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ROBÓTICA & EDUCAÇÃO Se os instrumentos pudessem realizar suas próprias tarefas, obedecendo ou antecipando o desejo das pessoas.... Aristóteles (séc. IV.

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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. 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.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 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 RobôsUso de Simuladores de Controle de Robôs –Linguagem de Programação - Jogo Robô Tartaruga e Linguagem LOGORobô Tartaruga e Linguagem LOGO –Ensino de matemática e programação Braços Manipuladores e Robôs MóveisBraços Manipuladores e Robôs Móveis –Kits LEGO Robôs Domésticos – Hero IRobôs Domésticos – Hero I –Programação e entretenimento

6 Projeto de um Ambiente Didático com Robôs MotivaçãoMotivação –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 - AEDROMOAmbiente Didático Experimental com Robôs Móveis - AEDROMO –Objetivos iniciais Interface com o mundo realInterface com o mundo real Exercícios de ProgramaçãoExercícios de Programação –Disciplinas Circuitos DigitaisCircuitos Digitais Linguagem de MontagemLinguagem de Montagem Optativa – Introdução à Robótica ExperimentalOptativa – Introdução à Robótica Experimental

8 Idéia Ampliada AEDROMO IAEDROMO I AEDROMO IIAEDROMO II AEDROAEDRO

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

10 AEDROMO II MotivaçãoMotivação –Futebol de Robôs Visão ComputacionalVisão Computacional EstratégiaEstratégia Protocolos de ComunicaçãoProtocolos de Comunicação –Portas Paralela, Serial, USB... –Rádio Freqüência, Infra Vermelho Base MóvelBase Móvel –Mecânica, eletrônica e programação

11 AEDRO Ambiente Experimental e Didático com RobóticaAmbiente 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 preliminaresEm estudos preliminares

12 Duas Modalidades Ensino básico – AEDROMO I Ensino básico – AEDROMO I –Robôs programados (configurados) através de questionamentos ao usuário sobre o comportamento esperado Ensino médio e superior – AEDROMO II 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 móvelDifundir e desmistificar a robótica móvel Incentivar alunos do ensino médio e fundamentalIncentivar 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 verificaçõesSimplificar o desenvolvimento de ambientes com robótica móvel para pesquisas e verificações

14 AEDROMO I – Ensino básico AplicaçõesAplicações –Didáticas e entretenimento Tarefas simplesTarefas simples –Exemplos: seguir ou evitar linhas, caminhar por labirinto,... Sistema de programação interativaSistema de programação interativa Linguagem LOGOLinguagem LOGO Aplicando conceitos básicos em robótica e em outras disciplinasAplicando conceitos básicos em robótica e em outras disciplinas

15 AEDROMO I – Componentes Ambiente específico – área de trabalho com tamanho fixo e portátilAmbiente específico – área de trabalho com tamanho fixo e portátil Um robô realizando tarefas simplesUm robô realizando tarefas simples Marcações no área de trabalho e obstáculosMarcações no área de trabalho e obstáculos Computador pessoal comanda o robôComputador pessoal comanda o robô Conexão entre PC e robô via cordão umbilical ou comunicação sem fioConexão entre PC e robô via cordão umbilical ou comunicação sem fio

16 AEDROMO I – Robôs RobôsRobôs –Robôs de baixo custo com sensores simples Sensores reflexivos para a identificação de marcações na área de trabalhoSensores reflexivos para a identificação de marcações na área de trabalho Sensores de toque para identificar colisõesSensores 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 pessoalTodo o processamento do robô é realizado em um computador pessoal

17 AEDROMO I – Robô MichelangeloMichelangelo

18 AEDROMO I

19 AEDROMO I – Resultados Atuais Programação com alunos de graduaçãoProgramação 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 lógicaEnsino 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 obtidosReforço em conceitos de geometria, matemática e física podem ser obtidos

21 AEDROMO II – Ensino médio e superior Aplicações Aplicações –Didáticas, pesquisas e entretenimento Jogos entre robôs Jogos entre robôs –Exemplos: tênis, futebol, caça e caçador, labirinto,... Sistema abertoSistema aberto –Reutilização e troca de códigos facilitada e incentivada

22 AEDROMO II - Componentes Ambiente específico – área de trabalho com tamanho fixo e portátilAmbiente específico – área de trabalho com tamanho fixo e portátil Dois robôs cooperando ou competindoDois robôs cooperando ou competindo Bola ou outros objetosBola ou outros objetos Câmera posicionada sobre o campoCâmera posicionada sobre o campo Computadores pessoais comandam os robôsComputadores pessoais comandam os robôs Conexão entre PC e robôs via comunicação sem fioConexão entre PC e robôs via comunicação sem fio

23 AEDROMO II – Robôs

24 AEDROMO II – Funcionamento Arquitetura de controle é caracterizada por laço fechadoArquitetura 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 Câmera Computador Transmis sor Área de Trabalho

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 abertoCódigo aberto –Seções de códigos podem ser estudadas, analisadas e reimplementadas (override) Robôs padronizados colocam o enfoque na computaçãoRobôs padronizados colocam o enfoque na computação

29 AEDROMO II – Perspectivas Maior desenvolvimento em pesquisasMaior 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.Ambiente formado por um conjunto reduzido de componente, de baixo custo, direcionado a experimentos de robótica. –Componentes Mecânicos - MotoresMecânicos - Motores Eletrônico - CIs, transistores, etcEletrônico - CIs, transistores, etc Sensores - Ópticos, contatoSensores - Ópticos, contato Interface com computadorInterface com computador

31 Braço 2D

32 Braço 2D - Funcionamento

33 Seguidor de Luz

34 Seguidor 3D

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


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