Contextualização

Em nossa vida cotidiana, estamos rodeados de sistemas automatizados e semiautomatizados. Desde nosso telefone celular até nossa geladeira, robôs simplificam nossa vida. Na disciplina de Robótica, exploramos como esses robôs são projetados e funcionam. Hoje nos posicionamos na intersecção da engenharia mecânica e elétrica, programação e física subaquática - estamos prestes a aventurar-nos no desafiante e emocionante mundo da Robótica Subaquática.

A robótica subaquática se espalha por diversas indústrias e domínios, como exploração oceanográfica, pesquisa militar, inspeção de infraestruturas submarinas, salvamento aquático, entre outros. Nesta especialização da robótica, lidamos com robôs projetados para operar sob a água, conhecidos como Veículos Submersíveis Remotamente Operados (ROVs).

Robôs subaquáticos desempenham uma variedade de missões, desde medição do fundo do oceano até identificação e resgate de restos de naufrágio. São maioria pesquisadores e engenheiros envolvidos na concepção e construção desses robôs devido aos complexos desafios e habilidades necessárias para operá-los.

Introdução

Controlar um robô debaixo d'água apresenta desafios diferentes daqueles encontrados em terra ou no ar. O meio aquático é um ambiente mais imprevisível, com correntes fortes e perigosas, baixa visibilidade e uma grande pressão que aumenta com a profundidade. Além disso, a transmissão de dados em ambiente aquático é um desafio notável, pois ondas de rádio se dispersam na água, por isso os ROVs são normalmente operados através de cabos. Tudo isso torna a robótica subaquática um campo fascinante que combina diversos princípios de engenharia, programação e física.

Os robôs subaquáticos são divididos em dois tipos: Autônomos (AUVs) e Remotamente Operados (ROVs). AUVs são robôs que possuem a capacidade de realizar tarefas sem intervenção humana direta. Eles podem seguir uma rota pré-programada ou tomar decisões com base em dados sensoriais. ROVs, em contrapartida, são controlados por uma pessoa através de um cabo. A escolha por um ou outro depende da tarefa que se deseja realizar, da acessibilidade do local, do orçamento, entre outros fatores.

Conquistar a competência em robótica subaquática exige uma gama de habilidades técnicas e socioemocionais. Esperamos que o projeto proposto desperte a curiosidade, promova colaboração entre os estudantes e prepare-os para futuras carreiras na indústria de robótica. Ainda mais, aprender sobre robótica subaquática é uma experiência empolgante e intrinsecamente motivadora, na qual os alunos apoiam uns aos outros na criação de um dispositivo funcional subaquático, aprendendo sobre princípios da física, matemática e trabalho em equipe.

Para explorar ainda mais o tema, sigam as referências abaixo:

1. [Uma introdução a robótica subaquática]
2. [Robótica subaquática]
3. [Papel dos AUVs em estudos oceanográficos]
4. [Os desafios da comunicação subaquática]

Atividade Prática

Projeto Desafio ROV: Exploração Subaquática

Objetivo do Projeto

Projetar, construir e operar um Veículo Subaquático Remotamente Operado (ROV) simples, utilizando uma combinação de itens comprados e reutilizados. O ROV deve ser controlado por cabo e capaz de mover-se em água, recolher pequenos objetos e retornar com eles à superfície.

Materiais necessários

• Um kit de ROV subaquático disponível comercialmente ou materiais avulsos para construção do mesmo (motores DC, controladores de motor, chassi, cabos, hélices)
• Material flutuante (isopor, etc.)
• Ferramentas de trabalho manuais e eletrônicas (alicates, chaves de fenda, solda)
• Câmera subaquática (opcional)
• Objetos pequenos para recolhimento (pequenos brinquedos de plástico, bolinhas, etc.)
• Uma piscina ou tanque grande com água
• Material para documentação (computador, software de edição de texto, câmera para registro fotográfico)

Descrição Detalhada do Projeto

Cada equipe deve projetar e construir um ROV capaz de operar submerso em um tanque de água. O ROV deve ser capaz de mover-se para frente e para trás, para cima e para baixo, e realizar uma tarefa específica: recolher um objeto do fundo do tanque e trazê-lo de volta à superfície.

O ROV pode ser baseado em um kit disponível comercialmente ou construído a partir de zero. A equipe deve realizar a montagem e a configuração do ROV, incluindo soldagem de componentes, montagem do chassi, ajuste de flutuabilidade e finalização dos cabos de conexão.

Por fim, os alunos devem realizar testes no tanque de água, com cada membro da equipe tendo a chance de operar o ROV. Durante o teste, eles devem registrar o desempenho do ROV, problemas encontrados e como foram resolvidos.

Passo a Passo Detalhado para Realização da Atividade

1. Formação dos grupos colaborativos com 3 a 5 alunos cada. Cada grupo deve ter um líder, um operador, um documentarista e um ou dois engenheiros, dependendo do tamanho do grupo.

2. A equipe deve começar pesquisando diferentes tipos de ROVs, tipos de motores e controladores, e as características físicas que afetam o movimento e a controlabilidade de um ROV subaquático.

3. Em seguida, devem adquirir os materiais necessários, seja através da compra de um kit ou da coleta de peças individuais.

4. O passo seguinte é a construção do ROV. Durante este processo, a equipe deve documentar todo seu trabalho, incluindo os desafios que encontram e como resolveram cada um.

5. Depois que o ROV estiver montado, a equipe deve realizar testes de flutuabilidade e ajustes, adicionando ou removendo peso, se necessário, até que o ROV possa flutuar de forma controlada.

6. O próximo passo é testar o ROV em água. É importante começar com um teste em uma profundidade rasa, para verificar sua funcionalidade básica, antes de mover-se para profundidades maiores.

7. A equipe deve, então, praticar a tarefa de recolher os objetivos dispostos no fundo do tanque e retornar com eles à superfície.

8. Finalmente, a equipe deve registrar suas impressões finais, discutir o que aprenderam e escrever um relatório refletindo sobre a experiência.

Entrega do Projeto

No final do projeto, o grupo deverá entregar o ROV construído e um relatório documentando todo o processo, o qual deverá conter os seguintes tópicos:

1. Introdução: Descreva o objetivo do projeto, a relevância dos ROVs na vida real e a razão do grupo decidir pelo projeto.

2. Desenvolvimento: Descreva em detalhes o processo de escolha do kit ou os materiais, a montagem do ROV, a inclusão dos motores, a adição de pesos para flutuabilidade, os ajustes finais do sistema de controle. Explique quais foram os principais desafios encontrados durante a construção e os testes, e como estes foram superados. Apresente e discuta os resultados dos testes.

3. Conclusão: Reflita sobre o que foi aprendido com o projeto, quais foram os principais aprendizados, se o objetivo foi atingido, e as possíveis melhorias para futuro.

4. Bibliografia: Lista de referências bibliográficas utilizadas no projeto.

Todas as fotos e vídeos tomadas durante o processo de construção do ROV e dos testes na plataforma devem ser anexados ao relatório.