Seja muito bem-vind@. A partir daqui, você vai entrar numa aventura de conhecimento e diversão chamado ROBÓTICA! É com muito prazer que lhe convidamos a construir seu caminho junto conosco. Com suas próprias mãos.

 

Sobre o material EV3

Se você já brincou com blocos de montar antes, já deve ter sentido, em algum momento, uma grande vontade de que as peças pudessem tomar vida, que suas casas pudessem ter luzes que ligam e desligam, que seus carrinhos pudessem ser dirigidos, ou que seu dragão pudesse soltar um grande rugido. A mais ou menos 40 anos, a LEGO Company, em parceira com o professor Seymour Papert do MIT (Massachusetts Institute of Technology), começou um projeto que permitiria dar vida aos seus brinquedos. Mas com um objetivo ainda maior: Ensinar. Assim surgiu a linha Mindstorms, com seu Brick Programável.

Foram desenvolvidos ao longo dos anos alguns modelos com diferentes sets. São eles:

Lego Mindstorms RCX

A primeira versão. RCX significa Robotic Command eXplorers ( Exploradores de comandos Robóticos, em tradução livre). Podia ser programado utilizando um computador. Tinha 2 motores, 2 sensores de toque e um sensor de luz.

Lego Mindstorms NXT

NXT tem a mesma pronuncia de Next (próximo) e é o sucessor do RCX. Possuía 3 motores, sensores de luz, som, distância e um sensor de toque. O NXT 2.0 Tinha um sensor de toque extra.

Lego Mindstorms Ev3

E, finalmente, o que utilizaremos, o EV3. EV vem do termo Evolution (evolução), enquanto o 3 é colocado justamente pelo fato de ser a terceira geração de bricks. Possui 2 motores grandes, um médio, sensores de cor, um sensor giroscópico, um sensor ultrassônico, e dois sensores de toque.

A Bandeja

Antes de começar, precisamos estabelecer algumas regras pro uso do EV3. Essas regras são todas pensadas para manter o material perfeito para o uso e  pra garantir o bem-estar de todos:

• Nada de peças na boca.
• Sempre manter cada tipo de peça no devido lugar.
• Cuidado ao usar as peças: não bater de propósito ou tentar desmontar à força.
• Não deixe peças espalhadas pelo chão.
• Ao final da aula, desmonte e coloque tudo no lugar, tal qual em um laboratório.

 

O Brick

O brick é o computador central dos robôs que construiremos. Ele desempenhará as mais variadas funções, servindo para armazenar e editar programações, controlar os motores e sensores, exibir informações, ou mesmo emitir sons. Como qualquer computador, tem suas especificações e modo de uso.

As especificações de um brick de Ev3 são:

• Processsador ARM 9 com um sistema de operação baseado em Linux;
• Quatro portas de entrada de dados com capacidade de até 1000 verificações por segundo;
• Quatro portas de saída para execução de comandos;
• 10MB de memória Flash e mais 64MB de RAM;
• Leitor de cartões Mini SDHC para até até 64 GB de memória expandida;
• Interface em seis botões iluminados com três cores que indicam o estado ativo do brick;
• Auto-Falante;
• Monitor de 178×128 pixels;
• Porta Mini USB para comunicação com computadores;
• Adaptador WI-Fi e Bluetooth para comunicação sem fio;
• Bateria recarregável;

Navegação:	Aplicações:
Portas e indicadores inferiores:	Portas e indicadores superiores:

Para programar o robô, precisamos utilizar um programa para “escrever” esta programação. Em nosso caso, vamos utilizar o LEGO Mindstorms Education EV3 Student Edition. Baixe e instale o programa clicando em Download depois de escolher o tipo de download compatível com o seu dispositivo. Por exemplo, se você está usando um tablet para programar, é necessário baixar o “Windows (Touch devices)”. Quando terminar, vamos criar um novo projeto. Note as seguintes informações na tela:

No computador	No tablet

Cada projeto é composto de um ou mais programas. Para alterar o nome do projeto, basta salvar o projeto clicando em Arquivo > Salvar Projeto. Se houver um “*” junto do nome de um projeto, é um aviso de que você o alterou mas não salvou. Sempre salve os seus projetos com alguma frequência para evitar perder seu progresso. Agora, vamos à tela de programação, ou área de trabalho:

No computador	No tablet

Aqui vamos desenvolver nossos programas. Nestas 6 abas coloridas, temos todos os blocos de programação categorizados:

• Verde: Blocos de ação, como mover motores, tocar sons, ou fazer algo aparecer na tela do Brick.
• Laranja: Blocos de Controle de Fluxo – Servem para alterar a ordem de como as coisas acontecem, tal qual seu início e final.
• Amarelo: Blocos de sensor.
• Vermelho: Blocos de operações de dados.
• Azul escuro: Blocos avançados.
• Azul claro: Blocos personalizados.

Por fim, temos o status do Brick, motores e sensores. Ao lado deles está os botões de upload do programa para o Brick.

Ao receber um novo funcionário, é obrigatório que as empresas passem as instruções de segurança e normas de funcionamento.  Em indústrias esse procedimento é levado ainda mais a sério quando há risco de acidentes graves de trabalho. Na imagem acima vemos uma equipe visitando as instalações da fábrica de aviões da Boeing, note que todos estão utilizando óculos de proteção obrigatório.

Nosso material não é perigoso, fique tranquilo! Mas é importante que conheçamos bem o material antes de começar a usar, para preservar as peças e saber qual a função de cada uma delas. Para que você fique ainda mais inspirado, no vídeo abaixo o Elon Musk apresenta a fábrica de carros da Tesla a um visitante. Note que existem marcações no chão onde os robôs transitam, onde guardar as ferramentas, placas para separar os braços robóticos. Tudo muito limpinho e organizado!

Este é o BMO, do desenho Hora de Aventura. Tente fazer um parecido usando seu Brick e as peças disponíveis. Use a criatividade e explore todas as peças para descobrir o que cada uma delas faz.

Adicione uma carinha feliz ao seu BMO. Pra isso, vá na aba dos blocos de ação (verdes) e arraste o bloco Monitor:

No computador	No tablet

Agora, clique no espaço escrito “neutral” no canto superior direito do bloco. Então, vá na pasta Arquivos de Imagem LEGO e então em Expressões. Selecione então uma expressão pro seu BMO. Aqui, usamos o Big Smile, você pode escolher o que você quiser.

No computador	No tablet

Abaixo disso, existem 3 parâmetros neste bloco. Elas são, respectivamente;

• Limpar Tela: Se verdadeiro, apaga a tela depois de aparecer. Se falso, deixa a informação na tela.
• x: posição da informação no eixo x
• y: posição da informação no eixo y

Aqui, vamos mexer apenas na primeira, que deixaremos como Verdadeiro.

Depois disso, vamos colocar um bloco laranja, o Esperar. Perceba que ele só tem um parâmetro numérico: o tempo de espera em segundos. Vamos colocar aqui o tempo que queremos ver o rostinho do nosso robô. Eu escolhi 5 segundos, você pode deixar pelo tempo que quiser. Sua programação deve ficar como na próxima imagem. Ao terminar, conecte o seu EV3 pelo cabo ou Bluetooth e aperte o play.

No computador	No tablet

Agora, tente fazer seu BMO ficar bravo!

Se conseguir, em seguida, tente fazer ele mudar de expressão: Ficar feliz, e depois bravo.

Não esqueça de registrar seus feitos: Tire fotos, grave vídeos e compartilhe sua primeira experiência no Instaram e marque @robot.education !!

No computador	No tablet

No EV3 Classroom:

Os insetos são os seres vivos mais numerosos do mundo. Ao longo da historia, várias culturas idolatravam alguns insetos. Por exemplo, os egípcios cultuavam os besouros escaravelhos e os gregos usavam insetos para decorar peças ornamentais. No entanto, a ida do campo para as cidades fez com que as pessoas tivessem menos contato com insetos. Assim, eles acabaram sendo vistos, principalmente, como pragas a serem eliminadas. O gafanhoto é um exemplo de um inseto prejudicial para as plantações, já que se alimentam de vegetais. Eles são capazes de destruir plantações inteiras quando atacam em nuvens. Esse poder dos gafanhotos já foi descrito na bíblia como uma fumaça com poder de ser o “escorpião da terra”. Com o manual abaixo, vamos dar vida ao nosso gafanhoto.

Manual

Programação

No computador:

 

No tablet:

Comentários

O gafanhoto precisa que sejam colocados os dedos na frente de seus olhos para que comece a andar. Então, ele vai se movimentar para frente e dar meia volta quando encontrar um obstáculo.

Começamos com o bloco Esperar com o sensor ultrassônico no modo distância. Esse bloco funciona como um botão de Iniciar, ou seja, o resto da programação só vai começar quando a distância detectada pelo sensor for menor do que 50 centímetros. Então, para iniciar a execução dos outros blocos, você pode colocar os dedos na frente desse sensor. Nesse caso, a função “menor que” é indicada pelo número 4.

Em seguida, o bloco Ciclo no modo infinito permite que os blocos dentro dele sejam executados eternamente.

O bloco Comutação com o sensor de toque no modo pressionado reconhece se o sensor foi pressionado. Então, se o sensor for pressionado, o gafanhoto vai dar uma meia-volta. Enquanto o sensor não for pressionado, o gafanhoto andará para frente.

O bloco mover direção desliga e trava os motores conectados nas entradas A e D. Essa trava é indicada pela flecha com barrinha vermelha.

Esse bloco liga os mesmos motores no sentido anti horário (indicado pelo sinal de menos) com 50 % da potência total por 5 segundos. Em seguida, os motores são desligados e travados. Na prática, o gafanhoto vai dar ré por 5 segundos.

Esse bloco permite que o gafanhoto dê meia volta ligando os motores no sentido horário por 10 segundos com 50% da potência total. Em seguida, os motores são desligados e travados.

Esse bloco mover direção será executado enquanto o sensor de toque não for pressionado. Ele faz com que o gafanhoto ande para frente ligando  os motores conectados nas entradas A e D com 50% da potência total.

Os sensores de cor são muito usados na robótica. Eles podem ser utilizados, por exemplo, para checar se um carro foi pintado corretamente. Além disso, podemos usar o sensor de cor para determinar onde deve-se utilizar uma furadeira. Assim, a furadeira sempre vai furar o mesmo local. Que tal construir um classificador de M&M’s?

Manual

Programação

No computador:

 

No tablet:

Comentários

O objetivo deste código é fazer o carrinho andar para frente sem bater na parede e identificar as cores das peças ou dos M&M’s colocadas dentro do robô. Em seguida, ele vai, dizer qual cor está observando e ejetar a peça do carrinho. Quando não houver mais peças, o robô vai se despedir do programador com um “Goodbye”.

O bloco Esperar impede que o programa comece antes que uma das 4 cores seja detectada pelo sensor de cores. Assim, se as peças não forem colocadas no robô, o programa não vai começar.

Esse bloco,chamado Ciclo, envolve todos os outros blocos. Quando usado no modo contar, o bloco é acionado a mesma quantidade de vezes que for indicado em baixo da “Hashtag” (#).

O bloco Comutação no modo Proximidade do Sensor Infravermelho verifica qual é a distância entre o sensor infravermelho e a parede. Nesse caso, se a distância for inferior a 20 centímetros, os blocos dentro da aba serão executados. Analogamente, enquanto a distância entre o sensor e a parede for superior a 20 centímetros, os blocos dentro da outra aba serão acionados.

O bloco de Comutação no modo Medida de Cor verifica qual cor o sensor está identificando e executa o código dentro da aba da cor observada. Por exemplo, se o sensor de cor indicar a cor amarela, a programação dentro da aba amarela será executada. Se não houver peças para serem identificadas ou se a cor for diferente das programadas, o código dentro da aba ocorrência padrão será acionada.

O bloco Comutação no modo Comparar Cor verifica se há peças coloridas no robô.  e aciona o motor médio para ejetar a peça na mira do sensor de cor se houver alguma. Por exemplo, enquanto houver uma das 4 cores citadas no robô, o motor vai ejetar a peça dentro dele através dos blocos dentro da aba Verdadeiro. Analogamente, se o sensor identificar alguma peça de cor diferente das 4 citadas na programação ou se não houver peças, os blocos dentro da aba Falso serão executados. 

Os blocos verdes  são chamados de blocos de ação e coordenam todos os motores, sons e imagens emitidos pelo EV3. 

Este bloco desliga os motores conectados nas portas B e C. Além disso, ele tem a opção, representada pelo triângulo preto e barrinha vermelha, de frear o motor ou apenas desligar, neste exemplo escolhemos travar o motor imediatamente após parar o movimento.

Liga o motor na entrada B no sentido horário e o outro no sentido anti horário (indicado com sinal de menos) com metade da potência total e por 1 segundo. Depois de 1 segundo, os motores são desligados e travados. 

Liga o motor na entrada B no sentido anti-horário e o outro no sentido horário com metade da potência total disponível por tempo ilimitado.

Liga o motor médio por 1 rotação completa das rodas (indicada pela flecha em forma de círculo com uma # dentro) e com metade da potência total. Depois dessa rotação, o motor desliga e é travado.

Já pensou em curar o Alzheimer e promover a lembrança dos maravilhosos momentos esquecidos?

O uso de células tronco pode ajudar na regeneração das células cerebrais danificadas pela demência. No entanto, para usá-las faz-se necessário separá-las das células normais e de outras impurezas. Os aparelhos laboratoriais atuais tem a capacidade de diferenciá-las com alto grau de pureza. Agora, vamos construir um diferenciador de cores e te ajudar a separar as peças da sua cor preferida.

Manual

Programação

No computador:

 

No tablet:

Comentário

A programação deste separador de cores mostra como associar a classificação de cores e a  movimentação da esteira. Coloque a peça em cima do sensor de cor para que o robô te diga qual cor foi identificada. Então, a esteira vai parar e te ceder 2 segundos para colocar a peça no robô. Os blocos laranjas são utilizados para regular o fluxo de dados da programação. Os blocos verdes comandam os recursos do EV3, ou seja, os motores, saídas visuais e de áudio.

Começamos adicionando o bloco Ciclo no modo infinito para que a programação funcione enquanto o brick estiver ligado.

O primeiro bloco dentro do Ciclo, é o bloco de ação Motor Grande. Esse bloco liga o motor na entrada D no sentido anti horário (indicado por um sinal de menos) e com 30% da potência total.

Em seguida, temos o bloco Comutação. Esse bloco tem como condição o sensor de toque na entrada 2. Então, toda vez que esse bloco for acionado, o EV3 vai checar se o sensor de toque está pressionado. Se ele estiver pressionado, os blocos dentro da aba serão executados.

Dentro dessa aba, os blocos fazem com que a esteira se movimente para o outro lado. Além disso, controlamos o motor médio para que ejete os blocos colocados dentro do suporte superior. Por fim, o último bloco dentro dessa aba, permite a visualização de uma seta para a esquerda. Essa seta informa que uma peça deve ser colocada em cima do sensor de cor.

Portanto, como a esteira já está ligada, o suporte em cima dela vai bater no sensor de toque e voltar para o início da esteira. Quando o suporte terminar sua trajetória, o motor médio ejeta a peça que estiver presente no suporte e, então, mostra a seta para a direita.

Liga o motor na entrada D com 30% da potência total por 1 rotação e meia do motor (comando indicado pela flecha em círculo com sinal # dentro. Assim, o motor permanece ligado por uma rotação e meia e, depois, ele é desligado e travado. 

Liga o motor médio por 90 graus no sentido anti horário com metade da potência total (indicada pelo número 50 no primeiro quadro). Então, quando esse movimento termina, os motores são desligados e travados.

Liga o motor médio com metade da potência total por 90 graus no sentido horário. Em seguida, os motores são desligados e travados.

Mostra uma seta apontando para direita no monitor do Brick. A borracha selecionada faz limpar a tela do monitor antes que a seta apareça.

 

Dentro da aba do primeiro bloco Comutação temos mais um conjunto de blocos. Esses blocos só serão acionados quando o sensor de toque NÃO estiver pressionado, ou seja, sempre que o suporte estiver se movimentando da direita para esquerda.

Dentro dessa aba, o primeiro bloco é mais um bloco Comutação. A condição dentro desse bloco é a visualização de qualquer uma das 4 cores citadas, isto é, azul, verde, amarelo e vermelho. Em outras palavras, os blocos dentro da segunda aba  só serão executados quando uma dessas cores forem verificadas. Esses blocos tem a função de classificar as cores, mostrar uma seta para baixo no monitor e travar a esteira por um tempo até que a peça seja colocada no suporte.

Esse bloco comutação no modo medida separa a identificação das cores em abas separadas. Então, assim que o segundo bloco comutação identificar uma das 4 cores, esse bloco  diferencia as cores diferentes abas. 

Cada aba desse bloco tem um bloco de ação que emite um som correspondente a cor dentro da aba. Por exemplo, dentro da aba amarela, temos um bloco de som que fala “Yellow”.

Mostra uma seta apontando para baixo no monitor do Brick. A borracha selecionada faz limpar a tela do monitor antes que a seta apareça.

Este bloco desliga o motor conectado na porta D. Além disso ele tem a opção, representada pelo triângulo preto e barrinha vermelha, de frear o motor ou apenas desligar, neste exemplo escolhemos travar o motor imediatamente após parar o movimento.

Esse bloco Esperar segura o fluxo de dados por 2 segundos. Dessa forma, há tempo para que uma nova peça seja colocada no suporte.