Kit de robótica educacional: viabilização e adaptação de um braço robótico para fins didáticos

Abstract

O presente trabalho tem como objetivo viabilizar e adaptar um braço robótico de seis graus de liberdade para uso pedagógico em cursos técnicos de Mecatrônica e áreas afins, de modo a facilitar o ensino de conceitos fundamentais de automação, programação e robótica. A escolha do tema está associada à necessidade de superar desafios recorrentes no ambiente educacional, como a falta de equipamentos funcionais, a complexidade das interfaces de controle e o baixo acesso dos estudantes iniciantes a tecnologias aplicadas na indústria. O desenvolvimento do projeto baseou-se na recuperação de um protótipo, seguida pela implementação de melhorias funcionais que tornaram sua operação mais intuitiva para alunos e professores. A metodologia adotada compreendeu a análise estrutural e eletrônica do braço robótico, a reprogramação dos servomotores via Arduino IDE, a criação de movimentos pré-programados para simplificar o manuseio e a instalação de um display LCD voltado à visualização de comandos e estados do sistema. Também foi realizada uma simulação em ambiente virtual para validação prévia da lógica de controle e, posteriormente, testes práticos com o protótipo reabilitado para confirmar a precisão dos movimentos e a estabilidade operacional. As previsões demonstram que a restauração associada às adaptações pedagógicas tornara o equipamento mais acessível e adequado ao contexto escolar, permitindo que estudantes com pouca experiência em robótica compreendam o funcionamento dos servomotores e a relação entre hardware e software. A inclusão de movimentos automatizados reduziu a necessidade de conhecimentos avançados de programação, enquanto o display LCD contribuiu para a interação homem-máquina e facilitou a visualização dos parâmetros de operação. A simulação prévia permitiu identificar erros e ajustar o código antes da aplicação prática, o que aumentou a segurança e a eficiência do processo. Os testes finais confirmaram que o protótipo responde de forma estável aos comandos e apresenta desempenho satisfatório para atividades em laboratório didático. Conclui-se que a adaptação do braço robótico contribui significativamente para o ensino técnico, ampliando a autonomia dos alunos, reduzindo a carga de trabalho dos docentes em atividades práticas e promovendo a aprendizagem ativa por meio da experimentação direta. O projeto demonstra que soluções de baixo custo e tecnicamente acessíveis podem melhorar a qualidade do ensino de robótica e automação, além de abrir caminhos para futuras melhorias, como a integração com sensores adicionais, interfaces mais modernas e sistemas de controle remoto. Dessa forma, o trabalho cumpre sua proposta ao oferecer um recurso educacional funcional, intuitivo e alinhado às necessidades reais de cursos técnicos contemporâneos.

This work aims to enable and adapt a six-degree-of-freedom robotic arm for pedagogical use in technical courses in Mechatronics and related areas, in order to facilitate the teaching of fundamental concepts of automation, programming, and robotics. The choice of the topic is associated with the need to overcome recurring challenges in the educational environment, such as the lack of functional equipment, the complexity of control interfaces, and the low access of beginner students to technologies applied in industry. The project development was based on the recovery of a prototype, followed by the implementation of functional improvements that made its operation more intuitive for students and teachers. The methodology adopted included the structural and electronic analysis of the robotic arm, the reprogramming of servomotors via Arduino IDE, the creation of pre-programmed movements to simplify handling, and the installation of an LCD display for visualizing commands and system states. A simulation in a virtual environment was also performed for prior validation of the control logic and, subsequently, practical tests with the rehabilitated prototype to confirm the accuracy of the movements and operational stability. Predictions show that the restoration combined with pedagogical adaptations made the equipment more accessible and suitable for the school context, allowing students with little robotics experience to understand the operation of servomotors and the relationship between hardware and software. The inclusion of automated movements reduced the need for advanced programming knowledge, while the LCD display contributed to human-machine interaction and facilitated the visualization of operating parameters. Prior simulation allowed for the identification of errors and adjustment of the code before practical application, which increased the safety and efficiency of the process. Final tests confirmed that the prototype responds stably to commands and performs satisfactorily for activities in a teaching laboratory. It is concluded that the adaptation of the robotic arm contributes significantly to technical education, expanding student autonomy, reducing the workload of teachers in practical activities, and promoting active learning through direct experimentation. The project demonstrates that low-cost and technically accessible solutions can improve the quality of robotics and automation education, as well as opening avenues for future improvements, such as integration with additional sensors, more modern interfaces, and remote control systems. Thus, the work fulfills its purpose by offering a functional, intuitive educational resource aligned with the real needs of contemporary technical courses.