Contextualização

O fascinante mundo da robótica é alimentado pela integração interdisciplinar de diversos aspectos da engenharia, como a mecânica, a eletrônica e a ciência da computação. Um aspecto crucial disso é o "Design de Robôs". Isso engloba os princípios fundamentais de design, concepção, montagem e operabilidade dos robôs. Neste projeto, você será apresentado a alguns conceitos chaves de design de robôs, terá a oportunidade de pôr a mão na massa e enfrentará desafios estimulantes para desenvolver o seu próprio robô!

A importância desta disciplina estende-se além do simples interesse acadêmico. Na primeira etapa do projeto, nós exploraremos conceitos básicos de design de robôs. Aqui, você irá aprender sobre a constituição mecânica e eletrônica de um robô, entendendo como as partes se encaixam e como elas interagem para criar um sistema que pode realizar tarefas complexas. Nós também discutiremos a programação de robôs, dando um destaque especial à programação de microcontroladores, um dos cérebros de um robô.

Na era tecnológica atual, os robôs estão presentes em diversas áreas da nossa vida cotidiana. Eles estão nos carros autônomos que provocam revoluções na indústria automobilística, estão nas cirurgias robóticas que permitem procedimentos médicos de alta precisão, estão no agronegócio, na indústria de manufatura e até mesmo nos nossos lares. Dominar a arte e a ciência do design de robôs é, portanto, uma habilidade muito valiosa em nosso mundo cada vez mais dependentes de tecnologia.

A integração de múltiplas disciplinas coloca o design de robôs em uma posição de destaque para cultivar o pensamento crítico, a resolução de problemas e, mais importante, as habilidades de trabalho em equipe. Durante o desenvolvimento deste projeto, você será solicitado a colaborar com seus colegas para formular soluções para desafios e problemas que podem surgir ao longo do caminho.

Para aprofundar seu conhecimento sobre o tema, sugerimos os seguintes recursos:

1. Livro "Introduction to Robotics: Mechanics and Control" de John J. Craig: Este livro é uma excelente introdução aos conceitos básicos de robótica, incluindo a dinâmica do robô, controle de sistemas, planejamento de movimentos e muito mais.

2. "Modern Robotics: Mechanics, Planning, and Control" de Kevin M. Lynch e Frank C. Park, disponível gratuitamente no [link]

3. Curso online de Robótica da Universidade de Columbia, disponível no [edX]

4. **Vídeos do Boston Dynamics no [YouTube] O Boston Dynamics é uma das empresas líderes em robótica hoje, e seus vídeos no YouTube demonstram a incrível aplicação prática dos conceitos de design de robôs.

Atividade Prática

Criação de um Mini Robô Seguidor de Linha

Objetivo do Projeto:

O objetivo principal deste projeto é entender o processo de design, montagem e programação de um mini robô que seja capaz de seguir uma linha. Este projeto não só permitirá aos alunos aplicar conceitos teóricos aprendidos em sala de aula, mas também proporcionará uma experiência prática e divertida de trabalho em equipe. Os alunos deverão dividir-se em grupos de 3 a 5 pessoas.

Materiais necessários:

1. Kit de montagem de robô seguidor de linha
2. Ambiente de programação (como o Arduino)
3. Papel branco e fita isolante preta para fazer a linha
4. Multímetro
5. Cabos e conectores necessários

Descrição Detalhada do Projeto:

Neste projeto, você estará criando um mini robô seguidor de linha. Este robô percorre um caminho que é delimitado pela linha preta em um fundo branco.

Na primeira etapa do projeto, cada grupo começará projetando e montando o mini-robo. Você deverá seguir as instruções fornecidas no kit de montagem do robô e utilizar seus conhecimentos de mecânica e eletrônica para montar o robô.

Na segunda etapa, você estará programando o seu mini robô para seguir uma linha. Para isso, você vai precisar do ambiente de programação do Arduino (ou equivalente). A programação é a parte mais desafiadora do projeto, pois exige um entendimento dos sensores de linha e do controle do motor do robô. Você estará desafiado a ajustar velocidade e orientação do robô para que ele possa seguir a linha de maneira eficiente.

A terceira e última etapa do projeto é o teste do robô. Você estará colocando o robô no percurso delineado pela linha preta. Aqui, o objetivo é fazer o robô completar o percurso no menor tempo possível sem sair da linha.

Passo a Passo Detalhado:

1. Primeiramente, divide-se a turma em grupos de 3 a 5 integrantes.

2. Cada grupo deve realizar um estudo detalhado do Kit do robô seguidor de linha. Esse estudo deve envolver compreensão das partes mecânicas, eletrônicas e do princípio de funcionamento dos sensores de linha.

3. Em seguida, o grupo deve montar o robô seguindo as instruções presente no kit. Durante essa fase, questões relacionados aos princípios de mecânica deverão ser respondidas.

4. No ambiente de programação Arduino, o código para o robô seguir a linha deve ser implementado. Essa implementação deve envolver os aspectos relacionados aos sensores de linha e controle do motor.

5. Realiza-se o teste do robô no percurso. O percurso pode ser criado com uma linha preta em um papel branco. A linha pode ter algumas curvas para tornar o desafio mais interessante.

6. O desempenho do robô é então avaliado. O objetivo é fazer o robô seguir o percurso no menor tempo possível sem sair da linha.

7. Por último, baseado no desempenho do robô, o grupo deve aprimorar seu design ou estratégia e repetir o teste. Esse processo iterativo de melhoria continua até a data de apresentação final do projeto.

Entrega do Projeto:

Após a conclusão da atividade prática, cada grupo deverá produzir um relatório documentando todo o projeto. O relatório deve ser estruturado da seguinte maneira:

1. Introdução: Neste tópico, os alunos deverão apresentar a noção básica de um robô seguidor de linha, explicar a importância do experimento e definir o objetivo do projeto.

2. Desenvolvimento: Aqui, os alunos deverão detalhar o processo de montagem e programação do robô seguidor de linha. Esse tópico deve detalhar quais foram as dificuldades encontradas e como foram solucionadas. Além disso, a teoria por trás dos sensores de linha e dos motores deve ser discutida. Por fim, o desempenho do robô deve ser avaliado e discutido.

3. Conclusão: Os alunos deverão fazer uma recapitulação do trabalho, destacando o que aprenderam sobre conceitos teóricos e práticos, colaboração em equipe, trabalho de hands-on, problemas enfrentados e como foram superados.

4. Bibliografia: Neste tópico, os alunos deverão apontar todas as fontes de conhecimento utilizadas para o sucesso do trabalho. Fontes online, livros didáticos, artigos e tutoriais devem ser mencionados devidamente.

O relatório deve ser apresentado em formato digital e em papel na data estipulada. Todo o grupo será responsável pelo conteúdo apresentado.