ROBÓTICA & EDUCAÇÃO

1. 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.

2. 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

3. 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

4. ROBÔS - Tipos • Robôs Fixos • Base fixa • Braços Robóticos • Robôs Móveis • Base móvel

5. 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

6. Projeto de um Ambiente Didático com Robôs • Motivação • Futebol de Robôs • Projeto do Robô DAVID • Fascínio e desafio • Envolvimento com várias áreas do conhecimento

7. 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

8. Idéia Ampliada • AEDROMO I • AEDROMO II • AEDRO

9. AEDROMO I • Perspectivas • Desenvolvimento de interfaces apropriadas para o ensino fundamental e médio • Aplicação em outras disciplinas • Matemática, Física.... • Uso da linguagem LOGO

10. 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

11. 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

12. 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

13. 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

14. 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

15. 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

16. 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

17. AEDROMO I – Robô • Michelangelo

18. AEDROMO I

19. 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

20. 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

21. 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

22. 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

23. AEDROMO II – Robôs

24. 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

25. AEDROMO II - Ambiente Computador Câmera Área de Trabalho Transmissor

26. Aplicações - Simulações

27. Desenvolvimento

28. 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

29. 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

30. 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

31. Braço 2D

32. Braço 2D - Funcionamento

33. Seguidor de Luz

34. Seguidor 3D

35. AEDROMOAmbiente Experimental Didático com Robôs Móveis Humberto Ferasoli Filho Renê Pegoraro Laboratório de Robôs Móveis Depto Computação – UNESP – Bauru