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Projeto: Projeto de um Robô de Transporte Autônomo Miniaturizado

Robótica

Original Teachy

Robótica de Transporte

Contextualização

A robótica é uma ciência que combina engenharia mecânica, elétrica, eletrônica e programação para projetar, construir e operar robôs. Com o avanço rápido da tecnologia, os robôs têm sido usados em uma ampla gama de aplicações, desde indústrias a serviços. Entre suas várias aplicações, a Robótica de Transporte é um campo em rápido crescimento que utiliza robôs para melhorar as operações de transporte e logística.

A Robótica de Transporte se concentra no design, implementação e uso de robôs que são usados na automação de sistemas de transporte. Isso pode variar desde o design de veículos autônomos a sistemas automatizados para gerenciamento de tráfego ou logística de armazém. A eficiência, a segurança e a produtividade dos sistemas de transporte são frequentemente aprimorados com o uso desta tecnologia.

Introdução Teórica

O entendimento aprofundado de robótica é essencial para trabalhar efetivamente na Robótica de Transporte. Conceitos como manipulação, percepção, navegação, planejamento e controle são diretamente aplicáveis ao design e operação de robôs de transporte. Além disso, é necessário dominar linguagens de programação específicas como Python, C/C++ e ROS (Robotic Operating System) para conseguir programar os robôs e processar os dados coletados.

A Inteligência Artificial (IA) é outro campo crucial para a Robótica de Transporte. Técnicas de IA, como machine learning, visão computacional e redes neurais, são frequentemente aplicadas na robótica de transporte. Essas técnicas são usadas para implementar capacidades de reconhecimento de objetos e comportamento autônomo, essenciais para a operação segura de robôs de transporte.

Por fim, é importante entender os princípios da mecatrônica e dos sistemas embarcados. A Mecatrônica é o estudo interdisciplinar de mecânica, eletrônica e informática que é essencial para o design e fabricação de robôs de transporte. Sistemas Embarcados são sistemas computacionais dedicados que realizam tarefas específicas, que são um componente-chave de muitos robôs de transporte.

Materiais de Apoio

Para auxiliar a compreensão do tema, sugiro os seguintes materiais:

  1. Livro: "Introdução à Robótica: Mecânica e Controle - Craig, John J." - Este livro fornece uma introdução abrangente à robótica, cobrindo conceitos-chave que são diretamente aplicáveis à Robótica de Transporte.

  2. Artigo: "Problemas e Oportunidades na Robótica de Transporte" - Este artigo discute os desafios atuais na Robótica de Transporte e oportunidades para pesquisadores e profissionais.

  3. Vídeo: "Como os carros autônomos veem o mundo?" - Este vídeo do YouTube explica como os carros autônomos usam sensores e algoritmos de visão computacional para navegar.

Estes recursos devem fornecer uma boa base a partir da qual vocês podem desenvolver uma compreensão aprofundada da Robótica de Transporte, suas aplicações e suas potenciais contribuições para a sociedade.

Atividade Prática

Projeto de um Robô de Transporte Autônomo Miniaturizado

Objetivo do Projeto

O objetivo do projeto de Robótica de Transporte é projetar e implementar um protótipo de um robô de transporte autônomo miniaturizado. Este robô simulado deve ser capaz de seguir um caminho pré-determinado, identificar e evitar obstáculos e chegar a um local especificado. Este projeto tem como meta fazer com que os alunos apliquem os conceitos teóricos que aprenderam sobre robótica, mecatrônica, sistemas embarcados, inteligência artificial e programação à prática.

Materiais necessários

  1. Kit de robô para montagem (inclui chassi do robô, motores, rodas e bateria)
  2. Placa controladora (Arduino, Raspberry Pi, etc.)
  3. Sensor de distância ultrassônico
  4. Kit básico de ferramentas para montagem de robô (chaves de fenda, alicates, etc.)
  5. Laptop ou desktop para programação (com ambiente de desenvolvimento Python/ROS/C++ configurado)
  6. Marcadores coloridos e cartolina para a construção do caminho do robô

Descrição do Projeto

Os alunos começarão o projeto montando o kit básico de robôs, incluindo a instalação da placa controladora e do sensor ultrassônico. A segunda parte do projeto envolve a programação do robô para seguir um caminho pré-definido, detectar e desviar de obstáculos. A última fase do projeto consiste em testar, otimizar e apresentar a solução final.

Passo a passo Detalhado

  1. Montagem do Robô: os alunos devem primeiro montar e testar o kit básico do robô seguindo as instruções do fabricante.

  2. Programação do Robô: Usando Python, C++ ou ROs , os alunos devem programar o robô para seguir um caminho, detectar e desviar de obstáculos.

  3. Testes e Otimização: O robô deve ser testado, e o código otimizado, até que o robô realize com êxito a tarefa proposta.

  4. Demonstração: Cada grupo deve demonstrar o funcionamento do seu robô e explicar o código e as decisões de projeto tomadas.

  5. Relatório do Projeto: Posteriormente, cada grupo deve elaborar um relatório detalhado sobre o projeto, discutindo as estratégias adotadas, as dificuldades encontradas e como foram resolvidas, e os aprendizados adquiridos.

O tamanho do grupo de alunos deve ser de 3 a 5 alunos e a duração do projeto é de uma semana.

Entregas do Projeto

  • Funcionamento do robô: O robô deve ser capaz de deslocar-se seguindo uma trilha previamente definida, detectar obstáculos e desviar deles eficientemente.

  • Código: O código usado para programação do robô deve ser bem comentado e estruturado, refletindo as boas práticas de programação.

  • Relatório de Projeto: Os alunos devem preparar um relatório detalhado do projeto seguindo a estrutura recomendada:

1. Introdução: O relatório deve começar com uma breve introdução ao projeto, explicando a necessidade e a relevância de robôs de transporte autônomos, bem como os objetivos específicos do projeto.

2. Desenvolvimento: Esta seção deve detalhar a metodologia utilizada, incluindo o processo de montagem do robô, o algoritmo de navegação desenvolvido, as estratégias de detecção e desvio de obstáculos aplicadas, e qualquer outro elemento relevante para o projeto. Esta seção também deve incluir uma descrição detalhada do código utilizado.

3. Resultados e Discussão: Os alunos devem descrever os resultados obtidos, e discutir seu desempenho, os desafios encontrados e como foram resolvidos, e as possíveis melhorias.

4. Conclusão: Esta secção deve resumir o trabalho, mencionando todos os pontos principais, os aprendizados obtidos e as conclusões extraídas sobre o projeto.

5. Bibliografia: Por último, os alunos devem incluir todas as referências utilizadas para o desenvolvimento do robô e a redação do relatório.

Iara Tip

DICA DA IARA

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