RESUMO - Com o objetivo de possibilitar maior interesse e participação dos alunos com o universo da robótica, aliado aos conceitos primordiais da educação e formação cultural e artística, e ainda, objetivando a participação na XIII Competição Brasileira de Robótica, no ano 2015, na categoria de Dança, construímos e desenvolvemos durante o ano de 2014 o Projeto de Robótica Educacional: “Duc, o robô em ritmo de mágica”.
1. INTRODUÇÃO
O grupo EducDance representa a Escola Municipal de Ensino Fundamental Moema Tinoco da Cunha Lima, situada no Bairro Funcionários II, João Pessoa, Paraíba. A escola tem 1.200 alunos e atua com a modalidalidade de Ensino Fundamental II. Seus alunos são oriundos do bairro onde está localizada e das comunidades do seu entorno.
A Robótica Educacional, há cinco anos compõe o currículo desta escola, mas, para representar seus alunos na modalidade Dança, foram selecionadas três alunos. Os critérios que os responsáveis pelo Projeto de Robótica Educacional na escola utilizaram par escolher estes alunos foram: boas aprendizagens em sala de aula, habilidades com a construção de robôs (mecânica/eletrônica) e com o computador (programação), comunicação, interação, disciplina, e ainda, desenvoltura, acompanhamento dos seus familiares nas atividades destes na escola e trabalho em equipe.
O interesse da equipe é expandir o conhecimento adquirido com o Projeto de Robótica Educacional ao longo dos anos e apresentar o trabalho desenvolvido na XIII Competição Brasileira de Robótica. O tema da apresentação é mágica. Os robôs serão capazes de interagir com os alunos através de truques de mágica. Tirar um coelho de uma cartola é o truque de mágica mais antigo da história, agora tirar um coelho da cartola em uma apresentação de robótica será inédito.
2. ARQUITETURADOSROBÔS
Os robôs da equipe foram construídos utilizando-se dos Kits “PETE Mecatrônica”, fabricado pela empresa brasileira PETE - Comércio de Materiais Didáticos e
Pedagógicos LTDA. Os kits foram adquiridos pela Prefeitura Municipal de João Pessoa (PMJP) e disponibilizados pela Secretaria de Educação e Cultura para todas as unidades escolares da rede municipal de ensino de João Pessoa.
Em nosso projeto, optamos em construir dois protótipos de robôs, que irão apresentar movimentos de acordo com os personagens em cena, com músicas pré-estabelecidas, sendo:
1 (um) robô “Animatronic”: com altura aproximada de 50 cm. Construído com as peças de alumínio do Kit PETE Mecatrônica, além de servomotores para movimentação dos braços, pernas e cabeça e sensores de luz e proximidade.
Figura 1 Robô Animatronic.
1 (um) robô “Bola com pernas”: a bola utilizando isopor tem dimensões de 30 cm³ e pernas em alumínio, com altura de 20 cm. Foram utilizados servomotores na montagem do protótipo de robô sensores de luz e cor.
BELO. Josimar Bertoldo, ANDRADE. Ismael de Carvalho, LIMA. Fabielly Vitória Nascimento,
RODRIGUES. Edson, LOPES, Kamilly Pierone.
Equipe EDUCDANCE
Escola Municipal de Ensino Fundamental Mesma Tinoco da Cunha Lima.
Rua Severino Bento de Morais, 175 – Bairro Funcionários II – João Pessoa, Paraíba.
Figura 2 Perna do Robô Bola com pernas.
Figura 3Pernas do Robô Bola com pernas.
Além dos robôs, a equipe arquitetou e construiu os seguintes elementos que serão utilizados na apresentação: 2 (duas) cartolas: confeccionadas com papelão, EVA, PVC e sensores de luz. Em cada cartola aparecerá um coelho. Os coelhos são de espuma sintética, papelão e motores a fim de que possam aparecer e desaparecer durante a apresentação.
Figura 4 Cartola Mágica - Fonte: Google
2 (duas) caixas mágicas: confeccionadas com papelão em cores variadas para parecer um cubo mágico, motores, servomotores e sensor de luz. As caixas serão utilizadas para o aparecimento e desaparecimento de elementos no palco através de truques realizados pelos alunos.
Figura 5 Caixa Mágica - Fonte: Google
1 (uma) varinha mágica: confeccionado com cano PVC com dimensões de 4 cm de diâmetro. Essas dimensões tem por finalidade o encaixe das baterias AA que irão fornecer energia para o LED que fica na ponta da varinha. As varinhas foram confeccionadas para dar movimento aos robôs durante a apresentação através dos números de mágicas.
Figura 6 Varinha Mágica - Fonte: Google
O meio de comunicação dos robôs dar-se-á pelo módulos de controle contido nos kits PETE Mecatrônica. O módulo é programado através do software LEGAL, que leva o programador a compreender conceitos como: variáveis, ângulos, graus, comandos, velocidade, lateralidade, medidas de tempo e comprimento entre outros. O módulo é capaz de identificar em seu meio; cores, obstáculos, níveis de temperatura e som, através de sensores digitais e analógicos, tendo em suas laterais oito entradas, e seis saídas para motores e servomotores, O Módulo de Controle 3.0, como também é conhecido, é capaz de suportar oito baterias recarregáveis, tendo em sua extremidade principal, botões funcionais e luzes que informam a carga das mesmas, como também sua utilização em comandos de programação. A entrada frontal serve para a conexão via USB para o envio e
leitura de dados.
Figura 7 Controlar dispositivo (programa LEGAL) Na arquitetura dos robôs, a equipe buscou construir protótipos capazes de se movimentem em torno de toda a área do palco buscando realizar a comunicação entre eles, além da sincronização, comunicação e interação entre si e com a apresentação digital elaborada pelos alunos.
3. FUNÇÃODOSCOMPONENTES
A. Os atuadores
Os atuadores agem de maneira oposta aos sensores, pois recebem informações do módulo de controle e executam algumas ações no ambiente. Um exemplo de atuador é o motor: ele recebe o comando do Módulo de Controle (MC 3.0) e movimenta o robô para determinada direção. O Módulo de Controle (MC 3.0) é a unidade de execução e programação que permite o armazenamento das programações. Temos dois tipos de atuadores, os sinalizadores e os de movimento.
Os atuadores sinalizadores têm a função de informar alguma situação. No kit PETE Mecatrônica temos os cabos de luz, as luzes do MC 3.0 e o gerador de som do MC 3.0. Os atuadores de movimento são aqueles que permitem que o robô se desloque ou faça qualquer movimento no ambiente. Motores: realizam o deslocamento dos protótipos, caso seja necessário. Em nosso projeto, utilizamos motores nos elementos que irão permanecer em movimentos durante a apresentação (duas cartolas e as duas caixas mágicas). São utilizados oito motores, sendo: dois na parte inferior da cada caixa mágica para a realização de movimentos e dois na parte superior da de cada cartola a fim de que realizem movimentos quando os mágicos e assistentes puserem a cartola na superfície do palco.
Figura 8 Motor de DC.
Servomotores: são motores utilizados para realizarem movimentos angulares, como os movimentos de um braço mecânico, por exemplo. É necessário indicar a medida de um ângulo que se deseja girar.
Figura 9. Os ângulos do servomotor
Em nosso projeto, utilizamos servomotores no Animatronic, “Bola com pernas” e Caixa Mágica.
B. Os sensores
Os sensores são dispositivos que trabalham com medidas de grandezas físicas, tais como: temperatura, luz, proximidade, contato, som, cor, etc.. As grandezas que são medidas pelos sensores devem ser combinadas a fim de obter informações sobre o meio físico onde estão presentes.
Para que a apresentação saia dentro do esperado foram na contrução dos protótipos equipamentos eletrônicos variados. A equipe procurou incluir sensores que "agregam valores" para o desempenho dos robôs. Os sensores foram incluídos nos protótipos a fim de que possam ser utilizados de forma original, bem como de uma forma diferente do usual.
A inclusão dos sensores possibilitará a comunicação entre robôs para coordenar a apresentação, iinteração aluno-robô (sem controle remoto) e interação entre os aluno-robôs.
Os sensores utilizados foram:
Sensor de luz: capaz de captar luz com intensidades de 0lx1 até 313lx. A função deste sensor no Projeto é ativar a programação da maioria dos robôs ao receber a luz emitida pela varinha mágica.
Figura 10 Sensor de Luz.
Sensor de cor: reconhece cores através da luz emitida pela superfície, essa luz tem uma variação de intensidade de acordo com a cor de cada superfície, por exemplo, a cor preta reflete menos luz que a cor branca. No Projeto a finalidade do sensor de cor é fazer um jogo de luz que sairá de dentro do robô bola.
Figura 11 Sensor de cor.
Sensor de proximidade: uma das vantagens do sensor de proximidade é a de não precisa tocar no robô para que ele execute a programação desejada. O sensor de proximidade na apresentação será utilizado para que a cartola fuja do mágico.
Figura 12 Sensor de Proximidade.
Sensor de contato: Esse sensor é composto por uma chave mecânica do tipo liga-desliga, como as existentes nos interruptores que acionam as lâmpadas de nossas residências. O mais comum é utilizarmos o sensor de contato para detectar quando o robô encosta em algum objeto.
Figura 13 Sensor de contato.
4. CONSTRUÇÃODOSPROTÓTIPOSE PROGRAMAÇÃO
O desafio da montagem dos protótipos ocorreu por etapas. A cada encontro a equipe concentrou-se no acréscimo de um novo dispositivo, buscando dominar e conciliar a programação, que ainda sofre alterações.
A programação é elaborada através do software LEGAL desenvolvido pela PETE, onde cada movimento é colocado de acordo com a necessidade de executar a ação desejada.
O ambiente de programação desenvolvido pela PETE faz parte do Sistema de Programação e Controle de Dispositivos Mecatrônicos LEGAL. Para simplificar chamamos este sistema de Programa LEGAL.
A Linguagem do Programa LEGAL é baseada em português estruturado, com elementos das linguagens Logo e Pascal. Esta é uma linguagem procedimental para ambientes educacionais.
O ambiente de programação possui procedimentos acessíveis para os alunos envolvidas no processo de construção e de programação dos protótipos sugeridos.
No processo de construção e programação dos robôs os alunos iniciarão com a programação dos movimentos. Os comandos terão algumas variações sintáticas:
Por Favor Braço_move = 0
servo1 48 # Braço esquerdo B (Ombro)
servo2 150 # Braço esquerdo B(Cotovelo)
servo3 180 # Braço Direito B (Ombro)
servo4 60 # Braço Direito B (Cotovelo)
Repita 3 Vezes [ se Braço_move = 0 então [ espere s2=1 servo1 130 servo2 45 espere 2 s servo2 145 servo1 48 Braço_move = 1...
5. PRODUÇÃO ARTÍSTICA EPERFORMACE
A fim de chegar a uma apresentação adequada na competição, a equipe considerou os seguintes quesitos referentes ao entretanimento: limites dos robôs na arena de competição (bom uso da área do palco), movimentos dos robôs coreografados de acordo com a música e sem movimentos repetitivos, tema comum demostrado durante toda a performace, bem como uma apresentação digital que integra e complementa a apresentação.
É mister afirmar, que uma apresentação de mágica mexe com a imaginação do público e, principalmente das crianças, com isso foram confeccionados trajes semelhantes a de um mágico, bem como seus acessórios (varinha mágica, cartolas, caixas mágicas), além do animatronic e robô bola, que realizarão a mágica no palco. A equipe buscou confeccionar trajes robóticos que complementam a atuação.
Figura 14. Mágico Fonte: Google
Figura 15. Assistente Fonte: Google
A inspiração para este projeto veio das apresentações clássicas dos mágicos.
Os ensaios seguem em ritmo, foco, disciplina e determinação para que toda nossa proposta seja bem prazerosa e apreendida pelos alunos, e no seu desenvolvimento no palco, possam passar ao público dinamismo, criatividade, destreza, intimidade com o enredo, cenário e com cada um dos robôs, e ainda, no tempo previamente determinado.
A proposta da equipe é realizar uma apresentação elegante durante toda a apresentação inicia com o mágico e sua assistente realizando uma mágica de dar movimento ao robô Animatronic e em seguida o robô Animatronic dará vida ao robô Bola com pernas que por sua vez terá movimentos aleatórios jogando luzes.
Ao decorrer da apresntação truques de mágica como aparecimento de um coelho na cartola e em seguida desaparecimento do mesmo em uma caixa mágica, nessa mesma caixa mágica acontecerá um truque de explosão de brilhos ao abrir a parte superior sendo que em toda apresentação terá o auxilio da varinha mágica.
6. CONSIDERAÇÕESFINAIS
Desde 2011 a Escola Municipal de Ensino Fundamental Moema Tinoco da Cunha Lima vem realizando um excelente trabalho com alunos referente à Robótica Educacional.
Com a implantação do Projeto de Robótica na escola, foram evidenciados que, a utilização dos kits de Robótica como instrumento de ensino permite aos alunos desenvolverem a capacidade de elaborar hipóteses, investigar soluções, estabelecer relações e tirar conclusões. Além disso, a utilização do material, por meio de atividades lúdicas, estimulam a imaginação, a criatividade, a curiosidade, a cooperação e a promoção de sociabilidade entre os alunos.
O nosso objetivo é acima de tudo o sonho de cada um da escola Moema Tinoco e de todos diretamente envolvidos neste projeto, conquistar a vitória neste campeonato.
REFERÊNCIASBIBLIOGRÁFICAS
[1] Conceito de sensores e atuadores. Disponível em: < http://leandro-
robotica.blogspot.com.br/2011/05/conceito-e-sensores-e-atuadores.html> Acessado em: 04 de julho 2015.
[2] Sensor de cor e robô que reconhece cores. Disponível em: < http://eufacorobos.com.br/project/sensor-de-cor-e-robo-que-reconhece-cores/ H. Poor, An Introduction to Signal Detection and Estimation. New York: Springer-Verlag, 1985, ch. 4.> Acessado em: 04 de julho 2015.
[3] Como tirar um coelho da cartola. Disponível em: <http://www.ehow.com.br/tirar-coelho-cartola-como_92557/. > Acessado em: 06 de julho 2015.
[4] O Primeiro Mágico de Cartola: Disponível em: http://www.magicomistermarc.com.br/historia.html> Acessado em: 06 de julho 2015.
