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Robô Arduino Visual (4/4): desafio de marcas e reação

Os estudantes usam sensores de linha para detectar claro/escuro, escolhem um limiar e programam uma reação curta com evidência do robô real.

  • Arduino robot (visual)
  • 60 min
  • Ensino fundamental II / ensino médio inicial
  • Português (Brasil)
  • Robotics · Embedded systems
Arduino robot (visual)
Arduino robot (visual)

Learning Outcomes

  • Usar sensores de linha como evidência de superfície clara/escura.

  • Projetar um comportamento reativo curto com entrada, decisão e saída.

  • Avaliar um robô por evidência e explicação, não por uma trajetória perfeita.

Student activity preview

Activity Content

Preview only. In a class session, students can fill in responses and submit their work to the teacher.

1

Escolher um desafio alcançável

8 min

As marcas pretas podem servir como evidência para decidir. O desafio não é seguir toda a linha com precisão, e sim medir claro/escuro e programar uma reação confiável.

Vista superior de uma pista com robô e marcas pretas

Os sensores de linha do robô olham para a superfície e devolvem uma
leitura de refletância: um número aproximado de 0 a 2000. As superfícies
claras dão valores baixos (perto de 0) e as escuras, valores
altos (perto de 2000). Um limiar é o número de corte que você usa para
decidir "claro" ou "escuro". O desafio não é seguir uma linha perfeita, mas
medir claro/escuro e programar uma reação.

Escolha um destes desafios. Todos são válidos se usarem um sensor, uma decisão e uma saída observável.

- Detector de marca: ao detectar uma zona escura, parar e acender o LED vermelho.
- Patrulha com aviso: avançar devagar e avisar se detectar uma marca escura.
- Robô prudente: combinar proximidade e marca; se houver obstáculo ou marca, parar.
- Semáforo de superfície: LED azul em superfície clara, LED vermelho em superfície escura, sem se mover.

Não se pede seguir uma linha completa. Pede-se explicar o que o robô detecta e como ele reage.

Escreva o desafio escolhido em forma de regra: "Se o sensor detectar..., então o robô...; senão, o robô...".

2

Calibrar claro e escuro

18 min

Para ver a leitura, você usará a serial (um canal de texto do robô para sua
tela). Se o seu laboratório não mostrar a saída serial, calibre com o LED:
acenda o LED vermelho quando a leitura superar seu limiar e verifique se ele
distingue uma superfície clara de uma escura; ajuste o limiar até acertar.

  1. Abra o robô visual.

  2. Configure a comunicação serial.

  3. No laço principal, use Ler sensores de linha.

  4. Leia um sensor específico, por exemplo centro, centro-esquerda ou centro-direita.

  5. Escreva o valor pela serial.

  6. Observe uma leitura sobre superfície clara e outra sobre uma área escura ou marca visível.

  7. Escolha um limiar entre as duas leituras.

Imagem e referência para calibrar:

Referência visual de blocos para configurar serial, ler sensores de linha, escrever uma leitura e esperar antes de repetir

Antes de usar mensagens:

[Configuração] Serial velocidade 9600

No laço principal:

[Ler sensores de linha]

[Escrever]
  Leitura no sensor situado no centro
  ou
  Leitura no sensor situado no centro-esquerda
  ou
  Leitura no sensor situado no centro-direita

[Esperar] 300 milissegundos

O bloco de leitura deve vir antes do valor do sensor específico. Primeiro meça claro e escuro; depois escolha seu limiar.

Preencha a tabela enquanto calibra claro e escuro. Use pelo menos duas
linhas: uma para superfície clara e outra para superfície escura ou marca. Se
testar outra posição de marca, adicione mais uma linha; deixe as demais vazias.
Em cada linha, anote o sensor, a superfície, o valor observado, o limiar
proposto e sua confiança.

Sensor Superfície Valor observado (número ou claro/escuro) Limiar proposto Confiança

Que limiar você usará para distinguir claro e escuro? Justifique com duas leituras da sua tabela.

3

Construir o comportamento

22 min

Construa uma versão mínima do seu desafio:

1. Ler sensores.
2. Comparar a leitura com o limiar.
3. Ativar uma saída visível: LED, mensagem serial e, se fizer sentido, motores.
4. Usar uma velocidade prática baixa como 125 ou 150, manter o movimento curto e terminar com uma parada se o robô se mover.

Exemplo de detector de marca:

- Se sensor centro > limiar: motores 0,0, LED vermelho, mensagem marca.
- Senão: LED azul e, opcionalmente, avançar por pouco tempo com 125 ou 150.

Imagem e referência do detector de marca:

Referência visual de blocos com decisão por limiar de marca, parada com LED vermelho ou saída azul com movimento curto opcional

No laço principal:

[Ler sensores de linha]

se [Leitura no sensor situado no centro > limiar]:
  [Alterar velocidade dos motores]
    Esquerdo: 0
    Direito:  0
  [Definir LED] vermelho [como] HIGH
  [Definir LED] azul [como] LOW
  [Escrever] "marca"

senão:
  [Definir LED] azul [como] HIGH
  [Definir LED] vermelho [como] LOW
  opcional:
    [Alterar velocidade dos motores]
      Esquerdo: 125
      Direito:  125
    [Esperar] 300 milissegundos
    [Alterar velocidade dos motores]
      Esquerdo: 0
      Direito:  0

Esta estrutura detecta uma marca ou superfície, mas não tenta seguir toda a linha.

Descreva um teste que saiu bem e um que deveria melhorar. Se você só conseguiu fazer um teste, indique qual segundo teste faria.

Explique por que seu desafio não depende de seguir uma linha perfeita. Que decisão concreta o robô toma com a informação do sensor?

4

Entrega final

12 min

Desafio final do robô

Entregue:

1. Nome do desafio.
2. Blocos principais usados.
3. Limiar e evidência de calibração.
4. Captura ou descrição do programa.
5. Resultado observado no teste com o robô.
6. Uma melhoria concreta.

O que você aprendeu ao programar um robô real que não aprenderia com uma simulação ou apenas com uma placa Arduino?