UM MÉTODO SIMPLES PARA O DESENVOLVIMENTO DA CRIATIVIDADE ATRAVÉS DA ROBÓTICA

Clebson Joel Mendes de Oliveira, Jeanderson Alves Lirio, Letícia Estefânia Krebel Pinho.

UCL - Faculdade do Centro Leste Rodovia ES 010 - Km 6 - Manguinhos - Serra - ES - Brasil | CEP: 29173-087

RESUMO Este artigo trata-se de uma abordagem da utilização da robótica educacional nos cursos de engenharia, através de projetos interdisciplinares nos quais alunos são incentivados a criar e desenvolver robôs ou circuitos automatizados.

PALAVRA CHAVE Robótica Educacional, Interdisciplinar, Arduino.

ABSTRACT This article comes up with an approach to the use of robotics for educational degrees in engineering through interdisciplinary projects where students are encouraged to develop and create robots or automated circuits.

KEYWORDS Educational Robotics, Interdisciplinary, Arduino.

1 – INTRODUÇÃO

Quando os alunos ainda são crianças, a criatividade é trabalhada através de artes, música, etc. Mas quando crescem e ingressam em um curso superior, como trabalhar a criatividade? Uma proposta é através da interdisciplinaridade, levando os alunos a desenvolver projetos nas áreas em que pretendem atuar.

A interdisciplinaridade é a integração de áreas e conhecimentos diversos, a fim de promover um melhor e mais amplo aprendizado ao aluno. Infelizmente, a interdisciplinaridade ainda é pouco conhecida.

A melhor maneira de levar os futuros engenheiros a pensar sobre o desenvolvimento de novas tecnologias é unindo projetos interdisciplinares à graduação utilizando a robótica, assim os alunos podem obter conhecimento técnico, de software, mecânico e social, buscando novas maneiras para obtenção de resultados sem atingir o meio ambiente, trabalhando em prol da sustentabilidade; Transformando-os assim em cidadãos capazes de pensar em soluções para os problemas enfrentados pela sociedade.

Tendo em vista essa necessidade dos alunos, o projeto interdisciplinar realizado na Faculdade do Centro Leste (UCL), visa quebrar paradigmas sobre a conciliação das disciplinas de qualquer engenharia, seja ela Mecânica, Controle e Automação, Civil, Produção, Química, Metalurgia, entre outras. O meio pelo qual a UCL tem trabalhado a interdisciplinaridade e a criatividade dos alunos é através de projetos de construção de robôs ou artefatos tecnológicos.

Com o avanço da tecnologia não poderíamos ignorá-la, uma vez que a sua existência e o seu aprimoramento são responsáveis por gerar conforto, segurança e mais facilidades para o dia a dia, seja na área hospitalar, industrial, residencial, etc.

2 – DESENVOLVIMENTO

O desenvolvimento dos projetos se deu através de alunos que cursavam o terceiro período, ainda no ciclo básico do curso de engenharia, em uma disciplina chamada PROJETO INTERDISCIPLINAR II (PI II). A proposta desta é atuar desde a escolha do projeto, até a

sua finalização, sem deixar de lado seu planejamento e desenvolvimento.

Foram pré-definidos alguns projetos para que os alunos pudessem escolher, sendo esses:

- Uma ponte de macarrão capaz de indicar em um computador as forças aplicadas na mesma;

- Uma maquete de uma casa sustentável, simulando e controlando a demanda de energia, buscando soluções, como geração de energia fotovoltaica, eólica e hídrica;

- Construir um ROV (remote operated vehicle – veículo subaquático controlado remotamente) em escala reduzida, controlar os movimentos deste ROV para fazer medições de alguns parâmetros, como temperatura e pressão da água;

- Casa flutuante de concreto (em miniatura), semelhante aos projetos das canoas de concreto onde esta se desloca na água por coordenadas (x e y) conforme o desejo do usuário, como por exemplo: 3m para frente e 2m para direita;

- Um robô móvel (com o movimento realizado conforme o grupo desejasse: rodas, pernas, esteiras...) capaz de seguir uma linha no chão e responder aos comandos do usuário através de som.

Para todos estes temas era de caráter obrigatório o uso da plataforma Arduino. Através da qual é possível construir uma variedade de circuitos de forma fácil e ágil.

Os alunos não possuíam conhecimento específico para elaboração dos trabalhos apresentados, já que não cursaram nenhuma disciplina prática na área de mecânica ou eletrônica. Isso foi motivo de muitos questionamentos, pois os alunos achavam-se incapazes de desenvolver o projeto. Alguns passos foram seguidos para o desenvolvimento: escolha, elaboração, definição de um cronograma, escolha de peças, apresentação de um desenho técnico descrevendo a estrutura mecânica, orçamentos, apresentação da estrutura mecânica juntamente com o software. Todos estes passos tinham prazos a serem cumpridos.

2.1 – Aplicação do Arduino nos projetos:

O arduino é um microcontrolador simples capaz processar as variáveis recebidas pelos sensores e enviar sinais para os atuadores. Em cada um dos projetos o arduino era responsável por:

Ponte de macarrão: Recebe informações dos sensores de pressão e mostra na tela do computador a força que esta sendo aplicada na ponte.

Veículo subaquático: Recebe as informações dos sensores, mostra na tela do computador; Aciona os motores de locomoção de acordo com os comandos recebidos.

Casa Flutuante: Aciona os motores de locomoção de acordo com os comandos recebidos.

Robô móvel: Recebe informações dos sensores de luminosidade e processa a informações de localização; Aciona os motores para a locomoção.

O tema escolhido por nosso grupo foi o robô móvel seguidor de linha.

2.2 - Robô Seguidor de Linha:

No projeto do Robô seguidor de linha o Arduino foi responsável pelo processamento dos dados coletados por sensores e pelo acionamento dos motores. As informações geradas pelos sensores são analisadas pelo microcontrolador e então são passados comandos - através da ponte H ou diretamente para servos motores - para executarem os movimentos apropriados para se manter sobre a linha.

2.3 - Estrutura Mecânica:

Obter uma estrutura leve e funcional foi o primeiro desafio. Esta etapa iniciou-se com a escolha das peças, depois houve a criação de um esquema com pré-disposição das peças. Realizamos orçamento e a compra das peças, como a placa arduino, sensores e motores. Porém alguns circuitos foram construídos pelo próprio grupo, pois era difícil encontrar as peças e, quando encontradas eram muito caras. Utilizamos também chapas de alumínio, acrílico, partes de brinquedos quebrados, elásticos e embalagens de desodorante, rodas de giro livre, entre outros materiais.

Figura 1. Esquema de pré-disposição das peças.

2.4 - Linguagem de Programação:

O Software para a programação do arduino é simples o que facilita a programação por pessoas que não conheçam tanto sobre robótica, como era o caso dos alunos. A sintaxe da linguagem de programação do arduino se assemelha muito ao C++ e ao Java.

Um programa típico possui duas funções básicas, o “void setup()”, que é executada logo no início do programa, e o “void loop()”, que é a função executada repetidamente pelo microcontrolador. Fora elas, existem diversas outras funções, como por exemplo, as que fazem com que um pino emita e receba sinais digitais ou analógicos. A ideia principal do funcionamento do robô seguidor de linha desenvolvida pelo grupo segue no fluxograma abaixo:

Figura 2. Fluxograma da representação do funcioname nto do robô seguidor de linha.

3 – RESULTADOS

A falta de conhecimento dos alunos gerou certa dificuldade, mas de acordo com que os projetos se desenvolviam, essa dificuldade deu lugar à curiosidade e vontade de aprender novas técnicas. Neste ponto do desenvolvimento foram surgindo ideias de adaptações robóticas para as diferentes áreas de afinidade dos alunos. Isso deixou claro que o objetivo da disciplina foi alcançado, trabalhou-se a criatividade, motivou e envolveu os alunos no que de fato é a engenharia e quebrou a tensão gerada pela sala de aula. Outro fator importante foi o aprendizado sobre os passos para o desenvolvimento e conclusão de um projeto.

Na construção do Robô seguidor de linha obtivemos ótimos resultados e dois Robôs foram construídos. A comparação dos dois trouxe novas ideias ao grupo, por exemplo, o robô construído com um servo motor se perdia menos no caminho, contudo era muito lento, o robô construído com motores CC era mais

rápido, porém os motores foram superdimensionados e o mesmo perdia-se com mais facilidade. Observou-se também que os robôs não estavam preparados para funcionar em qualquer ambiente, pois os mesmos sofrem muita interferência com a luminosidade local.

Ao final dos projetos um evento foi realizado, tendo a presença de alunos de diversos períodos e outros visitantes. Neste evento todos os trabalhos foram apresentados e algumas competições foram promovidas, assim como a corrida de Robôs seguidores de linha e a capacidade de sustentação das pontes de macarrão. Foi muito interessante a interação entre os alunos, pois a medida que viam outros projetos discutiam sobre melhores formas para construir os seus. Alguns alunos mostraram grande interesse em continuar os projetos e essa foi a prova real da identificação dos mesmos com o curso.

Figura 3. Robô seguidor de linha. Figura 4. Robô seguidor de linha

Figura 5. Robô seguidor de linha. Figura 6. Robô seguidor de linha.

4 – CONCLUSÃO

Os alunos obtiveram um ótimo desempenho na construção de seus projetos, e adquiriram novos conhecimentos, tanto teóricos, como práticos.

Na execução do Robô Seguidor de linha compreendemos que os dois fatores mais importantes para manter-se sobre a linha, são a velocidade de operação dos motores e a distância entre os sensores de luminosidade.

A competição de forma saudável trouxe consigo a vontade de superação e a motivação necessária para iniciar o processo de preparo para o ambiente de trabalho. Com o desenvolvimento do Projeto Interdisciplinar II no ciclo básico da engenharia, foi possível ajudar aos alunos a desenvolverem a capacidade de aprender novas técnicas em busca de soluções práticas e direcioná-los para desde já terem em mente qual área da engenharia pretendem atuar.

A interação entre os cursos foi capaz de expandir o campo de visão dos discentes com relação ao mercado de trabalho. A criatividade por sua vez foi um ponto muito explorado, levando à busca de novos meios de realizar tarefas e desenvolver projetos. Alguns projetos utilizaram materiais recicláveis e trabalharam a ideia de se construir robôs educativos através de sucata, fazendo com que os alunos tenham em mente a sustentabilidade.

Com grande satisfação somos exemplo de como a vivência desse projeto nos trouxe aprendizado, interesse e uma ampla visão da atuação do profissional de engenharia no mercado de trabalho.

6 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BANZI, M. et al. ARDUINO. 2006.

GHIRARDELLO, A. Apostila sobre Modulação PWM. 2008. http://www.eletronica.org/arqapostilas/apostila pwm.pdf. Acesso em: 15 ago. 2012. INTERFACING with Hardware. [S.l.]: Arduino, 2009. http://www.arduino.cc/playground/Main/InterfacingWithHardware. Acesso em: 15 ago. 2012. REDUC: A Robótica Educacional como Abordagem de Baixo Custo para o Ensino de Computação em Cursos Técnicos e Tecnológicos www.br-ie.org/WIE2010/pdf/st06_02.pdf. Acesso em: 15 ago. 2012. JONES, J. L.; FLYNN, A. M.; SEIGER, A. B. Mobile Robots: Inspiration to Implementation. 2. ed. [S.l.]: Natick, Massachusetts: A K Peters, 1999. MICROELECTRONICS, S. T. L298 datasheet. 2000. NASCIMENTO, L. P.; DIAS, L. del C.; ZORZO, R. de R. Cadeira de Rodas Motorizada — Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2008. PATSKO, L. F. Tutorial Montagem da Ponte H. 2006.