Construindo um robô para explorar os céus da sala de aula
Prepare-se para decolar! Nesta atividade, vamos combinar a arte milenar das dobraduras de papel (aeromodelismo) com a robótica. O desafio é projetar e construir um robô capaz de lançar aviões de papel o mais longe possível.
Este projeto é uma imersão no método científico: cada equipe irá criar seu próprio avião e seu próprio lançador, testando, errando, aprimorando e, no final, explicando por que sua solução foi a vencedora.
Roteiro para Professores (Foco no Aprofundamento Técnico)
- Objetivo da Atividade: Desenvolver um robô lançador para explorar conceitos de transmissão de força por atrito, cinemática de rotação e otimização de variáveis de lançamento (ângulo, velocidade angular) para maximizar o alcance de um projétil aerodinâmico (avião de papel).
- Conceitos Tecnológicos Fundamentais:
- Mecânica e Aerodinâmica: Atrito estático e cinético, simetria, centro de gravidade, aerodinâmica (sustentação e arrasto), transmissão de força, engrenagens e polias.
- Eletrônica e Programação: Motores de rotação contínua (DC ou Servo Contínuo), controle de velocidade e direção, método empírico para otimização.
- Princípio Lógico: O mecanismo funciona através de duas rodas girando em sentidos opostos. Isso é alcançado programando dois motores para girarem em direções contrárias. A velocidade angular das rodas é transferida para o avião como velocidade linear no momento do contato, gerando o impulso necessário para o voo.
Guia de Solução de Problemas (Troubleshooting):
- Avião não é lançado (fica preso): A pressão entre as rodas pode estar muito alta ou o torque dos motores é insuficiente. Afaste um pouco as rodas ou use uma fonte de energia externa para os motores.
- Avião escorrega (pouco impulso): A pressão entre as rodas está muito baixa ou a superfície das rodas é muito lisa. Aumente a pressão ou revista as rodas com elásticos para aumentar o atrito.
- Motores não giram ou giram para o mesmo lado: Verifique as conexões dos jumpers. Se ambos giram para o mesmo lado, inverta os valores no comando
write()de um dos motores (ex: mude de0para180).
Desafio Extra (Nível Avançado):
- Substitua os dois motores por um motor mais potente e um sistema de engrenagens. O desafio é projetar o trem de engrenagens de forma que uma roda gire no sentido horário e a outra no anti-horário a partir de uma única fonte de rotação.
Materiais Necessários:
- Hardware: SmartMotor com Servo Motor (Placa B) OU (Kit Arduino, Protoboard, 2 Motores DC ou 2 Servos de Rotação Contínua, Jumpers), papéis, rodas de brinquedo, tesoura, régua, transferidor.
- Software: Arduino IDE e/ou plataforma de simulação física.
Possibilidades de Aplicação e Expansão:
- Máquina de Lançar Bolas: Adaptar o mecanismo para lançar bolas de pingue-pongue, ajustando a distância e o ângulo entre as rodas.
- Esteira Transportadora: Usar o mesmo princípio de rodas e atrito para criar uma pequena esteira que transporta objetos leves.
- Sistema de Alimentação de Papel: Projetar um mecanismo semelhante aos de impressoras para mover folhas de papel de um ponto a outro.
Programação Sugerida
Código em C++
// C++ code
//
include Servo servo_2;
void setup()
{
servo_2.attach(2, 500, 2500);
}
void loop()
{
servo_2.write(180);
delay(5000); // Espera 5000 millisegundos
}
Programação em Blocos
Esquemático Eletrônico
SmartMotors
