Mostra Nacional de Robótica (MNR) 1

OFICINAS DE ROBÓTICA: ROBOTIZANDO A HIDRÁULICA

Paulo Cleyton Barbosa Almino1, Veronica Leonardo Bantim de Vasconcelos

1, Rodrigo de Sousa

Nascimento1, Alexandre da Silva Simões

2

pauloguilhermemnr@hotmail.com.br, rodrigosousamnr@hotmail.com.br, alexandre.silva.simoes@gmail.com

1COLÉGIO SANTO ANTÔNIO

Avenida Humberto Bezerra, 1003 – Novo Juazeiro

63020-600 – Juazeiro do Norte – CE

2 UNESP – UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SÃO PAULO

Avenida Três de Março, 511 – Alto da Boa Vista

18087-180 – Sorocaba – Brasil

Resumo A Oficina aqui proposta se desenrola em etapas para

incentivar o aprendizado fora da sala de aula, de um modo

prático, induzindo ao aluno a aprender desenvolvendo projetos

robóticos, que envolvem várias disciplinas, principalmente

matemática, física e química. A motivação vem exatamente da

proposta de dinamizar o aprendizado construindo esses

projetos, e participar de mostras e feiras de ciências. A

motivação é importante, pois toda forma de aprender é bem

vinda e mudar a metodologia ajuda. Toda a construção visa ser

artesanal e com utilização de materiais recicláveis e alguns

produtos industriais como motores, canos, parafusos e fios

tendo o diferencial de que os alunos criam, desenham,

constroem e dão corpo ao projeto, se tornando protagonistas do

processo.

Palavras Chaves: Ensino, Robótica, Interdisciplinaridade,

Reciclagem, Protagonismo.

Abstract: The workshop proposed unfolds in stages to

encourage the learning to outside of classroom, from a pratical

way which persuade student to learn when he is developing

robot project that involve many subjects, mainly Maths,

Physics and Chemistry. The motivation is focused in capacity

to streamline learning to make these projects and taking part in

exhibitions and Science fair. The motivation is important

because every way to learn is welcome and changing the

metodology is a good idea. Every creation will be handmade

and they will be from recyclable and some industrial products

like motors, pipes, screws and cords, what’s more, everything

will be created, painted, made and put by students themselves

because they are main characters of the process.

Key words: Teaching, Robotics, Interdisciplinarity, Recycling,

Protagonism.

1 INTRODUÇÃO

A proposta de dinamização dos conteúdos das aulas de ciências

exatas e da natureza, parte da construção d epeças que podiam

ser movimentadas e logo após melhoradas. Nisso envolve-se

vários tópicos e assuntos de ciências e matemática dando

sentido com a resolução das montagens. Deste passo em diante

o aluno é inserido em conceitos de robótica e de

eletroeletrônica.

A meta principal do projeto é substituir os comandos

hidráulicos por parte elétrica/eletrônicas, fazendo uso de

materiais ainda úteis, como servo motores de antenas

parabólicas, placas, comando/joysticks e outras peças. Em

outras palavras: dá início a circuitos elétricos, estruturas e

combinações lógicas é uma das bases dos projetos a serem

construídas, dando continuidade realizando a transposição dos

movimentos de base hidráulica para a base elétrica.

2 O TRABALHO PROPOSTO Com a oportunidade de um grupo de robótica,

possuindo o intuito de construir projetos, formou-se grupos

para desenvolver-se protótipos de base hidráulica, explorando a

interdisciplinaridade que envolve a robótica, estudando

matérias como matemática, física, química, etc. Oficina de

robótica foi o nome dado ao trabalho, e seu objetivo não era

apenas mostrar um braço ou uma mão hidráulica, pois não são

novidade, e sim era apresentar que é possível sair da sala de

aula e aprender com projetos práticos de robótica, abrangendo

áreas como matemática, por exemplo no corte da madeira e no

desenho das circunferências usadas nas bases, assim como o

cálculo preciso da massa de cada peça e verificar os

mecanismos usados diante destas medidas. Na área da física, é

possível também explorar o princípio de pascal referente à

pressão e a força exercida, e isso presente nas seringas que

tínhamos postas em várias posições, não interferindo nos

movimentos feitos. A química se apresentas na análise do tipo

de liquido usado dentro das mangueiras que ligam as seringas.

Sabe-se que poderíamos ter usado líquidos mais ou menos

densos ou misturas que proporcionassem o melhor movimento.

Ficou claro perceber também como a hidráulica está presente

em nosso dia a dia, na direção dos automóveis, em guindastes,

em mecânicas, e isso é importante ter conhecimento de que

toda forma de aprendizado é válida mas quando o aluno atua na

prática ele se sente mais motivado e aprende melhor. Também

podemos usar nosso projeto como protótipo para aparelhos que

venhas a ser usados na melhoria da qualidade de vida: a mão

para pessoas deficientes pode ser estudada e aperfeiçoada, o

braço se assemelha com guindastes usados em construções de

grande porte e fizemos ainda uma ponte hidráulica, usada na

passagem de navios por estradas transitáveis. A hidráulica é

importante também pois também abre possibilidade para a

Mostra Nacional de Robótica (MNR) 2

sustentabilidade. Os materiais usados foram recicláveis, a

madeira e o papelão usados foram doações de uma igreja em

construção que não iriam ser reaproveitadas, as seringas

adquiridas em postos de saúde e as mangueiras eram de

aquários velhos que se encontram em qualquer residência. Os

trabalhos foram iniciados com o pensamento da proposta de

robotizar, ou seja, transpor os movimentos de base hidráulica

para a eletroeletrônica. Todo o mecanismo de movimentação

será acionado por servo motores encontrados em antenas

parabólicas, claro com as devidas modificações, abriu-se e

cortou-se uma parte que impedia o giro continuamente e

remontou-se a base, esta é uma estrutura composta de madeira

com quatro furos nos cantos com quatro grandes parafusos para

sustentar, e uma abertura no meio para agregar o cano que faz

o movimento de giro. No começo se pensou em usar um motor

acoplado a uma roda de carrinho de controle remoto preso no

cano, para dar o movimento de giro, mas o motor não

conseguia realiza-lo totalmente questionado a segurança e

durabilidade. A parte superior é presa com dois pequenos

parafusos e porcas e no final um servo motor com um gancho

improvisado de fio metálico e “palito de pirulito”, sendo o

movimento de subir desta parte dado por um servo motor preso

ao cano do giro com uma linha que se enrola no palito e puxa

ou solta dependendo do comando. Através de pesquisas

encontrou-se uma forma de trocar a polaridade dos motores

para fazer com que girem no sentido horário e anti-horário, e

em uma loja de eletrônica uma chave de seis saídas onde

elaborou-se um sistema de troca das mesmas, cruzando as duas

extremidades e as do meio ligando ao motor, para controlar

qual lado o servo motor tem que girar. A fonte de energia

usada será alimentada de uma CPU velha por proporciona

voltagens diferentes, identificando-se tensões de 3, 5 e 12 volts.

Isso é importante, pois alguns servos motores vão exercer mais

força que os outros, sendo preciso usar voltagens diferenciadas.

O painel de controle do braço será um controle de Playstation

2, que foi aberto tendo a placa retirada e acopladas as chaves

no lugar dos dois analógicos e no lugar do botão (X),

aproveitando-se o cabo para passar os fios do braço até a fonte.

A mão será feita de eletro tubo corrugado, 5 partes juntas

simulando uma mão humana com barbantes nas extremidades

puxados por 5 servos motores (1 para cada dedo), encaixando-

se uma luva para dar uma aparência melhor e não deixar a

fiação à mostra. O trabalho é diferente, pois foi construído com

sucatas, de fácil acesso e baixo custo, apenas gastou-se com

serviços do marceneiro para cortar a madeira, o restante,

parafusos, solda, fita isolante, coisas como fios e canos,

madeira,

3 MATERIAIS E MÉTODOS Os teste foram sendo feitos desde o começo do

projeto, a cada etapa concluída eram feitos testes para analisar

se tal peça seria apropriada para realizar certa função com

desempenho excelente, os testes foram feitos sempre com

carga máxima peso sobre a peça para que fosse garantido o seu

funcionamento em todo tipo de situação, também era feita

sempre a troca de voltagem do servo motor, para verificar se

sua função seria melhor aproveitada com velocidade menor ou

maior, todos os teste foram feitos em casa mesmo, com a

própria fonte de alimentação e uma bateria de 9V, sempre que

colocávamos um componente a mais no braço realizávamos os

teste todos outra vez com todas as peças, e quando a peça não

respondia ao esperado, trocávamos a ideia e começávamos

outra vez para verificar qual se adaptaria melhor com o

proposto, a segurança dos testes se deu sempre pela repetição

dos movimentos, e a durabilidade de certa peça, sempre

atentando se algum atrito não desgastaria um componente ao

ponto de prejudicar todo o trabalho. Os testes foram feitos

apenas pelos dois representantes que restaram da equipe

oficial, o tipo de material usado foi escolhido por aguentar bem

às necessidades do projeto e também por ser facilmente

encontrado e ser suscetível aos testes.

Figura 1 – Braço Robótico

Figura 2 – Interior do painel de controle

Figura 3 – Painel de controle

Braço Robótico Dimensão

Altura 34cm

Largura 20cm

Mão Robótica Dimensão

Mostra Nacional de Robótica (MNR) 3

Altura 30,5cm

Largura 15cm

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados superaram nossas expectativas, todos os

testes funcionaram dentro do possível, com exceção de alguns

movimentos da mão que tivemos que trocar o motor, e isso

serviu para trocar também o tipo de motor do braço, que não

tinha força suficiente para realizar as funcionalidades

esperadas.

5 CONCLUSÕES O projeto possui pontos fortes e pontos fracos, um ponto forte é

o motor usado, que tem força e gira na velocidade correta. Já

um ponto fraco é a firmeza da mão, por não usarmos materiais

e peças específicas para a construção de uma mão, ela acaba

tendo esse defeito de falta de firmeza. Algo que foi muito útil

na construção da mão foi o sistema com a chave, já que em

testes feitos, nós teríamos que usar quatro botões para

movimentar apenas um dedo, a chave deixou o projeto mais

funcional e mais bonito. Para que um projeto como a mão seja

feito é necessário observar vários outros projetos parecidos,

pois cada um têm seus erros e seus acertos. É recomendável

que se ponha como matéria escolar a robótica, pois ela é muito

interessante e abre várias portas de exploração para a

interdisciplinaridade no ensino fundamental e médio.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

PAPERT, Seymour. A Máquina das Crianças: Repensando a

Escola na Era da informática. Ed. Artes Médicas, 1994.

PEREIRA, Paulo Henrique C. Robótica Pedagógica: Uma

Aplicação em Sala. Três Corações: Universidade do

Vale do Rio Verde, 2004. p. 104. Dissertação

(Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Educação.

Universidade do Vale do Rio Verde, Três Corações,

2004.

GRINSPUN, Mirian P.S. Zippin (Org.). Educação

Tecnológica: Desafios e Perspectivas. Ed. Cortez, 2001.