Desenvolvimento de um kit didático para utilização de Arduino com componentes eletrônicos de forma preventiva para aulas práticas de robótica
Amauri Amilton Alves de Oliveira
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP OL4d
[Development of an educational kit for the preventive use of Arduino with electronic components in practical robotics classes]
Limeira, SP : [s.n.], 2024.
1 recurso online (118 p.) : il., digital, arquivo PDF.
Orientador: Talía Simões dos Santos Ximenes
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Tecnologia
Resumo: A metodologia de educação STEAM, conhecida como Ciência, Tecnologia, Engenharia, Artes e Matemática, engloba a multidisciplinaridade como sua definição abrangente. Ao promover a construção do conhecimento através da integração de diversas disciplinas e áreas de estudo, essa abordagem...
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Resumo: A metodologia de educação STEAM, conhecida como Ciência, Tecnologia, Engenharia, Artes e Matemática, engloba a multidisciplinaridade como sua definição abrangente. Ao promover a construção do conhecimento através da integração de diversas disciplinas e áreas de estudo, essa abordagem colaborativa resulta em um ambiente de aprendizagem mais estimulante. Nesse contexto, as aulas de robótica ministradas em laboratórios de eletrônica oferecem uma perspectiva adicional e desafiadora, uma vez que envolvem alunos com diferentes níveis de conhecimento e operações suscetíveis a danos em equipamentos e componentes eletrônicos. Neste cenário, são necessárias medidas de proteção eficazes para minimizar a ocorrência desses eventos indesejados. Com esse objetivo em mente, foi proposto o desenvolvimento de um kit didático que integre as proteções necessárias a um ambiente de trabalho com componentes eletrônicos, utilizando a plataforma Arduino. O foco principal é garantir que a placa controladora em si esteja protegida contra possíveis falhas ou descuidos por parte dos alunos. Esse desafio consiste em construir um dispositivo resistente em um ambiente com uma ampla variedade de componentes, onde também ocorre interação humana. Foram adotadas medidas de proteção que envolvem várias abordagens para garantir a segurança do Arduino. A partir de uma lista contendo dez formas de danificar fisicamente a placa principal, foram desenvolvidas contramedidas efetivas para neutralizar tanto ataques intencionais quanto acidentais. Circuitos de proteção contra sobretensão, sobrecorrente, inversão de polaridade e curto-circuito, entre outros, foram cuidadosamente implementados. Além disso, um software especializado, chamado de "Professor"de bancada, foi desenvolvido na mesma plataforma Arduino, complementando as medidas de proteção física. Essa combinação de soluções garante um ambiente seguro e confiável para trabalhar com o kit didático. Este kit para aulas de robótica, se destaca em relação aos outros disponíveis no mercado, principalmente devido ao seu foco especial nas medidas de proteção. Esse é o elemento principal que torna o desenvolvimento deste kit didático único e, possivelmente, o mais completo em termos de proteção aos componentes eletrônicos. Além disso, ele é tecnologicamente atrativo para o aprendizado STEAM. A integração das proteções avançadas e abrangentes faz com que este kit ofereça um ambiente seguro e confiável para os alunos explorarem o mundo da robótica e desenvolverem suas habilidades de forma plena. Implementar mudanças em ambientes complexos requer a adoção de medidas abrangentes e robustas. Através da versatilidade da plataforma Arduino, foi possível projetar e implementar essas aplicações de maneira funcional. Isso proporciona aos alunos a oportunidade de vislumbrar a construção de soluções consistentes para problemas complexos, utilizando recursos de baixo custo e estimulando a criatividade. O uso do Arduino como base para o kit didático ampliou as possibilidades de aprendizado, incentivando a experimentação e o desenvolvimento de habilidades STEAM de maneira prática e acessível
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Abstract: The STEAM education methodology, known as Science, Technology, Engineering, Arts, and Mathematics, encompasses multidisciplinarity as its comprehensive definition. By promoting knowledge construction through the integration of various disciplines and fields of study, this collaborative...
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Abstract: The STEAM education methodology, known as Science, Technology, Engineering, Arts, and Mathematics, encompasses multidisciplinarity as its comprehensive definition. By promoting knowledge construction through the integration of various disciplines and fields of study, this collaborative approach results in a more stimulating learning environment. In this context, robotics classes taught in electronics laboratories offer an additional and challenging perspective, as they involve students with different levels of knowledge and operations that are susceptible to damage to equipment and electronic components. In this scenario, effective protective measures are necessary to minimize the occurrence of these unwanted events. With this objective in mind, the development of an educational kit that integrates the necessary protections for a workspace with electronic components, using the Arduino platform, has been proposed. The main focus is to ensure that the controller board itself is protected against possible failures or carelessness on the part of the students. This challenge involves building a resilient device in an environment with a wide variety of components, where human interaction also takes place. Protective measures involving various approaches have been adopted to ensure the safety of the Arduino. Effective countermeasures have been developed based on a list of ten ways to physically damage the main board, neutralizing both intentional and accidental attacks. Protection circuits against overvoltage, overcurrent, polarity reversal, short-circuiting, among others, have been carefully implemented. Additionally, specialized software, called the "Bench Professor," has been developed on the same Arduino platform, complementing the physical protection measures. This combination of solutions ensures a safe and reliable environment for working with the educational kit. This robotics class kit stands out among others available on the market, mainly due to its special focus on protective measures. This is the main element that makes the development of this educational kit unique and possibly the most comprehensive in terms of protection for electronic components. Furthermore, it is technologically appealing for STEAM learning. The integration of advanced and comprehensive protections enables this kit to provide a secure and reliable environment for students to explore the world of robotics and develop their skills to the fullest. Implementing changes in complex environments requires the adoption of comprehensive and robust measures. Through the versatility of the Arduino platform, it was possible to design and implement these applications in a functional manner. This provides students with the opportunity to envision building consistent solutions for complex problems using low-cost resources while stimulating creativity. The use of Arduino as the foundation for the educational kit has expanded the possibilities for learning, encouraging experimentation and the development of practical and accessible STEAM skills
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Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDF
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Amauri Amilton Alves de Oliveira
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