🤖 Station EVA & Roboter
🤖 NAO-Roboter EVA-Analyse
👋 NAO kennenlernen
- Größe: 58 cm, humanoide Form
- Hersteller: SoftBank Robotics (früher Aldebaran)
- Einsatz: Bildung, Forschung, Therapie
- Besonderheit: kann laufen, sprechen, Gesichter erkennen
📖 Handbücher und weitere Unterlagen zu unserem NAO: app.osrw.de/NAO
🔍 EVA-Detektiv-Mission
Teams à 3–4 Schüler, jedes Team 3 Minuten mit NAO:
🔽 Eingabe finden
Kameras (2), Mikrofone (4), Berührungssensoren (Kopf/Hände/Füße), Gyroskop, Ultraschall- und Infrarot-Sensoren. Testet: NAO streicheln, mit ihm sprechen, Hand vor die Kameras halten.
⚙️ Verarbeitung verstehen
Spracherkennung, Bildverarbeitung, Bewegungsplanung, Balance-Regelung, Entscheidungs-KI — was tut NAO als Nächstes?
🔼 Ausgabe erleben
Sprechen (Lautsprecher), Bewegen (25 Motoren), LED-Augen in verschiedenen Farben, Gesten, Laufen.
📋 Beobachtungsaufgaben (während der 3 Minuten)
- Eingabe testen: Berührt verschiedene Sensoren — was passiert?
- Reaktionen beobachten: Wie reagiert NAO auf eure Eingaben?
- Ausgaben zählen: Welche verschiedenen Aktionen kann NAO?
- Vergleich: Was kann NAO, was Menschen auch können?
🔍 Diskussion nach den NAO-Runden
- Wo ist NAO besser als Menschen? (nie müde, präzise Bewegungen)
- Wo sind Menschen besser? (Kreativität, Emotion, Flexibilität)
- EVA-Vergleich: NAO vs. Smartphone — was ist ähnlich, was anders?
🔍 Technische Daten NAO
| CPU | Intel Atom 1.6 GHz |
|---|---|
| RAM | 1 GB |
| Speicher | 2–8 GB Flash |
| Betriebssystem | NAOqi (Linux-basiert) |
| Akku | 48,6 Wh (ca. 1,5 h Betrieb) |
| Gewicht | 5,2 kg |
| Sensoren (Eingabe) | 2 Kameras HD, 4 Mikrofone, 9 Berührungssensoren, 2 Ultraschall, Gyroskop, Beschleunigungsmesser, 8 Drucksensoren |
| Aktoren (Ausgabe) | 25 Motoren, 2 Lautsprecher, LED-Augen, LED-Ohren |
Einsatzgebiete: Bildung (Programmieren lernen, Sprachen üben, MINT), Therapie (Autismus, Altenpflege, Rehabilitation), Forschung (KI-Entwicklung, Mensch-Roboter-Interaktion).
🔍 Ausblick: NAOs "Gehirn" ausgelagert
Mit Intel Atom und 1 GB RAM ist NAO für moderne, lokale KI viel zu schwach. Deshalb läuft die KI bei uns nicht auf NAO selbst, sondern extern auf einem leistungsstarken Mac, mit dem NAO verbunden ist — NAO liefert nur noch Sensordaten und führt Bewegungen aus, "gedacht" wird woanders. So bekommt ein über zehn Jahre alter Roboter eine aktuelle KI spendiert.
Weil die KI lokal auf dem Mac läuft, lässt sich sogar die Stimme austauschen, mit der NAO spricht, zum Beispiel eine geklonte eigene Stimme statt der Standardstimme.
Ob dabei wirklich alle Sensoren (Kameras, Mikrofone, Berührungssensoren) sauber mit der ausgelagerten KI zusammenspielen, ist noch nicht vollständig getestet — das ist aktuell in Erprobung.
🧠 CPU-Simulation — Verarbeitung verstehen
⚙️ Das Fetch-Decode-Execute-Modell
Vereinfacht arbeitet eine CPU immer nach demselben Muster:
| 1. FETCH | CPU holt den nächsten Befehl aus dem Arbeitsspeicher — "Was soll ich tun?" |
|---|---|
| 2. DECODE | CPU versteht den Befehl — "Ah, zwei Zahlen addieren!" |
| 3. EXECUTE | CPU führt ihn aus — "5 + 3 = 8" |
| 4. STORE | Ergebnis wird gespeichert — "Fertig, nächster Befehl!" |
🎮 CPU-Simulation als Gruppenspiel
Drei Teams spielen die Bauteile eines Computers:
👥 Team 1: Arbeitsspeicher (RAM)
hält Befehle und Daten bereit. Material: Zettel mit Befehlen wie "ADD 5,3", "PRINT Ergebnis".
🧠 Team 2: CPU-Kern
holt, versteht, führt Befehle aus. Material: Taschenrechner für Berechnungen.
📤 Team 3: Ausgabe-Manager
leitet Ergebnisse weiter. Material: "Ausgabe-Boxen" für Monitor, Drucker, Lautsprecher.
Simulierter Programmablauf:
Befehl 1: LOAD 5 → CPU holt Zahl 5 aus RAM Befehl 2: LOAD 3 → CPU holt Zahl 3 aus RAM Befehl 3: ADD 5,3 → CPU rechnet 5+3=8 Befehl 4: PRINT 8 → Ergebnis an Monitor senden Befehl 5: SAVE 8 → Ergebnis in RAM speichern
Durchführung: RAM-Team gibt Befehle einzeln an die CPU weiter, CPU-Team führt sie Schritt für Schritt aus, Ausgabe-Team ruft die Ergebnisse aus ("8 erscheint auf dem Monitor!"). Alle zusammen zählen die Zyklen.
🔍 Warum sind CPUs so schnell — und werden heiß?
Taktfrequenz: 1 Hertz = 1 Vorgang/Sekunde. Moderne CPUs schaffen 2–5 Gigahertz, also Milliarden Befehle pro Sekunde. Ein Mensch braucht für eine Addition rund 2 Sekunden, eine CPU schafft davon 3 Milliarden in derselben Zeit.
Wärme: Strom fließt, Widerstand erzeugt Wärme, hohe Frequenz bedeutet viele Schaltvorgänge. Deshalb Kühler oder Wasserkühlung, und "Throttling" (die CPU bremst sich selbst, wenn's zu heiß wird).
Multi-Core: 1 Kern = 1 Aufgabe gleichzeitig, 4 Kerne = 4 Aufgaben parallel, wie Teamwork. Hyperthreading lässt jeden Kern sogar 2 Aufgaben jonglieren.
Bei verfügbarem Internet: app.osrw.de/cpu-sim — geht den Fetch-Decode-Execute-Zyklus interaktiv Schritt für Schritt durch.
🖱️ Geräte-Diskussion
Kurze Diskussionsrunde zu Ein- und Ausgabegeräten der Zukunft:
- Welche Eingabe-Methode findet ihr am coolsten (Sprache, Blick, Gedanken, Gesten)?
- Welche würdet ihr gerne in der Schule haben?
- Gibt es Nachteile bei futuristischen Eingaben?
- Wie könnte Schule mit Gedankensteuerung aussehen?