THEOpen Roberta landing pagestructure, design, components

Slides for designer and Open Roberta developers

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Vision: OR will become the largest educational robotic community worldwideMission: OR makes cloud-based programming possible for every educational robotHow: OR provides easy to use programming environment (OR-Lab) and graphical programming language (NEPO). Besides OR is complete free to use and open-source basedTarget group: Kids, Teachers, Parents, Schools

ComponentsOR Landing page | How-ToErläuterungen wie OR genutzt werden kann • Schritt-für-Schritt Anleitung von der Verbindung

EV3/Roboter<->PC/Tablet bis zum Programmdownload• Voraussetzungen (WLAN, SD-Card, Bluetooth)• GGf Video-Anleitung• Übersicht zu OR-Lab - IDE-Anleitung• Welche Roboter können verwendet werden• (Später) Anleitung zur Nutzung von Community-Funktion;

Verteiltes Programmieren etc.• + FAQ• Link zur Open-Source Community

ComponentsOR Landing page | Tutorial• Kleine Programmierbeispiele für Lehrkräfte und Kids• Ggf. Als Video oder also Programmierübung

AppInventor http://appinventor.mit.edu/explore/ai2/beginner-videos.html Code.org

http://studio.code.org/hoc/1 • Was ist Robotik / Autonomes Fahren?

– Beispiele aus dem Realenleben (Fraunhofer…)– Umsetzung mit Roberta– Bauanleitung – Self-driving-Roberta– Beispielprogrammierung– Downloadmöglichkeit vorprogrammierter „Eigner Blöcke“

• Nutzen der OR-Animation– Was geht, was geht nicht– Beispiel

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Was ist Open Roberta?• Das Projekt Open Roberta setzt auf die über 10Jährige Erfahrung der Fraunhofer IAIS

Initiative „Roberta – Lernen mit Robotern“ auf. Seit mehr als 10Jahren haben die Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS nun Erfahrung wie insbesondere Mädchen aber auch Jungen für Naturwissenschaften und Technik begeistert werden können. Dabei nutzt das Konzept von Roberta die firmeneigene LEGO® MINDSTORMS™ Software, die auf Windows-oder Mac-PCs läuft. Üblicherweise verwenden die von Roberta zertifizierten Lehrkräfte die Software und besitzen die dazu erforderliche kostenpflichtige Lizenz. Oft sind mit der Nutzung dieser Software – Updates und zusätzliche Treiber erforderlich. Für den Betrieb verantwortlich ist häufig der Roberta-Teacher selbst. Dieser muss vor einem Roberta-Kurs ggf. alle Computer auf den aktuellen Stand bringen, damit die Schülerinnen und Schüler mit dem bauen und programmieren ihrer Roboter beginnen können. Dies stellt eine erhebliche Hürde für viele Lehrkräfte da. Hinzu kommt, dass die Pflege von Software und die Administration von Computern nicht zum eigentlichen Aufgabengebiet der jeweiligen Lehrkraft zählen und entsprechend zusätzlichen Aufwand erfordert. Ein weiterer Nachteil der vorhandenen Software ist, dass diese nicht für die stetig wachsende Zahl von Tablet-PCs genutzt werden kann.

Was ist Open Roberta? 2• Ziel von Open Roberta ist es durch den Einsatz einer kostenfreien, cloud-basierten Software – die

einfach mit einem herkömmlichen Browser (wie Firefox, Chrom oder Safarie) aufgerufen werden kann – zum einen den Aufwand für die Roberta-Lehrkräfte zu minimieren, Software und Sicherheits-updates entfallen beispielsweise komplett, zum andern Kindern und Jugendlichen wie aber auch Lehrkräften (bzw. allen anderen Personen) die Möglichkeit zu bieten auch einfach von zu Hause aus eigene Programme für einen LEGO® MINDSTORMS™ Roboter zu schreiben. Dabei wird es zukünftig keine Rolle spielen, ob man am PC oder am Tablet programmieren möchte.

• Aufruf: „Open Roberta ermöglicht es jedem Kind in Deutschland, spielerisch programmieren zu lernen und unsere digitale Gesellschaft mitzugestalten!" Unter diesem Motto stellt das Fraunhofer-Institut IAIS die Weiterentwicklung der erfolgreichen MINT-Initiative „Roberta – Lernen mit Robotern“ vor. Im Projekt „Open Roberta“ entsteht eine einzigartige Open-Source-Programmierplattform für Kinder, Jugendliche und Lehrkräfte, die am 4. November in Berlin erstmals öffentlich präsentiert wurde.

• In diesem Kontext lädt Fraunhofer IAIS mit Open Roberta weitere Vertreterinnen und Vertreter aus Bildungspolitik, Forschung, Wirtschaft und dem Bildungswesen dazu ein, Open Roberta zu unterstützen um somit die Motivation von MITN-Nachwuchskräften für den Industriestandort Deutschland gemeinsam weiter voranzutreiben.

Open Roberta und RobertaTechnische Weiterentwicklung der Initiative zu »Open Roberta«• Innerhalb des Projekts »Open Roberta« entwickelt das Fraunhofer IAIS eine Cloud-basierte Software,

die jedem Kind in Deutschland ohne technische Hürden die Programmierung eines Roboters ermöglicht – von ersten Programmierschritten bis hin zur Programmierung intelligenter Roboter mit vielerlei Sensoren und Fähigkeiten. Über die offene Programmierumgebung hinaus werden die Nutzer die Möglichkeit haben, interaktiv, wie in einem sozialen Netzwerk, gemeinsam Programme zu entwickeln und sich über ihre Erfahrungen beim Programmieren mit anderen austauschen zu können.

»Der Nachwuchs von heute programmiert für den Nachwuchs von morgen«• Die Software wird »open source« entwickelt. Das Fraunhofer IAIS wird in der ersten Phase das Roberta-

Netzwerk sowie Hochschulen und ihre Studierenden aktiv in die Entwicklungsarbeiten einbinden – somit stärkt das Projekt gleichzeitig die Zusammenarbeit mit Hochschulen und trägt zur Förderung praktischer Programmiererfahrung für Studierende bei. In der zweiten Phase wird die Software dann ohne Einschränkungen für alle »open source« zugänglich sein. Zudem können Schülerinnen und Schüler aus ganz Deutschland über Ideenworkshops und Wettbewerbe aktiv zur Entwicklung der Open-Roberta-Programmierumgebung beitragen. Das Projekt ist auf zwei Jahre angelegt und wird von Google mit einer Million Euro finanziell sowie von LEGO Education mit über 100 Roberta-Boxen materiell unterstützt. Ziel ist es, das Roberta-Konzept in Deutschland weiter zu etablieren und damit einen noch größeren Beitrag zur Förderung des MINT-Nachwuchses für die Zukunft unserer digitalen Gesellschaft zu leisten!

Open Roberta Lab• Open Roberta Lab

Als Open Roberta Lab wird die Programmierumgebung von Open Roberta bezeichnet. Das Open Roberta Lab ist übersichtlich gestaltet und soll damit vor allem Kindern und Jugendlichen ab 10 Jahren die Freude am Programmieren von Robotern vermitteln. Aber auch Lehrkräfte werden zukünftig Open Roberta nutzen können, um sich selbst mittels der angebotenen Tutorials in die Programmierung einarbeiten zu können. Zusätzlich wird das Open Roberta Lab auch Funktionalitäten wie beispielsweise:– Collaborative Programming: Gleichzeitiges arbeiten an einem Programm von

unterschiedlichen Orten aus– Teilen von Programmen: Benutzer des Open Roberta Lab können ihre

Programme mit andern Nutzern teilen– Micro-Communities: Open Roberta Lab soll es zukünftig – Klein-Gruppen zu

bilden, um sich innerhalb der Gruppe auszutauschen

Open Roberta Lab 2

Kurze Beschreibung – Open Roberta Lab:

• Grafische Programmierung• Block-Palette• Programm übertragen• Einstellungen• ….

Open Roberta Lab 3Open Roberta goes open-source

Open Roberta (OR) wird komplett wird open-source sein – der Name ist also Programm! Jede und Jeder ist eingeladen sich den Projektfortschritt z.B. über unser Wiki anzusehen oder sich selbst den OR-source-code herunterzuladen und diesen z.B. lokal, auf dem eigenen PC, zu installieren. Personen, die Änderungen aus dem Open Roberta source-code erstellen möchten, können den Begriff Roberta Lab verwenden und … folgendes Logo für ihr Roberta Lab verwenden… . Fraunhofer IAIS wird die Freigabe seiner eigenen Versionen unter dem Namen "Open Roberta Lab" veröffentlichen. Open Roberta Lab ist somit für jeden Quellcode, der tatsächlich von Fraunhofer IAIS ist reserviert. "Aber auch mitmachen, aktiver Teil der Open-Roberta-Community zu werden ist kein Problem. Hierfür sind drei Rollen vorgehsehen:

– Gast / Besucher– Contributor– Committer

Als Gast / Besucher bezeichnen wir alle, die sich interessiert an Open Roberta zeigen und gerne einen Blick auf unsere Wiki oder auf die Projektfortschritte, die wir regelmäßig über unsere Webseite: dev.open-roberta.de bekannt machen.

Als Contributor (Beitragender) bezeichnen wir Personen, die bereits aktiv Open Roberta mitgestalten wollen. So kann ein Contributor über unsere Mailingliste dev-open-roberta@iais.fraunhofer.de eigene Kommentare oder Beiträge einbringen und sich über zusätzliche Entwicklungsdetails informieren.

Der Committer stellt dabei die aktivste Form der Beteiligung dar. Committer sind diejenigen die aktiv an der Softwareentwicklung von Open Roberta mitwirken.

Konkret bedeutet open-source-basiert bei Open Roberta: – Kompletter Quellcode freiverfügbar – Verwendete Lizenz: – Alle sourcen können auf dem eigenen Rechner installiert werden– Jeder kann mithelfen– Projektfortschritte werden regelmäßig veröffentlicht– Keine Beschränkung auf ein Roboter-System– Wöchentliche Meetings und Skype-Konferenzen– …

Warum Open Roberta?Status Quo: (Situation in Schulen)Heterogene Schullandschaft – oftmals müssen einzelne Lehrkräfte die komplette Schul-IT pflegen und warten, oder die Schul-IT wird von Drittfirmen administriert wodurch Lehrkräfte keinen Möglichkeit haben selbst Softwareinstallationen durchzuführen. Dies führt u.a. dazu, dass unterschiedliche Software-Versionen auf den PC sind oder das die für Roberta benötigte Software

gar nicht installiert werden kann. Oftmals finden sich auch Regulationen, dass die zu installierende Software eine gewisse GigaByte-Grenze nicht

überschreiten darf. Und in vielen Fällen benötigen heutige Programmierumgebungen leistungsstarke, moderne PCs wie sie nur in wenigen

Schulen vorhanden ist. Nicht zu unterschätzen ist zudem, dass kostenpflichtige Software aus Mangel an finanziellen Mitteln gar nicht erst beschafft

werden kann.

Eine Webbasierte Programmierumgebung wie das Open Roberta Lab kann ganz einfach mit dem gewohnten Browser geöffnet werden. Vorhandene Hardware oder Administartionsrechte spielen hier keine Rolle.

Zudem ist das Open Roberta Lab kostenlos und als open-source basierte Softwareanwendung transparent und beliebig auf andere Roboter-Systeme erweiterbar.

Die Hürden für Lehrkräfte aber auch für Schülerinnen und Schüler werden mit dem Open Roberta Lab abgebaut. Es spielt zukünftig keine Rolle mehr, ob in der Schule, von Zuhause mit dem PC oder dem Tablet-Computer seinen Roboter

programmieren möchte. Kein Internetanschluss vorhanden? Auch das ist bei Open Roberta kein Problem. Das gesamte ORL lässt sich komplett auf dem eigenen PC oder auch

Schulserver installieren.

Vorteile Open Roberta• PC, Tablet-PC und per Smartphone nutzbar• Geringe Hardware-Voraussetzungen • Keine (Sicherheits)-updates notwendig• Programmierung von Zuhause oder in der Schule möglich• Ermöglich das Programmieren mit Freunden ohne das man sich vor dem

selben PC/Tablet befinden muss• Vollkommene Transparenz dank open-source-basierter Entwicklung• Auch als eigene lokale Serverinstallation nutzbar• Kostenfrei• Keine Installations- / Adminrechte notwendig

• Online-Tutorial• Nutzbar auch für andere Roboter-Systeme

NEPONEPO®

• Innerhalb des Open Roberta Projekts wird ähnlich wie bei der LEGO MINDSTORMS Software auch eine grafisch-basierte Programmiersprache genutzt. Damit ermöglich Open Roberta einen sehr einfachen Einstieg in die Programmierung. Das EntwicklerInnen- Team vom Fraunhofer IAIS hat dabei eine eigene Programmiersprache mit dem Namen NEPO entwickelt.

• NEPO nutzt dabei die freiverfügbare Blockly-Bibliothek und hat diese um eigene Funktionalitäten erweitert und wo notwendig für Open Roberta angepasst. Mit NEPO können, wie bereits von der LEGO Software gewohnt, grafische Programmierblöcke einfach aneinander gefügt werden, um so seinem Roboter „Leben“ einzuhauchen. Ein großer Vorteil von NEPO sind seine offenen „Schnittstellen“. Diese erlauben es beispielsweise weitere NEPO-Programmblöcke zu entwickeln oder aber auch andere Roboter-Systeme anzubinden. Alle die bei Open Roberta aktiv mitmachen möchten sind eingeladen NEPO stetig zu verbessern.

Google und Open RobertaGoogle unterstützt Open Roberta – Historie

• Seit 2011 steht Roberta mit Google in Kontakt. Angefangen hat die Kooperation mit der Unterstützung von Roberta bei der Erweiterung des Roberta-Konzepts um die grafische Programmierung von Smartphones mit dem vom MIT entwickelten AppInventor. In 2012 ging die Zusammenarbeit mit Google noch einen Schritt weiter und es wurden Google-Mitarbeiter zu zertifizierten Roberta-Teachern ausgebildet. Seitdem finden sich in München (und Seit 2015 auch am Google-Standort in Lübeck) Googler die als Roberta-Teacher Kinder und Jugendlichen für MINT begeistern.

• Auf dieser gemeinsamen Basis haben, im Frühjahr 2013, Forscher von Google und Fraunhofer IAIS gemeinsam überlegt, wie die technischen Hürden für Lehrkräfte und SchülerInnen, die mit der Nutzung der bei Roberta standardmäßig eingesetzten Desktop-Software auftraten, minimiert werden könnten. Die Lösung hierfür wurde schnell gefunden – die Software muss in die „cloud“. Mit dieser Variante entfällt der Installationsprozess, das regelmäßige einspielen von (Sicherheits-) updates und das administrieren der Software auf den benötigten/allen Schulcomputern. Zugleich waren sich Google und Fraunhofer IAIS von Beginn an einig, dass die Entwicklung einer derartigen cloud-Software open-source, also mit der maximal möglichen Transparenz, erfolgen muss. Fraunhofer IAIS hat daraufhin mit der Unterstützung von Google Deutschland einen Antrag über die Unterstützung Robertas mit der Summe von 1.000.000€, für die Entwicklung eben dieser cloud-basierten, offenen (open-source) Software verfasst. Dieser Antrag wurde bei Google.org (ehemals Google Foundation) dem gemeinnützigen Bereich Googles – erfolgreich eingereicht. Anfang 2014 konnten mit Google.org alle noch offenen Fragen geklärt werden und das Projekt intern starten.

Wie bekomme ich Open Roberta zum laufen?Du benötigst folgende Komponeten für Open Roberta: einen PC oder ein iPad mit WLAn und Internetanschluss einen LEGO MINDSTORMS Roboter EV3 folgenden USB WLAN Dongle: http://www.edimax-de.eu/de/produce_detail.php?pd_id=297&pl1_id=1&pl2_id=44 eine Mico-SD-Karte + Adapter z.b.

http://www.amazon.de/s/ref=sr_nr_p_n_feature_browse-b_3?rh=n%3A340843031%2Cn%3A427958031%2Cn%3A1199764%2Cn%3A316913011%2Ck%3Amicro+sd+card%2Cp_n_feature_browse-bin%3A411633031%7C411634031&sort=price-asc-rank&keywords=micro+sd+card&ie=UTF8&qid=1411122511&rnid=411630031

ein SD-Karten Lesegerät

Führe nun folgende Schritte aus um deinen EV3 Brick einzurichten:1. Verbinde die micro SD Karte mit dem Adapter und schließe diesen an dein PC/ Laptop an.2. Lade dir das lejosimage.zip im Open Roberta Lab herunten: www.open-robertalab.de/download ?)3. Nachdem der Download abgeschlossen ist, entpackst du die Datei auf die SD Karte. Du solltest dort nun einen Ordner sowie einige Dateien

sehen.4. Folge nun dem Link zu Oracle unter: www…..5. Registriere dich um dort die Software „Java SE Embedded Version 7“ herunter zu laden6. Nachdem der Download abgeschlossen ist, kopierst du die Datei auf die SD Karte (Vorsicht: nicht entpacken!).7. Entferne die micro SD Karte mit Adapter von deinem PC.8. Stelle sicher, dass der EV3 Brick ausgeschaltet ist!9. Stecke den WLAN Adapter in die seitliche USB Buchse deines EV3 Bricks.10. Trenne nun die micro SD Karte und den Adapter voneinander und lege die micro SD Karte in deinen EV3 Brick.11. Starte den EV3 Brick anschließend.

Das System wird sich in den kommenden Minuten selbst installieren und danach neu starten.War die Installation der neuen Firmware erfolgreich, kannst Du Deinen Roboter nun mit Open Roberta Lab verbinden.

Wie bekomme ich Open Roberta zum laufen? IIEV3-Roboter mit Open Roberta verbinden: 1. Verbinde den Roboter mit Deinem WLAN Netz, in dem Du

Zum WLAN-Menü auf dem EV3-Stein navigierst Dein WLAN auswählst Das Passwort Deines WLANs eingibst

2. Stelle sicher, dass Dein PC/ Laptop ebenfalls eine WLAN-Verbindung hat. 3. Anschließend müssen Roboter und PC/Tablet miteinander verbunden werden. Dafür wird ein sogenanntes Token (ein achtstelliger Code) benötigt.

Dies funktioniert folgendermaßen: In dem Hauptmenü Deines EV3 navigierst du zu dem lächelnden Roboter (Roberta) mit der Überschrift Open Roberta Lab und wählst dieses Symbol aus Auf dem Display wird nun die Meldung "waiting for registration..." angezeigt, darunter das Token. Dieses Token gibst Du nun bei Open Roberta Lab im XY Menü ein. Stimmt Deine Eingabe mit dem abgebildeten Token auf dem Brick Display überein, so erscheint eine Erfolgsmeldung und Du kannst jetzt mit dem programmieren loslegen! Hast du versehentlich einen Fehler beim eintippen des Tokens gemacht, kannst Du die Eingabe wiederholen.

4. Ob alle Schritte richtig ausgeführt wurden erkennst Du folgenden Merkmalen: Ist Dein Roboter erfolgreich mit Open Roberta Lab verbunden befinden sich rechts oben neben dem WLAN Symbol zwei Augen sehen, (In der Webanwendung) Im Open Robeta Lab wird eine grüne Lampe bei XY Menü angezeigt, daneben steht der Name Deines Roboters. Ist die Lampe rot, ist dein Roboter noch nicht verbunden (Not

yet implemented). Gehe zu Punkt 1 (vom 2. Teil) und versuch es erneut.

Erstes Programm mit Open Roberta schreiben:5. Ziehe einen Block unter den Start-Block z.B. den Fahre-Block (screenshot von Open Robertalab einfügen)6. Klicke nun auf das „Start“ Zeichen rechts unten (Hinweise einfügen)7. Drücke auf folgende Taste am EV3 (Screenshot)8. Dein Roboter sollte nun losfahren („Hello Robot“)• Weitere Punkte für die Hilfeseite im Open Roberta Lab - Menü Auf der Downloadseite von uns wäre auch noch eine Hilfe Kategorie gut die einige Tipps enthält, wenn die Kinder irgendwo failen: Die meisten SD Karten werden wie folgt ausgeliefert: Eine FAT32 Partition, primär (erforderlich damit die bootfähig ist). Wenn die Karte schon früher unter

Windows genutzt und evtl. mal neu formatiert wurde, könnte die auch NTFS (Windows Dateisystem) sein. Muss man dann in Windows Explorer neu formatieren. Wenn der Brick trotz eingelegter SD Karte in die Lego Firmware bootet, dann ist die SD Karte als "logisch" anstatt primär formatiert (selber schon gehabt ;-)).

Wie kann ich im Open Roberta Lab programmieren?

Wie kann ich bei Open Roberta mitmachen?

ComponentsOR Landing page | InformationenErläuternde Texte zu OR• Warum OR? • Für Wen?– Vorkenntnisse– Voraussetzung (SD-Card, USB, Bluetooth)

• Vorteil OR– Cloud-based– Open-source

• OR und Roberta• Google und Roberta