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Cursos

O curso de robótica do Instituto Vander Lab é uma experiência educativa prática e envolvente, que ensina conceitos de programação, eletrônica e mecânica de forma criativa. Focado em despertar o interesse pela tecnologia, o curso desenvolve habilidades essenciais como lógica, resolução de problemas e trabalho em equipe. Ideal para alunos de todas as idades, oferece um aprendizado dinâmico através da montagem e programação. É uma oportunidade única para explorar o universo da robótica de maneira divertida e interativa!

Fundo laranja

Aula 001 - Primeiros passos.

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Nesta primeira aula iremos conhecer um pouco da história da robótica até os dias atuais, o funcionamento da protoboard e programar pela primeira vez a sua placa de desenvolvimento Arduino... vamos começar? Vêm comigo!

Objetivo desta aula:

  • Compreender o que é robótica;

  • Pensamento crítico;

  • Afinidade digital;

  • Resolução de problemas;

  • Colaboração;

  • Resiliência;

  • Comunicação;

  • Execução do primeiro projeto.​​

 

Competências Gerais Previstas na BNCC

🧠 CG02 – Pensamento científico, crítico e criativo

Desenvolver a capacidade de investigar, analisar, formular hipóteses, argumentar com base em dados e evidências e utilizar o pensamento criativo para resolver problemas e elaborar soluções inovadoras. Essa competência estimula a curiosidade e a atitude investigativa nos alunos.

🤝 CG04 – Comunicação

Utilizar diferentes linguagens — verbal, visual, corporal, digital, matemática, entre outras — para expressar ideias, sentimentos e opiniões com clareza, ética e respeito, de forma eficaz nos diversos contextos sociais e culturais.

👥 CG05 – Cultura digital

Compreender, utilizar e criar tecnologias digitais de forma crítica, significativa e ética nas diversas práticas sociais. A ideia é preparar os estudantes para lidar com as ferramentas digitais de maneira responsável e produtiva, seja para aprender, interagir ou produzir conhecimento.

💡 CG09 – Empreendedorismo e responsabilidade

Exercitar a criatividade, a iniciativa, a tomada de decisão e a responsabilidade para planejar e empreender projetos com base na colaboração, na resolução de problemas reais e na busca por soluções sustentáveis e inovadoras.

🌎 CG10 – Autonomia, responsabilidade e cidadania

Agir pessoal e coletivamente com autonomia, responsabilidade, flexibilidade, resiliência e determinação, tomando decisões com base em princípios éticos, democráticos, inclusivos, sustentáveis e solidários.

A competência geral CG02 da BNCC refere-se ao exercício da curiosidade intelectual e à abordagem científica. As competências gerais da BNCC são 10 e devem ser desenvolvidas por todos os alunos da Educação Básica. 

Essas competências devem ser desenvolvidas de forma transdisciplinar, ou seja, distribuídas por todos os componentes curriculares. Elas não constituem um componente em si, mas visam assegurar aos alunos uma formação humana integral. 

A BNCC define o conjunto de aprendizagens essenciais a que todos os estudantes brasileiros têm direito durante a educação básica. 

​​

A História da Robótica

A robótica é uma área fascinante que une engenharia, eletrônica, computação e imaginação. Sua história remonta a séculos antes da era moderna, atravessando mitologias, invenções mecânicas e, mais recentemente, avanços tecnológicos que transformam nosso cotidiano.​

O conceito de máquinas com comportamento humano remonta à Antiguidade. Civilizações como a grega e a chinesa já idealizavam autômatos. O matemático grego Heron de Alexandria (século I d.C.) descreveu dispositivos movidos por vapor e sistemas de engrenagens para abrir portas ou acionar teatros mecânicos. Na China, registros indicam a construção de bonecos articulados movidos por mecanismos de corda e pressão d’água.​

Durante a Idade Média, estudiosos islâmicos, desenvolveram autômatos hidráulicos e dispositivos com temporizadores mecânicos, como relógios e fontes animadas. No Renascimento, o gênio Leonardo da Vinci projetou um "cavaleiro mecânico" por volta de 1495, que podia mover braços, pescoço e mandíbula.

​Com o advento da Revolução Industrial, no século XVIII, surgiram as primeiras máquinas programáveis. O francês Jacquard, por exemplo, criou um tear que utilizava cartões perfurados, uma inovação precursora da programação moderna. Já no século XIX, Charles Babbage e Ada Lovelace idealizaram a Máquina Analítica, que influenciou o desenvolvimento dos computadores e, por consequência, da robótica moderna.

Século XX: Robôs Ganhando Forma

O termo "robô" foi popularizado em 1920 pela peça de teatro "R.U.R. – Rossum’s Universal Robots", do tcheco Karel Čapek. A palavra deriva do tcheco robota, que significa "trabalho forçado".

Na década de 1950, surgiram os primeiros robôs industriais, como o Unimate, utilizado na linha de produção da General Motors em 1961. Ao mesmo tempo, pesquisadores como Isaac Asimov influenciaram o imaginário popular e ético da robótica com suas "Três Leis da Robótica".

Robótica Moderna

Com o avanço da computação, sensores e sistemas embarcados, a robótica expandiu-se para áreas como saúde, educação, agricultura, segurança e até o espaço. Robôs cirúrgicos, como o Da Vinci, realizam procedimentos com alta precisão. Exploradores espaciais, como os rovers da NASA (Spirit, Opportunity, Curiosity e Perseverance), revelam paisagens de Marte.

Na educação, kits como Modelix, Arduino e plataformas com ESP32 permitem a iniciação de crianças e jovens no mundo da robótica, tornando o ensino mais dinâmico e interdisciplinar figura 1 (braço robótico educacional).

​Hoje, a robótica caminha lado a lado com a inteligência artificial, possibilitando robôs autônomos, colaborativos (cobots) e drones inteligentes. Espera-se que, nas próximas décadas, os robôs estejam ainda mais presentes nas casas, cidades e indústrias, promovendo acessibilidade, sustentabilidade e qualidade de vida.​​​

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Pizza Robot - Áudio original em inglês

Vamos projetar? 

Protoboard

Uma protoboard, ou placa de ensaio, é uma ferramenta essencial no desenvolvimento e teste de circuitos eletrônicos. Ela permite montar e modificar circuitos de maneira rápida e sem a necessidade de soldagem, tornando-a ideal para prototipagem, conforme podemos ver na figura 2.

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Figura 02 - Projeto de teste na protoboard

Foto: Vander da Silva Gonçalves

​A protoboard possui uma estrutura padronizada composta por linhas de alimentação, que são as faixas horizontais nos lados superiores e inferiores da protoboard conforme a figura 3, (geralmente marcadas com sinais de “+” e “-”) são usadas para distribuir a alimentação elétrica (Vcc e GND).

Essas linhas estão conectadas internamente em toda a extensão horizontal, figura 4.

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Figura 3 - Linhas de alimentação

Foto: Vander da Silva Gonçalves

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Figura 4 - Conexão interna da potoboard

Foto: Vander da Silva Gonçalves

​A área central da protoboard possui linhas verticais divididas em dois blocos. Cada bloco tem cinco furos conectados entre si internamente. Os dois blocos centrais são separados por um espaço chamado canal central, utilizado para inserir circuitos integrados (CIs).

 

Mas como funciona a conexão interna? 

​Nos blocos centrais, cada coluna de cinco furos está eletricamente conectada, mas não há ligação entre colunas diferentes.

Nas linhas de alimentação, toda a linha horizontal é conectada internamente (embora em algumas protoboards maiores, possa haver uma divisão no meio) figura 3 acima.

Como usar a protoboard?

​Podemos conectar os terminais da fonte de alimentação (ou bateria) às faixas de alimentação (vermelha e preta/azul). Logo em seguida insira os componentes (como resistores, capacitores, LEDs, transistores) e conecte-os através das colunas verticais de cinco pinos. Use fios para interligar diferentes áreas da protoboard.

Com o circuito montado, ligue a fonte de alimentação e teste o funcionamento. Alterações podem ser feitas rapidamente, apenas removendo ou deslocando os componentes.

Vantagens da protoboard:

  • ​Sem necessidade de solda

  • Ideal para ajustes e testes iniciais.

  • Reutilizável: Permite montar e desmontar circuitos várias vezes.

  • Flexível: Funciona com uma ampla gama de componentes e facilita experimentação.

Suas limitações:

  • Não é indicada para circuitos de alta frequência ou alta potência devido à resistência e capacitância parasitas.

  • Conexões podem se soltar se não forem bem feitas ou se a protoboard estiver desgastada.

Arduino

A nova versão principal do Arduino IDE é mais rápida e ainda mais poderosa! Além de um editor mais moderno e uma interface mais responsiva, ele possui preenchimento automático, navegação de código e até mesmo um depurador ao vivo.

Para obter mais detalhes, consulte a documentação do Arduino IDE 2.0.

Um programa na IDE Arduino é chamado de Sketch. Ele consiste de uma sequência de instruções escritas. A estrutura da figura abaixo possui dois blocos, que podemos chamar de bloco setup() e bloco loop().

Essas instruções são chamadas automaticamente quando o Arduino estiver executando, e todas as instruções que forem digitadas entre as chaves { } serão executadas, conforme a figura 5, e temos a vídeo aula ao lado, ensinando como instalar a sua IDE Arduino de forma segura.

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Figura 5 - IDE Arduino

Foto: Vander da Silva Gonçalves

No programa do vídeo "Arduino Hello World M1", temos o primeiro código, portanto, quando o Arduino chamar setup() e loop(), ele fará que um LED pisque na sua placa Arduino. Os blocos setup() e loop() funcionam de forma distinta. O bloco setup() é chamado uma vez só, portanto ele deve conter instruções que serão executadas uma única vez. Já o bloco loop() é chamado eternamente, e deve conter instruções que repetem para sempre ou (até que o Arduino seja desligado ou reiniciado). Normalmente dentro de setup() serão colocadas instruções de configuração (por exemplo, especificar a função que um determinado pino irá assumir – se entrada ou saída). Em loop() ficam as instruções que efetivamente programam o Arduino, por exemplo, mandar nível lógico alto (5V) para pino 7, esperar um segundo, e depois mandar nível lógico baixo (0V), e repetir isto sem parar.​​

Temos o vídeo da video aula abaixo e a montagem do projeto.

Material

1 - Arduino UNO com CABO

1 - Protoboard

1 - LED 

1 - Resistor de 330 ohms

Jumper diversos.

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Aulas gratuitas, para você entusiasta se apaixonar pelo mundo Maker.

Aula 001 - Primeiros Passos.

Aula 002 - Hello World while e int.

Aula 003 - Semáforo de 4 estados.

Referências:

ARDUINO, Site Arduino.cc. Disponível em Arduino - Home Acesso em 1 de agosto de 2024.

LIMA, Charles Borges. VILLAÇA, MARCO V. M. AVR e Arduino Técnicas de Projetos. 2.ed. Florianópolis: Edição dos Autores, 2012.

DIGITAL, Escola. Disponível em : https://aluno.escoladigital.pr.gov.br/sites/alunos/arquivos_restritos/files/documento/2023-02/aula06_robotica_primeiros_passos_m1_automatos2_parte1.pdf

PORVIR, Disponível em: https://porvir.org/entenda-10-competencias-gerais-orientam-base-nacional-comum-curricular/

BRASIL. Ministério da Educação. Base Nacional Comum Curricular. Brasília, 2018. Disponível em: http://basenacionalcomum.mec.gov.br/images/BNCC_EI_EF_110518_versaofinal_site.pdf. Acesso em: 08
out. 2021.
CANAL FUTURA. As inovações educacionais pelo mundo! YouTube. Disponível em: www.youtube.com/watch?v=ITnosmfvUGo. Acesso
em: 10 out. 2021.
CÉSAR, Danilo Rodrigues; BONILLA, Maria Helena Silveira. Robótica Livre: Implementação de um Ambiente Dinâmico de Robótica Pedagógica com Soluções Tecnológicas Livres no Cet CEFET em Itabirito
- Minas Gerais - Brasil. In: Anais do XXVII Congresso da Sociedade Brasileira de Computação - 30 jun. - 06 jul. 2007. RJ: Rio de Janeiro. Disponível em: https://br-ie.org/pub/index.php/wie/%20article/view-File/953/939. Acesso em: 11 set. 2021.

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