ROBÓTICA & EDUCAÇÃO
“Se os instrumentos pudessem realizar
suas próprias tarefas, obedecendo ou
antecipando o desejo das pessoas....”
Aristóteles (séc. IV aC) – Livro Robótica Industrial da MANET.
AUTOMAÇÃO
• “Operação de controle automático de
um equipamento, processo ou de um
sistema por meio mecânico ou
eletrônico, substituindo a observação,
os esforços e a decisão humana.”
– Livro da MANET
– Automação Fixa
– Automação Programável
– Automação Flexível
ROBÓTICA
• “Uma máquina manipuladora, com
vários graus de liberdade, controlada
automaticamente, reprogramável,
multifuncional, que pode ter base fixa
ou móvel para a utilização em
aplicações de automação industrial” –
norma ISO 10218
ROBÔS - Tipos
• Robôs Fixos
• Base fixa
• Braços Robóticos
• Robôs Móveis
• Base móvel
Robótica & Educação
• Uso de Simuladores de Controle de
Robôs
– Linguagem de Programação - Jogo
• Robô Tartaruga e Linguagem LOGO
– Ensino de matemática e programação
• Braços Manipuladores e Robôs Móveis
– Kits LEGO
• Robôs “Domésticos” – Hero I
– Programação e entretenimento
Projeto de um Ambiente Didático
com Robôs
• Motivação
– Futebol de Robôs
– Projeto do Robô DAVID
– Fascínio e desafio
– Envolvimento com várias áreas do
conhecimento
Ambiente Didático
• Ambiente Didático Experimental com
Robôs Móveis - AEDROMO
– Objetivos iniciais
• Interface com o mundo real
• Exercícios de Programação
– Disciplinas
• Circuitos Digitais
• Linguagem de Montagem
• Optativa – Introdução à Robótica Experimental
Idéia Ampliada
• AEDROMO I
• AEDROMO II
• AEDRO
AEDROMO I
• Perspectivas
– Desenvolvimento de interfaces apropriadas
para o ensino fundamental e médio
– Aplicação em outras disciplinas
• Matemática, Física....
• Uso da linguagem LOGO
AEDROMO II
• Motivação
– Futebol de Robôs
• Visão Computacional
• Estratégia
• Protocolos de Comunicação
– Portas Paralela, Serial, USB...
– Rádio Freqüência, Infra Vermelho
• Base Móvel
– Mecânica, eletrônica e programação
AEDRO
• Ambiente Experimental e Didático com
Robótica
– Conjunto reduzido de componentes
mecânicos, elétricos e eletrônicos
– Baixo custo
– Experimentos com braço e robô móvel
– Introdução à Robótica
• Em estudos preliminares
Duas Modalidades
 Ensino básico – AEDROMO I
– Robôs programados (configurados) através de
questionamentos ao usuário sobre o comportamento
esperado
 Ensino médio e superior – AEDROMO II
– Sistema inclui: Visão global, estratégias, robôs e
tabuleiro.
– Robôs controlados remotamente sem fio através de
um computador pessoal
– Criação de ambientes cooperativos e competitivos
AEDROMO I – Objetivos
• Difundir e desmistificar a robótica móvel
• Incentivar alunos do ensino médio e
fundamental
– No aprendizado de conceitos físicos,
matemáticos e de programação
– Motivando em áreas de ciências
• Simplificar o desenvolvimento de
ambientes com robótica móvel para
pesquisas e verificações
AEDROMO I – Ensino básico
• Aplicações
– Didáticas e entretenimento
• Tarefas simples
– Exemplos: seguir ou evitar linhas, caminhar
por labirinto, ...
• Sistema de programação interativa
• Linguagem LOGO
• Aplicando conceitos básicos em robótica e
em outras disciplinas
AEDROMO I – Componentes
• Ambiente específico – área de trabalho
com tamanho fixo e portátil
• Um robô realizando tarefas simples
• Marcações no área de trabalho e
obstáculos
• Computador pessoal comanda o robô
• Conexão entre PC e robô via cordão
umbilical ou comunicação sem fio
AEDROMO I – Robôs
• Robôs
– Robôs de baixo custo com sensores simples
• Sensores reflexivos para a identificação de
marcações na área de trabalho
• Sensores de toque para identificar colisões
– Robôs simples podem ser entendidos,
programados e construídos por alunos
– Robôs controlados via cordão umbilical ou
através de rádio
• Todo o processamento do robô é realizado em um
computador pessoal
AEDROMO I – Robô
• Michelangelo
AEDROMO I
AEDROMO I – Resultados Atuais
• Programação com alunos de graduação
– Programação de interface paralela para
leitura dos sensores e acionamento dos
atuadores (motores)
– Desenvolvimento de hardware para leitura
dos sensores e acionamento dos motores
– Programação de microcontroladores para
tarefas específicas
AEDROMO I - Perspectivas
• Ensino de conceitos de programação e
lógica
– Conceitos introduzidos e desenvolvidos
através de questões, do sistema ao usuário,
sobre o comportamento esperado para o
robô.
• Reforço em conceitos de geometria,
matemática e física podem ser obtidos
AEDROMO II – Ensino médio e
superior
 Aplicações
– Didáticas, pesquisas e entretenimento
 Jogos entre robôs
– Exemplos: tênis, futebol, caça e caçador,
labirinto, ...
• Sistema aberto
– Reutilização e troca de códigos facilitada e
incentivada
AEDROMO II - Componentes
• Ambiente específico – área de trabalho
com tamanho fixo e portátil
• Dois robôs cooperando ou competindo
• Bola ou outros objetos
• Câmera posicionada sobre o campo
• Computadores pessoais comandam os
robôs
• Conexão entre PC e robôs via
comunicação sem fio
AEDROMO II – Robôs
AEDROMO II –
Funcionamento
• Arquitetura de controle é caracterizada por
laço fechado
– Sentir – imagens capturadas pela câmera
satélite são processadas, identificando os
objetos e suas posições no tabuleiro
– Planejar – informações das imagens
alimentam a estratégia de acordo com as
regras da tarefa em execução
– Atuar – comandos são enviados aos robôs
para agirem no ambiente
AEDROMO II - Ambiente
Computador
Câmera
Área de
Trabalho
Transmis
sor
Aplicações - Simulações
Desenvolvimento
AEDROMO II – Suporte a
Pesquisas
Programação em camadas padronizadas
– Camadas podem ser alteradas ou substituídas
– Possibilidade de comparar resultados entre
paradigmas diferentes em diversas áreas da robótica
(visão, controle, inteligência artificial, ...)
• Código aberto
– Seções de códigos podem ser estudadas, analisadas
e reimplementadas (override)
• Robôs padronizados colocam o enfoque na
computação
AEDROMO II – Perspectivas
• Maior desenvolvimento em pesquisas
– Maior facilidade para implementar novas
abordagens em áreas específicas, as outras
são reutilizadas
– Maior facilmente para compartilhar idéias e
implementações
– Criação de uma base de códigos ou
bibliotecas binárias como base às
implementações
AEDRO
• Ambiente formado por um conjunto
reduzido de componente, de baixo custo,
direcionado a experimentos de robótica.
– Componentes
•
•
•
•
Mecânicos - Motores
Eletrônico - CIs, transistores, etc
Sensores - Ópticos, contato
Interface com computador
Braço 2D
Braço 2D - Funcionamento
Seguidor de Luz
Seguidor 3D
AEDROMO
Ambiente Experimental
Didático com Robôs Móveis
Humberto Ferasoli Filho
Renê Pegoraro
Laboratório de Robôs Móveis
Depto Computação – UNESP – Bauru