Nas etapas iniciais de desenvolvimento de um projeto robótico avançado podemos contar com soluções didáticas ou experimentais que visem aperfeiçoar ou testar partes mecânicas como os controles de velocidade, caixas de redução ou resposta de sensores sem o uso de microcontroladores.
- Robô escova
Um projeto estimulante que aplicamos aos alunos do nível fundamental e que desperta um enorme entusiasmo é o do robô escova. Usando uma escova comum com as cerdas levemente entortadas com um secador de cabelos ou outra fonte de calor, as vibrações que um motor com um peso excêntrico provoca fazem com que ele se desloque rapidamente (veja vídeo). Evidentemente ele o faz sem direção, mas diversas competições podem ser propostas (figura 1).
Podemos, por exemplo, fazer uma pista com ripas e os robôs são soltos, deslocando-se batendo aleatoriamente nas laterais. Vence o que chegar ao final. No site, até demos uma versão que pode ser controlada por feixes de luz. Nada impede que ela seja modificada para seguir uma linha. Uma pista de competição é mostrada na figura 2.
A montagem muito simples, que até pode ser previamente preparada pelos instrutores, ajuda no desenvolvimento das habilidades manuais, principalmente a coordenação motora fina, como um preparo para uma competição mais avançada.
- Robô de combate
Este robô foi utilizado por nossos alunos do Colégio Mater-Amabilis em diversas competições para os alunos do ensino média. A sua parte elétrica é muito simples, envolvendo apenas os motores, fonte de alimentação (pilhas) e duas chaves reversíveis especiais para o controle feito por joystick. Veja no link sua construção completa.
A ideia é que equipes sejam formadas e cada uma monte seu robô. O robô pode ser montado em plataforma improvisada, como a que mostramos na foto, usando velhos CDs como rodas acopladas a pequenos motores, ou bases comerciais compradas. Figura 3.
Cada robô carrega um balão de festa e três agulhas longas como armas. A proteção é apenas um pedaço de papelão na frente. A competição consiste em colocar dois robôs numa arena e controlando seu movimento com as chavinhas, cada um deve estourar o balão do adversário. Na figura 4 duas montagens de alunos.
- Módulos segue a linha
Com eletrônica não muito complexa, usando componentes tradicionais é possível controlar um par de motores de uma base robótica (comprada ou montada) de modo a se ter um robô segue-a-linha.
Na figura 5 temos um exemplo de circuito que pode ser implementado com facilidade, onde os componentes são comuns podendo ser adquiridos pela internet.
O circuito aciona o motor da esquerda ou da direita ou os dois conforme a luz incidente em sensores (LDRs). O ajuste de posição e de sensibilidade são os pontos-chave para se fazer o robô traçar a trajetória correta. A corrente máxima dos motores para este circuito é de 100 mA. Para corrente maiores podemos usar os BD135 ou Darlingtons.
- Controles PWM
Um recurso importante que os projetistas de robôs devem conhecer é o funcionamento de um circuito PWM (Pulse Width Modulation ou modulação de largura de pulso). Ele permite controlar de forma precisa o movimento de robôs, atuando sobre os motores.
Na figura 6 temos um exemplo de circuito que pode ser implementado num projeto sem a necessidade de microcontrolador (Arduino). É interessante ensinar aos alunos seu funcionamento como ponto de partida para que conheçam mais essa função no momento que forem implementá-la no seu robô final microcontrolado.
Conclusão
Acreditamos que a montagem de um robô microcontrolado com o Arduino é apenas a fase final de um processo de aprendizado que depende de muitas etapas.
Montar o robô e ter sucesso na competição não apenas significar que os alunos saibam como programar e colocar alguma eletrônica numa plataforma. Deve ser mais, ensinando eletrônica desde suas raízes, ensinando como operar com ferramentas desde as suas operações mais simples, fazendo entender como entram em jogos as leis físicas que envolvem todo o projeto que estão realizando.
Com nossa experiência como educador há muitos anos sabemos muito bem como a sequência dos ensinamentos de tecnologia são importantes para que não ocorram “gaps” que possam afetar a formação dos estudantes.
Vemos isso na passagem do ensino médio para o superior, onde etapas são saltadas, prejudicando a formação posterior de um bom profissional. Uma competição de robótica deve levar em conta este fato.
Links:
Robô escova:
https://www.newtoncbraga.com.br/index.php/robotica-e-mecatronica/1519-mec028.html
Robô escova com controle remoto:
Robô de combate:
https://www.newtoncbraga.com.br/index.php/robotica-e-mecatronica/3587-mec093.html
Robô de combate Mater Amabilis:
Projetos Educacionais de Robótica e Mecatrônica (livro)
Projetos com caixas de redução:
