Robótica Educacional

Introdução

Robô

Etimologia e história do termo

O termo robô foi usado pela primeira vez pelo checo Karel Capek (1890-1938) na peça de teatro intitulada R.U.R. (Rossum’s Universal Robots, cujo livro foi lançado no Brasil pela editora Hedra com o título A Fábrica de Robôs), estreada em janeiro de 1921 em Praga. Inicialmente Capek estava decidido a chamar as criaturas automatas da sua peça de labori, em clara referência ao latin labor, “trabalho”, mas acatou a sugestão de seu irmão, Josef Čapek (1887-1945) o verdadeiro criador da palavra e os chamou de roboti (plural). A palavra robô, derivada de robot/roboti (singular/plural) tem como raiz a palavra checa robota, a qual significa “trabalho forçado, servidão” e tem como uma de suas derivações a palavra rabu, que significa “escravo”. Os “robôs” de R.U.R. eram fabricados com matéria orgânica sintética sendo, portanto, mais próximos dos replicantes e dos clones humanos enquanto que na concepção atual, “robô” é definido como sendo composto por partes totalmente mecânicas.

O termo robótica foi criado e popularizado pelo escritor de ficção cientifica Isaac Asimov, no seu livro ” I, Robot” de 1950. Neste livro, Asimov criou as Leis da robótica, que, segundo ele, regeriam os robôs no futuro:

1. Um robô não pode ferir um ser humano ou, por ócio, permitir que um ser humano sofra algum mal.
2. Um robô deve obedecer às ordens que lhe sejam dadas por seres humanos, exceto nos casos em que tais ordens contrariem a Primeira Lei.
3. Um robô deve proteger sua própria existência, desde que tal proteção não entre em conflito com a Primeira e Segunda Leis.

A ideia de se construir robôs começou a tomar força no início do século XX com a necessidade de aumentar a produtividade e melhorar a qualidade dos produtos. É nesta época que o robô industrial encontrou suas primeiras aplicações, o pai da robótica industrial foi George Devol (1912-2011). Devol criou o primeiro robô industrial, denominado Unimate, o qual foi instalado na fábrica da Ford Motor Company de Trenton (Nova Jérsei) em 1961. Devido aos inúmeros recursos que os sistemas de microcomputadores nos oferece, a robótica atravessa uma época de contínuo crescimento que permitirá, em um curto espaço de tempo, o desenvolvimento de robôs inteligentes fazendo assim a ficção do homem antigo se tornar a realidade do homem moderno.

As definições acima (Wikipédia – 2020) são boas e bastariam para uma leitura informativa/lúdica. Mas para os nossos objetivos nos basearemos no livro Introdução à robótica de  Matarić, M.J. e neste livro consta a seguinte definição:

Robô  – É um sistema autônomo que existe no mundo físico, pode sentir o seu ambiente  e pode agir sobre ele para alcançar seus objetivos (Matarić, M.J. – 2014).

A leitura da definição acima mostra ser um conceito muito amplo, por isso desmontaremos o conceito em partes e interpretaremos cada parte.

Um robô é um sistema  autônomo

Um dispositivo autônomo atua com base em suas próprias decisões e não controlado por ser humano. É importante definir aqui o conceito de teleoperado que são dispositivos controlados (com ou sem ligação física) à distância. Um dispositivo destes não pode ser considerado um robô.

Um robô é um sistema autônomo que existe no mundo físico

É um pré-requisito para a definição de robô da Dra. Matarić que o dispositivo exista no mundo físico. Robôs criados e animados em computadores são simulações.

Um robô é um sistema autônomo que existe no mundo físico e pode sentir o seu ambiente

Perceber o ambiente que cerca o dispositivo é necessário para conceito de robô, por isso estudaremos as diversas categorias de sensores que são recursos que possibilitam o robô a sentir o meio ambiente que ele esta inserido.

Um robô é um sistema autônomo que existe no mundo físico e pode sentir o seu ambiente e pode agir sobre ele.

Se apenas “sentir” o meio ambiente e não puder responder, interagir com o meio, o dispositivo é um sensor autônomo e não um robô, para ser um robô tem que ter todas as características citadas e ser capaz de agir no meio ambiente ao seu redor.

Um robô é um sistema autônomo que existe no mundo físico e pode sentir o seu ambiente e pode agir sobre ele para alcançar alguns objetivos.

A última parte da definição dá proposito ao nosso dispositivo robótico, é a sua utilidade, pois um equipamento que á autônomo, sente o meio ambiente, interage com o meio ambiente, mas de forma aleatória é inútil. É necessário “inteligência” para agir com propósito.

Agora que sabemos o que é um robô vamos estudar a ciência que estuda robôs, a robótica

Robótica

Robótica é um ramo educacional e tecnológico que trata de sistemas compostos por partes mecânicas automáticas e controladas por circuitos integrados, tornando sistemas mecânicos motorizados controlados por circuitos elétricos e inteligência computacional. A robótica é objeto de estudo de diversas áreas: computação, aeroespacial, mecânica, automação, elétrica, etc.

Cada vez mais as pessoas utilizam os robôs para suas tarefas, como, por exemplo, o robô aspirador, e robôs para cirurgias médicas. Esta tecnologia, hoje adaptada por muitas fábricas e indústrias, tem obtido, de modo geral, êxito em questões como redução de custos, aumento de produtividade e redução de problemas trabalhistas. Contudo, apesar das vantagens, os robôs acabam trazendo outros problemas específicos, como a demissão de vários funcionários humanos (Wikipédia – 2020).

Nota do professor: daremos um enfoque educacional na robótica, por ser uma área muito ampla e por sermos estudantes de um curso de licenciatura.

As principais vantagens da utilização da robótica educacional

A robótica aproxima os alunos da ciência e da tecnologia, áreas do conhecimento que geram grande interesse. Por isso, a programação de robôs proporciona algumas possibilidades que ajudam a melhorar a qualidade de ensino.

Estimula o desenvolvimento do raciocínio lógico

Ao colocar os alunos em contato com a linguagem de programação, a necessidade de pensar de forma estruturada e lógica é estimulada. Se não houver ligação entre as iniciativas necessárias para a resolução de um problema, os estudantes ficarão perdidos e não terão um bom rendimento, pois, sem essa organização, a possibilidade de ter sucesso nos projetos diminui.

Torna o currículo escolar mais atrativo

A possibilidade de utilizar os conhecimentos de várias disciplinas em uma atividade diferente torna o currículo escolar mais atrativo. A experimentação de maneira prática e o exercício do conhecimento adquirido podem despertar interesse nos alunos e trazer mais motivação para os estudos.

Fortalece o trabalho em equipe

As atividades têm maior direcionamento para o trabalho em equipe. Para que os projetos consigam funcionar de maneira adequada, é preciso que os grupos trabalhem unidos e explorando as habilidades de cada membro. Cada aluno precisa entender qual é o seu papel e ser humilde para aceitar as sugestões dos colegas, atingindo um consenso.

Incentiva o protagonismo estudantil

A robótica educacional é um exemplo claro de uma metodologia ativa de ensino. O aluno não se contenta mais em ser apenas um mero espectador, ele quer participar. Com esse método, ele assume o protagonismo.

Promove o aprendizado multidisciplinar

As atividades de robótica favorecem a multidisciplinaridade, promovendo a integração dos conceitos de várias áreas, como física, matemática e eletrônica. Além das disciplinas mais lógicas, ela permite que outras áreas de conhecimento sejam exploradas, como a comunicação entre as equipes e a capacidade de trabalhar em grupo.

Desenvolve a criatividade

A criatividade é parte essencial do sucesso na robótica. Ela pode ser desenvolvida tanto na criação dos protótipos quanto na resolução de problemas encontrados durante o processo.

As metodologias de ensino de robótica educacional estão conectadas outros conceitos recentes educacionais:

• STEM –  é uma sigla, em inglês, que compreende quatro áreas de conhecimento, que são: ciência, tecnologia, engenharia e matemática. No contexto educacional, STEM incentiva o aprendizado multidisciplinar baseado em projetos e no ensino científico. Fora da sala de aula o aluno amplia o senso crítico capaz de investigar problemas reais de forma consciente e agir diante dos desafios. Essa abordagem de conhecimento foca na inovação e agrega valores que serão importantes para uma sociedade antenada e capacitada.
• Movimento Maker – caminha lado a lado com STEM, pois em ambos, a ideia é inovar, empreender e evoluir. Explicando de maneira simplificada, o movimento Maker é criar com as próprias mãos, seja com ajuda de um computador, impressora 3D, ou, ferramentas. À vista disso, a Robótica Modelix está inserida nesse meio que estimula o aluno a criar, planejar, desenvolver e implementar.

Fim da Aula 01