Contextualização

A robótica é uma fusão de engenharia, ciência e tecnologia que envolve o design, a fabricação, a operação e a aplicação de robôs. O campo da Robótica de Exploração, especificamente, ocupa-se da concepção e implementação de máquinas autônomas projetadas para transitar em ambientes remotos e pouco amigáveis.

Os robôs de exploração devem ter a capacidade de se locomoverem independentemente, interpretar e reagir ao ambiente em que estão inseridos e cumprir as tarefas para as quais foram programados. Para que isso ocorra, diversos elementos da robótica devem ser integrados, o que requer uma compreensão sólida das diversas áreas disciplinares envolvidas, como mecânica, eletrônica, teoria de controle, programação e inteligência artificial.

As habilidades que são aprendidas e aperfeiçoadas no estudo da robótica de exploração não se restringem apenas à disciplina de robótica, mas se estendem a outras indústrias. A diversidade de habilidades e conhecimentos que formam a essência da robótica de exploração é a mesma que está impulsionando os avanços em muitos outros campos da ciência e da tecnologia.

Os robôs de exploração estão transformando a forma como compreendemos e interagimos com o mundo em que vivemos. A utilização desses equipamentos possibilita a exploração de ambientes que seriam inóspitos, perigosos ou inatingíveis para os seres humanos. Estes incluem as profundezas do oceano, ambientes de alta radiação, locais com condições climáticas extremas e o espaço exterior. A Robótica de Exploração trouxe um avanço significativo para a ciência, revolucionando a nossa capacidade de coletar dados e expandir a nossa compreensão sobre o mundo e o universo.

Materiais Extras

Para se aprofundar mais no tema e estar preparado para o projeto, aqui estão alguns materiais de referência:

• Livro: "Introduction to Autonomous Robots" por Nikolaus Correll. Disponível gratuitamente em [correll.cs.colorado.edu]

• Vídeos: Série de palestras 'Introduction to robotics' da Stanford University disponível no [YouTube]

• Artigos: Diversos papers sobre robótica de exploração disponíveis na [IEEE Xplore]

• Documentários: “The Farthest: Voyager in Space” disponível na [Netflix]

Atividade Prática

Construção e Programação de um Robô Explorador Autônomo

Objetivo do projeto

Construir um robô explorador capaz de navegar autonomamente por um ambiente desconhecido, coletando informações diversas do ambiente, como temperatura, umidade, presença de obstáculos etc. O robô deverá, também, ser capaz de desenvolver um mapa do ambiente à medida em que o explora.

A atividade será conduzida em grupos de 3 a 5 estudantes durante um período de 12 horas.

Materiais necessários

• Kit de robótica educacional (como LEGO Mindstorms, VEX Robotics, ou similar)
• Sensor de temperatura e umidade
• Sensor de distância
• Computador com ambiente de programação (Python, MATLAB ou linguagem específica do kit utilizado)

Descrição detalhada do projeto

Os alunos irão utilizar seus conhecimentos prévios em robótica, física, matemática e programação para projetar, construir e programar seu próprio robô explorador autônomo. Em seguida, irão testar o robô num ambiente desconhecido.

Passo a passo detalhado

1. Planejamento: Os alunos deverão primeiro esboçar seu robô de exploração, levando em consideração todos os requisitos necessários para seu bom funcionamento. Eles terão de planejar como os sensores serão dispostos, como o robô será capaz de se movimentar e decidir sua programação.

2. Construção do Robô: Com o plano em mãos, os alunos deverão montar fisicamente o robô utilizando o kit de robótica disponível. Nesta etapa, alunos terão de considerar o posicionamento correto de sensores e de mecanismos responsáveis pela locomoção do robô.

3. Programação do Robô: Após a construção do robô, os alunos precisarão programá-lo para operar de forma autônoma, realizando as tarefas estabelecidas. O uso de técnicas de programação de robôs como algoritmos de planejamento de caminho, classificação de sensoriamento e controle PID serão necessários.

4. Teste do Robô: Depois do robô montado e programado, os alunos irão testá-lo no ambiente definido, realizando ajustes e correções necessárias no código ou na estrutura física do robô.

Entregas do Projeto

Além do robô físico, os alunos devem preparar um relatório contendo:

• Introdução: Contextualizando a robótica de exploração, suas aplicações e relevância, bem como delineando os objetivos específicos do projeto.

• Desenvolvimento: Uma descrição detalhada de como o grupo projetou e construiu fisicamente o robô, escolheu e posicionou os sensores, programou o robô, e implementou o sensoriamento e a movimentação autônoma. Deve também ser reportado os resultados dos testes e qualquer alteração feita para lidar com eventuais problemas que surgiram.

• Conclusão: Recapitulando os pontos principais do projeto, as habilidades adquiridas, as dificuldades encontradas, as soluções implementadas e conclusões sobre sua eficácia, assim como sugestões de melhorias para trabalhos futuros.

• Bibliografia: As referências de livros, artigos, páginas da web, vídeos, etc., utilizados para auxiliar na execução do projeto.

O relatório deve apresentar conexão clara entre a descrição da teoria (Desenvolvimento) e a prática realizada (atividades), e como isso impactou no aprendizado de cada estudante e no resultado obtido pelo grupo.

Importante: Os estudantes devem levar em consideração que a qualidade do relatório, bem como o funcionamento do robô e a apresentação do projeto são essenciais para a avaliação final do trabalho.