Die bunten Steine von Lego kennt fast jeder aus der eigenen Kindheit. Das Lego Education Spike Prime Set ermöglicht, spielend leicht in die Welt der Robotik einzusteigen.

Wie der Name schon vermuten lässt, ist das Lego Education Spike Prime Set [1] für den Einsatz in Schulen gedacht. Konkret geht es um den MINT-Unterricht in den Jahrgangsstufen 5 bis 8. Die Schülerinnen und Schüler bauen zuerst die Modelle auf, um sie anschließend zu programmieren. Als Programmiersprache kommen Scratch oder Python zum Einsatz.

Das Herzstück aller Prime-Modelle bildet der programmierbare Hub. Er übernimmt das Ansteuern der Motoren und wertet die Sensoren aus. Außerdem führen Sie darauf die Programme aus, die Sie mit der Spike-App (Abbildung 1) entwickelt haben. Um die Programme in den Hub zu übertragen, nutzen Sie eine einfache USB-Verbindung oder Bluetooth. Möchten Sie Bluetooth einsetzen, sollten Sie darauf achten, einen aktuellen Adapter zu verwenden. Mit Version 5.0 bewegen Sie sich auf der sicheren Seite.

Die App läuft auf vielen mehr oder minder gängigen Betriebssystemen (Windows, MacOS, ChromeOS, Android, iOS). Sträflich vernachlässigt hat man dabei allerdings, dass es weltweit fast 2 Prozent Linux-User gibt. Gerade, weil Linux oft im Bildungssektor auftaucht, sorgt diese Auslassung doch etwas für Verwunderung.

Abbildung 1: Mit der Spike-Prime-App entwickelte Programme laufen später im Hub.

Der Hub (Abbildung 2) verfügt über sechs LPF2-Anschlüsse [2], an die Sie die externen Sensoren und Motoren anschließen. Dabei spielt es keinerlei Rolle, was Sie wo unterbringen. Weiterhin ist im Hub eine frei ansteuerbare 5×5-LED-Matrix verbaut. Bei den EV3-Modellen findet sich an dieser Stelle noch ein kleines Display mit einer Auflösung von 178 x 128 Pixeln. Über den eingebauten Lautsprecher lassen sich Piepstöne erzeugen. Komplexere Klänge spielen Sie über einen verbundenen PC ab. Der Hub verfügt zudem über einen Lage- und Beschleunigungssensor, der in allen drei Raumachsen messen kann. Die Energieversorgung stellt der integrierte Akkupack sicher, den Sie bei Bedarf über die USB-Schnittstelle aufladen.

Abbildung 2: Die sechs LPF2-Anschlüsse des Hubs lassen sich nach Belieben verwenden.

Um den Einstieg in das Set zu erleichtern, gibt es in der App den Punkt Erste Schritte mit SPIKE Prime. Hier erklärt die Anwendung in mehreren Lektionen die Grundfunktionen des Hubs sowie der vorhandenen Motoren und Sensoren. Nach dem Durcharbeiten dieser Übungen können ambitionierte Bastler direkt damit beginnen, eigene Projekte zu konstruieren. Dazu kann man die vorhandenen Bauanleitungen verwenden oder komplett frei arbeiten.

Für die noch nicht so versierten Geeks liefert der Bereich Lerneinheiten kleinere Projekte, die sich leicht im Eigenstudium durcharbeiten lassen. Die Projekte fallen unterschiedlich komplex aus. Dementsprechend kann man mit einfachen Aufgaben beginnen und sich immer weiter steigern. Alle Aufgaben und Bauanleitungen stehen online zur Verfügung. Um die Umwelt zu schonen, haben die Entwickler komplett auf eine Dokumentation in Papierform verzichtet.

Basis- und Erweiterungsset

Vermutlich fragen Sie sich, ob Sie die Spike-Sets auch als Privatperson kaufen können. Die Antwort lautet: Ja, sämtliche Sets sind ohne Einschränkungen im Handel für jeden erhältlich.

Für das Lego Education Spike Prime Set veranschlagt der Hersteller einen Preis von 455 Euro. Es enthält einen großen und zwei mittelgroße Winkelmotoren, einen großen Steuer-Hub mit sechs Ein-/Ausgängen und Kreiselsensor sowie je einen Abstands-, Farb- und Kraftsensor. Hinzu kommen gut 500 Teile aus dem Logo- und Lego-Technic-Bausteinsortiment.

Für weitere Experimente gibt es das Lego Education Spike Prime Expansion Set [3]. Der Preis dafür beläuft sich auf 145 Euro. Es bringt einen großen Winkelmotor, einen Farbsensor, zwei große Räder, diverse Zahnstangen und fast 600 andere Lego-Bauteile mit.

Beispiel: Linienfolger

Damit Sie eine Vorstellung davon bekommen, was Sie mit den Spike-Komponenten so alles anstellen können, bauen wir als Beispiel einen einfachen Linienfolger mit ein paar Extras auf. Der Roboter soll an einer schwarzen Linie entlangfahren. Abbildung 3 zeigt den Parcours. Sobald der Roboter ein blaues Linienstück erreicht, lässt er ein kurzes Piepen ertönen. Sobald er auf ein Hindernis trifft, bleibt er stehen und hupt. Um das Hindernis zu erkennen, benötigt der Roboter den Entfernungssensor.

Abbildung 3: Der Roboter soll entlang einer schwarzen Linie im Kreis fahren.

Anhand dieses Beispiels lassen sich die Grundkonzepte der Interrupt-Programmierung (Farbsensor), der Parallelverarbeitung (mehrere Prozesse starten gleichzeitig und laufen asynchron) und die Interprozesskommunikation (Variablen übertragen Statuswerte zwischen den Prozessen) veranschaulichen – alles mit einem kleinen Lego-Roboter (Abbildung 4). Abbildung 5 demonstriert eine mögliche Programmierung mit Blöcken. Je nachdem, wie die Linie bei Ihnen beschaffen ist, kann es vorkommen, dass Sie einige Parameter im Programm anpassen müssen.

Abbildung 4: Mithilfe des Linienfolgers für unseren einfachen Versuch lassen sich mehrere Konzepte demonstrieren.

Abbildung 5: Das Programm zu unserem Linienfolger besteht aus Blöcken.

Alternativen

An dieser Stelle möchte ich das Augenmerk auf zwei alternative Produkte lenken. Sie entsprechen in ihrer Zielsetzung zwar nicht ganz der von Lego Education Spike Prime, könnten aber für den typischen Bastler trotzdem sehr interessant sein.

Der Makeblock mBot 2 [4] richtet sich an experimentierfreudige Anwender der Altersklasse ab 14 Jahren. Das Chassis besteht aus robustem Aluminium, an das Sie beliebige Teile anschrauben können. Die Programmierung erfolgt wie beim Lego Spike mit Scratch. Für einen Straßenpreis von rund 160 Euro bekommen Sie allerdings nicht so viele Teile für unterschiedliche Modelle wie beim Lego-Pendant; Abhilfe schafft ein passendes Erweiterungspaket.

Mit dem Fischertechnik-Set 559895 Robotics Hightech [5] liegen Sie preislich in einer ähnlichen Region wie bei Lego Education Spike Prime. Der Baukasten für 550 Euro richtet sich an Kinder ab 10 Jahren.

Die Fischertechnik-Komponenten wirken generell etwas robuster und technischer orientiert als ihre Lego-Pendants. Die Steuerung der Roboter übernimmt ein TXT-Modul, das über zahlreiche frei verwendbare Ein- und Ausgänge und ein großes Farb-Display verfügt. Außerdem können Sie das Modul mit einer mitgelieferten USB-Kamera ausstatten. Dadurch “sehen” die Roboter ihre Umgebung. Zudem versprechen die vorhandenen Omniwheels eine Menge interessanter Möglichkeiten.

Das Set enthält 580 Teile, darunter vier Motoren und einen Servo. Allerdings scheint die Anleitung eher für ältere Kinder gedacht zu sein und erfordert mehr Eigenleistung als der Lego-Baukasten. Beim Fischertechnik 559895 Robotics Hightech liegen die Baupläne für die Modelle in Papierform vor.

Schließlich soll nicht unter den Tisch fallen, dass es einen RP2040-basierten RasPi-HAT für Lego-Spike-Komponenten [6] gibt, der vier Ports für das Ansteuern entsprechender Bauteile bereitstellt. Allerdings war die Aufsteckplatine bis zum Redaktionsschluss nicht lieferbar, wir konnten sie daher nicht testen.

Fazit

Beim Testen empfand ich anfangs die verwendeten Bausteine als etwas zu bunt, was sicher eine Frage des (Erwachsenen-)Geschmacks ist. Letztlich habe ich mich schnell an die farbenfrohen Roboter gewöhnt. Die von Lego bereitgestellten Anleitungen taugen bestens für das Eigenstudium von Nachwuchs-Geeks. Durch das breite Spektrum von einfachen Projekten bis hin zu komplexeren Konstruktionen greifen sie jungen Bastlern beim Einstieg in die Welt des Programmierens unter die Arme.

Die einzige Kritik: Die Spike-Sets könnten etwas preiswerter sein. Vor allem, wenn man einen Blick auf die Alternativen wirft, drängt sich der Verdacht auf, dass der Hersteller Gewinn auf Kosten der Bildung machen will. Doch selbst Geeks in den höheren Semestern versprechen die Lego-Spike-Sets viel Spaß an den Robotern und den Experimenten. Eigene Versuchsaufbauten sind rasend schnell zusammengeklemmt. (csi)