oficina de robótica educativa plano de curso

Universidade Federal Rural da

Amazônia

Licenciatura em Computação

Robótica educativa utilizando

linguagem de programação lúdica

Rodrigo Moraes Barbosa

Emerson Clay Oliveira

Robótica • Robótica é um ramo educacional e tecnológico que

engloba computadores, robôs e computação, que trata

de sistemas compostos por partes mecânicas

automáticas e controladas por circuitos integrados,

tornando sistemas mecânicos motorizados, controlados

manualmente ou automaticamente por circuitos

elétricos.

Robótica • Hoje em dia os robôs tem sido usados para

realizar diversas tarefas, onde exige esforço

físico, trabalho repetitivo, resistência, riscos de

vida, ambientes inacessíveis ao ser humano etc.

Robôs de fabricas Robô pesquisador em Marte Robô Anti-Bomba

Tipos de Robôs

• Dependendo da aplicação do Robô ele

apresenta características próprias.

Móvel / Manipulado / Reconfigurável

Pode se deslocar Controlado pelo

homem

controle autônomo e pode

enfrentar diversas variações

de ambientes.

Tipo de Robôs• Para realizar determinadas ações na

maioria das vezes necessitam de um meio

de deslocamento.

Rodas / Esteiras / Pernas / Hélice

Robô de rodas

feito com CD

Robô com

penas Robô ASIMO

(HONDA – Japão, 2009)

Robô com

garras e

esteiras

Drone

Veículo Aéreo Não Tripulado

Surgimento da robótica

• A robótica móvel surgiu no período a 2º

guerra mundial, através de pesquisas dos

lançamentos dos mísseis e foguetes não

tribulados e manipulados.

Robô Móvel LUNOKHOD Луноход

U.R.S.S. (atual Rússia), 1970.

Surgimento da robótica

Robótica pedagógica

• É multidisciplinar, estuda a elaboração, amontagem e a programação de robôs para aexecução de tarefas através do controle deum computador ou de forma autônoma.

• Interligar a prática com teoria, estimula otrabalho em equipe e a capacidade desolucionar problemas.

• Estimula senso crítico, criatividade eexposição de pensamentos e o raciocíniológico.

Robótica pedagógica com sucatas

• ‘


Veículo Submarino Operado Remotamente( ELETRONORTE / FUNAFGS / IESAM – Brasil, 2007 )


Plano da oficina

Introdução

• O que é o Arduino?

• Hardware

• Componentes (Shields, sensores, interruptor)

• Alimentação

• Entradas e Saídas - Portas analógicas e digitais

Plano da oficina

Programação

• Programação conceitos

• Introdução a Lógica

• C/C++

• Lúdica Scratch / Byob

• Comunicação com arduíno (Firmware + IDE software)

• Comunicação Scratch ou Byob com arduíno

Plano da oficina

Eletrônica básica

• Circuito elétrico

• Resistores

• Diodos

• Transistores

• Ponte-H e alimentação

• Protoboard

• Motores

Plano da oficina

• Prototipagens

• Propor projetos para que possam desenvolversoluções de problemas ou necessidades dapopulação.

• Utilização de sucatas eletrônicas

• Montagem mecânica

• Montagem eletrônica

• Testes

• Resultados

Universidade Federal Rural da

Amazônia

Licenciatura em Computação

Robótica educativa utilizando

linguagem de programação lúdica

Rodrigo Moraes Barbosa

Emerson Clay Oliveira

Introdução

• O que é o Arduíno? • É uma plataforma de prototipagem eletrônica, permiti

o desenvolvimento de controle de sistemas interativos, de baixo custo.

• Possui (software, bibliotecas, hardware) é open-source.• Sua plataforma é composta essencialmente de duas

partes: O Hardware e o Software.• Foi desenvolvido por: Massimo Banzi, David

Cuartielles, Tom Igoe, Gianluca Martino e David Mellis, na Itália, em 2005; Todo o projeto é aberto: open source hardware and software; Mas a marca Arduíno e registrada

Tipos de Arduíno

Clones – “open source”

Hardware

Componentes (Shields, sensores, interruptor)

Alimentação

• O Arduíno deve ser alimentado com uma tensãode no mínimo 7 Volts e no máximo 35 Volts euma corrente mínima de 300mA. O sistemaregulador do Arduíno regula a tensão de entradapara duas saídas: 5 Volts e 3,3 Volts.

• Quando ligamos na porta USB ele é alimentadodiretamente pelo cabo que transmiti a tensãonecessária, também podemos ligar uma fonteexterna que já forneça a tensão certa.

Alimentação

• Quando criamos projetos em que nãodesejamos que o Arduíno fique ligadodiretamente no computador ou cabosdevemos utilizar uma bateria forneçamtensões entre 7-12 V, pois ele possui umregulador de tensão. (ele consegue funcionarcom tensões entre 6 e 20V,mas não erecomendado) podemos então combinarpilhas em série, utilizar uma bateria s de 9v oubaterias de carros, motos e no-breaks (12V).

Alimentação

Entradas e Saídas –Portas analógicas e digitais

• O chip ATMega8 possui 28 pinos de conexõeselétricas, 14 de cada lado. É através dessespinos que podemos acessar as funções domicro controlador, enviar dados para dentrode sua memória e acionar dispositivosexternos.


• 14 pinos digitais de entrada ou saída (programáveis)

• 6 pinos de entrada analógica ou entrada/saída digital (programáveis)

• 5 pinos de alimentação (gnd, 5V, refanalógica)

• 1 pino de reset

• 2 pinos para conectar o cristal oscilador


• Entrada digital e analógica

Podemos utilizar como entrada digital os 14pinos digitais e mais 6 pinos analógicos.Quando um pino é programado parafuncionar como entrada ele efetua umaleitura, por exemplo, um pino está alimentadocom 0 (zero) ou 5V essa função identifica seum botão está pressionado, ou se um sensorestá "sentindo" alguma coisa.


• Esta função de entrada digital apenas entrega 0 ou 1, sem tensão ou com tensão.

• Não sabemos quanta tensão está sendo aplicada no pino.


• Nesse caso utilizamos umaentrada analógica diferentede uma entrada digital aentrada analógica é capaz demedir a tensão aplicada.Através da entrada analógica,conseguimos utilizar sensoresque convertem algumagrandeza física em um valorde tensão que depois é lidopela entrada analógica.


• Saídas digitais

Como saída o pino libere 0 volts ou 5 volts, comum pino programado como saída digital,podemos acender um led, ligar um relé,acionar um motor, dentre diversas outrascoisas. O arduíno aceita no máximo 20 saídasdigitais.

Programação

• Programação conceitos

• Programação é uma sequência de algoritmospara realizar uma tarefa ou resolver um problema

• Um algoritmo é, num certo sentido, um programaabstrato — dizendo de outra forma, umprograma é um algoritmo concretizado. Osprogramas são visualizados mais facilmente comouma coleção de algoritmos menores combinadosde um modo único.

Programação

Introdução a Lógica

• Para Aristóteles, a Lógica não era uma ciência teórica,prática ou produtiva, mas, sim, um instrumento para todasas ciências.

• A Lógica é a análise de métodos de raciocínio”. No estudodesses métodos a Lógica está interessada principalmentena forma e não no conteúdo dos argumentos.

• Ex. Todo X é Y. Z é X. Portanto Z é Y.• O aprendizado da Lógica auxilia os estudantes no raciocínio,

na compreensão de conceitos básicos, na verificação formalde programas e melhor os prepara para o entendimento doconteúdo de tópicos mais avançados.

• Estudo do raciocínio;

• Estudo do pensamento correto e verdadeiro;

• Regras para demonstração científica verdadeira;

• Regras para pensamentos não-científicos;

• Regras sobre o modo de expor o conhecimento;

• Regras para verificação da verdade ou falsidadede um pensamento.

Introdução a Lógica

C/C++

• C++ é uma linguagem de programação de usogeral, é considerada de médio e alto nível,pois combina características de linguagens dealto e baixo nível.

Lúdica Scratch / Byob

• Linguagem de programação lúdica é uma linguagembem simples com interface gráfica, onde qualquerpessoa consegue desenvolver projetos interativos semnecessariamente ter conhecimento em programaçãode computadores.

• Por não exigir o conhecimento prévio deoutras linguagens de programação, ela é ideal parapessoas que estão começando a programar e foidesenvolvida para ajudar pessoas acima de 8 anos noaprendizado de conceitos matemáticos ecomputacionais.

Lúdica Byob

• Snap byob 4.0

Lúdica Scratch

• Scratch 2.0

Comunicação com arduino(Firmware + IDE software )

• Firmware – é um software que é carregado namemória do micro controlador e fica gravado namemória ROM (memória de leitura) que éexecutada quando recebe energia.

• IDE - software e ambiente de desenvolvimento doFirmware. O ambiente de desenvolvimento doArduino é um compilador gcc (C e C++).

• As funções da IDE do Arduino são: Permitir odesenvolvimento de um software e enviá-lo àplaca para ser executado.

Comunicação com arduino(Firmware + IDE software )

Comunicação Scratch ou Byob com arduíno

• A comunicação do Scratch e Byob com oArduino, se dá através de um protocolo decomunicação que transcrever os comandos dalinguagem lúdica em linguagem C++ que einterpretado através da biblioteca Firmatacontida no IDE Arduíno.

Eletrônica básica


Eletrônica básica


• Exemplo de um circuito noarduíno.

• O pino 12 vai para “nível alto”, ouseja, ele fica com 5V, nele foiligado um RESISTOR+LED, quefecha o circuito no pino GND (0V).

• A corrente só existirá se houverdiferença de potencial elétrico(diferença de tensão) entre pontosdo circuito: 5V – 0 =5V

Eletrônica básica

• Resistores• Um dos componentes mais versáteis em eletrônica, os

resistores têm por finalidade oferecer uma resistência à passagem da corrente elétrica pelo circuito.

• Acender um LED na porta 13.( LED de 5mm de 2,2V e 10mA) A porta tem valores de 0V-5V, porem o LED vai queimar.

• -Calcular a resistência• Tensão 5v led 2,2v corrente 10mA• R=V/I R=5v-2,2v / 0,010A R= 280 ohm •

Eletrônica básica

• Diodos

Dispositivo semicondutor que permite acirculação de corrente apenas em um sentido

• Transistores

Um transistor pode ser entendido como uma“válvula” eletrônica: é capaz de acionar cargasde alta corrente a partir de um sinal decontrole de baixa corrente.

Eletrônica básica

• Ponte-H e alimentaçãoPonte H é um circuito eletrônico que permite que o

microcontrolador forneça a corrente necessária para ofuncionamento do Motor de corrente contínua, vistoque o micro controlador normalmente trabalha em 5Ve em baixas correntes, enquanto o motor DC costumaexigir altas potências.

Eletrônica básica

motores

• Motor CC

Alimentado em corrente contínua; Possui ímã e bobinas internamente;

Eletrônica básica

Motor de passo

• Alimentado com sinais digitais; Alimentaçãodas bobinas deve ser sequencial;

Eletrônica básica

Servor motor

É um motor CC que possui um sistema deinterno de controle que controla a posição(giro) do eixo; contínuo – controla avelocidade do eixo;

Referencias • Otavio Chase -Primeiros Passos da Robótica Amazonida - Robôs Desenvolvidos

no Pará e Perspectivas

• Felipe Nascimento Martins – Introdução à Eletrôniica com Arduino v. 4 – 2013 -

Nucleo de estudos em robótica e automação - IFES

• Gerson R. Luqueta CURSO BÁSICO DE ELETRÔNICA ANALÓGICA

• Equipe de robótica - Minicurso Arduino - - UFES - JACEE 2012

• Alvaro Justen - http://www.CursoDeArduino.com.br/apostila

• http://pt.wikipedia.org/wiki/C_(linguagem_de_programa%C3%A7%C3%A3o)

• http://pt.wikipedia.org/wiki/C%2B%2B

• http://pt.wikiversity.org/wiki/Introdu%C3%A7%C3%A3o_%C3%A0_Programa%C3%A

7%C3%A3o_com_Scratch

• http://pt.wikipedia.org/wiki/Ponte_H

http://pt.wikipedia.org/wiki/C_(linguagem_de_programa%C3%A7%C3%A3o)

http://pt.wikipedia.org/wiki/C++

http://pt.wikiversity.org/wiki/Introdu%C3%A7%C3%A3o_%C3%A0_Programa%C3%A7%C3%A3o_com_Scratch

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ponte_H

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