Introdução

A robótica é um campo de estudo que vem crescendo exponencialmente ao longo das últimas décadas. Engloba várias áreas do conhecimento, como Ciência da Computação, Eletrônica, Mecânica e Inteligência Artificial. Esse crescimento é impulsionado pelo constante avanço tecnológico e pelo aumento progressivo das aplicações dos robôs em diferentes setores da indústria, saúde, serviços e lazer.

Crucial para a robótica é o "Design de Robôs". Esse é um processo complexo que envolve a concepção e construção de robôs, que são entidades capazes de interagir com o mundo físico de maneira autônoma ou semi-autônoma. O design de robôs é, essencialmente, aplicar os princípios da engenharia para criar máquinas que possam executar tarefas desejadas de forma eficiente e eficaz.

A concepção de um robô envolve a integração de várias disciplinas e conhecimentos. A "Mecânica" é responsável pelo design estrutural, seleção de materiais e análise de movimento. A "Eletrônica" trata da seleção e implementação de sensores e atuadores, além do design de circuitos de controle. A "Ciência da Computação" envolve a programação do robô, criando algoritmos para interpretação dos sensores e controle dos atuadores. A "Inteligência Artificial" permite que o robô aprenda de suas experiências e se adapte a novas situações.

Contextualização

Os robôs estão cada vez mais presentes em nosso cotidiano, desde os aspiradores de pó domésticos autônomos, drones que entregam pacotes, robôs cirúrgicos que auxiliam médicos em procedimentos delicados, até robôs industriais que trabalham lado a lado com humanos em linhas de montagem. Com essa disseminação, a importância do design de robôs se torna cada vez maior.

O design de robôs não está limitado à criação de entidades mecânicas. Ele também se estende para a criação de entidades virtuais, como os robôs de software, ou bots, que são usados em uma variedade de aplicações, como chatbots em sites de atendimento ao cliente, bots de negociação em mercados financeiros, bots de mineração de dados e muitos outros.

O design de robôs é um campo excitante e desafiador que requer uma combinadação de conhecimento técnico, criatividade e habilidades de resolução de problemas. Neste projeto, vocês vão mergulhar nesse mundo, colocar a mão na massa e construir seu próprio robô.

Materiais Extras

• Livro: "Introduction to Robotics: Mechanics and Control" por John J. Craig. Este livro fornece conhecimento profundo sobre mecânica de robôs e teoria de controle.
• Site: Robohub Um site dedicado a fornecer notícias atualizadas e artigos de alta qualidade sobre robótica.
• Vídeo: TED Talk "The thrilling potential of SixthSense technology" por Pranav Mistry. Este vídeo apresenta uma nova tecnologia que une o mundo físico ao mundo digital, abrindo novos caminhos para o design de robôs.

Atividade Prática

Desenvolvendo e Programando um Robô Seguidor de Linha

Objetivo do Projeto

O objetivo deste projeto é aplicar o conhecimento teórico de robótica para projetar, montar e programar um robô que seja capaz de seguir uma linha preta em um fundo branco. Além disso, os alunos deverão entender os componentes do robô, os princípios por trás do seu funcionamento e as técnicas utilizadas em seu design.

Este projeto vai durar entre quatro a seis semanas e será realizado por grupos de 3 a 5 alunos.

Materiais Necessários

1. Kits de construção de robô (motores, rodas, chassis, etc.)
2. Sensores de linha
3. Placa controladora (Arduino, por exemplo)
4. Cabos jumper
5. Bateria
6. Laptop/PC para programação
7. Pista de teste (uma linha preta em um fundo branco)

Descrição Detalhada do Projeto

Neste projeto, os alunos vão construir e programar um robô seguidor de linha. Isso envolverá várias etapas significativas, incluindo a compreensão dos componentes do robô e como eles funcionam juntos, a montagem física do robô, a programação do robô e o ajuste de seu desempenho. A etapa final será testar o robô na pista de teste e otimizar seu desempenho.

Passo a Passo para Realização da Atividade

1. Pesquisa & Planejamento: Antes de começar a construção, os alunos devem passar algum tempo pesquisando o design de robôs seguidores de linha e planejando seu próprio design.

2. Construção do Corpo do Robô: Os alunos vão construir o corpo do robô utilizando os kits de construção. Isso envolverá a montagem dos motores, rodas e chassis.

3. Instalação dos Sensores: Em seguida, os sensores de linha serão instalados no robô. Os alunos devem determinar o melhor local para colocar os sensores, geralmente na frente do robô.

4. Circuitos & Programação: Os alunos vão configurar os circuitos do robô, conectar os sensores à placa controladora e programar o robô para seguir a linha. Eles vão usar a linguagem de programação que estão mais confortáveis (por exemplo, Python, C++, etc.)

5. Testes & Otimização: Por fim, os alunos irão testar o robô na pista de teste. Eles vão ajustar o design e a programação do robô conforme necessário para melhorar seu desempenho.

Entregas do Projeto

Ao final do projeto, os grupos deverão apresentar o robô seguidor de linha funcionando e o código de programação usado. Eles também deverão submeter um relatório detalhado explicando o processo que seguiram para a construção do robô.

O relatório deve ser formatado em quatro partes: Introdução, Desenvolvimento, Conclusões e Bibliografia.

• A Introdução deve apresentar o contexto do projeto, explicar a relevância e aplicação dos robôs seguidores de linha e detalhar o objetivo do projeto.

• No Desenvolvimento, os alunos devem explicar o processo de construção do robô passo a passo, descrevendo o design do robô, os componentes utilizados, o processo de montagem, a programação do robô e os ajustes realizados. Deve-se também incluir a metodologia utilizada para a programação e a discussão dos resultados obtidos.

• A Conclusão deve retomar os pontos principais, destacar os aprendizados obtidos, as limitações encontradas, melhorias possíveis e os insights adquiridos sobre o processo de design de robôs.

• A Bibliografia deve indicar todas as fontes utilizadas para o projeto, incluindo livros, páginas da web, tutoriais, vídeos etc.