Contextualização

A Robótica Subaquática é um campo da robótica que emprega técnicas de engenharia mecânica, elétrica e da computação para projetar e desenvolver robôs capazes de operar em ambientes subaquáticos. É fascinante e desafiadora, pois requer o domínio de múltiplas disciplinas. Os robôs subaquáticos, também conhecidos como veículos submarinos remotamente operados (ROVs), são uma combinação de hardware e software que usam sensores para coletar dados e mecanismos para realizar ações no ambiente subaquático.

Esses robôs geralmente contém sistemas complexos, como sensores eletrônicos que são capazes de se adaptar às condições variáveis do ambiente marinho, sistemas de propulsão que são projetados para lidar com as correntes, a pressão e a salinidade do oceano, e sistemas de navegação avançados que permitem que esses robôs se movam por locais específicos e executem tarefas complexas.

A programação dos robôs subaquáticos é feita geralmente em linguagens de programaçåo como Python ou C++ e permite aos operadores controlar para onde o robô vai, o que ele faz e quando faz.

Esses robôs são usados no mapeamento e exploração dos oceanos, na manutenção de estruturas submarinas e realização de pesquisas científicas, além de outros trabalhos de campo no ambiente subaquático.

Importância da Robótica Subaquática

Os robôs subaquáticos desempenham um papel crítico na exploração e compreensão dos oceanos. São ferramentas valiosas para a ciência, pois são capazes de chegar a lugares que são impraticáveis para os humanos. Além disso, são indispensáveis na indústria de petróleo e gás, por exemplo, pois são usados para inspecionar e realizar reparos em dutos em grandes profundidades.

Ademais, a robótica subaquática tem desempenhado um papel crucial em missões de busca e resgate onde intervenções humanas seriam muito arriscadas ou impossíveis. Evidenciando ainda mais sua importância, a robótica subaquática está sendo explorada como uma maneira potencial de limpar nossos oceanos de poluição e detritos.

Destarte, o domínio do desenvolvimento e da operação de veículos submersíveis requer não apenas uma compreensão dos princípios de engenharia, mas habilidades práticas em design de robôs, programação, integração de sistemas, operação remota e solução de problemas.

Sugiro como material de estudo complementar o livro: "Underwater Robotics: Science, Design & Fabrication" de Steven W. Moore, Harry Bohm, e Vickie Jensen. Este livro fornecerá a você uma compreensão aprofundada dos conceitos chave e dos desafios associados à Robótica Subaquática.

Atividade Prática

Projetando e Construindo um ROV Simples

Objetivo do Projeto

Desenvolver conhecimento e habilidades técnicas e socioemocionais por meio do projeto e construção de um Robô Subaquático Remotamente Operado (ROV) simples. Este projeto mira na aplicação prática dos conceitos de engenharia mecânica, elétrica e da computação e a integração dessas disciplinas.

Materiais Necessários

1. Kit básico de ROV (como o SeaPerch, disponível comercialmente)
2. Ferramentas básicas (ferramenta de corte, solda, etc.)
3. Materiais para personalizar o ROV, como aletas adicionais ou potencialmente um manipulador
4. Um corpo de água para testar o ROV
5. Acesso a um computador para programação e controle do ROV
6. Câmera subaquática e kit de iluminação (opcional)

Descrição Detalhada do Projeto

Os alunos, em grupos de 3 a 5, serão responsáveis por projetar, construir e testar um Robô Subaquático Remotamente Operado (ROV) simples. Para facilitar o desenvolvimento, um kit de ROV pode ser adquirido comercialmente, permitindo aos alunos focarem no projeto, construção e personalização do robô. Além disso, o projeto inclui a programação básica do robô para realizar tarefas específicas. Os grupos devem planejar e coordenar a divisão de tarefas para assegurar que todos os integrantes contribuam de maneira significativa para o projeto.

Ao final do projeto, cada grupo deve redigir um documento detalhado, reportando o processo de construção e os resultados obtidos. O objetivo deste documento é permitir que os grupos reflitam e aprendam com a experiência, além de poderem demonstrar de maneira clara e ordenada o que aprenderam durante o desenvolvimento do projeto.

Passo a Passo para Realização da Atividade

1. Pesquisa e Projeto: Investigar como os ROVs funcionam, os componentes necessários e princípios de operação. Definir os aspectos chave do ROV, incluindo forma, tamanho, propulsão, flutuabilidade e sistemas de controle.

2. Design 3D e Simulação: Fazer uso de software de design 3D e simulação para visualizar o ROV e testar seu funcionamento em um ambiente controlado.

3. Construção: Construir o ROV utilzando o kit proporcionado, seguindo as instruções do fabricante e personalizando conforme necessário com base na fase de projeto.

4. Programação: Usar Python ou C++ para programar as operações do ROV. Isso incluirá o controle da propulsão, direção, e qualquer outro recurso específico que tenha sido adicionado.

5. Testes: Realizar testes no ROV, inicialmente em um ambiente controlado e depois em um corpo de água natural ou artificial.

6. Ajuste Final: Com base nos resultados dos testes, fazer quaisquer ajustes finais necessários para garantir que o ROV funcione conforme esperado.

7. Competição (opcional): Organizar uma competição entre os grupos, onde eles deverão usar seus ROVs para realizar tarefas específicas.

8. Documentação e Apresentação: Cada grupo deve preparar o documento detalhando todo o processo desde a pesquisa inicial até os testes finais. Este deve apresentar os resultados, o que foi aprendido e as dificuldades encontradas. Finalmente, cada grupo deve apresentar o seu projeto à turma e responder às perguntas.

Ao final deste projeto, os alunos terão uma boa compreensão de como os ROVs funcionam, a complexidade envolvida no projeto e construção de um robô subaquático, e a importância do planejamento e da comunicação na execução de um projeto complexo. Isso de fornecerá uma experiência valiosa e conhecimentos que poderão ser utilizados em futuros projetos de robótica.

Entregáveis do Projeto

• ROV Construído: O ROV construído pelos alunos é um dos principais entregáveis. Ele será avaliado no seu design, funcionalidade e qualidade de construção.

• Documentação do Projeto: Uma documentação detalhada do projeto incluindo os seguintes pontos:

  • Introdução: Contextualizar o tema, sua relevância e aplicações no mundo real e os objetivos deste projeto.
  • Desenvolvimento: Explicitar a teoria por trás Robótica Subaquática, a metodologia utilizada, a descrição detalhada das etapas de construção, os problemas encontrados e como foram resolvidos, e os resultados obtidos.
  • Conclusão: Trazer retrospectiva geral sobre os aprendizados obtidos e as conclusões retiradas sobre o projeto.
  • Bibliografia: Indicar as fontes de base para a execução do projeto como livros, sites, vídeos, etc.

• Apresentação do Projeto: Apresentação oral do projeto ao professor e colegas de classe.