ERPLab: Laboratório Remoto de Ensino Robótica de Programação

dc.contributor.advisor1Magalhães Netto, José Francisco de
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3958238119785924eng
dc.contributor.referee2Barreto, Raimundo da Silva
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/1132672107627968eng
dc.contributor.referee3Frota, Vitor Bremgartner da
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/6100146230873494eng
dc.creatorSilva, Ronilson Cavalcante
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/1191158340634053eng
dc.date.issued2024-09-27
dc.description.abstractThe 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.eng
dc.description.resumoEsta 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.eng
dc.formatapplication/pdf*
dc.identifier.citationSILVA, Ronilson Cavalcante. ERPLab: Laboratório Remoto de Ensino Robótica de Programação. 2024. 151 f. Dissertação (Mestrado em Informática) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2024.eng
dc.identifier.urihttps://tede.ufam.edu.br/handle/tede/10717
dc.languageporeng
dc.publisherUniversidade Federal do Amazonaseng
dc.publisher.countryBrasileng
dc.publisher.departmentFaculdade de Tecnologiaeng
dc.publisher.initialsUFAMeng
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Informáticaeng
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/pt_BR
dc.subjectSistema Multiagentepor
dc.subjectAprendizagem de programaçãopor
dc.subjectLaboratório Virtualpor
dc.subjectRobótica Educacionalpor
dc.subjectTecnologias Educacionaispor
dc.subjectLaboratório Remotopor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA: CIENCIA DA COMPUTACAO: SISTEMAS DE COMPUTACAOeng
dc.subject.otherTecnologia educacionalpor
dc.subject.otherEnsino - Meios auxiliarespor
dc.subject.otherInovações educacionaispor
dc.thumbnail.urlhttps://tede.ufam.edu.br/retrieve/82057/DISS_RonilsonSilva_PPGI.pdf.jpg*
dc.titleERPLab: Laboratório Remoto de Ensino Robótica de Programaçãoeng
dc.typeDissertaçãoeng

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