Contextualização

A Robótica de Limpeza pode não ser a primeira coisa que vem à mente quando se pensa na disciplina de robótica, porém, é um subcampo bastante importante e envolvente. Isso está voltado para o desenvolvimento de robôs projetados para conduzir variadas tarefas de limpeza, desde o simples aspiramento de um cômodo familiar até a limpeza de locais industriais ou de altos riscos.

A importância e a atratividade desse subcampo residem não apenas na sua utilidade prática, mas também na complexidade e diversidade da ciência envolvida, que implora pela colaboração interdisciplinar e aborda vários temas fundamentais da robótica, como a navegação, manipulação, visão computacional, aprendizado de máquina, entre outros.

Introdução

Nossa jornada começa com uma breve revisão sobre os conceitos fundamentais da robótica. Nos dois primeiros parágrafos teremos uma revisão sobre os conceitos básicos e os fundamentos da robótica para garantir que todos estejam no mesmo patamar de compreensão. Iremos focar no controle de robôs, cinemática, dinâmica, além dos sensores e atuadores.

Em seguida, nossos estudos irão se direcionar para o entendimento de robôs autônomos, já que a maioria dos robôs de limpeza são de fato autônomos. Navegação e operação independente são aspectos vitais nesse tipo de robô que os alunos precisam estar acostumados para prosseguir.

Para dar um sabor da interdisciplinaridade envolvida na robótica, nos seguintes parágrafos serão abordados tópicos como programação de robôs, visão por computador, manipulação robótica, machine learning e inteligência artificial.

Ao concluir essa introdução teórica básica, os alunos estarão preparados para se familiarizarem com a parte prática, podendo realmente interagir com as noções teóricas aprendidas aplicando-as em problemas reais através das atividades propostas.

Materiais extras recomendados são os seguintes:

• Livro "Introduction to Autonomous Robots", by Nikolaus Correll et al., para um estudo mais aprofundado sobre robôs autônomos e visão computacional.

• O tutorial de ROS disponível no site oficial da ROS para praticar a programação de robôs em um ambiente simulado. Disponível em:

• O curso online "Control of Mobile Robots" no site Coursera, ministrado pelo professor Magnus Egerstedt do Instituto de Tecnologia da Geórgia,para uma revisão interativa sobre controle de robôs.

Atividade Prática

Design e Construção de um Robô de Limpeza Básico

Objetivo do Projeto

• Aplicar os conceitos básicos de robótica, robôs autônomos e programação de robôs para a construção de um robô de limpeza básico.
• Trabalhar em equipe para o design, planejamento e execução do projeto.
• Desenvolver habilidades de gestão de tempo, foco na resolução de problemas e colaboração.

Materiais Necessários

• Placa Arduino (ou equivalente)
• Módulo Bluetooth
• Módulo Sensor de Distância Ultrassónico
• Motores DC
• Rodas para robôs
• Suporte para pilhas
• Baterias
• Protoboard
• Resistores
• Placa de expansão para Arduino
• Kit de Limpeza (pode ser um simples pano)
• Tools de programação (Arduino IDE, C++, etc..)
• Equipamento de segurança

Descrição Detalhada do Projeto

Você, juntamente com sua equipe de 3 a 5 alunos, está encarregado de construir um pequeno robô de limpeza básico. O propósito deste robô é se mover autônoma e aleatoriamente dentro de um ambiente pré-definido e limpar a área que ele percorre. O robô também precisa ser capaz de evitar obstáculos com a ajuda do sensor ultrassônico.

Além de construir e testar o robô, sua equipe também precisa preparar um relatório detalhado sobre o projeto. Este relatório precisa incluir os seguintes tópicos:

1. Introdução: Nesta seção, você deve contextualizar o tema da robótica de limpeza, explicando sua relevância e aplicação no mundo real. Além disso, apresente o objetivo do projeto ao qual seu grupo se propôs.

2. Desenvolvimento: Nesta seção, explique a teoria por trás dos tópicos centrais do projeto, dê detalhes sobre as atividades realizadas, descreva a metodologia utilizada e apresente e discuta os resultados obtidos.

3. Conclusão: Encerre o relatório retomando os pontos principais, explique os aprendizados obtidos e as conclusões retiradas sobre o projeto.

4. Bibliografia: Liste as fontes em que se basearam para trabalhar no projeto, como livros, sites da web, vídeos, entre outros.

A entrega final dos resultados do seu projeto deve incluir três partes principais:

1. O robô de limpeza em funcionamento: O robô que você construiu deve cumprir satisfatoriamente a tarefa de limpar uma parte de uma área pré-definida.

2. O código programado: Entregue também o código que vocês fizeram para controlar o robô. Se possível, adicione comentários explicativos para ajudar a entender as funções e técnicas utilizadas.

3. Relatório do projeto: Entregue o relatório detalhado do projeto, que segue as orientações mencionadas acima.

Passo a Passo Detalhado para a Realização da Atividade

1. Estudo e Planejamento: Como um grupo, passem um tempo estudando o projeto e planejando todos os detalhes. Como se trata de um projeto de várias partes, é uma boa ideia dividir o trabalho entre os membros da equipe de acordo com as habilidades e interesses de cada um.
2. Reunião de Materiais: Após o planejamento inicial, reúnam todos os materiais necessários para a construção do robô.
3. Construção do Robô: Com todos os materiais em mãos, é hora de construir o robô de limpeza. Certifiquem-se de seguir todas as medidas de segurança e, se necessário, solicitem a orientação de um adulto.
4. Programação do Robô: A programação do robô deve incluir funções para movê-lo aleatoriamente, para limpar a superfície à medida que se move e para evitar obstáculos utilizando o sensor ultrassônico.
5. Testes: Após a construção e programação do robô, é hora de testá-lo. Observem seu desempenho, anotem quaisquer problemas que encontrarem e tentem resolvê-los por meio de ajustes na programação ou construção do robô.
6. Escrita do Relatório: Preparem um relatório como descrito acima. Certifiquem-se de incluir todos os detalhes e informações que pensarem ser relevante.

Este projeto vai demandar de 2 a 4 horas de trabalho por aluno participante e tem um prazo de entrega de uma semana contando a partir da data de apresentação.