Análise da participação do colégio ENIAC em competições internacionais de robótica

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(4) . minimizados e quais benefícios são alcançados ao inserir nas instituições de ensino a robótica com fins educacionais. Palavras-chave: aprendizado.. robótica;. educação;. 1. Introdução A robótica com fins educacionais é uma das novas possibilidades da inserção do uso da 666%-)!##.,"1 .*2%-)!##.,"1.

(5) tecnologia no universo escolar o que proporciona a modificação da forma de transmissão de conteúdos, a aprendizagem do aluno e a relação entre os responsáveis pelo processo educativo. Antes de ser inserida em instituições educacionais, a robótica atravessa fases evolutivas, oferecendo contribuições diversas para a sociedade, e perpassando pela educação. A palavra robô é uma contribuição tcheca ao vocabulário universal, significa escravo e se popularizou depois do sucesso do livro Robôs Universais, de 1920, do autor tcheco, Karel Capek. Ele lançou em 1923 a ideia de criação do “Homem Mecânico” como obra de ficção, há indícios também de referência ao “Homem Mecânico” construído por relojoeiros com a finalidade de exibição em feiras. Encontramos vestígios na história de animações mecânicas, como foi o caso do leão animado de Leonardo Da Vinci e todos os seus esforços para construir máquinas que reproduzissem o voo dos pássaros, porém tais dispositivos eram limitados, pois não podiam realizar mais de uma tarefa. [3] Hoje, através de estudos e aplicação prática do conhecimento adquirido, os protótipos robóticos podem assumir diversas formas e desempenhar atividades que auxiliam no melhoramento da qualidade de vida humana. A robótica surge para trazer benefícios, mesmo que remotamente, para a vida humana e, dentre esses benefícios, os que se referem à educação ganham a cada dia mais espaço por gerar relevantes contribuições. O objetivo da robótica educacional é tornar o aprendizado mais significativo, através de seu uso pedagógico e diferentes tipos de conhecimento e competências. Por meio dos kits de montagem e softwares especializados, os alunos terão a oportunidade de adquirir meios de solucionar problemas constantes, além de que, o professor poderá demonstrar na prática muitos conceitos teóricos, até os de difícil compreensão, motivando todos os envolvidos na atividade. A oferta de kits didáticos de robótica no mercado proporciona condições para a 30. montagem de sistemas e experimentos que desenvolvam as competências básicas e forneçam as bases tecnológicas necessárias ao aprendizado da Robótica em geral. Normalmente, estas ferramentas são utilizadas no ensino fundamental, médio e técnico para introdução aos conceitos de Mecânica, incluindo assuntos relacionados a sistemas de transmissão e movimento, equilíbrio, cinemática, energia, sensores e lógica de programação [2]. No Colégio e Faculdade ENIAC, os alunos começam a se interar com a robótica desde o ensino fundamental através das aulas com kits LEGO® e participando da equipe ENIAC Challengers Junior, no qual se envolvem em competições regionais voltadas exclusivamente para o uso desses kits. Assim que o aluno passa para o ensino médio ele pode fazer parte da equipe ENIAC Challengers High School e logo em seguida ao ENIAC Challengers College. Desta forma, gradualmente o aluno vai se aperfeiçoando e aprendendo cada vez mais o que é importante na área de robótica como mecânica e programação. Após a utilização dos kits didáticos LEGO® e VEX®, o aluno consegue elaborar projetos utilizando recursos da eletrônica e qualquer material disponível devido aos anos de prática. Esse processo faz com que o aluno se desenvolva rapidamente, contribuindo para o seu ingresso no mercado de trabalho. Este artigo tem como objetivo mostrar as possibilidades de aprendizado que as competições de robótica realizadas pela empresa VEX oferecem aos alunos através dos kits educacionais oferecidos pela empresa e do histórico de planejamento do robô da equipe de robótica do Colégio ENIAC... 2. Desenvolvimento 2.1. Competições VEX O material utilizado pela equipe de robótica ENIAC Challengers está disponível no kit “Vex® Robotics Design System”, comercializado no Brasil pela empresa Index® Robotics. Todos os anos a empresa realiza competições regionais de robótica em várias.

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(7) partes do mundo. Essas competições têm o intuito de estimular estudantes a ingressar no mundo da robótica utilizando os kits didáticos oferecidos pela VEX® através de um desafio proposto que abrange regras e requisitos mínimos de participação, sendo um deles a utilização dos sistemas VEX® Robotics. Uma vez por ano ocorre o VEX® Robotics World Championship onde as melhores equipes formadas por estudantes do mundo todo se reúnem para competir com seus robôs montados segundo o desafio proposto. A equipe ENIAC Challengers esteve neste grande evento realizado na cidade de Dallas, Texas – EUA representando o Brasil e a cidade de Guarulhos pelo terceiro ano consecutivo. Cerca de 400 equipes de todo o mundo estiveram presentes no Dallas Convention Center and Arena durante os dias 24, 25 5 26 de abril de 2010 para a participação no VEX® Robotics World Championship. O objetivo principal das competições é estimular o aprendizado dos jovens em áreas que envolvem robótica, ciência e tecnologia de uma maneira fácil e prática. 2.1. Competições VEX O VEX® Robotics Design System oferece aos alunos uma plataforma interessante para aprender sobre robótica, com oportunidades de carreira de ciência, tecnologia, engenharia e. matemática. Estas são apenas algumas das muitas áreas que os alunos podem explorar, criando com o sistema VEX® Robotics.Além da ciência e dos princípios de engenharia, o projeto VEX® Robotics incentiva o trabalho em equipe, liderança e resolução de problemas entre os grupos.Ele também permite que os educadores facilmente personalizem projetos para atender o nível de habilidades dos alunos. A plataforma VEX® está se expandindo rapidamente e agora é encontrada em escolas de ensino fundamental, escolas de ensino médio e laboratórios de universidades ao redor do mundo. Hobistas também apreciam as capacidades avançadas do sistema VEX®. [1] O sistema consiste basicamente de peças estruturais; motores e engrenagens; conjunto opcional de tração; esteiras e correntes; sensores como: chave de limite, sensor de luz, chave de pressão, codificador de eixo, ultrasom; microcontrolador com 16 entradas/saídas digitais, 16 entradas analógicas, 8 saídas PWM; receptor de RF e transmissor de rádio controle; software de programação em ambiente EasyC® com interface USB-Serial RS232C. A figura 1 mostra os componentes de um sistema VEX® Robotics, enquanto a figura 2 ilustra em detalhes o microcontrolador, peça fundamental da montagem do sistema robótico.. Figura 1. Partes integrantes de um kit de projeto de sistemas robótico VEX.. á

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(9) Figura 2. Microcontrolador Vex® com detalhes dos sinais disponíveis.. 2.3. Desafio 2009/2010 2.3.1. Competição Clean Sweep Anualmente o jogo do VEX Robotics World Championship apresenta um novo desafio com intuito de explorar ao máximo os conhecimentos dos alunos no ramo da robótica. Em 2010 o desafio foi o Clean Sweep. O VEX® Clean Sweep é jogado em um campo de 12'x12' quadrado configurado como mostrado na figura 3. [4]. Figura 3 – Arena do desafio Clean Sweep.. Duas alianças - uma vermelha e uma azul - composta de duas equipes cada competem em jogos que consistem em um período de vinte. 32. segundos de movimentação autônoma do robô seguido por dois minutos de jogo comandado pelo piloto. O objetivo do jogo é atingir uma pontuação mais elevada do que aliança do seu oponente movendo tantas bolas quanto possível para o seu lado do campo e colocar pequenas bolas verdes nas metas triangulares. Ganha a aliança que tem o maior número de pontos ao final do período autônomo e dos dois minutos comandados pelo piloto. Há um total de cinquenta (50) bolas verdes pequenas, (21) bolas laranja médias e (2) bolas brancas grandes disponíveis como objetos de pontuação no jogo. O campo é dividido ao centro por uma parede acrílico de 11,5 '' de altura. Esse muro separa as duas alianças de dois robôs em lados opostos do campo. Cada robô (não maior do que 18" x18 "x18") começa o jogo doseu lado do campo e toca a parede mais distante da parede do centro.A parede possui 18" de altura e caixas triangulares fixadas na parede no qual os robôs podem colocar as bolas verdes. Existem duas ranhuras na parede que os robôs podem empurrar as bolas verdes através delas. No início da partida as bolas pequenas e médias estão posicionadas no centro da parede, e ao redor do campo. Cada aliança tem uma bola branca que devem ser introduzida para o jogo com menos de trinta segundos restantes..

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(11) VEX® Clean Sweep Cada Bola Verde Cada Bola Verde no Triângulo Cada Bola Média Laranja Cada Bola Branca Período Autônomo. Tabela 1 – Pontuação Pontos Clean Sweep 1 ponto 3 pontos 5 pontos 10pontos 5 pontos. 2.3.2. VEX Robotics Design Challenge Para participar do desafio de melhor vídeo é necessário levar em consideração pelo menos uma ou qualquer combinação da lista a seguir: •Mostrar a experiência da equipe em toda a temporada atual ou passada em Competições VEX Robotics, incluindo cenas da competição, construção do robô e todo o processo e desenvolvimento do mesmo. •Promover a forma como a VEX Robotics Competition atua sobre os alunos, na comunidade local ou escolas / clubes que participam do evento. •Promover as experiências de aprendizado dos alunos em todas as participações no VEX Robotics Competition.. 2.3.2.1. Julgamento Os vídeos são exibidos no site www.RobotEvents.com/Challenge e foram pontuados pelos membros registrados. Os vídeos são avaliados numa escala de 50 pontos. A votação da comunidade determinou os dez finalistas para serem julgados para o premio final. Três finalistas foram escolhidos pelo Conselho Consultivo dentre os dez finalistas que forem para a última rodada de julgamento. Os vídeos finalistas foram julgados levando-se em consideração a pontuação da votação da comunidade, as pontuações dadas pelo Conselho Consultivo VEX Robotics e pontuações dadas por representantes dos patrocinadores da competição VEX Robotics World Championship. A pontuação combinada determina o vencedor do Prêmio Promocional de melhor Vídeo 2010.. •Criar um anúncio de entretenimento ou um filme curto destacando a importância da VEX Robotics. Tabela 2 – Escala de pontos. Clareza e poder de persuasão; mostrar / promover a dinâmica da equipe descrito nos 20 pontos detalhes acima. 15 Pontos Entretenimento e diversão para quem está assistindo o vídeo. Qualidade do vídeo; técnica de vídeo, incluindo a composição, iluminação, roteiro, 15 pontos som, imagem e edição de título.. 2.4. Projeto O sistema do robô da Equipe ENIAC Challengers é composto por subsistemas: Tração – executado por 4 rodas ominidirecionais, permitindo agilidade e liberdade nos movimentos laterais. Cesta – capaz de armazenar até 5 bolas laranjas e 3 verdes. á

(12) . Braço Móvel – para o basculhamento das bolas a serem jogadas na cesta. O robô foi construído com perfis de alumínio para que se tornasse mais ágil durante o jogo. Assim a tração distribuiu igualmente a força dos motores o suficiente para que fosse possível percorrer toda a arena em busca das bolas. Foram utilizados quatro motores na tração, três motores na cesta e três motores no .

(13) braço móvel totalizando dez motores. A utilização das redes de proteção foi essencial para uma maior diminuição no peso total do robô, diminuindo a quantidade de perfis de ferro. O planejamento das atividades da equipe foram divididas em: • Layout do robô – onde foram elaborados vários protótipos em desenho. • Montagem do robô – após o desenho escolhido, as peças a serem utilizadas foram separadas para a montagem. • Programação – com a estrutura do robô pronta, foram executados testes com a programação de acordo com o desafio proposto. • Testes – a análise geral do comportamento do robô foi necessária para realizar pequenos ajustes de programação e também na parte estrutural. Os alunos do ensino médio/técnico em mecatrônica ficaram responsáveis pelos desenhos e montagem do robô, já os estudantes do técnico em informática se dedicaram a parte de programação. Mesmo com a divisão da equipe, em alguns momentos os alunos tiveram a oportunidade de trocarem informações entre si, o que possibilitou um aprendizado maior a todos.. 3. Resultados 3.1. Cleansweep A competição foi dividida em quatro divisões de 100 equipes cada: SCIENCE, TECHNOLOGY, ENGINEERING e MATH. No total, 400 equipes de todo o mundo estiveram presentes com seus robôs representando seus países e colégios. O Brasil foi representado por quatro equipes: • Equipe #7002 (Powerfull Team) – Porto Alegre, RS • Equipe #7011 (ENIAC Challengers) – Guarulhos, SP. 34. • Equipe #7020 (XC274) – Porto Alegre, RS • Equipe #7008A (EREM) – Porto Alegre, RS. A equipe brasileira melhor colocada ficou em sexto lugar e a equipe ENIAC Challengers obteve a quadragésima quarta colocação das 100 equipes da divisão ENGINEERING. 3.1. VEX Robotics Design Challenge Dentre os vinte e oito vídeos participantes a equipe ENIAC Challengers ganhou o prêmio de melhor Vídeo Promocional pelo segundo ano consecutivo. O vídeo postado com o tema “What’s the Meaning to be a VEX Team?” foi feito com o intuito de mostrar os novos projetos da equipe e o significado de ser um “Challenger” através de depoimentos dos membros da equipe. A produção e edição foram feitas em parceria com a equipe da TV ENIAC, responsável pela edição do vídeo e também pela cobertura e registro em vídeo de todo o evento VEX Robotics World Championship 2010.. Tabela 3 - Resultados Desafio Melhor Vídeo Promocional 2010. 1st Place: #7011 (ENIAC Challengers) – Brasil Vídeo: “What’s the meaning to be a VEX Team?” 2nd Place: #2243B – Nova Zelândia Vídeo: “A Journey into VEX” 3rd Place: #2012 (Discobots) – EUA Vídeo: “Enter the Discobots” 3.3. Projeto ENIAC Challengers Durante os testes realizados, o robô apresentou um ótimo desempenho, porém não se levou em consideração o fato de que os testes não foram feitos na arena onde seria realizado o desafio. Percebeu-se que essa situação seria um problema ao colocar o robô na arena de testes do evento, pois os resultados foram totalmente diferentes dos obtidos em primeira instância. A tração não respondeu de forma adequada devido ao maior atrito, o que.

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(15) consequentemente, levou a um consumo maior das baterias, afetando as outras funções do robô. Após os ajustes necessários na tração a programação também teve que ser readequada, porém como o tempo necessário para testes era escasso alguns acertos tiveram que ser realizados entre os intervalos das partidas, prejudicando o desempenho da equipe. Ao se deparar com situações em que foram necessárias tomar decisões e ações rápidas, os alunos tiveram a oportunidade de aprimorar os conhecimentos já adquiridos desempenhando funções que exigiram raciocínio rápido diante de situações adversas.. Considerações finais Após o término da competição, algumas fases do processo de elaboração do projeto foram reavaliadas para que se obtenha um melhor aproveitamento no trabalho executado pelos alunos. As estratégias de jogo, a programação do autônomo, o uso de sensores e a realização dos testes em arenas iguais aos ambientes de competição foram alguns dos assuntos abordados para se obter um melhor desempenho nos próximos desafios. De maneira geral, a equipe colocou em prática boa parte dos conhecimentos adquiridos nas disciplinas escolares, além de ter a oportunidade de se trabalhar em grupo e aprender a lidar com situações onde foram necessárias ações rápidas para a resolução de problemas.. á

(16) . A competição VEX é um meio de aprendizado prático para os alunos que desejam ingressar no ramo da robótica e automação. Durante todo o processo de construção e programação dos robôs foi possível observar a evolução de todos os alunos. No Brasil a utilização dos kits didáticos de robótica como disciplina escolar ainda está no começo, porém o que ficou bem claro é que outros países em especial os Estados Unidos da América e Canadá já aderiram a este recurso durante as aulas o que torna o aprendizado mais dinâmico e divertido aos estudantes.. Referências Bibliográficas (1) Vex Inventor’s Guide. Disponível em < h t t p : / / w w w. v e x f o r u m . c o m / w i k i / indexphp/Inventor%27s_Guide>. Acesso: Setembro 2010. (2) Carvalho, José Antônio Dias de; Grechi, Roberto. Metodologias de Ensino em Robótica Industrial e proposta de aprendizagem vivencial. XXXVI Congresso Brasileiro de Educação em Engenharia, setembro de 2008, São Paulo, Brasil. (3) HISTÓRICO da Robótica. Disponível em<http://www.colegiosale.com.br/ robotica/historico.html>. Acesso em: Setembro 2010. (4) Round Up Challenge Description. Disponível em <http://www.vexforum.com/wiki/ index.php/Round_Up>. Acesso em: Setembro 2010.. .

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