UMA ABORDAGEM MULTIDISCIPLINAR DE ROBÓTICA MÓVEL EM CURSOS DE TECNOLOGIA E DE ENGENHARIA

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1 UMA ABORDAGEM MULTIDISCIPLINAR DE ROBÓTICA MÓVEL EM CURSOS DE TECNOLOGIA E DE ENGENHARIA Leandro dos Santos Coelho 1 e Marcos B. R. Vallim 2 Pontifícia Universidade Católica do Paraná 1 Laboratório de Automação e Sistemas PUCPR/CCET/LAS Rua Imaculada Conceição, 1155, Prado Velho Curitiba PR lscoelho@rla01.pucpr.br Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná 2 Av. Alberto Carazzai, Cornélio Procópio - PR mbrvallim@onda.com.br Resumo. A robótica móvel é uma área multidisciplinar que motiva o cruzamento de fronteiras das disciplinas tradicionais de diversos cursos de engenharia e tecnologia, contribuindo para o desenvolvimento de aplicações práticas relevantes. As metas educacionais da utilização da robótica móvel visam proporcionar o conhecimento prático aos estudantes quanto a aspectos de: (i) problemas do mundo real; (ii) implementação de princípios da robótica por meio de uma literatura básica de pesquisa; (iii) desenvolvimento de robôs que estejam interligados com idéias teóricas dos currículos das disciplinas; (iv) liberdade de explorar aspectos robótica, contudo com restrições de tempo para cumprir metas propostas; (v) incluir um componente criativo (filosofia de aprendizado construtivista), onde os estudantes podem definir seus próprios caminhos para alcançar as metas propostas encorajando a diversidade de projetos; (vi) maior confiança em suas habilidades; e (vii) suporte para o desenvolvimento de trabalhos em equipe. O enfoque deste artigo é apresentar aspectos relativos ao ensino e a pesquisa de robótica móvel em cursos de engenharia e tecnologia. Além disso, baseado nos estudos de outras universidades visa-se adotar vários aspectos da robótica móvel em disciplinas de graduação de duas instituições de ensino do estado do Paraná. Palavras-chave: Educação tecnológica, Robótica móvel, Construtivismo, Inteligência artificial. NTM - 479

2 1. INTRODUÇÃO As escolas de engenharia têm se defrontado com a constante avaliação e modificação dos currículos de ensino de graduação e pós-graduação como forma atender aos desafios futuros do mercado de trabalho. Estas inovações na educação tecnológica são cruciais para garantir sucesso profissional dos futuros graduados no contexto atual das mudanças sociais e econômicas observadas no mundo. Novas disciplinas ou mesmo alterações de enfoque nas já existentes necessitam ser desenvolvidas para dar aos estudantes uma visão clara e multidisciplinar da abrangência da engenharia e da área tecnológica no qual o mundo atual está inserido. Estas novas disciplinas devem motivar os alunos desde o início de seus cursos de graduação para as carreiras na área tecnológica. A motivação e o maior conhecimento dos alunos de graduação podem ser aprimorados pela inclusão de componentes de laboratório, exploração de ambientes de software de simulação, leitura de artigos científicos básicos que relatam aplicações práticas e adoção de projetos práticos realizados em grupo. Os educadores estão constantemente tentando aprimorar o currículo e, para tanto, estão buscando o material adequado a fim de atender aos diferentes níveis do ensino. Uma área promissora e em constante expansão que pode ser explorada em cursos tanto de graduação, quanto pós-graduação, é a robótica móvel. A robótica móvel proporciona facilidade na exploração de conceitos matemáticos, ambientes de software, dispositivos eletrônicos, sensores, motores elétricos, conversão de sinais analógicos-digitais e digitais-analógicos, projeto de hardware, microprocessadores, inteligência artificial, projeto em equipe, entre outras, tornando-a um catalisador eficiente e motivador para a aquisição de novos conhecimentos. Um elemento adicional a favor da robótica móvel é que o processo de aprendizagem pode ser desenvolvido de forma lúdica, criando maior envolvimento de alunos e professores. Disciplinas de diversas áreas podem utilizar recursos didáticos baseados em experimentos e projetos de robótica móvel. Muitas disciplinas comuns aos cursos de engenharia (elétrica, controle e automação, computação e mecânica) e tecnologia podem abordar os múltiplos aspectos da robótica, tais como: introdução à engenharia, circuitos elétricos, sinais e sistemas, eletrotécnica, eletrônica, processos em engenharia, modelagem e identificação de sistemas, controle de processos, instrumentação, inteligência artificial, controle avançado, entre outras. O enfoque do presente artigo é apresentar aspectos relativos ao ensino e pesquisa de robótica móvel em cursos de engenharia. Além disso, baseado nos estudos de outras universidades visa-se adotar vários aspectos da robótica móvel em disciplinas de graduação em Engenharia Mecatrônica (Controle Automação) da Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUC/PR), em Curitiba, e disciplinas do Curso Superior de Tecnologia em Eletrotécnica, do Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná (CEFET/PR), em Cornélio Procópio, ambas situadas no Estado do Paraná. O artigo é organizado da seguinte maneira: na seção 2 são apresentados alguns fundamentos e as características motivadoras da utilização e do ensino de robótica móvel; na seção 3 são relatadas as experiências de diversas instituições de ensino relacionadas aos robôs móveis; na seção 4, algumas experiências de duas instituições do Paraná são relatadas; na seção 5, as conclusões e perspectivas de futuros trabalhos na área de ensino e pesquisa na área de robótica móvel são apresentados e discutidos. 2. ROBÓTICA MÓVEL E SUAS CARACTERÍSTICAS MOTIVADORAS 2.1. Fundamentos e características relevantes A robótica tem sua origem na ficção científica. O termo robô foi extraído da tradução inglesa do conto de ficção de Karel Capek, intitulado Robôs Universais de Rossum, escrito na Tchecoslováquia, por volta de A palavra tcheca robota significa servidão ou trabalhador forçado e, quando traduzida, para o inglês transformou-se em robot (em português: robô). Entre os escritores de ficção científica, Isaac Asimov contribuiu com inúmeras histórias sobre robôs, a partir de 1939, e de fato, lhe é dado o crédito de cunhar o termo robótica. Foram precisos mais quarenta anos para que tivesse início a tecnologia moderna da robótica industrial. Não obstante as limitações dos robôs atuais, o conceito popular de um robô é o de que ele se parece e age como um ser humano. Esse conceito de humanóide foi inspirado e encorajado por inúmeras histórias de ficção científica. A área de robótica móvel tem evoluído rapidamente desde a década passada devido ao acentuado aumento do poder computacional e disponibilidade de uma grande variedade de sensores. Isto pode ser observado no fato dos seres humanos terem enviado robôs para Marte (Mars Pathfinder Rover - Sojourner) [1], para o fundo dos oceanos [2], aplicado robôs móveis dentro de reatores nucleares, linhas manufatura [3], inspeção de dutos [4], além da comercialização de brinquedos infantis (brinquedos da Sony, por exemplo, o Aibo) e educacionais (por exemplo, kits LEGO e Khepera). Outro indicador deste fato é que as vendas anuais de robôs industriais têm crescido nos Estados Unidos à taxa de aproximadamente 25% ao ano. Além disso, os robôs têm sido cada vez mais dotados da capacidade de aprender, atuar autonomamente e interagir com os humanos e seu ambiente. Em síntese, tanto a abordagem de robótica de manipuladores, quanto a de robótica móvel, são áreas multidisciplinares que motivam o cruzamento de fronteiras das disciplinas tradicionais de diversos cursos de engenharia e tecnologia para o desenvolvimento de sistemas relevantes com aplicações práticas. NTM - 480

3 2.2. Abrangência e metas educacionais Os programas de graduação e pós-graduação necessitam de estudantes que estejam treinados e aptos a tratarem os desafios inerentes ao projeto e implementação de robôs móveis. O conhecimento dos fundamentos e experiência prática em robótica móvel possibilita e facilita a configuração de robôs robustos e adequados para diversas aplicações do mundo real. Entre os aspectos importantes a serem abordados no ensino de graduação deve-se destacar os conhecimentos conceituais, simulação, experiências com sistemas robóticos reais e uma ampla gama de aplicações de robótica móvel no mundo real. Para tanto, o suporte pedagógico para o ensino e pesquisa neste contexto deve abranger desde sites na Internet, livros-texto, manuais, publicações em congressos científicos relevantes, ferramentas de hardware e software, até a adoção de robôs móveis nas atividades de laboratório. As metas educacionais, da utilização da robótica móvel, visam dar uma visão prática dos estudantes quanto a aspectos de: (i) uma experiência com problemas do mundo real; (ii) conhecimento e implementação de princípios de robótica através de literatura de pesquisa básica; (iii) desenvolvimento de robôs que estejam interligados com idéias teóricas dos currículos das disciplinas; (iv) liberdade de explorar aspectos robótica, contudo com restrições de tempo para cumprir metas propostas; (v) incluir um componente criativo (filosofia de aprendizado construtivista), onde os estudantes podem definir seus próprios caminhos para alcançar as metas propostas de forma a encorajar a diversidade de projetos; (vi) confiança quanto as suas habilidades; e (vii) suporte para o desenvolvimento de trabalhos em equipe. Todas estas metas são essenciais se os estudantes possuem a intenção de perseguir estudos de pós-graduação e/ou obter posições técnicas na indústria. A filosofia de aprendizado denominada de construtivismo (uma extensão da teoria de desenvolvimento construtivista de Jean Piaget) enfatiza a importância da construção de artefatos como um catalisador dos modelos mentais construtivistas. Nesta abordagem, o aprendizado é centralizado nos estudantes, pois a aquisição e o desenvolvimento da informação ocorre através da ação e investigação do aluno. A seguir são mencionadas algumas características desta filosofia Construtivismo e os aspectos pedagógicos e motivadores do ensino de robótica móvel O construtivismo é uma das correntes teóricas empenhadas em explicar como a inteligência humana se desenvolve partindo do princípio de que o desenvolvimento da inteligência é determinado por ações mútuas entre o indivíduo e o meio. A idéia é que o homem não nasce inteligente, mas também não é passivo sob a influência do meio, isto é, ele responde aos estímulos externos agindo sobre eles para construir e organizar o seu próprio conhecimento, de forma cada vez mais elaborada. Diversos estudos apresentados por pesquisadores nas mais diversas áreas são relevantes para a sedimentação dos fundamentos do construtivismo, destacando-se Jean Piaget, Seymour Papert, e Lev Semenovich Vygotsky. A seguir são apresentados alguns aspectos essenciais dos estudos relativos ao construtivismo baseados em Piaget [5], Vygotsky [6] e Papert [7]. Na concepção de Jean Piaget, o desenvolvimento cognitivo é um processo de sucessivas mudanças qualitativas e quantitativas das estruturas cognitivas derivando cada estrutura de estruturas precedentes. Em síntese, o indivíduo constrói e reconstrói continuamente as estruturas que o tornam cada vez mais apto ao equilíbrio. Essas construções seguem um padrão denominado por Piaget, de estágios que seguem idades mais ou menos determinadas. Todavia, o importante é a ordem dos estágios (estágios sensório-motor, operatório-concreto, pré-operatório e operatório-formal) e não a idade de aparição destes. Os três conceitos fundamentais da teoria de Piaget são: interação, assimilação e acomodação. A construção do conhecimento segundo Piaget, ocorre quando acontecem ações físicas ou mentais sobre objetos que, provocando o desequilíbrio, resultam em assimilação ou, acomodação e assimilação dessas ações e, assim, em construção de esquemas ou conhecimento. Em outras palavras, uma vez que a criança não consegue assimilar o estímulo, ela tenta fazer uma acomodação e após, uma assimilação e o equilíbrio é, então, alcançado. A adaptação é um processo equilíbrio entre a assimilação e a acomodação, através do qual se desenvolve a inteligência. Para que um ambiente de ensino seja construtivista é fundamental que o professor conceba o conhecimento sob a ótica levantada por Piaget, ou seja, para que todo e qualquer desenvolvimento cognitivo seja efetivo é necessário uma acentuada interação entre o sujeito e o objeto. É imprescindível que se compreenda que sem uma atitude do objeto que perturbe as estruturas do sujeito, este não tentará acomodar-se à situação, criando uma futura assimilação do objeto, dando origem às sucessivas adaptações do sujeito ao meio, com o constante desenvolvimento de seu cognitivismo, conforme discutido anteriormente. Em relação ao pesquisador Seymour Papert, ele destacou-se na criação de linguagens de programação de computadores (por exemplo, a linguagem Logo, uma aplicação da psicologia cognitiva) para crianças. Este fato teve inicio quando ele foi co-diretor do Laboratório de Inteligência Artificial, do MIT (Massachusetts Institute of Technology), na década de Nessa época, Seymour Papert, um matemático que já havia trabalhado com Piaget, em Genebra (Suiça), veio para os Estados Unidos onde, juntamente com Marvin Minsky, fundou o Laboratório de Inteligência Artificial do MIT. Papert considerou a utilização da linguagem Logo como uma alternativa pedagógica adequada aos modelos construtivistas desenvolvidos. Papert desenvolveu sua prática com a informática educativa baseada na crença que a criança pode ser vista como construtora de suas próprias estruturas intelectuais. A incorporação NTM - 481

4 dos modelos construtivistas por meio de uso da linguagem Logo também tem influído no desenvolvimento de software educativo. Por exemplo, na criação de micromundos e de programas abertos em que a criança realiza, sobre tudo, uma atividade exploratória dos modelos individuais ou cooperativos. Em relação ao psicólogo Lev Vygotsky, este viveu na mesma época que Piaget (ambos nasceram em 1896 entretanto, Vygotsky morreu aos 34 anos). Devido a vários fatores, principalmente os políticos, estes dois pesquisadores não chegaram a se encontrar em vida. É interessante notar que o pensamento de Vygostky foi fortemente influenciado pela teoria marxista. Desde seu embasamento, Vygostky abstrai que o ser humano é criado histórico e socialmente, e que suas relações com a natureza e com os outros homens, no nível da consciência, são vividos de forma espontânea apenas quando ele não tem percepção da consciência sobre aquilo que está fazendo. Por outro lado, à medida que o homem toma consciência da consciência que possui, mais e mais ele abstrai sobre seus atos e sobre o meio. Com isto, seus atos deixam de ser espontâneos (no sentido biológico do termo) para se tornarem atos sociais e históricos, envolvendo a psique do indivíduo. Observe que, nesse diverso campo da consciência, existe como base metodológica e objeto de estudo a intencionalidade da consciência. Em outras palavras, os vygotskianos entendem que os processos psíquicos, e a aprendizagem entre eles, ocorrem por assimilações de ações exteriores, interiorizações desenvolvidas através da linguagem interna que permite formar abstrações. Para Vygotsky, a finalidade da aprendizagem é a assimilação consciente do mundo físico mediante a interiorização gradual de atos externos e suas transformações em ações mentais. Nesse processo, a aprendizagem se produz, pelo constante diálogo entre o exterior e interior do indivíduo, uma vez que para formar ações mentais tem que partir das trocas com o mundo externo, cuja da interiorização surge a capacidade de atividades abstratas que permitem a realização de ações externas. A conexão que existe entre a fundamentação do construtivismo de Piaget, Papert e Vygostky e a adoção de experimentos da robótica nas duas instituições do Paraná mencionadas é relevante. Os aspectos desenvolvidos por estes três pesquisadores são abordados nas atividades relacionadas ao projeto e concepção de robôs móveis tanto em atividades de ensino quanto de pesquisa. Entre os exemplos da adoção de conceitos construtivistas tem-se a construção de robôs móveis e projeto de controladores práticos pelos estudantes de graduação e iniciação científica. As noções construtivistas são motivadores para o ensino de conceitos matemáticos abstratos de sinais e sistemas, além de fundamentos de eletrônica, sensores, identificação e controle de processos de uma forma interessante e lúdica. Neste sentido, algumas propostas de Piaget, Papert e Vygostky são utilizadas, tanto a apresentação das concepções de projetos de robôs, quanto para a maior interação entre grupos de alunos envolvidos nestes procedimentos de ensinoaprendizagem em duas instituições de ensino superior do Paraná. 3. EXPERIÊNCIAS DE INSTITUIÇÕES DE ENSINO SUPERIOR Os graduados em cursos de engenharia e tecnologia para serem líderes e/ou profissionais destacados na indústria ou meio acadêmico devem desenvolver várias aptidões, entre as quais: (i) espírito empreendedor, (ii) aptidão para a criatividade, (iii) um conhecimento da teoria como uma base para a prática, (iv) uma facilidade de trabalhar em equipe, (v) inspirar confiança nos seus esforços, e (vi) habilidade de comunicação eficiente em palavras bem como em conceitos matemáticos [8]. Estas habilidades devem ser incutidas nos alunos desde o início de suas formações profissionais (ou mesmo antes no ambiente familiar). Neste sentido, várias experiências em robótica móvel têm visado abranger aspectos essenciais da formação de graduados conceituados, motivados e motivadores do meio onde exercerão suas atividades profissionais. A seguir são mencionados alguns exemplos de experiências em diversas universidades. Beer et al. [9] reportaram o caso da disciplina de Autonomous Robotics, da Case Western Reserve University, Estados Unidos. Esta disciplina tem caráter interdisciplinar onde são abordados diversos aspectos da robótica móvel usando blocos de construção LEGO, um microcontrolador (baseado no microprocessador 68HC11 da Motorola), desenvolvido pelo MIT, e um interpretador de linguagem C, denominado Interactive-C. O enfoque da disciplina é o de que os alunos construam, programem e testem seus próprios robôs autônomos através da participação em uma competição pública, onde o objetivo é a coleta de ovos em uma arena. As metas desta disciplina levam o aluno a: (i) tratar problemas que requeiram integração entre alunos (trabalho em equipe); (ii) depararem-se com um problema real de engenharia, (iii) estudarem tópicos de várias disciplinas (multidisciplinaridade e interdisciplinaridade); e (iv) explorar seu pensamento crítico e criativo. Wyeth [10] apresenta uma proposta de projeto e construção de um robô móvel que jogue cricket para estudantes do primeiro ano do curso de Engenharia Mecatrônica, da University of Queensland (Austrália). O robô móvel é composto por uma placa UQBOT (baseada no microcontrolador MC68HC11 da Motorola), componentes LEGO DACTA e o interpretador Interactive-C. O objetivo, neste caso, é que a experiência da construção de robôs leve os alunos a desenvolverem: (i) a habilidade de adquirir e aplicar novos conhecimentos; (ii) habilidades práticas e experimentais; (iii) habilidade de planejamento; (iv) habilidades de trabalho em grupos; e (v) habilidades de comunicação interpessoal. Murphy [11] menciona o desafio do ensino de robótica aliado aos aspectos de inteligência artificial. Horswiill [12] reportou o estudo de caso de uma disciplina de laboratório de robótica móvel, da Northwestern University, que visa NTM - 482

5 a exploração de conceitos de autonomia de robôs móveis, tais como: interpretação de sensores, planejamento, e seleção de ações de controle. Neste caso, são usados robôs Aibo da Sony e kits LEGO para este estudo de caso. Maxwell and Meeden [13] apresentam o projeto de dois projetos de graduação, um da University of North Dakot e outro do Swarthmore College. O objetivo dos projetos foi a participação da competição anual de robôs da AAAI (American Association for Artificial Intelligence). A organização dos projetos requereu elementos de visão, voz, navegação e construção física de robôs. Os robôs usados foram o Nomadic Super Scout II, Khpera e ActivMedia Pioneer. As metas educacionais destes projetos foram: (i) familiarizar os alunos experiência com problemas reais, (ii) dar experiências aos alunos em relação ao conhecimento e implementação de princípios de robótica, a partir de uma literatura básica de pesquisa, (iii) dar aos estudantes confiança em relação as suas habilidades, e (iv) ajudar os alunos a desenvolverem o espírito de trabalho em equipe. Sutherland [14] apresenta o projeto de robôs móveis em uma disciplina de graduação de robótica do Augsburg College. A disciplina visa explorar tópicos de estrutura de dados, algoritmos, programação, projeto em grupo, máquinas de estado finito, agentes, complexidade computacional e programação orientada a objetos com experimentos de robótica móvel. Os equipamentos utilizados abrangem os kits Robix, Stiquito e LEGO. Rosenblatt and Choset [15] reportam o caso da disciplina de graduação denominada General Robotics, da Carnegie Mellon University. Nesta disciplina enfatiza-se a filosofia de construtivismo de Piaget com a adoção de kits educacionais LEGO para construção de robôs pelos alunos. Muitas disciplinas do ensino de graduação e pós-graduação têm explorado os conceitos e experimentos de robótica móvel. As disciplinas e pesquisas, na área de inteligência artificial, geralmente aproveitam diversos experimentos com robôs para a configuração de metodologias de planejamento, navegação e controle inteligente. Entre os exemplos existem os casos da utilização de sistemas nebulosos [16], algoritmos evolutivos [17] e redes neurais [18] em pesquisas e competições, tais como a Robo-Cup [19]. 4. ESTUDOS DE CASO DE DUAS INSTITUIÇÕES PARANAENSES A adoção de práticas de robótica móvel, no ensino de graduação e em atividades de pesquisa, requer investimentos na compra de robôs móveis e materiais correlacionados, tais como cabos para conexão entre componentes, software, computadores, microprocessadores, livros, entre outros. Quanto ao curso de Engenharia Mecatrônica (Controle e Automação) da Pontifícia Universidade Católica do Paraná alguns aspectos relacionados ao ensino de graduação e pesquisa em robótica móvel estão em fase de implantação. Em relação ao ensino da disciplina de Processos em Engenharia visa-se a adoção da construção de robôs usando kits LEGO Technic para o ensino de fundamentos de processos mecânicos. Neste caso, deseja-se enfatizar o aspecto lúdico e motivador do ensino de processos industriais, aliado a potencialidades de comunicação com o computador usando o ambiente computacional MATLAB. Outro aspecto a ser tratado na disciplina é a configuração de experimentos de identificação de processos (identificação multivariável) usando-se alguns kits de robôs móveis da empresa Lynxmotion (por exemplo, micromouse kit, carpet rover, rugget terrain). O processo ball-and-plate, da Tecquipment/Humosoft, é também um processo multivariável a ser tratado, pois apresenta um comportamento similar aos problemas de robótica móvel, onde o objetivo básico de controle é controlar a posição de uma bola que rola livremente sobre a chapa, aplicando-se tensões ao sistema de dois motores baseadas no conhecimento da posição (x,y) da bola medida por um sistema de visão. As pesquisas com este processo estão em andamento e têm abordado a implementação de algoritmos de controle preditivo e inteligente, tanto para comportamento servo quanto regulatório. Em relação as pesquisas em desenvolvimento de robótica móvel visa-se abordar: (i) aspectos do desenvolvimento de protótipos de robôs de baixo custo, (ii) a implementação de metodologias de controle avançado baseadas em inteligência artificial (redes neurais, algoritmos evolutivos, sistema nebulosos, e sistemas híbridos inteligentes) e controle preditivo, usando-se linguagem C e ambiente Matlab, (iii) desenvolvimento de algoritmos de controle usando o simulador do robô Khepera, e (iii) desenvolvimento de um ambiente computacional para interface entre os robôs móveis da Lynxmotion e computadores com software Matlab, da MathWorks. Estas pesquisas estão em fase de desenvolvimento por alunos de iniciação científica do curso de Engenharia Mecatrônica e Engenharia da Computação. No Curso de Tecnologia em Eletrotécnica do CEFET/PR, a oportunidade de iniciar uma experiência de projeto com robôs móveis surgiu durante um evento tradicional da instituição em que os alunos normalmente desenvolvem e mostram ao público externo trabalhos práticos. Este evento, chamado de Exposição de Trabalhos Técnicos (EXPOTEC), ocorre no mês de outubro e além ser um fator de motivação para as disciplinas técnicas do curso, tem como agravante o clima de competição entre as equipes participantes. Na edição 2000 o segundo autor deste artigo orientou um grupo de alunos na construção de um robô móvel baseado em um controlador lógico programável, capaz de se deslocar sob uma linha negra em uma pista branca. O projeto foi dividido em módulos e cada um destes ficou sob a responsabilidade de um grupo. Todos os alunos da turma tiveram uma atribuição no projeto do robô. Os módulos principais eram: chassi, controlador de trajetória, sensores de posição, atuadores para navegação, fonte de energia. Devido aos problemas de confiabilidade nos sensores eletrônicos, desenvolvidos pelos próprios alunos, o trabalho não foi bem colocado na EXPOTEC, entretanto, como meio de aprendizagem, a atividade superou as expectativas, pois os problemas reais de um desenvolvimento puderam ser observados claramente por todos alunos.. NTM - 483

6 Além disto, houve um substancial aprofundamento da aprendizagem de conceitos de eletrônica, programação de controladores lógicos e mesmo dos aspectos de gestão de projetos, pois durante a avaliação a turma identificou várias falhas na organização e na comunicação dos grupos que tiveram efeito direto nos resultados obtidos. Os erros, no caso relatado, serviram de base ao aprendizado, conforme preconiza a abordagem construtivista. Um nova versão do robô móvel baseado em um controlador lógico programável está sendo desenvolvida não apenas visando a EXPOTEC2001, mas como um laboratório paralelo da Disciplina de Automação e Controle, incorporando novos motores, sensores e controladores, que possibilitarão ao robô a execução de tarefas mais sofisticadas e através de controles mais avançados. O conceito básico que norteia a proposta no CEFET/PR é abrir a "caixa preta" da tecnologia permitindo que os alunos possam ter conhecimento de base científica das tecnologias utilizadas no controle e automação e ao mesmo tempo capacitá-los a criar soluções frente aos problemas do mundo real. A robótica móvel, dentro deste contexto, é um caminho rico, tanto na proposição de problemas face à sua inerente complexidade, quanto na aplicação de soluções tecnológicas disponíveis. 5. CONCLUSÕES E FUTUROS TRABALHOS A educação na teoria de controle de processos, em cursos de engenharia e tecnologia, tem sofrido consideráveis mudanças nos últimos anos. Os requerimentos de ensino, pesquisa e integração com o meio industrial têm ocasionado a diversas mudanças e aprimoramentos dos cursos de graduação e pós-graduação de universidades brasileiras. As mudanças pedagógicas, especificamente no âmbito dos cursos de engenharia (Elétrica, Mecatrônica, Computação, Mecânica) e tecnologia, têm afetado a forma dos professores ensinarem a teoria e a prática aos alunos, providenciando novos conteúdos e abordagens, tais como assuntos não-técnicos, discussão de novas formas de integrar computadores em ensino de processos industriais e ensino tanto de aspectos práticos quanto teóricos. A área de robótica móvel é uma área relevante e com o avanço da tecnologia digital, em muitos seguimentos da vida moderna, e em especial na área de controle de processos industriais, onde os processos tornaram-se cada vez mais complexos e as especificações demandam flexibilidade, tornou-se imprescindível um enfoque prático no ensino de robótica. O desafio das instituições de ensino superior que possuem cursos de engenharia e tecnologia é tratar aspectos de automação industrial no mundo real e oferecer aos estudantes condições materiais e físicas que proporcione uma educação de qualidade. No caso da robótica visa-se a compreensão e implementação de conceitos relativos a controladores, instrumentação e processos com experimentos práticos. Para superar esta demanda é necessário apropriado suporte da base matemática de controle, circuitos elétricos, dispositivos eletrônicos, software e hardware adequados, ferramentas de projeto assistido por computador e profissionais (professores) com formação não só teórica, mas também prática e grande motivação para promover um ensino de qualidade. Neste âmbito, este artigo visou apresentar um panorama motivador visando o aprimoramento do ensino com atividades práticas de robótica móvel. Conseqüentemente, motivando os alunos para atividades de ensino e pesquisa. Além disso, tentando formar um profissional melhor preparado para o mercado de trabalho. 6. REFERÊNCIAS [1] C.R. Weisbin and D. Lavery, NASA rover and telerobotics technology, IEEE Robotics & Automation Magazine, vol. 1, no. 4, Dec. 1994, pp [2] V. Rigaud, É. Coste-Maniére, M.J. Aldon, P. Probert, A.M. Perrier, P. Rives, D. Simon, D. Lane, J. Kiener, A. Casals, J. Amat, P. Dauchez, M. Chantier and UNION team, UNION: Underwater Intelligent Operation and Navigation, IEEE Robotics & Automation Magazine, vol. 5, no. 1, Mar. 1998, pp [3] T.M. Sobh and B. Benhabib, Discrete event and hybrid systems in robotics and automation: an overview, IEEE Robotics & Automation Magazine, vol. 4, no. 2, Jun. 1997, pp [4] J. Maroleda, A. Ollero and M. Orte, A robotic system for internal inspection of water pipelines, IEEE Robotics & Automation Magazine, vol. 6, no. 3, Sep. 1999, pp [5] J. Piaget, Abstração reflexionante: relações lógico-aritméticas e ordem das relações espaciais. Porto Alegre, Artes Médicas, [6] L.S. Vygotsky, A formação social da mente. São Paulo, Martins Fontes, [7] S. Papert, A máquina das crianças: repensando a escola na era da informática, Porto Alegre, Artes Médicas, [8] C. Brurtun, I. Jahmeerbacus, K. Oolun and A. Feliachi, Short-term practical training for electrical engineering undergraduates, IEEE Transactons on Education, vol. 42, no. 2, May 1999, pp [9] R.D. Beer, H.J. Chiel and R.F. Drushel, Using autonomous robotics to teach science and engineering, Communications of the ACM, vol. 42, no. 6, June 1999, pp [10] G. Wyeth, An introductory course in mechatronics: robot-cricket, in Proc. of the 4th Annual Conference on Mechatronics and Miachine Vision in Practice. [11] R.R. Murphy, Robots and education, IEEE Intelligent Systems, Nov/Dec. 2000, pp [12] I. Horswill, A laboratory course in behavior-based robotics, IEEE Intelligent Systems, Nov/Dec. 2000, pp NTM - 484

7 [13] B.A. Maxwell and L.A. Meeden, Integrating robotics research with undergraduate education, IEEE Intelligent Systems, Nov/Dec. 2000, pp [14] K.T. Sutherland, Undergraduate robotics on a shoestring, IEEE Intelligent Systems, Nov/Dec. 2000, pp [15] M. Rosenblatt and H. Choset, Designing and implementing hands-on robotics labs, IEEE Intelligent Systems, Nov/Dec. 2000, pp [16] S.H. Lian, Fuzzy logic control of an obstacle avoidance robot, in Proc. of the 5th IEEE International Conference on Fuzzy Systems, FUZZ-IEEE, New Orleans, Louisiana, 1996, pp [17] M.W. Daniels and P.R. Kumar, Racing with the sun: the optimal use the solar powered automobile, IEEE Control Systems, vol. 19, no. 3, 1999, pp [18] R.G-. Osuna, J.A. Jaret and R.C. Luo, Modeling of ultrasonic range sensors for localization of autonomous mobile robots, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 45, no. 4, 1998, pp [19] M. Asada, M.M. Veloso, M. Tambe, I. Noda, H. Kitano and G.K. Kraetzschmar, Overview of RoboCup-98, AI Magazine, vol. 21, no. 1, 2000, pp NTM - 485