensiv mit den Möglichkeiten und der Weiterentwicklung sowohl in der Konstruktion als auch in der Programmierung der LEGO® MINDSTORMS beschäftigt. Wer sich nach der Lektüre dieses Buches dazu entscheidet, intensiver in die Programmierung oder in die Konstruktion eines EV3-Roboters einzusteigen, wird ausreichend Anregungen, Beispiele und Tipps&Tricks im World Wide Web finden.

Da dieses Buch sowohl Einsteiger, Fortgeschrittene und Lehrkräfte gleichermaßen ansprechen möchte, können nicht alle Aspekte des EV3-Sets abgedeckt werden. Es sollte somit nicht als ein Programmierhandbuch oder als ein Referenzbuch für die konkrete Unterrichtsgestaltung angesehen werden.

Um Nutzen aus diesem Buch zu ziehen, müssen die Leserin und der Leser weder über Vorkenntnisse in der Robotik, in der Programmierung noch mit der MINDSTORMS-Serie verfügen.

Vorkenntnisse aus diesen Bereichen können an der ein oder anderen Stelle hilfreich sein. Ebenfalls können (Konstruktions-)Erfahrungen mit einem Set aus der TECHNIC-Reihe von LEGO® beim Bau der EV3-Roboter nützlich sein, notwendig ist dies aber für das Verständnis der einzelnen Kapitel nicht. Das vorliegende Buch führt den Leser und die Leserin schrittweise heran, um von Grund auf zu verstehen, was benötigt wird, damit interessante Roboter mit LEGO® MINDSTORMS gebaut und programmiert werden können. Dabei werden auf spielerische Art grundlegende Konzepte des EV3-Systems erlernt.

Alles, was der Leser, die Leserin neben diesem Buch dazu benötigt, ist im EV3-Set der Home-Edition (Set# 31313) oder in der Education-Edition (Set #45544) enthalten. Alle Bauanleitungen wurden für beide EV3-Sets konzipiert.

Neben dem EV3-Set ist für die Programmierung der Roboter ein Computer erforderlich. Der Computer muss über ein für die in diesem Buch verwendete EV3-Programmierumgebung geeignetes ?Betriebssystem verfügen. Dies bedeutet, dass die EV3-Programmierumgebung unter Windows XP, Vista, Windows 7, Windows 8 32bit / 64 bit, Mac OS 10.6, 10.7 und 10.8 verwendet werden kann.

Auf der Verlags-Website zum Buch unter www.mitp.de/9473 sind die im Buch enthaltenen Programme als bereits vollständige Projekte für die EV3-Software verfügbar, sowie ggf. weitere Informationen.

Das vorliegende Buch führt die Leserin und den Leser in die Grundlagen

• des EV3-Systems,

• die Programmierung mit der EV3-Software und

• die Konstruktion von EV3-Robotern

ein.

Jedes Kapitel kann unabhängig von den anderen Kapiteln durchgearbeitet werden und ist in sich abgeschlossen. Bei der Konzeption des Buchs wurde darauf geachtet, dass sich Theorie und Praxis in einem ausgewogenen Verhältnis befinden. Der Anfang des Buches bietet einen einfachen Einstieg in Konstruktion und Programmierung eines EV3-Roboters. Der Schwierigkeitsgrad und die Komplexität der Experimente nimmt mit jedem weiteren Teil zu, wobei auch innerhalb dieser Kapitel darauf geachtet wurde, theoretische Erkenntnisse direkt praxisnah mit dem jeweiligen Roboter-Modell umsetzen zu können.

Zu jedem vorgestellten Modell ist eine Bauanleitung vorhanden. Die im Laufe des Buches dargestellten Bauanleitungen beziehen sich ausschließlich auf das im Handel erhältliche EV3-Set. Wie eingangs erwähnt, befinden sich die Bauanleitungen für das EV3-Education-Set in Anhang C. Die Bauanleitungen sind auch für Einsteigerinnen und Einsteiger leicht nachvollziehbar. Das jeweilige Roboter-Modell kann so leicht Schritt für Schritt nachgebaut werden. Zusätzliche LEGO®-Teile werden für die hier beschriebenen Roboter-Modelle nicht benötigt.

Zu Beginn aller Kapitel werden der Schwierigkeitsgrad und die wesentlichen Punkte für die Konstruktion und Programmierung kurz skizziert. Am Ende der einzelnen Kapitel werden in einem zusätzlichen Abschnitt, »EV3+« genannt, Anregungen gegeben, wie die vorgestellten Experimente und Roboter selbstständig weiterentwickelt werden können.

Das Buch gliedert sich in fünf Teile.

Begonnen wird mit einer generellen Einführung in das EV3-Set, in der die Komponenten des EV3-Systems und deren Verwendung vorgestellt werden. Ebenso geht Teil I des Buches umfassend auf die grafische Programmierumgebung ein, die EV3-Software. Sie wird von der Installation bis zum Erstellen eines ersten eigenen Programms beschrieben.

In Teil II des Buchs liegt der Schwerpunkt auf der Konstruktion von Roboter-Modellen. Drei verschiedene Modelle bieten die Möglichkeit, sich intensiv der Konstruktion von Robotern zu widmen und dabei mit den LEGO®-Teilen des EV3-Sets vertraut zu werden.