ERPLab: Laboratório Remoto de Ensino Robótica de Programação
Esta dissertação apresenta o ERPLab, uma plataforma educacional projetada para fomentar a participação e a diversidade no ensino de programação e robótica. O ERPLab integra conceitos de engenharia e de programação, com o objetivo de tornar o ensino de ciências mais acessível, especialmente em regiõe...
| Autor principal: | Silva, Ronilson Cavalcante |
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| Outros Autores: | https://lattes.cnpq.br/1191158340634053 |
| Grau: | Dissertação |
| Idioma: | por |
| Publicado em: |
Universidade Federal do Amazonas
2025
|
| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/10717 |
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oai:https:--tede.ufam.edu.br-handle-:tede-107172025-02-25T05:06:35Z ERPLab: Laboratório Remoto de Ensino Robótica de Programação Silva, Ronilson Cavalcante Magalhães Netto, José Francisco de https://lattes.cnpq.br/1191158340634053 http://lattes.cnpq.br/3958238119785924 Barreto, Raimundo da Silva http://lattes.cnpq.br/1132672107627968 Frota, Vitor Bremgartner da http://lattes.cnpq.br/6100146230873494 Tecnologia educacional Ensino - Meios auxiliares Inovações educacionais CIENCIAS EXATAS E DA TERRA: CIENCIA DA COMPUTACAO: SISTEMAS DE COMPUTACAO Sistema Multiagente Aprendizagem de programação Laboratório Virtual Robótica Educacional Tecnologias Educacionais Laboratório Remoto Esta dissertação apresenta o ERPLab, uma plataforma educacional projetada para fomentar a participação e a diversidade no ensino de programação e robótica. O ERPLab integra conceitos de engenharia e de programação, com o objetivo de tornar o ensino de ciências mais acessível, especialmente em regiões remotas ou com recursos limitados. A ferramenta é versátil e reconfigurável, concebida para atender diferentes cenários de ensino da programação robótica, proporcionando uma experiência de aprendizado prática e instigante, que estimula a exploração ativa e o desenvolvimento de competências em robótica. O cenário aplicado nesta dissertação destaca a utilização de estufas automatizadas e braços robóticos impressos em 3D. Essas ferramentas foram desenvolvidas para capacitar os alunos no monitoramento das condições de temperatura e umidade do solo, integrando sensores e dispositivos tecnológicos para facilitar a compreensão desses processos. O braço robótico, elemento central do sistema, é capaz de realizar movimentos precisos em três posições, correspondendo à localização dos vasos de plantas na estufa automatizada. Equipado com uma mangueira, o braço permite a irrigação das plantas de forma automática, acionada conforme os dados fornecidos pelos sensores de umidade do solo. Dessa forma, o sistema identifica quando as plantas precisam de irrigação e realiza o processo automaticamente, conforme a programação definida pelo usuário. Esse modelo favorece a criatividade dos usuários, permitindo a personalização do comportamento do sistema por meio da programação de funções. A funcionalidade do ERPLab foi validada em um cenário de cuidado de plantas, monitorando as condições de temperatura e umidade do solo. Para tanto, foram utilizados componentes amplamente reconhecidos no ensino de robótica, como servo motores MG995, placas Arduino, sensores de temperatura e umidade, LEDs, módulos ESP32 para controle e comunicação, e uma bomba de água para irrigação. A integração desses dispositivos proporcionou uma experiência prática e imersiva aos usuários, estimulando a aprendizagem por meio da interação com o sistema. Os resultados obtidos indicaram um impacto positivo no processo de aprendizagem, com especial relevância em regiões com infraestrutura limitada. A avaliação de usabilidade técnica utilizando o método de Nielsen e métodos de usabilidade pedagógico de Nokelainen revelou uma média geral de satisfação de 2,45, posicionando o ERPLab na faixa de \textbf{Alto} (faixa de Alta Concordância: 2,1 - 3,0), conforme os critérios de análise estabelecidos.as técnicas de usabilidade de Nielsen e critérios de usabilidade pedagógica de Nokelainen. O ERPLab permite sua adaptação a diferentes contextos e disciplinas, aproveitando tecnologias como a manufatura aditiva. Essa capacidade de reconfiguração posiciona o ERPLab como uma opção de modelo de laboratório remoto, capaz de atender a uma ampla gama de necessidades educacionais, promovendo a inclusão e a democratização do ensino de robótica e programação. The scenario presented in this dissertation highlights the use of automated greenhouses and 3D-printed robotic arms. These tools were developed to enable students to monitor soil temperature and humidity, integrating sensors and technological devices to facilitate the understanding of these processes. The robotic arm, a central component of the system, is capable of performing precise movements in three positions, corresponding to the locations of plant pots in the automated greenhouse. Equipped with a hose, the robotic arm enables automatic plant irrigation, triggered based on data provided by soil moisture sensors. The system identifies when irrigation is needed and carries out the process automatically, following a schedule defined by the user. This model fosters users' creativity by allowing them to customize system behavior through function programming. The functionality of ERPLab was validated within a plant care scenario, monitoring soil temperature and moisture conditions. For this purpose, components widely recognized in robotics education were employed, including MG995 servo motors, Arduino boards, temperature and humidity sensors, LEDs, ESP32 modules for control and communication, and a water pump for irrigation. The integration of these devices provided users with a practical and immersive experience, stimulating learning through interaction with the system. The results indicated a positive impact on the learning process, with particular significance in regions with limited infrastructure. The technical usability evaluation, based on Nielsen’s usability methods, and the pedagogical usability evaluation, using Nokelainen’s criteria, revealed an overall satisfaction score of 2.45, placing ERPLab in the \textbf{High} range (High Agreement range: 2.1 - 3.0) according to the established analysis criteria. ERPLab’s adaptability to various contexts and disciplines is enhanced by its integration of technologies such as additive manufacturing. This reconfigurability positions ERPLab as a robust remote laboratory model, capable of addressing a wide range of educational needs while promoting inclusion and the democratization of robotics and programming education. 2025-02-24T21:27:21Z 2024-09-27 Dissertação SILVA, Ronilson Cavalcante. ERPLab: Laboratório Remoto de Ensino Robótica de Programação. 2024. 151 f. Dissertação (Mestrado em Informática) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2024. https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/10717 por Acesso Aberto https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ application/pdf Universidade Federal do Amazonas Faculdade de Tecnologia Brasil UFAM Programa de Pós-graduação em Informática |
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Esta dissertação apresenta o ERPLab, uma plataforma educacional projetada para fomentar a participação e a diversidade no ensino de programação e robótica. O ERPLab integra conceitos de engenharia e de programação, com o objetivo de tornar o ensino de ciências mais acessível, especialmente em regiões remotas ou com recursos limitados. A ferramenta é versátil e reconfigurável, concebida para atender diferentes cenários de ensino da programação robótica, proporcionando uma experiência de aprendizado prática e instigante, que estimula a exploração ativa e o desenvolvimento de competências em robótica.
O cenário aplicado nesta dissertação destaca a utilização de estufas automatizadas e braços robóticos impressos em 3D. Essas ferramentas foram desenvolvidas para capacitar os alunos no monitoramento das condições de temperatura e umidade do solo, integrando sensores e dispositivos tecnológicos para facilitar a compreensão desses processos. O braço robótico, elemento central do sistema, é capaz de realizar movimentos precisos em três posições, correspondendo à localização dos vasos de plantas na estufa automatizada. Equipado com uma mangueira, o braço permite a irrigação das plantas de forma automática, acionada conforme os dados fornecidos pelos sensores de umidade do solo. Dessa forma, o sistema identifica quando as plantas precisam de irrigação e realiza o processo automaticamente, conforme a programação definida pelo usuário. Esse modelo favorece a criatividade dos usuários, permitindo a personalização do comportamento do sistema por meio da programação de funções.
A funcionalidade do ERPLab foi validada em um cenário de cuidado de plantas, monitorando as condições de temperatura e umidade do solo. Para tanto, foram utilizados componentes amplamente reconhecidos no ensino de robótica, como servo motores MG995, placas Arduino, sensores de temperatura e umidade, LEDs, módulos ESP32 para controle e comunicação, e uma bomba de água para irrigação. A integração desses dispositivos proporcionou uma experiência prática e imersiva aos usuários, estimulando a aprendizagem por meio da interação com o sistema.
Os resultados obtidos indicaram um impacto positivo no processo de aprendizagem, com especial relevância em regiões com infraestrutura limitada. A avaliação de usabilidade técnica utilizando o método de Nielsen e métodos de usabilidade pedagógico de Nokelainen revelou uma média geral de satisfação de 2,45, posicionando o ERPLab na faixa de \textbf{Alto} (faixa de Alta Concordância: 2,1 - 3,0), conforme os critérios de análise estabelecidos.as técnicas de usabilidade de Nielsen e critérios de usabilidade pedagógica de Nokelainen.
O ERPLab permite sua adaptação a diferentes contextos e disciplinas, aproveitando tecnologias como a manufatura aditiva. Essa capacidade de reconfiguração posiciona o ERPLab como uma opção de modelo de laboratório remoto, capaz de atender a uma ampla gama de necessidades educacionais, promovendo a inclusão e a democratização do ensino de robótica e programação. |
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