Contextualização

O futuro da robótica será um marco importante para o desenvolvimento tecnológico da humanidade. Robótica é a ciência do design, construção, operação, estrutura, fabricação e aplicação dos robôs. Esta é uma ciência multidisciplinar que combina tanto a engenharia quanto a ciência da computação. Esta área tem relações importantes com várias outras disciplinas como matemática, física e biologia.

Robôs desempenham um papel enorme em nossa sociedade e estão se tornando cada vez mais integrados em nossa vida cotidiana. Eles estão substituindo humanos em tarefas perigosas ou repetitivas, auxiliando em cirurgias delicadas, ajudando pessoas idosas ou com deficiência, explorando planetas distantes onde os humanos ainda não podem ir e inúmeros outros exemplos. Mesmo os avanços significativos que já foram feitos em robótica, mal arranham a superfície do potencial desta tecnologia para realmente revolucionar todas as facetas da nossa vida.

Introdução

No núcleo da robótica está a Inteligência Artificial. A IA permite que os robôs tomem decisões baseadas em seus ambientes em vez de serem completamente controlados por humanos. Uma compreensão sólida dos conceitos de IA e como eles são implementados em robôs é crucial para entender onde a robótica está indo.

Habilidades de programação também são vitais na robótica. Os programadores dão "vida" aos robôs, escrevendo as linguagens de computador que controlam suas ações. À medida que a robótica se desenvolve e se torna mais centralizada na IA e na aprendizagem de máquina, linguagens de codificação cmo Python se tornaram ferramentas indispensáveis.

Por fim, compreensão de sistemas de controle e sensores é outra habilidade chave em robótica. Os sistemas de controle permitem que o robô aja de maneira independente, enquanto os sensores permitem que os robôs "percebam" seu ambiente. Juntos, eles permitem que o robô interaja de maneira eficaz com seu ambiente e realize tarefas complexas.

Sugerimos as seguintes matérias extras para aprofundar seu conhecimento no assunto:

• [Curso de robótica no Coursera]
• [Robótica na Khan Academy]
• [Artigos de robótica na Nature]
• [BBC: O futuro da robótica]

Atividade Prática

Construção de um Robô de Desenho

Objetivo do Projeto

O objetivo deste projeto é aplicar conhecimentos teóricos de robótica, programação e eletrônica para a construção de um robô capaz de realizar desenhos simples. Esta atividade permitirá aos alunos explorar de maneira prática as possibilidades que a robótica oferece.

Materiais Necessários

• Kit básico de robótica (preferencialmente um que possa realizar movimentos precisos e tenha pelo menos um braço manipulador).
• Um marcador ou caneta.
• Uma folha de papel A4.
• Computador com um ambiente de programação adequado (Python, C++, Java).

Descrição Detalhada do Projeto

Os alunos, em grupos de 3 a 5 pessoas, terão como desafio montar um "Robô Artista", que será capaz de desenhar padrões simples em uma folha de papel. Este desafio permitirá aos alunos explorar aspectos de controle de movimentos, programação e talvez até aspectos de visão computacional, se optarem por implementar alguma forma de feedback do robô.

Passo a Passo Detalhado

1. Brainstorming: Nesta fase inicial, os alunos devem discutir e organizar suas ideias sobre como construir e programar o robô. Esta etapa é crucial para entender os desafios que precisam ser enfrentados e como podem se dividir as tarefas de maneira eficaz.
2. Construção do Robô: Os alunos deverão montar o robô com base em suas discussões e os recursos disponíveis. Eles devem anotar as dificuldades encontradas e as soluções tomadas.
3. Programação do Robô: Depois de montar o robô, o próximo passo é iniciar a programação da máquina. Devem definir padrões simples de desenho primeiro. (Por exemplo, desenhos de formas geométricas como quadrados, círculos, etc.).
4. Testando o Robô Artista: Após a programação, os alunos devem colocar seu robô à prova. Eles devem observar o desempenho e a precisão do seu robô nos desenhos e ajustar seu código e(processo de ensaio e erro) até obter os resultados mais satisfatórios possíveis.
5. Apresentação e Relatório: Ao terminar, os grupos devem preparar uma apresentação demonstrando o funcionamento do robô e os desafios ao longo do projeto. O relatório deve ser composto por: a) introdução, onde discutem a relevância e aplicação da robótica e a motivação para o projeto; b) desenvolvimento, onde descrevem em detalhes a montagem, a programação do robô e a metodologia usada; e c) conclusões, onde deverão discutir os resultados obtidos, os desafios encontrados e como superaram esses desafios. Também deverão mencionar as habilidades técnicas e socioemocionais que desenvolveram durante o projeto. A bibliografia consultada deve ser registrada.

Os alunos deverão documentar suas jornadas de aprendizado, desafios e sucesso, trabalhar colaborativamente e efetivamente como uma equipe, descobrir a melhor maneira de dividir tarefas e debater ideias. Este projeto integra prática e teoria, oferecendo uma experiência de aprendizado abrangente.

Os alunos terão uma semana para concluir este projeto, o que deve levar cerca de 2 a 4 horas por aluno participante para ser executado.

Ao final do projeto, contando o tempo de preparação, implementação e elaboração do relatório, os alunos terão adquirido uma compreensão profunda do estado atual e futuro da robótica e terão ganhado valiosa experiência prática na construção e programação de robôs simples.