WaterColorBot als STEAM-Labor

19. September 2018, 08:46 Uhr
WaterColorBot-Elektor-TV
WaterColorBot V2.0 ist vormontiert und getestet.
Weder Spielzeug noch Gadget – dieser WaterColorBot ist ein attraktives Bildungs-Projekt, das Mädchen und Jungs samt Erwachsene und Lehrer in die Welt der Robotik und des kreativen Gestaltens hineinzieht. Es bietet also nicht nur die Möglichkeit, numerische Steuerung zu bauen und zu lernen, wie man Roboter programmiert. WaterColorBot V2.0 bietet einen weit größeren Horizont. Im Grunde handelt es sich dabei um einen speziellen Stiftplotter, der Aquarelle vor Ihren Augen auf Papier pinselt. Er taucht seine Pinsel in Wasser und holt sich dann die richtige Farbe. Es werden normale Aquarellfarben und normales Papier verwendet. Es ist kein Spezialzubehör erforderlich.

Kompatibel mit jedem Mac, Windows- oder Linux-PC

WaterColorBot ist auch eine echte numerisch gesteuerte (CNC-)Maschine, mit der kreative Menschen erstaunliche Dinge tun können. Zwei im Rahmen dieses „Roboters“ verbaute Motoren treiben jeweils eine kleine CNC-gefräste Aluminiumwinde an. Diese Anordnung zieht Kabel, die an Stangen befestigt sind, die die X- und Y-Position des Pinsels steuern, welcher auf einem Aluminiumschlitten montiert ist.

WaterColorBot V2.0 wird vormontiert, getestet und gebrauchsfertig geliefert. Er kommt mit einem Starter-Set aus Aquarellfarben, Papier und einem Pinsel. Auch andere Wasserfarben werden unterstützt. Eine Bibliothek der unterstützten Farbsätze ist Teil der Dokumentation. Mit kundenspezifischen Unterdecks kann man die Palette verwendbarer Farben erweitern: flüssige Wasserfarben, Temperafarben und Aquarellstifte.
Sie benötigen lediglich einen freien USB-Anschluss an einem Mac-, Windows- oder Linux-PC sowie einen Internetzugang, um Software, Anleitungen und Zeichnungen herunterzuladen.
 

Formate und Modi

Es stehen zwei verschiedene Mal-Modi zur Verfügung: Der Modus „Automatic“ mit verschiedenen Intervalleinstellungen für die Wiederbefeuchtung des Pinsels und Echtzeit-Skizzierung im Modus „manual“ nach einer Skizze auf dem Bildschirm und manuellen Befehlen für die Wiederbefeuchtung des Pinsels.

Für Vektorgrafik verwendet der Roboter das SVG-Dateiformat. Die bekannte Inkscape-Software kann aus vielen verschiedenen Dateiformaten (PDF, Illustrator, ....) in SVG konvertieren. Für Experimente mit pixelorientierten Bildern und die Konvertierung dieser Dateien in Farbvektorgrafiken sollte man andere Software-Konvertierungswerkzeuge verwenden.

Labor für „Science“, Technik, „Engineering“, „Art“ und Mathematik (STEAM)

WaterColorBot ist ein gut dokumentiertes Open-Source-Projekt (Hardware, Firmware und Software). Seine „hackbare“ Hardware wurde so konzipiert, dass sie für viele andere Projekte weit jenseits eines Zeichen/Mal-Roboters hinaus erweitert und wiederverwendet werden kann.
WaterColorBot ist zudem ein Labor für das Lehren und Erlernen von vielen Aspekten von Naturwissenschaft und Technik.

Physik: Additive und subtraktive Farben, Oberflächenspannung, Wärmeleitfähigkeit, Riemenscheiben, Winden, Kraftdiagramme, Spannung, Reibung, Drehmoment und Kraft, elektrische Leistung, Festigkeit von Materialien, Flexibilität von Materialien, Elastizität.
Chemie: Löslichkeit, Verdampfung, Chromatographie.
Biologie: Probenvorbereitung, mit WaterColorBot als Pipette Bakterien auf Nährböden „malen“. Übertragen von Moossporen auf Oberflächen für das Wachstumsbeobachtungen. Experimente mit chemischen Inhibitoren für das Kulturwachstum.
Technik: Lithographie (mit einem Ätzresiststift). Gedruckte Schaltungen, bei der mit einem leitfähigen Stift Platinen erstellt werden. Einführung in die Entwicklung von Software-, CAD- und numerischen Steuerungskonzepten.
Mechanik: Bewegungssteuerung, Kraftübertragung, DC- und Schrittmotoren, lineare Getriebe, Drehbewegung.
Elektronik: Schaltungsentwicklung, Mikrocontroller, Stromversorgungen, Spannungsregler, digitale Logikschnittstellen, H-Brücken und Motorsteuerung.
Software: Computergrafik, numerische Steuerungen, Firmware-Design.
Kunst: Malen, Ausprobieren anderer Techniken (Ölfarben oder Pastellfarben).
Mathematik: Tangrams malen und ausschneiden, das pythagoräische Theorem beweisen, geometrische Konstruktionen, Grafikfunktionen und Daten, Koordinatensysteme.
 
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