Semana 7: Planejar uma missão autônoma

Duração da aula: 60 a 75 minutos

Objetivo de aprendizagem

Os estudantes aprendem como quem faz engenharia planeja o trabalho de um robô antes de construí-lo. Eles distinguem os sistemas autônomos (que decidem sozinhos com sensores e um programa) dos que são por controle remoto (pilotados por uma pessoa), e depois escrevem requisitos, restrições e critérios para uma missão e pesam as trocas. Desenham o fluxograma de um programa autônomo, com caixas de ação e losangos de decisão, incluindo uma parada segura, e fazem uma missão curta de prática guiada, como ensaio para o projeto final da semana que vem.

Resultados esperados dos estudantes

Ao terminar esta semana, os estudantes vão conseguir:

Explicar a diferença entre um sistema autônomo e um por controle remoto
Escrever requisitos, restrições e critérios de sucesso para a missão de um robô
Descrever uma troca no plano de um robô e escolher usando o processo de projeto da engenharia
Desenhar o fluxograma de um programa autônomo com caixas de ação, losangos de decisão e uma parada segura
Fazer uma missão autônoma curta e guiada e comparar o resultado com os critérios de sucesso dela

Ritmo sugerido

About 60 a 75 minutos. Adjust to your group - these are guides, not limits.

Etapa	Foco	Minutos
Autônomo x controle remoto, e as palavras do planejamento	Autônomo x controle remoto; requisitos, restrições, critérios, trocas e o processo de projeto.	15 min
Escreva um plano de missão	Requisitos, restrições, critérios e uma troca no briefing de planejamento.	15 min
Desenhe o fluxograma da missão	Caixas de ação, um losango de decisão, um laço e uma parada segura.	12 min
Preveja o resultado	Prever se a missão vai cumprir os critérios dela e qual tem mais chance de falhar.	3 min
Missão autônoma de prática guiada	Fazer o ensaio de chegar à zona, reagir e parar em segurança.	15 min
Confira com os critérios	Registrar a rodada e comparar com os critérios de sucesso.	5 min
Verificação de aprendizagem	Cinco perguntas sobre planejamento, autonomia, fluxogramas e paradas seguras.	8 min
Reflexão	Trocas e robótica responsável.	7 min

Antes de começar

Preparação do espaço

Imprima o Briefing de Planejamento da Missão, a página do fluxograma e o registro de teste da missão de prática, um por estudante ou equipe.
Monte um percurso curto de prática (uma linha de largada, uma zona marcada e um obstáculo) para os caminhos do kit e sem eletrônicos.
Se for usar kits, carregue-os e confirme que um sensor funciona; se for usar o simulador, abra-o e carregue uma grade 6x6.

Prepare com antecedência

Escreva você mesmo um briefing de missão de exemplo, para conseguir mostrar a diferença entre requisitos, restrições e critérios.
Esboce um fluxograma de exemplo com um losango de decisão e uma parada segura, para mostrar como é o formato.
Tenha uma ou duas missões prontas para oferecer às equipes que travarem na escolha.

Materiais

Folha de atividade Briefing de Planejamento da Missão (para imprimir)(Kit, Simulador, Sem eletrônicos)
Página de fluxograma com caixas de ação e losangos de decisão (para imprimir)(Kit, Simulador, Sem eletrônicos)
Lápis, borracha e papel(Kit, Simulador, Sem eletrônicos)
Um percurso curto marcado ou uma "zona" para alcançar (fita, copos ou uma caixa)(Kit, Sem eletrônicos)
Um kit de robótica programável com pelo menos um sensor(Kit)
Computador ou tablet com o simulador no navegador(Simulador)
O modelo de robô de papelão e os cartões de programa das semanas anteriores(Sem eletrônicos)
Cronômetro ou temporizador, para conferir uma restrição de tempoOpcional(Kit, Simulador, Sem eletrônicos)

Segurança

cautionDurante a rodada de prática, mantenha a área de teste livre e fique pronto para parar o robô se ele sair do percurso; mantenha os dedos longe das rodas em movimento.(Kit)
cautionPrograme sempre uma parada segura, para um robô autônomo parar quando o trabalho acaba ou quando alguma coisa entra na frente, em vez de empurrar contra uma parede ou uma pessoa.(Kit, Simulador, Sem eletrônicos)
cautionMantenha a pista de fita no chão livre para ninguém tropeçar enquanto encena a missão.(Sem eletrônicos)
infoSalve o seu programa e o seu diário com frequência, para que atualizar o navegador não apague o seu plano.(Simulador)

Orientações de segurança completas

Review these once with your group. They apply across the whole course; the notes above are what matters most this week.

Batteries and circuitsKit

Use only appropriate low-voltage educational equipment - no wall outlets and no household batteries wired by hand.
Never connect a battery's two terminals directly to each other.
Stop right away if a motor, wire, or battery becomes hot, and tell an adult.
Disconnect the power before changing wheels, motors, or other mechanical parts.

Motors and gearsKit

Keep fingers, hair, jewelry, sleeves, and loose clothing away from moving gears and wheels.
Do not force a stalled motor that has stopped turning - switch it off and find out why.
Make sure moving parts are secured before you run a test.

Moving robots

Test on the floor, not on a table where the robot could drive off an edge.
Keep robots away from stairs, roads, water, pets, and people's feet.
Use a clear, open test area.
Always include a safe-stop behavior so the robot halts when the job is done or something is in the way.

Tools and materialsKit, Sem eletrônicos

Ask an adult for help with cutting or any sharp tools.
Use safe classroom materials - no sharp, toxic, or breakable items.
Never launch or swing an attachment toward a person.

Como conduzir a aula

1.Comece pela diferença entre autônomo e controle remoto e pelas palavras do planejamento, antes de qualquer construção.
2.Faça as equipes escreverem o briefing primeiro; confira se os critérios são mensuráveis antes de elas seguirem em frente.
3.Mostre como transformar um briefing num fluxograma, e depois deixe as equipes desenharem o delas.
4.Peça que todos prevejam, rodem uma vez a missão de prática guiada e a registrem frente aos critérios; mantenha a parada segura em primeiro plano, como ensaio para a semana que vem.

Ideias equivocadas frequentes

Confundir requisitos com restrições: um requisito é o trabalho, uma restrição é um limite.
"Autônomo só quer dizer que ele anda": andar não basta; ele precisa decidir sozinho, com sensores e um programa.
Esquecer a parada segura, ou desenhar um fluxograma sem jeito de terminar.
Achar que uma troca quer dizer que uma escolha está simplesmente "errada", em vez de ser um equilíbrio entre duas coisas boas.

Perguntas para fazer

Essa linha é um requisito (um trabalho) ou uma restrição (um limite)?
Como você vai conferir de verdade se o robô cumpriu aquele critério?
Onde o seu fluxograma termina, e o que faz o robô parar em segurança?
Do que você abriu mão para ganhar outra coisa, e valeu a pena?

Adaptações para a sala e para os grupos

Deixe mais fácil

Dê às equipes uma missão pronta e um briefing meio preenchido, para elas se concentrarem no fluxograma e na parada segura.

Deixe mais difícil

Exija dois losangos de decisão e um segundo critério de sucesso, e peça às equipes que justifiquem a troca delas por escrito.

Grupos e turma toda

In pairs or small groups, give each student a role that rotates - driver (builds or types), navigator (reads the plan), and recorder (fills the worksheet) - so everyone participates. For a whole-class demo, run one shared robot or simulator on the board, have students predict together, then let groups repeat it on their own path. Groups can also mix paths: one builds on the kit while another checks the same idea in the simulator or unplugged, then they compare results.

Observações com e sem equipamento

Every activity this week runs three ways - all three teach the same core idea, so pick whichever fits your room. No specific product is required.

Kit

Folha de atividade Briefing de Planejamento da Missão (para imprimir)
Página de fluxograma com caixas de ação e losangos de decisão (para imprimir)
Lápis, borracha e papel
Um percurso curto marcado ou uma "zona" para alcançar (fita, copos ou uma caixa)
Um kit de robótica programável com pelo menos um sensor
Cronômetro ou temporizador, para conferir uma restrição de tempo

Simulador

Folha de atividade Briefing de Planejamento da Missão (para imprimir)
Página de fluxograma com caixas de ação e losangos de decisão (para imprimir)
Lápis, borracha e papel
Computador ou tablet com o simulador no navegador
Cronômetro ou temporizador, para conferir uma restrição de tempo

Sem eletrônicos

Folha de atividade Briefing de Planejamento da Missão (para imprimir)
Página de fluxograma com caixas de ação e losangos de decisão (para imprimir)
Lápis, borracha e papel
Um percurso curto marcado ou uma "zona" para alcançar (fita, copos ou uma caixa)
O modelo de robô de papelão e os cartões de programa das semanas anteriores
Cronômetro ou temporizador, para conferir uma restrição de tempo

Resolução de problemas

Problemas comuns das atividades desta semana e o que tentar.

Os requisitos e as restrições parecem iguaisKitTry: Um requisito é um trabalho ("chegar à zona"); uma restrição é um limite ("em menos de 30 segundos"). Classifique cada linha numa das duas.
Os critérios não dá para conferir no simuladorSimuladorTry: Escreva critérios que o simulador consiga mostrar, tipo "cai na casa do objetivo" ou "para antes da beirada".
Não existe um jeito claro de julgar o sucessoSem eletrônicosTry: Acrescente uma marca física, tipo uma "zona" de fita, para o sucesso ser uma coisa que dá para ver e apontar.
O fluxograma nunca paraKitTry: Todo fluxograma autônomo precisa de uma saída: mande uma seta de uma decisão para a caixa Parada segura.
Não está claro qual bloco é a decisãoSimuladorTry: A decisão está onde o programa faz ao sensor uma pergunta de sim ou não: isso vira um losango.
Um colega se atrapalha ao seguir o fluxogramaSem eletrônicosTry: Faça de cada caixa uma ação exata, e garanta que todo losango tenha exatamente duas setas com rótulo.
O robô ignora o obstáculoKitTry: Confira o limiar do sensor e se o laço continua lendo o sensor, como no trabalho de confiabilidade da semana 6.
O robô passa direto pela zonaKitTry: Diminua a velocidade de deslocamento ou acrescente uma verificação de distância antes da parada: é uma troca de velocidade por confiabilidade.
O robô atravessa o obstáculoSimuladorTry: Garanta que a condição se leia o sensor dentro do laço, antes do movimento.
O laço nunca acabaSimuladorTry: Confira se a condição do repetir-até de fato vira verdadeira quando o robô chega ao objetivo.
O colega roda de um jeito diferente do que você pretendiaSem eletrônicosTry: Faça de cada cartão uma instrução exata, como as sequências da semana 3, para só haver um jeito de ler.
Não existe nenhuma reação ao obstáculoSem eletrônicosTry: Acrescente um cartão de se que diga o que fazer quando o para-choque encostar no obstáculo.

Gabarito da verificação de aprendizagem

As respostas aparecem aqui só para o adulto; a folha do estudante mantém tudo escondido.

1. Um robô de entregas chega sozinho a uma zona de descarga, usando os sensores e o programa dele, sem ninguém pilotando. Esse robô é:
Resposta correta: Autônomo
Por quê: Um sistema autônomo usa os próprios sensores e o próprio programa para decidir, sem ninguém pilotando; um por controle remoto é dirigido por uma pessoa em tempo real.
2. "O robô precisa chegar à zona azul" e "ele tem que terminar em menos de 30 segundos". Qual é o requisito e qual é a restrição?
Resposta correta: Chegar à zona é o requisito; o limite de 30 segundos é a restrição
Por quê: Um requisito é o que o robô TEM que fazer; uma restrição é um limite como tempo, tamanho, materiais ou orçamento, dentro do qual você tem que trabalhar.
3. Num fluxograma, o que significa um losango?
Resposta correta: Uma decisão de sim ou não
Por quê: Num fluxograma, os retângulos guardam ações e os losangos guardam decisões de sim ou não, cada um com uma seta de "sim" e uma de "não".
4. O seu robô anda rápido, mas às vezes perde a leitura do sensor e bate. Você o deixa mais devagar para ele ler de forma confiável. Essa escolha é um exemplo de:
Resposta correta: Uma troca
Por quê: Uma troca é abrir mão de um pouco de uma coisa (velocidade) para ganhar mais de outra (confiabilidade), e na engenharia isso é pesado usando o processo de projeto.
5. Por que um robô autônomo precisa de uma parada segura no programa dele?
Resposta correta: Para ele parar em segurança quando o trabalho acaba ou quando alguma coisa entra na frente, em vez de entrar nela
Por quê: Como um robô autônomo decide sozinho, o programa dele precisa de uma parada segura, para ele parar quando o trabalho acaba ou quando alguma coisa entra na frente; isso faz parte da robótica responsável.