Der Bienentanz

In dem Schülerpraktikum (5 Tage) soll die Bedeutung des Bienentanzes untersucht und nach einer Recherche ein Grundverständnis zum Bienentanz erreicht werden. Durch zwei selbstgebaute Roboter (Baukastenelemente) wird das biologische Prinzip der Kommunikation zwischen Bienen technisch umgesetzt. Schwerpunkt bei dieser Aufgabe ist die Verbindung von klassischen Mechanismen mit einer nachgiebigen Greifstruktur, das Zusammenspiel von Sensoren und Aktuatoren und die Programmierung der Roboter für die Kommunikation untereinander.

Rundtänze zeigen Ziele bis zu einer Entfernung von etwa 100 Metern an. Es wird keine genaue Lage vermittelt. Nur die Qualität wird mithilfe der Dauer und Lebhaftigkeit des Tanzes mitgeteilt (je ergiebiger die Nahrungsquelle, desto lebhafter und länger der Tanz). Die Biene tanzt einfach kreisförmig, nur die Richtung wird geändert).

Schwänzeltänze werden bei Zielen mit einer Entfernung von mehr als 100 Metern verwendet. Dabei beschreibt die tanzende Biene eine mit einer „acht“ vergleichbaren Bahn. Im Gegensatz zum Rundtanz wird nicht nur die Qualität, sondern auch die Lage des Ziels angezeigt. Anhand der Geschwindigkeit, also dem Rhythmus des Tanzes erkennen die anderen Bienen die Entfernung. Die Richtung des Ziels wird durch die Richtung der Schwänzelbewegung gewiesen.

Um den Bienentanz (vereinfacht) technisch umzusetzen, werden LEGO® Mindstorms® Roboter der Reihe NXT verwendet. Programmiert wird mit der LEGO® Mindstorms® NXT Software Version 1.1. Der 1. Roboter (R1) führt zuerst mittels zwei Motoren (wovon jeder je ein Rad steuert) den Schwänzeltanz auf. Dies wird erreicht durch einfaches Kurven- bzw. Geradeausfahren. Anschließend sendet R1 via Bluetooth eine Nachricht an einen 2. Roboter (R2). R2 empfängt die Nachricht und folgt darauf mithilfe eines Lichtsensors einem schwarzen Streifen bis zum Ende. Am Ziel angekommen stößt er gegen ein Hindernis, registriert dieses dank seines Berührungssensors und hält deswegen an. Gleichzeitig veranlasst ein zweiter Lichtsensor (welcher aufgrund eines weiteren schwarzen Strichs anspricht) R2 nach der Nahrung zu greifen. Dies geschieht wie folgt: Die rotatorische Bewegung von zwei weiteren Motoren wird durch zwei Achsen, welche mit einem Gelenk verbunden sind, in eine translatorische Bewegung umgewandelt. Die translatorische Bewegung wird dazu genutzt, um eine eingebaute Spritze zu betätigen, an deren Ende ein Silikongreifer befestigt ist. Dieser schnappt wegen der Druckveränderung (durch das Bewegen der Spritze) auf und zu. Anschließend wendet R2 und fährt zum Ausgangspunkt zurück, wo er wieder aufgrund seines Berührungssensors stoppt. Im Zuge des Praktikums ist ein Video und ein Protokoll von dem Schüler Johannes Renger erstellt worden.

Video - Der Tänzer (600KB) -- hier

Video - Der Sammler (1500KB) -- hier

Das komplette Protokoll mit den Ergebnissen zum Schülerpraktikum erhalten Sie hier.