Robótica Educacional com Hardware e Software Livre

Transcrição

1 Robótica Educacional com Hardware e Software Livre Projeto Sábado na Escola Escola Municipal Paulo VI Volta Redonda/RJ Professora Michelle Rezende Turma I AULA 1 Introdução à elétrica com GCompris Aconteceu na manhã do dia 12 de março a primeira aula do projeto Robótica Educacional Tal projeto está inserido no projeto Sábado na Escola, que também envolve outras atividades aos sábados em várias escolas da Rede. Vinte e cinco alunos foram inscritos para esta primeira turma que, ao final de dez semanas, apresentarão, dentro de uma exposição, alguns projetos desenvolvidos envolvendo todo o aprendizado das aulas. Nesta primeira aula, os alunos conheceram rapidamente, através de uma apresentação, a proposta, os objetivos e o tempo de duração do projeto. Após esse primeiro momento, foi realizado um sorteio para definição de quatro grupos, cada um com cinco alunos. Os alunos então, já em seus respectivos grupos, conheceram um simulador elétrico aplicativo do software Gcompris. Neste simulador, conheceram um esquema de ligação que permitiria acender uma lâmpada. Experimentaram realizar a tarefa e, em seguida, foram desafiados a simularem outros esquemas acender duas, três, quatro lâmpadas. Após o intervalo, foi apresentado aos alunos o kit de robótica que os mesmos usarão em todas as aulas do projeto. Conheceram alguns componentes eletrônicos: leds, protoboard, e a placa Arduino. Aprenderam alguns conceitos, principalmente sobre ligação elétrica. Já nos munitos finais desta primeira aula, os alunos assistiram um pedacinho do vídeo aula que mostrou o exercício de casa - Mão na massa desta primeira aula: criar, durante a semana, um esquema elétrico real similar ao que foi executado virtualmente no software GCOMPRIS.

2 AULA 2 LEDs, protoboard e arduino resistores, A segunda aula aconteceu no dia dezenove de março, e começou com os alunos apresentando o esquema elétrico montado durante a semana objetivo do "mão na massa 1. Relembrando "O objetivo era criar um circuito elétrico usando interruptores treeway, a fim de acenderem e apagarem uma lâmpada, usando ambos os interruptores." Após, foi apresentado o objetivo da aula de hoje: acender leds. Alguns componentes foram apresentados, começando pela protoboard. Foi enfatizando sua funcionalidade no sentido de linhas e colunas. Além disso, a cada componente apresentado, os grupos identificavam no kit, retirando e colocando cada um sobre a mesa. Assim aconteceu com a protoboard, led, resistor, jumpers (fios) e, por último, a placa Arduino. Após, os alunos deram início a montagem dos mesmos usando a protoboard como base. Observaram o esquema/imagem montado virtualmente no software Fritzing. Foi apresentado em seguida o software Arduino, enfatizando que ali seria escrita uma programação que emitiria via USB um sinal para a placa arduino, fazendo assim, o led acender Cada grupo definiu que digitaria essa programação, a fim de organizarem o trabalho. Isso foi feito também em cada etapa, desde a retirada dos componentes do kit arduino até a montagem dos mesmos. Entendida e digitada a programação, os alunos conectaram o cabo USB na placa arduino, verificando se tal programação estava correta. Tudo certo, enviaram o sinal para a mesma, e observaram o resultado: o led aceso. Em seguida, cada grupo foi desafiado a acender 2, 3, 4, 5, 6 leds, além de controlar o tempo de cada um aceso (1, 2, 3, 4 segundos...). Já no final da aula, foi explicado o Mão na massa 2: desmontar uma unidade de CDROM ou DVD-ROM danificada, retirando algumas peças que serão utilizadas nas próximas aulas (motor, polia, borrachinha) além de guardar as demais para possíveis aplicações. AULA 3 Semáforo, Super Máquina Iniciamos esta terceira aula com os alunos apresentando os componentes retirados de drives de CD-ROM ou "DVD-ROM objetivo do "Mão na Massa 2. Grande parte dos alunos conseguiu cumprir a tarefa. Logo depois foram apresentados os dois desafios desta terceira aula: Desafio 1: Semáforo: simular o funcionamento de um semáforo utilizando os componentes necessários para tal simulação. Utilizando o software Fritzing, foi apresentada a montagem virtual do esquema, ou seja, leds vermelho, amarelo e verde acendendo e apagando aleatoriamente, com tempos pré determinados. Como na aula anterior, realizaram primeiramente a montagem física, utilizando os componentes necessários: 3 leds (vermelho, amarelo e verde) 1 resistor,

3 4 fios, protoboard e a placa Arduino. Em seguida, deram início à digitação da programação no software Arduino. Antes, frisamos novamente a importância de abrir o software utilizando o terminal. Programação digitada e verificada, transmitiram a mesma para a placa Arduino e conferiram o resultado. Desafo 2: Super Máquina: Os alunos assistiram a um vídeo mostrando a abertura do Super Máquina, famoso seriado dos anos 80, onde perceberam o que deveriam realizar: acender novamente leds em sequência, porém, desta vez, simulando o exemplo do carro do seriado (mostrado no vídeo): 8 leds vermelhos acendendo e apagando em sequência, como indo de um lado para outro e voltando. Repetiram os passos do semáforo: ligação física, digitação e verificação do código no software Arduino e transmissão desse código para a placa. Durante a aula, alguns alunos deram início ao desmonte de alguns aparelhos eletrônicos recebido em nosso cantinho da reciclagem. Retiraram fios, motores, ventoinhas, leds e outros componentes. Foi apresentado, já no final da aula, o Mão na Massa desta semana: cortador de isopor. Foi entregue aos alunos a imagem do esquema elétrico com um link para que eles pudessem assistir o vídeo aula ensinando passo a passo o projeto. AULA 4 LEDs, potenciômetro e teclado Iniciamos esta quarta aula, convidando os alunos que realizaram o Mão na Massa da aula passada cortador de isopor, para apresentarem o mesmo. Alguns alunos não levaram o mesmo para a aula, pois ainda não haviam concluíndo. Após, foi apresentado um novo componente eletrônico: o potenciômetro e, com ele, a possibilidade de controlar a intensidade do brilho de um led, por exemplo. Os alunos conheceram o esquema elétrico "virtual e, após, foram desafiados a montá-lo, cada um em seu grupo. Após concluída a montagem física, os alunos deram início ao entendimento da programação, usando o software Arduino. Conferida a programação, conectaram a placa Arduino ao software via USB. O mais interessante foi observar, nesse momento, a confiança e a independência dos alunos em relação ao uso do software e do hardware. Observaram o resultado: girando o potenciômetro, conseguiram controlar a intensidade do brilho do led. Foram desafiados a acender oito leds.

4 bos de PVC de 25mm, ventoinha de fonte ou computador e um cabo USB reaproveitado de um mouse danificado ou de um celular velho. Após o intervalo, os alunos foram convidados a controlar 3 leds, agora, utilizando o teclado. O objetivo para este desafio foi: utilizando uma programação para tal fim, os alunos: - digitando a tecla 'g' do teclado, acenderiam o led1; - digitando a tecla 'h' do teclado, acenderiam o led2; - digitando a tecla 'j' do teclado, acenderiam o led3; - digitando a tecla 'd' do teclado, apagariam todos os leds de uma só vez; Os alunos concluíram com êxito este desafio. Um grupo, inclusive, alterou a programação, trocando as letras g, h, j, d por 1, 2, 3 e 0, respectivamente. Já no final da aula, foi explicado como seria o "Mão na Massa" desta semana: construir um suporte para notebook, utilizando tubos de PVC de 25mm, ventoinha de computador e um cabo USB reaproveitado de um mouse danificado ou de um celular velho. AULA 5 Servo potenciômetro e RGB motor, Nossa quinta aula do projeto começou com uma surpresa. O aluno Igor André trouxe mais uma CPU para nossa campanha de descarte de lixo eletrônico, que, por sinal, está mais uma vez crescente em nossa escola. Em seguida, convidamos os alunos que concluiram o Mão na Massa 4 para apresentarem o mesmo construir um suporte para notebook, utilizando tu -

5 Logo depois, foi explicado aos alunos que, nesta aula, dois novos componentes seriam usados: servo-motor e leds RGB. Primeiramente, foi explicado aos alunos que o servo motor é um tipo de motor que pode girar de 0 até 180º (alguns modelos até 360º) voltando ao ponto 0, ou seja, de 180º a 0. Exemplificamos a utilização deste componente apresentando a possibilidade em criar algo que fizesse se mover, girando de um lado para o outro, como a cabeça de um robô, por exemplo, utilizando alguns componentes aliados a uma programação própria para tal fim. Foi explicado também que, dentro do servomotor existe, além de um motor, um potenciômetro e uma engrenagem. Os alunos ficaram curiosos e pediram pra buscar na internet uma imagem que ilustrasse isso. Leds RGB são leds brancos e um pouco mais caros que os comuns, pois possuem três chips: um vermelho (R de red), um verde (G de Green) e um azul (B de blue). Utilizando uma programação específica, a mesma permite que se obtenha uma variedade de cores aleatoriamente utilizando apenas um led. O esquema virtual foi apresentado para que os alunos já pudessem montá-lo em seus respectivos grupos. Após conferida a ligação e a programação para tal fim, os alunos observaram o resultado. Vibraram com o show de cores proporcionado por um único led. Foram desafiados a modificarem a programação, a fim de obterem tonalidades diferentes de cores. O mão na massa 5 foi apresentado. Os alunos, durante a semana, deveriam, utilizando alguns componentes eletrônicos, construir um carrinho movido a luz. AULA 6 Motor, LDR, potenciômetro e teclado Após, os alunos conheceram o esquema elétrico e a programação específica para o funcionamento deste componente. Em seus grupos, experimentaram esse desafio. Passamos então para a apresentação do segundo componente: um led diferente e também poderoso, chamado de RGB. Iniciamos na manhã do dia 30 de abril a sexta aula do projeto com a apresentação dos resultados do mão na massa 5: construção de um carrinho movido a luz utilizando um resistor de luz chamado LDR, além de motor, fios e alguns outros componentes. Em seguida, apresentamos um dos desafios desta aula: compreender e realizar a ligação de um motor de 3 ou 5 volts ao Arduino. Os alunos observaram bastante a explicação e a imagem do circuito, e, juntos, montaram o mesmo na protoboard.

6 duino. Conseguimos 1 carrinho para cada grupo, ou seja, quatro plataformas. Foi apresentada a programação específica para que o carrinho pudesse andar para frente/esquerda/direita. Os alunos observaram atentamente a explicação a fim de compreenderem tal programação. Quando finalmente o carrinho andou, todos vibraram! Em seguida, cada grupo deu início ao entendimento da programação para que o motor pudesse ser controlado pela placa. E os desafios não acabaram por aí... Após, os alunos aprenderam a acender e apagar LEDs utilizando o sensor LDR, aquele utilizado na tarefa de casa. O mesmo permitiria controlar LEDs de acordo com a luz do ambiente. Já no final da aula, e com de costume, o mão na massa 6 foi apresentado. Os alunos, durante a semana, deveriam realizar uma adaptação elétrica em dois carrinhos movidos a pilha encontrados em lojas populares. Tais carrinhos serão controlados pela placa Arduino. AULA 7 Controlando o carrinho via código Iniciamos esta sétima aula com a apresentação dos resultados do Mão na massa 6: construção de um carrinho adaptado para ser controlado pela placa ar- Foi proposto o seguinte desafio: modificar a programação, a fim de fazer o carrinho percorrer um percurso. Em cada mesa, foi desenhado um caminho utilizando fita adesiva preta. A medida em que modificavam algo na programação (parada de um dos motores, tempo...) os alunos testavam seus respectivos carrinhos no percurso, a fim de observar o resultado. Os resultados foram satisfatórios. Dois grupos conseguiram finalizar o percurso apresentado.

7 O mão na massa 7 foi apresentado: Leds dançantes. Os alunos deverão, durante a semana, realizar a montagem de um circuito elétrico que tem como objetivo controlar leds de acordo com a batida de uma música. Este projeto permite controlar até 150 leds de uma só vez. AULA 8 Controlando o carrinho com controle remoto Esta oitava aula começou com os alunos Matheus Gabriel e João Vitor apresentando seus carrinhos criados para o projeto carrinho LDR - mão na massa da aula 5. Os mesmo capricharam, além de demonstrarem a cada dia empenho na execução de todas as tarefas do Mão na massa. Em seguida, os alunos foram convidados para mais um desafio: controlar o Carrinho Arduino ou Plataforma Robótica utilizando um controle remoto. Abrimos a programação na IDE Arduino, a fim de entenderem o código e conhecerem as teclas do controle remoto que controlariam o carrinho. Abaixo, as funções das teclas: Tecla VOL - carrinho para frente Tecla ATT carrinho para Tecla retroceder carrinho gira para a esquerda Tecla avançar carrinho gira para a direita Após conferida e entendida a programação, cada grupo colocou seu carrinho para funcionar!

8 leds e controlados via android. O aluno Guilherme Leite, nesta aula, finalizou o aplicativo que controlará tais leds. Após o intervalo, conversamos a respeito dos projetos finais de cada grupo, avanços, dúvidas... Em um momento da aula, um grupo de alunos, monitorados pelo aluno Matheus Lacerda, aprendeu a soldar alguns fios em motores 3V reirados de lixo eletrônico. Foi interessante observar o processo. O interesse foi geral. Combinamos que, nas próximas aulas, outros alunos experimentarão o desafio. O mão na massa 8 foi apresentado: Luminária RGB contolada por potenciômetro. O objetivo seria realizar a montagem de um circuito elétrico que para controlar as cores de um led RGB utilizando três potenciômetros. AULAs 99 ee 10 AULAS 10 Projetos Projetos finais finais As aulas 9 e 10 foram dedicadas à confecção dos projetos finais. - Projeto Semáforo: os alunos deram início à maquete que será criada e sinalizaram os locais onde cada semáforo será colocado. EXPOSIÇÃO - Projeto Automação Residencial: os alunos decidiram criar três ambientes para que os mesmos possam ser iluminado por A exposição desta primeira turma aconteceu na manhã de sábado do dia 11 de junho.

9 Estiveram presentes a comunidade escolar, professores, alunos, equipe diretiva e a coordenação da Secretaria de Educação. Foram expostos vários projetos desenvolvidos pelos alunos durantes as dez aulas. Acompanhem: Suporte para Notebook Circuito Tree-Way Luminária RGB com potenciômetro Projeto Semáforo Leds dançantes Carrinho LDR movido a luz Cortador de isopor

10 Automação Residencial Android - Arduino Robô Android Alarme Residencial Enfatizamos ainda a campanha de descatre de lixo eletrônico, a fim de continuarmos arrecadando componentes que são necessários para os projetos, tais como fios, baterias, ventoinhas de computador, motores, leds, entre outros componentes.

11 Agradecemos a todos que participaram direta ou indiretamente para o sucesso de mais uma exposição. Em especial, aos nossos queridos alunos, pela dedicação em cada projeto desenvolvido! Alunos participantes: Guilherme Leite Xavier de Castro (702) Andre Vinicius Pereira da Silva (902) Franciane Araújo Bispo Soares (801) Hannah Cristine de Miranda Ferreira (602) Igor André de Miranda Vidal (601) Israell da Silva Rubens (802) Izadora Vitória de Castro (703) João Vitor Malta (603) Lucas Guimarães Toledo (901) Marcelo Augusto dos Santos (602) Matheus da Silva Lacerda (501) Matheus Gabriel da Silva Almeida (601) Pedro Henrique da Silva Cardoso (803) Rafael Cândido Batista (601) Taynara Gomes Francisco Desto (802) Thalisnan Candido Rodrigues (803) Yasmim Leite Xavier (802) Michelle Rezende Professora da Rede Municipal de Ensino de Volta Redonda/RJ. Desde 2009, participa como Implementadora no Projeto Informática Aplicada à Educação, desenvolvido pela Secretaria Municipal de Eduacação de Volta Redonda/RJ, onde realiza seus trabalhos e projetos educacionais usando softwares e hardwares livres - ênfase em Robótica Educacional. Coordenadora do Programa de Ensino de Robótica na Rede Municipal de Ensino de Barra Mansa/RJ. Pós-graduanda em Educação Profissional e Tecnológica pela Faculdade Campos Elísios.