Das ansprechende Design, das dem natürlichen Vorbild nachempfunden ist, und die Übertragung von Prinzipien aus der Pflanzenwelt auf die Technik ergänzen das vielfältige MINT-Angebot von Festo um neue spannende Themen.
Die Grundfunktionen der Roboterblume können ohne Programmierung genutzt werden. Darüber hinaus kann der Mikrocontroller mit der grafischen Programmieroberfläche "Open Roberta" programmiert werden.
Im LX-Kurs "Bionic Flower" entdecken die Schülerinnen und Schüler, wie sich Blumen in ihrer Umwelt verhalten und wie sie sich optimal anpassen. Darauf aufbauend gibt es einfache Hands-on-Experimente mit Papier zum Thema Faltstrukturen. Zum Thema Bedeutung des Lichts wird ein besonderes Augenmerk auf die technische Umsetzung in Form von LEDs gelegt. Aber auch die technische Umsetzung von Sensorik und Aktorik in Bezug auf die natürlichen Wirkmechanismen der Seerose und der Mimose werden erläutert.
Sie interessieren sich für die Bionic Flowern? Nehmen Sie Kontakt zu uns auf oder besuchen Sie den Onlineshop einer unserer Vertriebspartner. Die Adressen finden sie am Seitenende.
Bauanleitung
Die Bionic Flower ist eine Roboterblume, die von der Welt der Pflanzen inspiriert ist. Im Video zeigen wir euch eine detaillierte Schritt-für-Schritt-Bauanleitung für unser Bionic Flower Experimentierset.
Tutorial
Begeistert von der faszinierenden Pflanzenwelt? Hast du dich schon einmal gefragt, wie Pflanzen ihre Blütenblätter z.B. aufgrund äußerer Einflüsse wie Berührung oder Licht öffnen und schließen? Im Video spricht Dr. Reinhard Pittschellis von unserem Bionics4Education-Team über Bionik und die Funktion unserer bionischen Roboterblume.
Weitere Experimente
Gestalte deine eigenen Blütenblätter
- Wenn ihr eure eigenen gefalteten Blütenblätter aus normalem Papier herstellen möchtet, haben wir eine Vorlage für euch erstellt. Natürlich könnt ihr eure Blütenblätter auch individuell gestalten. Ladet euch unsere Vorlage für Blütenblätter (pdf) herunter.
Einfaches Papierexperiment zur Faltstruktur
- Manche Pflanzen nutzen spezielle Faltstrukturen, um sich noch besser an ihre Lebensbedingungen anzupassen. Wenn ihr selbst herausfinden wollt, welche Stabilität durch entsprechende Faltstrukturen erreicht werden kann, versucht dieses Experiment. Ladet euch unsere Vorlage "Sandwich" (pdf) herunter.
- Eine Anleitung findest du im kostenfreien Festo LX Kurs "Bionic Flower".
Biologisches Hintergrundwissen
Natürliche Vorbilder
Festo Didactic hat bei der Entwicklung der Bionic Flower Wirkmechanismen von Seerosen und Mimosen zum Vorbild genommen. Diese Pflanzen haben eines gemeinsam: Das Öffnen und Schließen ihrer Blätter aufgrund externer Reize. Die Effekte dienen zur Fortpflanzung und dem Schutz vor natürlichen Feinden.
Natürliches Vorbild: Seerose
Die Seerose ist eine Wasserpflanze, die in Gewässern verankert ist. Die einzelnstehenden Blüten sind schraubig aufgebaut und ermöglichen das Öffnen und Schließen ihrer Blütenblätter in Abhängigkeit von der Lichtintensität. Tagblühende Seerosen öffnen am Morgen ihre Blütenblätter, um auf diese Weise Insekten zur Bestäubung der Blüten anzulocken. Doch wie genau funktioniert die Bewegung der Blütenblätter?
Dieser Wirkmechanismus beruht auf Wachstumsunterschiede zwischen Außen- und Innenseite der Blütenblätter. So wächst die Innenseite des Blütenblattes bei hoher Lichteinstrahlung und die Blume öffnet sich. Bei wenig Licht hingegen wächst die Außenseite und die Blume schließt sich.
Natürliches Vorbild: Mimose
Die Blätter der Mimose falten sich bei mechanischen Reizen wie Berührung oder Erschütterung der Reihe nach zusammen und der Blattstiel senkt sich. Dies dient zum Schutz vor möglichen Fressfeinden.
Das Zusammenfalten der Blätter läuft dabei wie eine Kettenreaktion ab. Ein raffinierter Mechanismus innerhalb der mit Wasser gefüllten Zellstrukturen im Blatt sorgt dafür, dass bei einem externen Reiz, Wasser aus der Zelle abgegeben wird. Somit drückt kein Wasser mehr von innen gegen die Zellwände, die Zelle erschlafft somit, und die Blätter ziehen sich nacheinander zusammen.
Kompetenzen des 21. Jahrhunderts
Die Bionic Flower kann in Teamarbeit entwickelt werden. Ein Team kann aus zwei oder mehreren Personen bestehen. Dies gibt eine Vorstellung davon, wie interdisziplinäre Entwicklungsteams in Projekten, zum Beispiel in der Industrie, zusammenarbeiten, um gemeinsam ein Produkt zu entwickeln. Diese fördern z.B. vier Schlüsselkompetenzen für das digitale Zeitalter wie Kommunikation, Zusammenarbeit, kritisches Denken und Kreativität.
Sobald das Team gebildet ist, müssen gemeinsame Ziele definiert werden. Nur dann können alle effizient auf ein gemeinsames Ziel hinarbeiten. Die folgenden Fragen sollten zuerst im Team gestellt werden.
Stellt euch diese Fragen im Team:
- Welche Art von Blume wollen wir bauen?
- Soll diese Roboterblume auf einem bestimmten biologischen Modell basieren?
- Was soll die Roboterblume tun können?
- Was wollen wir von der echten Blume lernen?
Um in einem Team bestimmte Aufgabenpakete zusammenzustellen, ist es hilfreich, strukturiert und arbeitsteilig vorzugehen. Dabei hilft unter anderem das Projektmanagement. Projektpläne geben einen einfachen visuellen Überblick über ein Projekt von Anfang bis Ende und führen zu einer höheren Arbeitseffizienz der Teammitglieder.
Weitere Informationen zur spielerischen Bildung von Teams findet ihr unter "Teamarbeit".
Für Tipps zur Umsetzung des Projekts erhaltet ihr eine Liste von Aufgaben, die für den Bau der bionisch inspirierten Blume notwendig sind. Ihr könnt gemeinsam einen Projektplan erstellen, der jedem Teammitglied Aufgaben zuweist, die innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens erledigt werden müssen.
MINT-Bezug
Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik
Mathematik
- Faltbare Strukturen: Biegebalken, Flächenträgheitsmoment
Informatik
- Programmierung mit Open Roberta (Scratch) oder C++
Naturwissenschaften
- Faltstrukturen in Natur und Technik kennen
- Den Begriff Bionik erklären können
Technik
- Montage der Roboterblume
- Messen, Steuern und Regeln
- Berührungs- und Lichtsensor verwenden
- Schrittmotor und Sensoren verwenden
Alle Downloads und Links auf einen Blick
Bionic Flower
Allgemeine Downloads
- Broschüre Bionic Flower (pdf)
- Aufbauanleitung Bionic Flower (pdf)
- Ideen für den Unterricht (pdf)
- Projektplan Bionische Blume (pdf)
- Lernpfad (pdf)
Zusätzliche Downloads
LX-Kurs
Software
Open Roberta für Bionic Flower
- Open Roberta Connector (zip)
- Einführung: Wie man Open Roberta benutzt (pdf)
- Einfacher Einstieg in Coding - Open Roberta Coding Aktivitäten Level (I-III) (pdf)
- Open Roberta Bionic Flower Courseware (pdf)
Arduino-Software
- Arduino Portable version zum Programmieren der Bionic Flower (zip)
- Arduino Portable Version Anleitung (pdf)
- GitHub
FAQs & Rechtliche Informationen
