Semana 1
O que faz de algo um robô?
Separe os robôs das máquinas comuns e mapeie como um robô percebe, pensa e age.
- 60 a 75 minutos
- Missão: Decidir o que conta como robô, e depois mapear e projetar um robô que faça um trabalho útil.
Os estudantes descobrem o que de fato faz de algo um robô, e não apenas uma máquina. Eles aprendem que um robô percebe o mundo, decide o que fazer e então age (o ciclo de entrada, processamento e saída), e que é o programa que permite a ele repetir o trabalho sozinho. Investigam aparelhos reais, representam um deles como sistema robótico e esboçam um robô útil da própria cabeça.
Ao terminar esta semana, você vai conseguir
- Explicar o que faz de algo um robô, e não uma máquina simples
- Descrever o ciclo de entrada, processamento e saída num aparelho real
- Explicar o papel do controlador como cérebro do robô
- Identificar os sensores e os atuadores de um robô
- Distinguir sistemas autônomos de sistemas por controle remoto
- Projetar um sistema robótico para uma tarefa útil
- Esboçar um robô útil e rotular suas entradas, seu processamento e suas saídas
Aprender
O que é um robô de verdade
As pessoas chamam todo tipo de coisa de robô, mas um robô de verdade tem três capacidades: consegue perceber o mundo, decidir o que fazer e agir, e faz tudo isso sozinho seguindo um programa.
Um carrinho de brinquedo que você empurra não é um robô. Já um carro que percebe uma parede à frente e para sozinho chega mais perto disso, porque percebe e decide.
Por exemplo: Um robô aspirador; Um caixa de autoatendimento que lê os produtos; Uma porta automática que percebe você chegando
Máquinas x robôs
Todo robô é uma máquina, mas nem toda máquina é um robô. Um grampeador e uma bicicleta são máquinas: fazem um trabalho, mas quem toma todas as decisões é uma pessoa.
A linha divisória está em perceber e decidir. Se o aparelho consegue receber informação e mudar o que faz por causa dela, ele está agindo como um robô.
Por exemplo: Bicicleta = máquina; Robô aspirador = robô; Torradeira sem sensor = máquina; Torradeira que percebe quando o pão está pronto = parecida com um robô
Entradas, processamento e saídas
Os robôs trabalham em ciclo: entrada, depois processamento, depois saída. Primeiro um sensor dá uma entrada (por exemplo, "a parede está perto"). Depois o controlador faz o processamento (decide "preciso parar"). Em seguida um atuador produz a saída (as rodas param).
Esse ciclo se repete sem parar, várias vezes por segundo, e é assim que o robô continua reagindo a um mundo que muda.
As três partes principais: controlador, sensores e atuadores
Um robô tem um controlador (o cérebro dele), um ou mais sensores (com que percebe) e um ou mais atuadores (com que age).
O controlador executa o programa. Os sensores mandam as entradas para ele. Os atuadores realizam as saídas dele. Tire os sensores e ele não consegue perceber; tire o controlador e ele não consegue decidir.
Por exemplo: Controlador: a placa com o pequeno computador; Sensores: de distância, de luz, de toque, de cor; Atuadores: motores, rodas, garras, campainhas, luzes
Um programa deixa tudo repetível
Um programa é a lista de instruções que o controlador segue. Como o robô segue um programa, ele consegue fazer o mesmo trabalho de novo e de novo sem que ninguém guie cada passo.
Mude o programa e o robô vai se comportar de outro jeito, mesmo com o mesmo corpo e os mesmos sensores. É por isso que robótica tem tanto a ver com instruções quanto com montagem.
Autônomo x controle remoto
Um sistema autônomo executa o próprio programa e usa os sensores para decidir, sem ninguém pilotando. Um sistema por controle remoto faz exatamente o que uma pessoa manda, a cada instante.
Um drone pilotado com um controle é por controle remoto. Um robô aspirador que limpa um cômodo sozinho é autônomo. Muitos robôs de verdade conseguem funcionar das duas formas, em momentos diferentes.
Por exemplo: Autônomos: robô aspirador, um veículo explorador de Marte fazendo um percurso planejado; Por controle remoto: carrinho de controle remoto, um drone num joystick
Robôs e máquinas por todo lado
Aplique o teste de perceber, decidir e agir nas coisas que você vê todo dia. Algumas são robôs de verdade, outras são só máquinas e outras ficam no meio do caminho.
Uma porta de correr automática percebe você e abre: ela decide. Um veículo explorador de Marte, um braço robótico programado e uma caixa de som controlada por voz percebem, decidem e agem, então são robôs. Um carrinho de controle remoto só faz o que a pessoa manda. Uma torradeira simples e um brinquedo de corda não percebem nem decidem nada. Uma máquina de lavar fica no meio do caminho: ela percebe a água e segue um programa, mas só repete ciclos fixos.
Por exemplo: Robôs: porta de correr automática, veículo explorador de Marte, braço robótico, caixa de som controlada por voz; Só máquinas: carrinho de controle remoto, torradeira simples, brinquedo de corda; No meio do caminho: máquina de lavar
Palavras para conhecer
- Robô:
- Uma máquina capaz de perceber o que está à sua volta, decidir o que fazer e agir sozinha seguindo um programa.
- Máquina:
- Uma ferramenta que faz um trabalho, como uma bicicleta ou um grampeador. Uma máquina só é um robô se conseguir perceber e decidir sozinha.
- Entrada:
- A informação que o robô recebe do mundo, quase sempre por meio de um sensor.
- Processamento:
- A etapa de "pensar", em que o controlador usa as entradas para decidir o que fazer.
- Saída:
- A ação que o robô realiza, como girar uma roda ou acender uma luz.
- Controlador:
- O "cérebro" do robô: o pequeno computador que executa o programa e toma as decisões.
- Sensor:
- Uma peça que mede alguma coisa do mundo, como distância, luz ou toque.
- Atuador:
- Uma peça que faz algo se mover ou acontecer, como um motor, uma roda ou uma campainha.
- Programa:
- Um conjunto de instruções que o controlador segue para fazer um trabalho sempre do mesmo jeito.
- Autônomo:
- Que age por conta própria, usando sensores e um programa, sem ninguém pilotando.
- Por controle remoto:
- Pilotado por uma pessoa em tempo real, por exemplo com um joystick ou um aplicativo.
Segurança em primeiro lugar
Leia isto antes de montar ou colocar um robô para funcionar nesta semana.
- Caution:Mantenha dedos, cabelo e roupas soltas longe das rodas e engrenagens em movimento dos robôs de kit.
- Caution:Não abra nem desmonte eletrodomésticos de verdade; investigue observando o funcionamento deles.
- Note:Dê uma pausa curta na tela se os seus olhos cansarem durante o uso do simulador.
Mãos à obra
Escolha o seu caminho
Dá para fazer este curso com um kit de robótica, com o simulador no navegador, ou sem eletrônicos, com materiais de casa. Escolha um: você pode trocar quando quiser sem perder o seu trabalho.
Investigação: é robô ou não?
Kit de robóticaClassificar aparelhos reais como robô, máquina ou meio-termo, e defender cada escolha com o teste de perceber, decidir e agir.
- Olhe cada aparelho e faça três perguntas: ele consegue perceber alguma coisa? Consegue decidir sozinho? Consegue agir? Um robô de verdade consegue fazer as três coisas sozinho.
- Coloque cada aparelho numa linha que vai de "só uma máquina" até "robô completo" e escreva um motivo para o lugar onde você o colocou.
Investigue o robô do seu kit e mais três aparelhos
Você precisa de: Um kit de robótica programável, Três aparelhos do dia a dia
Passos
- 1Ligue o robô do kit e deixe que ele execute um comportamento simples que já vem pronto. Repare no que ele percebe e no que ele faz.
- 2Compare com uma lanterna, um brinquedo de corda e um celular. Para cada um, decida se percebe, decide e age: sim ou não.
- 3Coloque os quatro aparelhos na linha de máquina a robô e dê um motivo para cada um.
Como é quando dá certo: O robô do kit fica perto da ponta do "robô" porque percebe, decide e age; a lanterna e o brinquedo de corda ficam perto de "máquina".
- Cada aparelho tem uma resposta de perceber, decidir e agir
- Cada posição tem um motivo escrito
Segurança: Mantenha os dedos longe das rodas e engrenagens enquanto o robô estiver funcionando.
Se não funcionar
- O robô só anda em linha reta e nunca reage
- - Carregue um comportamento que use um sensor (como parar diante de uma parede) para os estudantes verem o robô decidir.
Vá além: Ache em casa um aparelho difícil de classificar e explique por que ele fica no meio do caminho.
Para cada aparelho, decida se ele é um robô, alguma coisa no meio do caminho, ou só uma máquina. Depois marque quais partes ele tem de verdade: ele percebe (entrada), decide (processamento) e age (saída)? As partes são a sua evidência; não vá pela aparência.
1. Porta de correr automática
A sua decisão
Que partes ele tem?
2. Carrinho de controle remoto
A sua decisão
Que partes ele tem?
3. Torradeira simples
A sua decisão
Que partes ele tem?
4. Veículo explorador de Marte
A sua decisão
Que partes ele tem?
5. Máquina de lavar
A sua decisão
Que partes ele tem?
6. Braço robótico (programado)
A sua decisão
Que partes ele tem?
7. Brinquedo de corda
A sua decisão
Que partes ele tem?
8. Caixa de som controlada por voz
A sua decisão
Que partes ele tem?
0 de 8 aparelhos classificados.
Mapa do Sistema Robótico
Kit de robóticaRepresentar um aparelho real como sistema robótico: rotular suas entradas, seu processamento, suas saídas, seu controlador, seus sensores e seus atuadores.
- Escolha um aparelho que perceba e decida. Na folha do mapa, desenhe setas para o ciclo de entrada, processamento e saída.
- Depois rotule as três partes: qual peça é o controlador, quais são os sensores e quais são os atuadores.
Mapeie o robô do seu kit
Você precisa de: O robô do kit, Folha de atividade Mapa do Sistema Robótico
Passos
- 1Ache o controlador (a placa principal), os sensores e os atuadores (os motores) no robô do kit.
- 2Preencha o ciclo de entrada, processamento e saída para um comportamento, como "parar antes da parede".
- 3Rotule cada peça real no seu mapa.
Como é quando dá certo: Um mapa pronto mostrando entrada (leitura do sensor) -> processamento (o controlador decide) -> saída (o motor age), com as peças reais rotuladas.
- A entrada, o processamento e a saída estão todos preenchidos
- O controlador, o sensor e o atuador estão rotulados
Segurança: Manuseie o robô com cuidado; não puxe os fios.
Se não funcionar
- Não dá para diferenciar o sensor do atuador
- - O sensor mede; o atuador movimenta. Pergunte qual das peças provoca o movimento.
Todo robô faz três coisas: recebe informação (entrada), PENSA sobre ela (processamento) e FAZ alguma coisa (saída). Classifique cada peça abaixo pelo trabalho que ela faz, e depois confira as suas respostas.
- Sensor de toque
- Sensor de distância
- Sensor de cor
- Controlador
- Motor
- Alto-falante
- Luz
0 de 8 classificadas
Desafio de projeto: Robô Útil
Kit de robóticaInventar um robô que faça um trabalho útil e desenhá-lo com as entradas, o processamento e as saídas rotulados.
- Pense num problema pequeno e real, em casa ou na escola, com o qual um robô poderia ajudar.
- Desenhe seu robô e rotule pelo menos um sensor (entrada), a decisão que ele toma (processamento) e pelo menos um atuador (saída).
Projete um ajudante, se inspirando no seu kit
Você precisa de: O robô do kit como referência, Lápis e papel
Passos
- 1Veja o que os sensores e os motores do seu kit conseguem fazer, para tirar ideias.
- 2Desenhe um robô útil e rotule a entrada, o processamento e a saída dele.
- 3Escreva uma frase sobre o trabalho que ele faz e quem ele ajuda.
Como é quando dá certo: Um desenho rotulado de um robô ajudante convincente, com um trabalho bem definido.
- Pelo menos um sensor e um atuador estão rotulados
- A decisão do processamento está escrita
- O trabalho e quem ele ajuda estão nomeados
Segurança: Nesta semana não é preciso montar nada; é só um desenho de projeto.
Se não funcionar
- O robô não tem nenhum sensor
- - Pergunte: como ele sabe a hora de agir? É aí que entra um sensor.
Vá além: Liste quais sensores de verdade do seu kit combinariam com o seu projeto.
Desafio de projeto: Robô Útil
Projete um robô que ajude uma pessoa de verdade. Divida a sua ideia em o que ele percebe, a decisão que ele toma e o que ele faz. Desenhe no papel e depois descreva aqui.
Por exemplo: carregar livros, separar recicláveis, achar objetos perdidos, regar plantas ou inspecionar áreas perigosas.
Desenhe o seu robô no papel e rotule as partes dele; depois descreva o desenho aqui, para ele ficar salvo junto com o seu projeto.
Preveja
Commit to a guess before you test - then see how close you were. Your predictions save automatically.
Como conferir: Compare o seu palpite com o lugar onde a turma o colocou na linha de máquina a robô, depois de aplicar o teste de perceber, decidir e agir.
Verificação de aprendizagem
Responda a estas perguntas para conferir se você consegue distinguir robôs de máquinas e nomear as partes deles.
1. Decida que tipo de sistema é este.
Um carrinho de brinquedo anda para a frente quando você aperta um botão no controle e vira quando você mexe uma alavanca. Ele nunca muda o que faz por conta própria.
2. Quais destes são atuadores? Marque todos que valem.
Marque todas que valem.
3. O que faz de algo um robô, e não apenas uma máquina?
4. No ciclo de entrada, processamento e saída, qual é a etapa do "processamento"?
5. Qual parte de um robô é o atuador?
6. Um robô aspirador limpa um cômodo sozinho, sem ninguém pilotando. Este é um exemplo de um sistema:
7. Por que um robô precisa de um programa?
0 de 7 respondidas
Refletir
As suas reflexões são salvas sozinhas.
O que vem na semana que vem
Semana que vem a gente para de falar sobre robôs e começa a construir um que realmente anda.
- Guarde algumas caixas de papelão firmes e umas tampinhas de garrafa se você for pelo caminho sem eletrônicos.
- Carregue o seu kit ou salve o simulador nos favoritos.
- Pense no que faz uma coisa com rodas tombar ou ficar firme.
Termine a semana 1
Conclua estes itens para encerrar a semana e desbloquear a próxima:
- Completar o Mapa do Sistema Robótico de um aparelho (not done yet)
- Desenhar e rotular um Robô Útil (not done yet)
- Acertar pelo menos 4 de 5 na verificação de aprendizagem (not done yet)
- Escrever a sua reflexão (not done yet)