A relação cada dia mais próxima com as inovações tecnológicas traz uma série de benefícios para o nosso dia a dia. Nesse sentido, os braços robóticos vêm ganhando cada vez mais espaço devido à grande gama de funções nas quais podem nos auxiliar. Desde no ambiente educacional até nas grandes fábricas e montadoras, o equipamento é capaz de realizar movimentos simples, porém extremamente importantes, como mover objetos, escrever, manipular pequenas peças com precisão ou mesmo fazer impressões 3D, por exemplo. Portanto, é comum encontrar braços robóticos de todos os tamanhos e com várias “carinhas” diferentes – desde os gigantescos, que auxiliam na montagem de carros, até aqueles responsáveis por tarefas mais simples e mecanizadas.

Outro grande diferencial é que essa tecnologia pode ser controlada de tantas maneiras que é possível adaptá-la aos objetivos finais de um projeto específico com facilidade. Seja por voz, pelo celular ou mesmo por movimentos e gestos, o braço robótico demonstra uma grande capacidade de se integrar ainda mais em nosso cotidiano.

 Existem estudos com protótipos que originaram exoesqueletos, capazes de proporcionar ao seu usuário a retomada de movimentos antes comprometidos usando transmissores e tecnologias capazes de decodificar impulsos nervosos. O mesmo vale para projetos voltados à reabilitação da sensação do toque em pessoas cuja mobilidade é quase inexistente. Combinando o braço robótico a  sensores cerebrais, os cientistas já tornaram possível que um paciente com a sensibilidade comprometida sentisse novamente.

Ainda, estão sendo desenvolvidos braços robóticos cada vez mais inteligentes para a rotina de trabalho pesado. Há uma série de projetos voltados à otimização de tarefas que envolvem força, permitindo que o operador tenha muito mais facilidade para mover grandes estruturas e ainda mais precisão para realocá-las. Essa e muitas outras iniciativas destacam a importância de um trabalho conjunto entre homem e máquina.

Construa seu braço robótico

Sugestão de Programação

No computador:

No tablet:

No EV3 Classroom:

Comentários

Para essas programações, tanto no EV3 Lab (versões no computador e tablet) inicia-se com o bloco condicional “se”.
Nos blocos condicionais “se” definimos qual será a nossa condição, a qual faremos uma condição para cada um dos botões do bloco do EV3 (cima, baixo, direita, esquerda, centro, não pressionado), e também para os sensores de toque e luz. Dentro de cada uma dessas condicionais, inserimos uma ação, a qual será executada se sua respectiva condicional for correspondida.

Tudo está dentro de um looping infinito, para que isso se reproduza para sempre, até que o programa seja encerrado.

Os gorilas já foram retratados várias vezes no cinema mundial. O famoso filme King Kong de 1933 foi inspirado por Merian Cooper após ler um livro de Paul Chaillu que descrevia aventuras na africa equatorial. Esse território, a africa subsaariana, é onde os gorilas vivem. Existem vários tipos de gorila. Por exemplo,  no nível do mar e nas florestas temos os gorilas do ocidente.

Enquanto nas montanhas ficam os gorilas de montanha. Esses animais costumam ser bem maiores e diferentes que um humano. No entanto, o DNA dos gorilas é, aproximadamente, 95% similar ao DNA humano. Isto faz com que eles sejam um dos parentes mais próximos dos humanos na escala evolucionária. Com o manual abaixo, vamos construir nosso gorila.

Construa seu Gorila

Sugestão de Programação

No computador:

No tablet:

No EV3 Classroom:

Como já pudemos observar nas aulas até então, máquinas são muito boas para fazer as mais variadas tarefas. Entretanto, elas tendem a ser pouco delicadas sem a programação correta: Se movem muito rápido, ou mesmo fazem uma ação com muita força. Isto pode ser prejudicial pois existe possibilidade de estragar algum produto que está sendo produzido.

Para isso existe o Controle Proporcional, uma estratégia de programação para dar movimentos mais fluídos e eficientes ao robô. Quando fazemos alguma tarefa, normalmente pensamos na melhor maneira de fazê-la: Qual a forma que utiliza menos recursos, que dá o melhor resultado final, que é mais estética. Em todos estes casos, nós adaptamos a maneira como ás realizamos para ter o resultado final que queremos. Para isso, precisamos mudar a aproximação que temos em cada situação. Imagine o seguinte: Você precisa ir o mais rápido possível até uma linha, vendado, e seus amigos precisam te ajudar a parar exatamente sobre ela.  A melhor estratégia para vencer esse jogo é pensar que quando a linha está longe, você deve se mover o mais rápido que puder e, conforme for se aproximando da linha, diminuir sua velocidade para não passar dela. O mesmo vale para os robôs.

A técnica usada para fazer isso acontece em dois estágios:

1: O robô deve computar o erro: Qual a distância entre o robô e o trajeto?

2: O robô deve fazer uma correção: O robô toma uma ação que é proporcional ao erro (o que dá o nome à técnica, Controle Proporcional).

No exemplo que usamos, os colegas que assistem a pessoa indo até a linha computam o erro e sabem o quão longe a pessoa que está vendada do objetivo. Conforme ele se aproxima, eles corrigem a pessoa vendada, dizendo que ela deve desacelerar o passo, para que não vá além da linha. Para isso dar certo, vamos construir um Seguidor Cachorro, com o auxílio do sensor ultrassônico. O objetivo do robô é se manter sempre à mesma distância de um objeto diretamente à frente do sensor ultrassônico. O erro que ele deve calcular é o quanto ele está longe do objeto e a correção que tem que ser feita é que ele deve se mover mais rápido proporcionalmente a quão longe o objeto está do sensor. Para isso, comece a programação da seguinte maneira:

Construa o Robô Educador

Adicione o sensor Ultrassônico

Parte 1: Computando o erro

O erro é a distância atual MENOS a distância que queremos.

1. Insira um loop. Dessa maneira, o robô vai realizar a checagens quantas vezes for necessário. Em nosso caso, ele funcionará por 60 segundos.
   

2. Inserimos o bloco do sensor ultrassônico;
   
3. Adicionamos o bloco de matemática no modo subtrair;
   
4. Ligamos a distância do sensor em a;
   
5. Colocamos o número 15 em b. Dessa maneira, o programa vai subtrair 15 da distância lida pelo sensor;
   
   

Parte 2: Fazendo a correção

A correção é multiplicar o erro por uma velocidade apropriada.

1. Colocamos um bloco de matemática no modo multiplicação;
   
2. Ligamos o resultado da parte 1 em a;
   
3. Colocamos o número 5 em b. Dessa maneira, o programa vai multiplicar o resultado da parte 1 por 5;
   
4. Adicionamos um bloco mover Direção no modo ligado;
   
5. Ligamos o resultado do bloco de matemática anterior na velocidade;
   
6. Exemplo: O sensor lê 20cm
   Quer dizer que 20 – 15 = 5.
   O erro é 5. 5 x 5 = 25
   25 é uma velocidade adequada para andar exatamente 5cm.

Sugestão de Programação

O programa ficará assim no EV3 Classroom:

Nas indústrias, muitas vezes, uma linha de montagem não é contínua: os diferentes estágios de produção podem estar longe um dos outros. Isso ocorre por causa da forma como a fábrica foi construída ou em razão da compatibilidade entre uma máquina e outra. Nestes casos, é importante ter uma maneira de transportar o que está sendo produzido entre as máquinas da maneira mais eficiente possível.

Um dos jeitos de fazer isso é utilizando robôs, pois, dessa maneira, não é necessário contato humano com o que é produzido. Além disso, o fato de que os robôs podem ocupar um espaço muito mais compacto do que uma empilhadeira também é um ponto positivo. Mas o maior problema é: como o robô vai andar sozinho pelo caminho que é solicitado?

A resposta para a pergunta anterior é simples: ele deve seguir algo. E um dos jeitos mais utilizados para fazer isso é seguindo linhas. Mas como isso é possível?

Se a tarefa de seguir uma linha for dada para um de nós, humanos, muito provavelmente vamos fazer isso automaticamente: vamos olhar para a linha e vamos andar na mesma direção que ela vai. Fazemos isso pois nossos olhos são muito bem desenvolvidos e temos uma noção espacial muito complexa, que envolve também nossa audição. Mas um robô não tem nenhuma dessas duas coisas e é difícil e caro construir algo assim. Logo, precisamos pensar numa outra estratégia para que isso dê certo.

No kit EV3 temos um sensor que permite que possamos simular nossos olhos: o sensor de cores. Nessa aula, vamos aprender uma estratégia para usar esses olhos e fazer nosso robô identificar uma linha e segui-la.

Podemos fazer o robô seguir essa linha através do modo cor ou com o modo Intensidade de luz refletida. O método usado será com o modo cor. Quando fazemos um seguidor de linha, o sensor de cores é apontado para baixo a alguns milímetros do chão. Vamos programá-lo para enxergar basicamente duas cores, a da linha e a do chão. Então, vamos fazer com que o robô tente andar em cima da linha como na animação abaixo.

Sugestão de manual de montagem

Adicione agora o sensor de cores:

Desafio:

Faça o seu robô seguir a linha:

O último desafio dessa aula consiste na construção de um seguidor de linha. O robô vai ler as cores do cenário e da linha. Então, quando o sensor detectar a cor da linha, ele deve tentar sair dela. Em seguida, quando essa cor não for mais detectada, o robô deve tentar achá-la novamente. Em outras palavras, faça com que o robô  fique “rebolando” na linha, achando e perdendo ela constantemente.

Sugestão de Programação:

• Comece colocando o bloco Ciclo no modo infinito e bloco de Comutação com a condição no modo comparar->Cor  e escolha a cor Preta se sua linha preta.
• Em seguida, insira o bloco de virar para direita dentro da condição verdadeira, ou seja, quando o sensor detectar a cor preta. Então, dentro da condição falsa, inclua o bloco que vira para a esquerda.

No computador:

No tablet:

No EV3 Classroom:

Modifique:

Você deve ter percebido uma série de problemas com esse seguidor de linha. Por exemplo, o movimento não é suave e se o robô perder a linha, ele não volta ao local certo. Nos próximos módulos, vamos resolver esses problemas com uma programação mais complexa. Nesse momento, altere a condição do bloco Comutação do modo Comparar -> Cor para o modo Comparar -> Intensidade de luz refletida. Houve diferença?

Altere também a potência dos motores e complete a tabela abaixo anotando no seu caderno suas descobertas.

Modo	Potência do motor	O robô conseguiu seguir a linha corretamente?
Cor	15
Cor	30
Cor	50
Cor	80
Intensidade de luz refletida	15
Intensidade de luz refletida	30
Intensidade de luz refletida	50
Intensidade de luz refletida	80

Faça um labirinto com peças ou objetos que tiver a sua disposição. Coloque, em seguida, no caminho correto, uma linha para o veículo seguir. Agora, use a programação feita no desafio anterior para que o robô percorra a linha.

Mostre para o mundo a beleza de seu labirinto e marque @robot.education.

 

Você sabe como um submarino detecta inimigos embaixo da água?

Através de detecção e telemetria por Rádio, ou seja, RADAR em inglês (Radio Detection And Ranging). Os radares emitem ondas eletromagnéticas ultrassônicas por uma antena e, então, avaliam as ondas refletidas por objetos distantes. Em radares mais sofisticados, pode-se obter as velocidades dos alvos através do efeito doppler, por exemplo.

Na área militar, os radares são usados para controle de tiro em mísseis guiados, detecção de aeronaves em voo e defesa antiaérea, por exemplo. Os radares também são utilizados para controle de trafego aéreo nos aeroportos, monitoramento da atmosfera e controle de velocidade dos veículos em estradas.

Percebeu que o radar age da mesma forma que o sensor ultrassônico que vimos nas aulas anteriores?

Não é coincidência. Nosso sensor ultrassônico tem as mesmas funções de um radar. Na indústria, o sensor ultrassônico também pode ser utilizado. O vídeo abaixo mostra como conseguimos usar um sensor ultrassônico comercial para detectar folhas passando por uma esteira. No EV3, o sensor ultrassônico também pode ser usado para detectar objetos próximos e medir distâncias.

Vimos, em outra aula, todas as funções do sensor ultrassônico. Mas apenas estudamos o uso do modo distância. Agora, vamos usar a função Presença/ouvir. Essa função pode ser visualizada tanto no tablet quanto no computador. Além disso, podemos usá-la com os blocos Esperar, Comutação e Ciclo.

No computador	No tablet

Esse bloco, como pode ser visto nas imagens abaixo, não tem opções dentro dele. Isso ocorre porque o resultado é sempre verdadeiro ou falso. Assim, ao usar esse bloco, o sensor só detecta se há, ou não, algum outro sensor ultrassônico por perto.

No computador	No tablet

Se tiver outro robô com o sensor ultrassônico, faça com que seu carrinho se movimente até o encontrar e então pare.

Monte o manual do veículo

Não esqueça de marcar @robot.education.

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Com o mesmo código do desafio anterior, o objetivo é o contrário: faça com que os carros se toquem, mas com movimentos lentos, sem bater!

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Sugestão de Programação:

• Comece colocando o bloco Ciclo.
• Agora, insira o bloco Comutação na opção Comparar e escolha como condição a função presença do sensor ultrassônico. A opção verdadeira (), ou seja, quando o robô  identificar o outro robô, deve ter um bloco que espera o robô estar a 20 centímetros de distância para parar sem travar as rodas.
• Na opção Falsa (), temos o mesmo bloco do desafio anterior.

No computador:

No tablet:

No EV3 Classroom:

Clique na imagem para fazer o download da programação