Este documento apresenta o pré-projeto de um grupo de alunos sobre robótica. O grupo planeja construir um protótipo de robô capaz de seguir um percurso definido através de sensores e programação. Além disso, o grupo pretende divulgar conhecimentos sobre robótica na escola através de uma palestra e manter a comunidade informada por meio de um blog e redes sociais.

1. Escola EB 2,3/S Monte da Ola
Pré-Projecto do grupo
projectoAREA
Disciplina de Área de Projecto
Professora Carmen Gonçalves
Grupo constituídopor:
Diogo Sousa nº4
José Neves nº6
Manuel Martins nº7
Marco Afonso nº8
Marlene Castro nº9
Sérgio Castro nº11

2. Pré-projecto – 1ª versão projectoAREA Ano 2010/2011
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Índice
Apresentação do grupo........................................................................................................2
Resumo ................................................................................................................................3
Objectivos ............................................................................................................................4
Metodologia.........................................................................................................................5
Síntese da Investigação........................................................................................................5
Calendarização.....................................................................................................................8
Produtos Esperados .............................................................................................................9
Recursos Necessários.........................................................................................................10
Bibliografia.........................................................................................................................11
Apresentação do grupo
O grupo responsável por este pré-projecto intitula-se “projectoarea” (estilizado
projectoAREA) e é constituído pelos elementos referidos na capa do projecto. A
escolha do nome do grupo é fruto da vontade de conseguir exprimir em poucos
caracteres as ideias-base do projecto: a robótica experimentada pelos alunos e
aplicada num protótipo real - o robot.
Sendo assim, a solução mais indicada tornou-se construir um acrónimo que
contivesse palavras como “robótica” ou “aplicação”.
Depois de um “brainstorming”, chegou-se ao
resultado final: projectoAREA (em que o acrónimo
“AREA” significa: “Automação e Robótica
Experimental Aplicada”). As quatro palavras
simbolizam bem aquilo que o projecto ambiciona, ao
mesmo tempo que o nome forma um trocadilho com o próprio nome da disciplina.
Figura 1 – Membros do grupo

3. Pré-projecto – 1ª versão projectoAREA Ano 2010/2011
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Resumo
A Robótica é uma área científica em grande expansão devido à sua utilidade e
variedade de aplicações práticas. Um robot consegue executar tarefas que o Homem não
pode ou não quer fazer, com uma eficiência muitas vezes superior. Como tal, a médio-
longo prazo, a Robótica perfila-se como uma ciência de importância vital na nossa
sociedade e na qual vale a pena investir. Simultaneamente, a abordagem deste tema
permite aos alunos aplicar conhecimentos de diversas disciplinas como Física, Química e
Matemática, subordinados às áreas de Programação, Electrónica ou Mecânica, por
exemplo.
Durante a realização do projecto, o grupo vai aumentar os seus conhecimentos sobre
robótica, promovendo-os também na comunidade escolar. Além desta divulgação teórica
da Robótica, através da investigação e realização de uma palestra ou visita, está ainda
planeada uma componente prática: construção do protótipo de um robot. O robot deverá
ser capaz de se deslocar num percurso definido pelos participantes na sua demonstração,
estando para isso equipado com sensores e programado nesse sentido. No entanto, a sua
construção será faseada, passando por diversos graus de complexidade até ao nível final.
Esta fase será predominante no projecto visto que o produto final servirá para apresentar à
comunidade escolar.
Para a construção do robot, o grupo vai estudar quais os componentes necessários e
qual a sua configuração, para que o robot cumpra correctamente os objectivos propostos.
Vai também proceder à listagem e aquisição de material de sítios de robótica da Internet.
Ao estabelecer o contacto com Departamentos de Engenharia de Universidades do norte
de Portugal, pretende-se obter a cooperação daqueles sob a forma de conteúdos
explicativos (que complementem a investigação) e se possível, sob a forma de
componentes a serem emprestados ao grupo.
Finalmente, o projectoAREA encontrar-se-á disponível na internet, nas páginas do
projecto no facebook.com e blogspot.com, para manter a comunidade escolar a par dos
avanços do grupo.

4. Pré-projecto – 1ª versão projectoAREA Ano 2010/2011
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Objectivos
 Explorar o mundo da robótica – aprofundar os conhecimentos sobre esta área que
conjuga diversas ciências, com uma vasta aplicação prática. Pretende-se que no final do
ano, os membros do grupo tenham bases teóricas sobre robótica e sejam capazes de
aplicar saberes em situações problema ou futuros projectos de engenharia;
 Dar a conhecer à comunidade escolar uma área com potencial tecnológico e
económico: além da investigação realizada pelo próprio grupo, pretende-se também
transmitir alguns desses conhecimentos aos alunos e a todos os interessados. Ao
desvendar o mundo da robótica à escola, espera-se que os alunos descubram uma possível
via profissional ou, pelo menos, área de interesse. A comunicação com a comunidade
escolar fazer-se-á através da Internet (facebook e blog do grupo) bem como na própria
escola, durante a Semana da Ciência ou em quaisquer actividades que se realizem. Na
Semana da Ciência, o grupo vai preparar uma apresentação didáctica sobre robótica, onde
tenciona expor o protótipo que vai ser construído;
 Adquirir competências nas áreas da física, programação e electrónica: ao realizar a
pesquisa sustentada e a investigação dos procedimentos necessários, pretende-se que os
alunos juntem novos conhecimentos àqueles que possuem das aulas leccionadas desde o
início do Ensino Secundário, demonstrando dessa forma o carácter interdisciplinar de
Área de Projecto. Espera-se também que as competências obtidas venham a ser úteis no
prosseguimento de estudos ao nível da universidade. Mais especificamente, alguns
membros do grupo vão iniciar aprendizagem de uma linguagem de programação simples
que lhes permita configurar o robot correctamente;
 Construir um protótipo de um robot – sendo o principal produto esperado do
projecto, o grupo pretende levar a cabo a planificação e construção de um robot, que
possibilite a aplicação dos conhecimentos de electrónica e programação que o grupo vai
pesquisar, bem como demonstrar os princípios teóricos investigados, nas apresentações a
realizar posteriormente.

5. Pré-projecto – 1ª versão projectoAREA Ano 2010/2011
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Metodologia
Para a investigação dos procedimentos de construção de um robot, o grupo vai
apoiar-se na pesquisa com recolha bibliográfica na internet. Sendo o tema de investigação
uma área tecnológica relacionada com informática, a melhor fonte de conhecimentos é,
sem dúvida, a rede. Além da pesquisa de tutoriais em diversos sites, o grupo tenciona
recorrer principalmente a uma comunidade portuguesa pioneira na área da divulgação de
robótica a nível nacional: o fórum LusoRobótica (acessível em http://lusorobotica.com).
Simultaneamente, o grupo vai contactar através de correio electrónico algumas
universidades do norte de Portugal, a fim de averiguar a sua disponibilidade para a
realização de palestras na escola ou visitas do grupo à universidade, bem como o
empréstimo de componentes electrónicos (a serem devolvidos no final do ano) ou
conteúdos audiovisuais para serem trabalhados pelos membros do grupo.
Síntese da Investigação
Robótica
A Robótica é a ciência ou engenharia que se relaciona com a construção e optimização
de robots. Nas palavras de Tiago Rodrigues, fundador da comunidade online
LusoRobótica, “A robótica é uma das ciências mais desafiantes. A perfeita fusão
harmoniosa entre um sem fim número de ciências faz da robótica um excelente desafio,
que nos convida a imergir neste grandioso mundo da tecnologia, e utilizar a construção de
robots como uma forma única de explorar todas as ideias que nos surgem no dia-a-dia.” [1]
Robot
Um robot é uma máquina programada para cumprir uma certa tarefa. As
características que definem um robot são a presença de sensores (que fornecem inputs, ou
seja, informações das variáveis do meio), de um microcontrolador (que corre funções
predefinidas com base naqueles inputs, gerando outputs) e de actuadores (componentes
como motores, luzes, ecrãs, que exprimem os outputs, sob a forma de resultados
concretos). Esta definição abarca muitos objectos do nosso dia-a-dia que nem
consideramos como robots: por exemplo, máquinas de lavar a roupa ou máquinas de
produção industrial. Por outro lado, deixa outros objectos de fora como os carrinhos
telecomandados que cujos inputs são inteiramente fornecidos pelo ser humano e não por
sensores. Na prática, um robot realiza autonomamente uma série de acções predefinidas
com vista a resolver um determinado problema.

6. Pré-projecto – 1ª versão projectoAREA Ano 2010/2011
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Figura 3 – Placa Arduino
Sensores
Um sensor é um dispositivo que mede o valor de uma grandeza física, como por
exemplo, a temperatura, a velocidade, a distância, a pressão ou até
a cor de objectos próximos. Os robots que trabalham inseridos em
ambientes reais, estáticos ou dinâmicos, estão equipados com
sensores que lhes permitem adquirir informação sobre o modo
como interagem com o mundo em que operam e sobre o seu
próprio estado interno. Em suma, a utilização de sensores
permite que um robot possa interagir com o ambiente que o rodeia de uma forma flexível.
São os “sentidos” do robot. No nosso caso, iremos inserir sensores de luminosidade, que
façam com que o robot seja capaz de detectar a linha que segue e a partir dessa
informação, efectuar o seu movimento.
Microcontrolador
O microcontrolador trata-se de um circuito integrado e programável, que é
basicamente um microcomputador. Como os microcomputadores, é constituído por um
microprocessador, uma memória e dispositivos de entrada e saída. Com base nas
informações recebidas através dos sensores (dispositivos de entrada), o microcontrolador
decide como é que o robot vai reagir e transmite essa informação a motores, luzes ou
outros dispositivos de saída. Numa analogia ao corpo
humano, o microcontrolador é o “cérebro”. Porém, para poder
tomar as decisões, o microcontrolador precisa de estar
programado. A programação é feita em computador numa
linguagem própria e transmitida ao microcontrolador por
uma ligação USB. O microcontrolador apenas delibera
situações para as quais está programado, caso contrário nada faz. Um dos
microcontroladores mais utilizados é o Arduino, principalmente devido à facilidade de
aprendizagem que apresenta. É nessa plataforma que o grupo vai começar a trabalhar.
Figura 2 – Sensor de distância

7. Pré-projecto – 1ª versão projectoAREA Ano 2010/2011
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Rodas e motor
O movimento do robot será efectuado através de duas rodas e dois motores numa
configuração diferencial. Este tipo de configuração é o mecanismo mais simples para a
deslocação do robot. Nesta configuração cada roda está ligada independentemente a um
motor. Assim, é possível alterar tanto a direcção como a
velocidade do movimento do robot, através da conjugação
do movimento individual de cada roda. Isto permite ao
robot três tipos de movimento: andar para a frente, andar
para trás e rodar sobre si. As informações sobre a acção de
cada roda são definidas pelo microcontrolador, que fornece
sinais eléctricos aos motores. Estes sinais eléctricos
necessitam de ser ampliados, pelo que é utilizada uma ponte H. A ponte H aumenta a
tensão fornecida aos motores, que os faz funcionar. A estabilidade é assegurada através de
uma roda livre (terceiro apoio).
Figura 4 – Duas rodas e motores
em configuração diferencial

8. Pré-projecto – 1ª versão projectoAREA Ano 2010/2011
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Calendarização
O cronograma em cima representa a calendarização provisória. Salientam-
-se três tarefas, destacadas com um sublinhado, que se consideram as principais
em cada período.
Esta calendarização pode ainda vir a sofrer alterações nomeadamente na
realização de actividades pelo grupo como palestras ou visitas cuja marcação
depende de factores externos ao grupo.

9. Pré-projecto – 1ª versão projectoAREA Ano 2010/2011
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Produtos Esperados
 Protótipo do robot:
O propósito do robot será conseguir cumprir um percurso traçado por linhas,
revelando um certo grau de autonomia. Por exemplo, face à reorganização das linhas pelas
pessoas que assistam à demonstração do robot (marcadas em folhas de papel, por
exemplo), espera-se que ele continue a ser capaz de seguir o seu percurso eficientemente.
Para ser capaz de realizar essa tarefa, o robot estará equipado com sensores de
luminosidade, que permitem reconhecer a linha, e rodas que lhe permitam mover-se em
qualquer direcção. O número e o tipo de sensores e rodas vai ser alvo de um estudo para
determinar a solução mais eficiente. Como é óbvio, o robot terá um microcontrolador
programado para gerir a sua acção em função dos dados que recolhe. A construção do
robot será feita por fases de crescente grau de complexidade. Mediante o cumprimento
dos objectivos estabelecidos, o grupo pode tentar desenvolver ainda mais o robot,
passando ao movimento livre, sem auxílio de linhas, por exemplo;
 Blog com conteúdos actualizados:
O grupo tenciona manter constantemente actualizado um blog com informações
sobre os avanços do projecto ou outros aspectos relevantes. O principal objectivo do blog
não será compilar a informação teórica registada, mas sim divulgar conteúdos mais
interactivos possíveis como imagens, vídeos ou reportagens, de forma a manter a
comunidade escolar entusiasmada com o projecto. Ficarão registados os momentos mais
marcantes do projecto como as palestras ou visitas que o grupo realize (sob a forma de
reportagem) ou ainda conteúdos extra sob robótica disponibilizados pelas universidades
contactadas, por exemplo. O blog encontra-se já disponível em
http://projecto-area.blogspot.com.
 Demonstração da Semana da Ciência
Durante a Semana da Ciência, o grupo vai ter um espaço próprio onde tenciona expor
os conhecimentos adquiridos durante a recolha de informações e, principalmente, expor o
protótipo que vai construir. Para a demonstração do robot em funcionamento, ou seja, o
robot a seguir a linha, o grupo vai preparar uma superfície plana e horizontal (uma mesa,
o chão, etc.) e várias folhas com traços negros (com diferentes declives ou formatos) que
possam ser conjugados livremente pelos alunos na construção de um percurso,
transmitindo desta forma um carácter de interactividade à apresentação.

10. Pré-projecto – 1ª versão projectoAREA Ano 2010/2011
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 Relatório do projecto final
Como está previsto na planificação geral, o grupo vai elaborar um relatório de
projecto final.
Recursos Necessários
 Sensor de luminosidade;
 Um microcontrolador Arduino;
 2 rodas e 2 motores de tensão contínua;
 Uma ponte H;
 Uma bateria recarregável;
 Suporte estrutural do robot
 Ferramentas de mecânica e electrónica;
 Outro material a designar (sensores adicionais, por exemplo).
Estimativa de custos: 60€ numa fase inicial. O cumprimento dos objectivos
antes do previsto pode provocar um aumento dos custos na aquisição de novo
material para desenvolver ainda mais a actividade robótica.

11. Pré-projecto – 1ª versão projectoAREA Ano 2010/2011
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Bibliografia
[1] RODRIGUES, Tiago; fórum “Lusorobótica” (utilizador TigPT) acessível em
http://lusorobotica.com. Visitado na semana de 25 a 31 de Outubro de 2010.
OLIVEIRA, Hélder; (2007), Análise do Desempenho e da Dinâmica de Robôs
Omnidireccionais de Três e Quatro Rodas (dissertação de mestrado da Faculdade
de Engenharia da Universidade do Porto), Porto. Acessível em
http://www.inescporto.pt/~hfpo/thesis/Oliveira_MSc_2008 .
Restantes sítios consultados entre os dias de 25 de Outubro e 3 de Novembro:
http://en.wikipedia.org/wiki/Robot
http://lusorobotica.com/index.php?topic=262.0
http://lusorobotica.com/index.php?topic=1067.0
http://lusorobotica.com/index.php/topic,1215.0.html
http://lusorobotica.com/index.php/topic,23.0.html
http://users.isr.ist.utl.pt/~mir/pub/sensores.pdf
http://www.citi.pt/educacao_final/trab_final_inteligencia_artificial/sensores.html