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Glasfasern aus der Optoelektronik in der Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und Mathematik, Foto: Universität Paderborn

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Glasfasern aus der Optoelektronik in der Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und Mathematik, Foto: Universität Paderborn

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Informatik im Containerhafen – Schüler entwickeln neue Technologien zur Arbeitserleichterung

Am 24. März 2015 fand die Abschlusspräsentation des Projektkurses "Informatik im Containerhafen" statt, der zum zweiten Mal in Kooperation mit dem Gymnasium Theodorianum an der Universität Paderborn durchgeführt wurde. Die fünf Schüler des Gymnasiums stellten dort vor wissenschaftlichen Mitarbeitern des Instituts sowie ihrer Lehrerin und dem stellvertretenden Schulleiter ihr entwickeltes Modell vor.

Die Fachgruppe "Didaktik der Informatik" (DDI) der Universität Paderborn arbeitet seit einigen Jahren im Rahmen des Schülerprojekts "Informatik im Containerhafen" eng mit dem Gymnasium Theodorianum Paderborn zusammen. Bei diesem Projekt geht es darum, den Schülerinnen und Schülern das eigenverantwortliche Arbeiten an einem Soft- und Hardwareprojekt zu ermöglichen, um auf diese Weise ihr informatisches Wissen außerhalb des Schulunterrichts in einem realen Szenario kreativ anwenden zu können. Sie entwickeln dabei eigenständig, aber unter der Aufsicht und Anleitung von Jonas Neugebauer, wissenschaftlicher Mitarbeiter der Fachgruppe DDI, neue Technologien und werden dabei für die präzisen Arbeitsschritte sensibilisiert.

In einem Containerhafen müssen Logistik und Technologie gut ineinander greifen, um die Container auf den riesigen Geländen von einem Ort zum nächsten zu befördern. Die Schülergruppen aus dem Kreis Paderborn entwickeln gemeinsam mit der Fachgruppe DDI jedes Jahr neue Technologien, die die Navigation von Containertransportern in den Häfen zunehmend automatisieren und erleichtern. In diesem Jahr bauten Jan Kukulenz, Philipp Menzel, Philipp Brinkmann, Stephan Detert und Maximilian Nürmberger, Schüler der Jahrgangsstufe Q2 des Gymnasium Theodorianum, auf dem Modell ihrer Vorgänger auf. Sie entwickelten gemeinsam mit Jonas Neugebauer eine Software- und Kamerabasierte Methode, um die Transporter per Fernbefehl zu den Containern fahren lassen zu können. Zu diesem Zweck werden sogenannte Fiducials, Markierungen bestehend aus starken schwarz-weiß-Kontrasten, oben auf den Containern und dem Fahrzeug befestigt und mit einer Identifikationsnummer versehen. Eine waagerecht zum Boden angebrachte Kamera erfasst das Gelände und erkennt, dank der Fiducials, auch bei variierenden Lichtverhältnissen die Container und das Fahrzeug und sendet deren Standorte an einen Computerserver. Mithilfe der von Schülern entwickelten Software können dem Fahrzeug via Bluetooth Befehle übermittelt werden. Diese bestehen aus Koordinaten des erfassten Geländes, Winkeln und Entfernungen sowie der Identifikationsnummer des Containers. Das Fahrzeug fährt daraufhin zu dem Zielcontainer.

Bei der Projektpräsentation haben die fünf Schüler ein Modellgelände aufgebaut, bestehend aus einem Fahrzeug von Lego Mindstorms, einigen auf dem Tisch Platzierten Fiducials sowie einer in etwa 2 Meter über dem Tisch angebrachten Kamera. Die Daten wurden an die Software auf einem Laptop übermittelt und von dort aus die Befehle an das Fahrzeug gesendet.

Das Projekt war an einigen Stellen mit Sicherheit eine große Herausforderung für die auf dem Gebiet der Informatik und Elektrotechnik eher unerfahrenen Schüler, mit ihrem Ergebnis und ihrer Zusammenarbeit aber sind sie selber und auch Jonas Neugebauer sehr zufrieden. Ermutigt und betreut wurden die fünf von ihrer Informatiklehrerin Nicola Twiste, die ein großes Lob für die Begeisterung und Eigeninitiative der Schüler äußerte.

Die Universität der Informationsgesellschaft