A MÃO ROBÓTICA NO ENSINO DE CIÊNCIAS: UMA PROPOSTA DO USO DE MATERIAL DE BAIXO CUSTO NA CONFECÇÃO DE UM PRODUTO EDUCACIONAL

## A MÃO ROBÓTICA NO ENSINO DE CIÊNCIAS: UMA PROPOSTA DO USO DE MATERIAL DE BAIXO CUSTO NA CONFECÇÃO DE UM PRODUTO EDUCACIONAL

Lucas de Souza Abrantes 1 , Isabela Felix Elizio Vieira 2 , Matheus de Souza Abrantes³, Rute Souza Peterli dos Santos 4 , Amanda Santos Silva 5 , Pedro Virgilio de Souza dos Santos 6 , Aline Santos Martins ⁷ , Simone Pinheiro Pinto ⁸

1 Universidade Federal Fluminense, lucasabrantes@id.uff.br

- 2 Universidade do Estado do Rio de Janeiro, vieira.isabela@graduacao.uerj.br
- ³ Universidade Federal Fluminense, matheusabrantes@id.uff.br
- 4 Museu Ciência e Vida/ Setor Educativo, rutepeterli.museu@gmail.com
- 5 Museu Ciência e Vida/ Setor Educativo, amandasilva.educacaodc@gmail.com

⁶ Museu Ciência e Vida/ Setor Educativo,pedro\_virgilio@yahoo.com.br

⁷ Museu Ciência e Vida/ Setor Educativo, martinsalines@gmail.com

⁸ Museu Ciência e Vida/ Setor Educativo, spinto@cecierj.edu.br

Palavras-chave :

Desigualdade educacional; ensino de ciências; mão robótica

## Resumo expandido

Esse trabalho tem como foco principal mostrar as principais vantagens de usar materiais de fácil acesso na confecção de um produto educacional para aplicações no ensino de ciências. Segundo Tavares (2005, p. 14),

No Brasil há uma produção deliberada de exclusão social e digital, apesar do combate a elas. Se as estruturas sociais, mundial e brasileira, se mantêm como estão, não é possível que se produza uma mudança estrutural da técnica ou a conexão em massa.

Desse modo, em um contexto de desigualdade educacional estruturalmente posta, discutir sobre o uso de materiais de fácil acesso na confecção de produtos educacionais para aplicações de robótica no ensino de ciências justifica-se por enfatizar a preocupação com o acesso às abordagens didáticas que lançam mão desse conhecimento apesar da carestia material na realidade das escolas prejudicadas pela desigualdade educacional. Tais construções são importantes para gerar reflexões sobre as questões sociais, culturais, ambientais e políticas. (BARBERO, DEMO, VASCHETTO, 2011)

Sendo assim, o presente trabalho apresenta uma versão da mão robótica, para aplicações no ensino de ciências construído com materiais de fácil acesso e desenvolvido pela equipe de robótica do Museu Ciência e Vida (MCV), que está localizado no município de Duque de Caxias no Estado do Rio de Janeiro e vinculado à Fundação Centro de Ciência e Educação Superior a Distância do Estado do Rio de Janeiro (Fundação CECIERJ).

- O MCV tem como hábito desenvolver atividades para seu público buscando apresentar conceitos e fenômenos por meio de oficinas temáticas utilizando sempre material de fácil acesso. O protótipo 'mão robótica' está sendo elaborado para compor a oficina 'conhecendo nossos ossos', que faz parte do leque de ações oferecidas pelo museu. A proposta surge com o objetivo de promover uma

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abordagem interdisciplinar entre Física e Biologia, uma vez que é possível se analisar por diversas óticas o que ocorre no processo de funcionamento da mão, podendo problematizar qual seria a relação do movimento mecânico feito pela mão e os aspectos biológicos análogos a essa movimentação.

O modelo de 'mão' articulada não é novidade dentro do campo educacional (SILVA, 2020), a proposta deste trabalho é construir o aparato associando elementos robóticos que favoreçam a compreensão de conceitos da Física presentes em alguns dos movimentos da mão humana. Dessa maneira, uma das abordagens que podem ser feitas a partir da mão robótica é a comparação dos elementos do protótipo com o sistema músculo-esquelético e o sistema nervoso do corpo humano.

Os materiais utilizados foram lápis, papelão, canudos rígidos de plástico, estilete, tesoura, fios de nylon, aplicador de cola quente, papel toalha, cola diluída em água, tinta PVA, pincel artesanal e para compor os elementos robóticos foi associado o Micro Servo Motor (SG90). Os servomotores são motores precisos capazes de controlar giro e posição a partir do recebimento de um sinal de controle quando associados a microcontroladores (CRUZ, 2021). A figura 01 ilustra o servomotor utilizado com objetivo de tracionar os fios que movem os dedos do protótipo da 'mão' robótica que será apresentado e descrito neste trabalho.

Figura 01: Micro Servo Motor 9g/SG90 Fonte: (Dos autores)

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A primeira etapa da confecção foi a seleção de um papelão com boa resistência, pois era necessário uma maleabilidade para que pudesse dobrar quando tensionados pelos fios de nylon. Foram desenhados alguns rascunhos, usando como molde a própria mão e antebraço sobre o papelão e marcando com um lápis, em seguida o papelão foi cortado utilizando estilete, neste ponto fez-se uma abertura na parte central do papelão, ao longo do antebraço.

Na segunda etapa os canudos foram cortados e colados com cola quente nos dedos e na palma da mão de papelão, nos dedos foram cortados com estilete espaços apenas sobre a primeira camada do papelão, a fim de permitir simular as articulações dos dedos. E cinco micro servo motores foram colados com cola quente na abertura do antebraço.

Na terceira etapa toda a estrutura da mão foi revestida com papel toalha e cola diluída em água. Após a secagem, passaram-se duas demãos de tinta PVA branca. Em seguida, fez-se uma pintura estética com tinta PVA marrom e vermelha. Os fios de nylon foram amarrados nos dedos e passados através dos canudos e amarrados nas pontas do micro servo motor, que, quando acionado, realiza rotação gerando tensão nos fios e dobrando os dedos. A figura 02 mostra a evolução desse processo de confecção.

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Figura 02: Protótipo da mão robótica Fonte: (Dos autores).

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O servo é um componente que é preciso programá-lo para funcionar, sendo feita então por uma placa de desenvolvimento, que é um computador construído numa única chapa, com ele é possível realizar um código para executar funções específicas, neste caso será para a rotação do servo motor. As opções de placas no mercado são diversas, tendo algumas mais populares como o Raspberry Pi, Arduino e a micro:bit. A escolha de placa neste projeto foi o micro:bit.

A proposta da confecção da mão robótica inserida na oficina 'Conhecendo os nossos ossos', parte da iniciativa de refletir sobre os conteúdos de física envolvidos no processo de construção bem como desenvolver um interesse maior a respeito dessa ciência, que sempre é tida como a vilã, especialmente no ensino médio. Desta forma, após a finalização das etapas de construção, tendo como base a interdisciplinaridade entre o ensino de Física e de Biologia, buscaremos desenvolver diversas abordagens didáticas que possam ser realizadas em diferentes espaços de educação promovendo discussões e reflexões acerca da educação em ciências.

- O conteúdo abordado ao longo do presente trabalho apresenta uma proposta do uso de materiais de baixo custo na confecção de um produto educacional, e reforça a necessidade de buscar alternativas para amenizar os impactos da desigualdade educacional a fim de introduzir elementos da robótica no ensino de ciências.

Como principal resultado deste trabalho, apresenta-se a confecção da mão robótica e para futuras pesquisas acerca do tema, sugere-se o desenvolvimento de abordagens didáticas, com base neste produto, que considerem a interdisciplinaridade entre o ensino de Física e de Biologia.

## Referências

CRUZ, Raphaela Carvalho. Desenvolvimento de um protótipo de um portão inteligente via simulação . 2021. Tese de Doutorado. [sn].

BARBERO, Alberto; DEMO, Barbara; VASCHETTO, Francesco. A contribution to the discussion on informatics and robotics in secondary schools. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTICS IN EDUCATION , RiE, 2., 2011, Vienna. Proceedings [...] Vienna: University of Vienna, 2011.

SILVA, Ana Luizi Baracho da et al. Mão robótica: protótipo de mão mecânica vinculada ao Arduino. 2020.

TAVARES, Rosilene Horta-UFMG. Combate e produção da desigualdade digital no Brasil. REUNIÃO DA ASSOCIAÇÃO NACIONAL DE PÓS-GRADUAÇÃO EM EDUCAÇÃO, 28ª , 2005.

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