APLICAÇÃO DE PLATAFORMAS EDUCACIONAIS NO CONTEXTO DA AUTOMAÇÃO E INDUSTRIA 4.0

As 3 primeiras revoluções industriais trouxeram a produção em massa, as linhas de montagem, a eletricidade e a tecnologia da informação, elevando a renda dos trabalhadores e fazendo da competição tecnológica o cerne do desenvolvimento econômico. A quarta revolução industrial caracteriza-se por um conjunto de tecnologias que permitem a fusão do mundo físico, digital e biológico. Nesta nova Indústria são exigidas competências nas áreas de Inteligência Artificial, Robótica, Big Data, Internet das Coisas, Manufatura Aditiva, entre outras, sendo assim, existe um desafio para a economia nacional para transformar a indústria atual e criar a indústria do futuro (INDUSTRIA40, 2019). De forma a capacitar os futuros profissionais neste novo cenário, para contribuir para a transformação das empresas em direção à Indústria 4.0, exige-se uma estruturação em etapas, sendo estas o conhecimento, o desenvolvimento de pesquisa aplicada a prototipagem de sistemas voltados à indústria e o levantamento de requisitos para implementação prática. Este projeto visa desenvolver conceitos e aplicações nos fundamentos da Indústria 4.0, conectividade de dispositivos, internet das coisas (IoT), simulação e otimização de processos e manufatura digital, dentre outros aspectos, principalmente aqueles já foram avaliados em projetos PIBIC anteriores. Muitos trabalhos voltados à automação com conectividade entre os sistemas têm sido desenvolvidos no âmbito acadêmico ou educacional, especialmente utilizando plataformas baseados placas microcontroladas como o Arduino. Vários dispositivos, sensores, atuadores, sistemas processados, placas de comunicação e redes foram desenvolvidas, atendendo vários aspectos de comunicação e tratamento de informações de sensores dos mais variados tipos. O fato é que esses componentes possuem características de protótipos, ou seja, não possuem robustez e confiabilidade suficientes para serem utilizados em ambientes industriais. Alguns fabricantes de equipamentos industriais, gradativamente estão utilizando o conhecimento e o desenvolvimento tecnológico obtido pelos sistemas baseados nas plataformas de automação e robótica educacional e desenvolvendo equipamentos com robustez e qualidade adequadas à utilização em ambiente industrial. A proposta desse projeto é analisar alguns desses equipamentos baseados em plataforma educacional (como exemplo o Arduino) e verificar a viabilidade técnica, de confiabilidade e de segurança para aplicações em automação industrial. Referências: MINISTÉRIO DA INDÚSTRIA, COMÉRCIO E SERVIÇOS LTDA. Agenda Brasileira para a Indústria 4.0. disponível em: http://www.industria40.gov.br/; acesso em março 2020. BLIKSTEIN, Silva Paulo. BARBOSA, Rodrigo (Org.). ROCHA, Anderson P; BEZZON, Guilherme. Uma Experiência de Robótica e Computação Física no Brasil. In: Robótica Educacional. Experiências Inovadoras na Educação Brasileira. 1ed.Porto Alegre: Penso, 2019, v. 1, p. 46-64.

A INTERNET DAS COISAS (IOT) APLICADA AO CONTEXTO DE CONFORTO TÉRMICO EM SALAS DE AULAS

A qualidade da sala de aula é determinada pelo projeto da edificação, o qual influência as condições térmicas do aluno em aula (Moraes, 2009). O comportamento térmico insatisfatório de edifícios provoca o desconforto, afetando o desempenho dos alunos, bem como elevam o gasto energético da edificação, devido à utilização de sistemas mecânicos para arrefecimento dos ambientes (Chaves, 2016). No Brasil, como avaliação do conforto térmico, pós-ocupação, são obtidos os comportamentos térmicos reais em sala de aula, com o levantamento de variáveis climatológicas do ambiente externo e interno das edificações, a fim de contribuir para o bem-estar e produtividade (Moraes, 2009). A IoT (Internet das Coisas) trata da combinação de diversas tecnologias, as quais viabilizam a integração dos objetos no ambiente físico ao mundo virtual. Neste sentido, os sensores coletam informações do ambiente em que se encontram e, em seguida, armazenam ou direcionam esses dados para a nuvem ou núcleo de armazenamento (Santos, 2019). Nesse projeto, propõe-se a instrumentação e monitoramento remoto de parâmetros de conforto térmico em salas de aula por meio de sensores e dispositivos microcontrolados com a possibilidade de envio dos parâmetros a uma “nuvem” de dados, para posteriormente serem processados e analisados por meio de análise numérica. Dessa forma, torna-se possível propor algoritmos para ações de melhorias pontuais nas condições ambientais para as salas de aula, resultando em melhores condições de ensino e aprendizagem. CHAVES, Victor Leandro Arantes. Análise de estratégias para melhoria do conforto térmico em salas de aulas. Disponível em: . Acesso em: Março de 2019 MORAES, Clélia Mendonça de. Conforto térmico em salas de aula no Brasil = análise experimental e numérica. Disponível em: . Acesso em: Março de 2019 SANTOS, Bruno P. Internet das Coisas: da Teoria à Prática. Disponível em: . Acesso em: Março de 2019.

ESTUDO DA APLICAÇÃO DE UM SISTEMA SUPERVISÓRIO MÓVEL PARA O MONITORAMENTO DE INCÊNDIOS EM ÁREAS DE RISCO

 O presente trabalho descreve um estudo de um protótipo de um veículo autônomo para o
monitoramento de incêndios em áreas de risco, um projeto que se iniciou com o Programa Institucional de Bolsas de
Iniciação Científica – PIBIC, tendo como principal objetivo o desenvolvimento de um robô para monitoramento de
incêndio e informação das autoridades responsáveis sobre a situação do mesmo. Uma vez que incêndios são
constantemente causados não só em áreas urbanas, mas principalmente em áreas rurais devido muitas das vezes a
negligência humana, falhas mecânicas e situações naturais. Por falta de ciência dos bombeiros, o fogo se alastra e
causa danos gigantescos colocando em perigo a população e os bens ao redor. Diante desse problema, surgiu a
proposta da criação de um robô para manter os bombeiros informados e consequentemente prevenir os danos.
Logo, iniciaram-se estudos em relação ao modo como a informação seria enviada e a forma do respectivo robô. Para
envio de informação utilizaram-se dois Módulos de Voz e um Módulo Ethernet. Os Módulos de Voz teriam duas
mensagens gravadas, uma informando que não tem detecção de fogo e outra dizendo o contrário, “fogo
detectado!”. E o módulo de internet possibilitaria a comunicação com os bombeiros e transmissão da mensagem
gravada. E para informar a localização do incêndio utilizou-se módulo GPS, de tal forma que as coordenadas do robô
seriam enviadas pelo Módulo Ethernet junto com a mensagem de voz quando o fogo fosse detectado. Já em relação
à forma do robô, pesquisou-se quais componentes seriam utilizados, como os sensores, modelo de chassi, placa etc.
Em seguida como seriam seus posicionamentos, montagem e fixação. Ao fim da programação e montagem testes
foram feitos simulando uma situação de incêndio e o robô foi capaz de realizar o trabalho conforme previsto.

ESTUDO DA APLICAÇÃO DE UM VEÍCULO AUTÔNOMO PARA DETECÇÃO E COMBATE À INCÊNDIO EM ÁREAS DE RISCO

O presente trabalho descreve o desenvolvimento em protótipo de um veículo autônomo para detecção e
combate a incêndio em áreas de risco. Protótipos de robô bombeiro estão tão populares entre os estudantes de
mecatrônica ao redor do mundo, que existem anualmente competições para estudantes de robótica seguindo as
regras da primeira competição que foi iniciada no Colégio Trinity, USA. Tais concursos demandam tecnologia
mecatrônica avançada e conhecimento que usa o robô como ferramenta educacional (Setiawan). Este projeto se
iniciou com o Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Científica – PIBIC, tendo como principal objetivo o
desenvolvimento do robô bombeiro que garanta a extinção do incêndio e promova a segurança da vida humana.
Além das consequências ambientais e econômicas do incêndio, seu combate é um trabalho árduo e perigoso que
coloca a vida dos bombeiros em risco. Em frente a essa situação, nasceu a ideia da criação de um robô para a
execução deste trabalho e logo iniciou-se um estudo em relação a sua forma, os componentes, os sensores, o modelo de chassi, a quantidade de rodas, placa a ser utilizada etc. Posteriormente iniciou-se a programação da placa
e a realização de testes com o robô, como calibração dos sensores, ajuste da velocidade dos motores e otimização
do tempo dos comandos. Ao fim da programação e montagem o protótipo foi capaz de simular o comportamento de
um robô bombeiro, identificar e extinguir o fogo. Coube ao veículo seguir a linha utilizando sensores infravermelhos, detectar o incêndio utilizando sensores de chama e apagar o mesmo por meio de bombas d’água, além de desviar de quaisquer obstáculos utilizando sensores de distância de forma automatizada.

Análise e Simulação de Sistemas Microcontrolados utilizando-se Comunicação em Rede I2C e Aplicação em Dispositivos Embarcados

O projeto proposto tem como objetivo o desenvolvimento de sistemas microcontrolados para o aprendizado dos alunos no âmbito das disciplinas de Algoritmos e Programação Aplicado à Mecatrônica I e II do Curso Técnico em Mecatrônica do COTUCA. As disciplinas apresentam conceitos de hardware eletrônico, lógica e programação voltados ao desenvolvimento de projetos de automação e controle. Com esse propósito, foi criado um grupo de trabalho que desenvolveu um kit experimental utilizando placas de controle microprocessadas baseado em protocolo de rede de comunicação I2C, Utilizando-se o kit, pretende-se estabelecer a comunicação de sensores, atuadores e displays em rede I2C com placas de controle microprocessdas baseadas em microcontrolador PIC. O kit já está montado fisicamente e as próximas etapas seriam a aquisição e o estudo da comunicação de diversos tipos de sensores para integração com o kit através da rede I2C e assim, expandir seu uso.

Desenvolvimento de uma Aplicação de Comunicação de Dispositivos Embarcados baseados em um Rede I2C, para a Automação e Controle de Processos

A proposta de refere as Disciplinas de Introdução a Projetos Mecatrônicos I e II, que apresentam conceitos de hardware eletrônico, lógica e programação voltados ao desenvolvimento de projetos de automação e controle. Para o desenvolvimento dessas atividades deverão ser criados acessórios para a placa eletrônica de controle, contendo sensores, atuadores e dispositivos de alimentação e comunicação com software de programação. Espera-se com isso uma melhor didática de ensino e que o aluno técnico em Mecatrônica esteja mais preparado para o mercado de trabalho. Atualmente os alunos já utilizam esta metodologia e diversos projetos são apresentados anualmente. Esperamos com isso que os projetos amadureçam e tenham caráter inventivo, social e de inovação.