In Guadalajara, Mexiko, hat ein Team der Jesuitenuniversität ITESO RoboMeshA entworfen, eine tragbare Bildungsplattform, die Schülerinnen und Schülern ermöglicht, Robotik und künstliche Intelligenz ohne spezielle Ausrüstung zu entdecken. Das Projekt wurde im Rahmen der Initiative EPICS in IEEE von einer multidisziplinären Gruppe aus 15 Ingenieurstudierenden, betreuenden Lehrkräften und Freiwilligen der IEEE-Sektion Guadalajara durchgeführt.
In vielen weiterführenden Schulen der Stadt haben motivierte Lehrkräfte und talentierte, an Wissenschaft, Technologie, Ingenieurwesen und Mathematik interessierte Schülerinnen und Schüler keinen Zugang zu fortschrittlichen Werkzeugen wie Robotiklaboren. Dieser Mangel schränkt die Möglichkeiten ein, praktisch an Spitzentechnologien zu arbeiten.
Ein mobiles Labor
Statt zu verlangen, dass eine Schule einen dedizierten Computerraum einrichtet oder komplexe Software installiert, funktioniert RoboMeshA als mobiles All-in-One-Lernnetzwerk. „RoboMeshA bringt Robotik und KI zu Schülerinnen und Schülern, die keinen Zugang zu speziellen Einrichtungen oder vorinstallierter Software haben », erklärt Fernando Vidal Luna, Teammitglied, IEEE-Studentenmitglied und Studierender der Mechatronik an der ITESO.
Die Schülerinnen und Schüler verbinden sich direkt über einen Webbrowser mit der Plattform. Sie können den Roboter manuell steuern oder seine Kontrollmodi nutzen, die es ermöglichen, ihn bei der Fortbewegung zu beobachten, Hindernisse zu erkennen und ihnen auszuweichen. Laut Jorge A. Lizarraga, betreuendem Lehrer des Projekts, „vereint das Projekt mechanisches Design, eingebettete Systeme, Regelungstechnik, Computersehen und KI in einem einzigen robotischen System, das als mobiles Lernlabor fungiert ».
Das Team gibt an, dass junge Lernende sich für Technologie, Programmierung und Robotik interessieren, aber selten die Gelegenheit haben, an Systemen zu arbeiten, die Mechanik, Elektronik, Software und Steuerung kombinieren. Es wurden zwei Einheiten gebaut, und eine modulare Kopplungsarchitektur wird entwickelt, um die Fähigkeiten des Systems für Forschung und Unterrichtsdemonstrationen zu erweitern. Laut dem Team würde dieses Design es vier Robotern ermöglichen, zusammenzuarbeiten.
Herausforderungen im Design
Das Projekt stellte mehrere Schwierigkeiten dar. „Eine der Hauptherausforderungen betraf das strukturelle Design des Roboters », erklärt Fernando Vidal Luna. „Es ging nicht nur darum, ein Chassis zu bauen, in dem alle Komponenten Platz finden, mit ausreichender Stabilität, Steifigkeit und Gewichtsverteilung. Es musste auch die Elektronik geschützt, aber dennoch zugänglich für Wartung, Tests und Modifikationen sein. »
José S. González, ebenfalls Mechatronik-Student, betont zudem die Schwierigkeit, eine Plattform zu entwerfen, die von Lernenden mit unterschiedlichem Erfahrungsniveau genutzt werden kann. Das Team validierte das Gerät im Unterricht mit den Schulen CETI Colomos und Prepa ITESO. „Wir wollten, dass die ersten Interaktionen mit dem Roboter einfach und intuitiv sind, sodass die Schülerinnen und Schüler den Roboter einfach einschalten, sich mit seinem Netzwerk verbinden und mit ihm interagieren können, ohne sich mit Softwareinstallation, aufwändiger Konfiguration oder Fehlerbehebung befassen zu müssen », präzisiert er.
Eine auf soziale Wirkung ausgerichtete Ausbildung
Ein Teil der Teilnehmenden kam aus dem Programm für angewandte Berufsprojekte der ITESO. Sie erhielten so praktische Schulungen in Projektmanagement, Systemintegration und nutzerzentrierter Gestaltung. Im Mai präsentierte das Team einen Forschungsartikel und ein Poster auf dem Ingenieurkongress des jesuitischen Universitätssystems.
„Zu sehen, wie ein Design von einem digitalen Modell zu einem physischen System wird, war unbezahlbar », sagt José S. González. „Die Arbeit mit Studierenden unterschiedlicher Hintergründe hat uns gelehrt, den Endnutzern zuzuhören und für ihre tatsächlichen Bedürfnisse zu entwerfen. » Luis Fernando Luque-Vega, IEEE-Mitglied und Projektleiter, erklärt, er hoffe, dass die Initiative als Modell für die Ingenieurausbildung diene. „Ich hoffe, dass RoboMeshA von Schulen, Universitäten und IEEE-Studentengruppen in Mexiko und international als Modell für die Integration technischer Innovation und gesellschaftlichen Engagements übernommen wird », sagt er.
