Desenvolvimento de um simulador robótico educacional 3D com modos de treinamento

Jônatas Venancio Teixeira

ORCID iD Instituto Federal Catarinense (IFC) Brasil

Marcelo da Silva Hounsell

ORCID iD Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC) Brasil

Resumo

A robótica, assim como outras disciplinas, utiliza aulas práticas em laboratórios para auxiliar no entendimento de conceitos teóricos abstratos e com maior nível de complexidade. Simuladores são ferramentas computacionais úteis tanto para o ensino quanto para desenvolvimento, onde simuladores robóticos educacionais são uma alternativa segura e econômica para laboratórios convencionais que, por necessitarem de vultuosos investimentos em infraestrutura, possuem poucos equipamentos disponíveis. Este artigo apresenta os resultados de um levantamento de funcionalidades encontradas em simuladores robóticos didáticos, onde verificou-se que nenhum deles apresentava-se fundamentado em uma estratégia pedagógica. Em seguida, este artigo apresenta a estratégia dos Modos de Treinamento e como essa foi aplicada em um simulador 3D. O uso do simulador mostrou eficaz para promover a aprendizagem de conceitos introdutórios de robótica e de cinemática direta.

Palavras-chave


Modos de treinamento; simulador 3D; simulador de robótica; robótica industrial


Texto completo:

Referências


BLÜMEL, E. et al. Perspectives on simulation in education and training: virtual environments for the training of maintenance and service tasks. In: Proceedings of the 35th conference on Winter simulation: driving innovation, 2003. p. 2001-2007.

DAVIDOVITCH, L.; PARUSH, A.; SHTUB, A. Simulation-based learning in engineering education: performance and transfer in learning project management. Journal of Engineering Education, v. 95, n. 4, p. 289-299, 2006.

FEINSTEIN, A. H.; MANN, S.; CORSUN, D. L. Charting the experiential territory: clarifying definitions and uses of computer simulation, games, and role play. Journal of Management Development, v. 21, n. 10, p. 732-744, 2002.

HASHEMIPOUR, M.; MANESH, H. F.; BAL, M. A modular virtual reality system for engineering laboratory education. Computer Applications in Engineering Education, v. 19, n. 2, p. 305-314, 2011.

HOUNSELL, M. S. et al. A model to distinguish between educational and training 3D virtual environments and its application. The International Journal of Virtual Reality, v. 9, n. 2, p. 63-72, 2010.

JARA, C. A. et al.; Hands-on experiences of undergraduate students in Automatics and Robotics using a virtual and remote laboratory. Computers & Education, v. 57, n. 4, p. 2451-2461, 2011.

JARA, C. A. et al.; Synchronous collaboration of virtual and remote laboratories. Computer Applications in Engineering Education, v. 20, n. 1, p. 124-136, 2012.

LEE, J. Effectiveness of computer-based instructional simulation: a meta analysis. International Journal of Instructional Media, v. 26, n. 1, p. 71, 1999.

LEE, J., T.; Z., YAP, H. J.; KINSHEEL, A. Constructivist game-based robotics simulator in engineering education. International Journal of Engineering Education, v. 29, n. 4, p. 1024-1036, 2013.

LÓPEZ-NICOLÁS, G.; ROMEO, A.; GUERRERO, J. J. Active learning in robotics based on simulation tools. Computer Applications in Engineering Education, v. 22, n. 3, p. 509-515, 2014.

MATSAS, E.; VOSNIAKOS, G. Design of a virtual reality training system for human–robot collaboration in manufacturing tasks. International Journal on Interactive Design and Manufacturing, p. 1-15, 2015.

ROHMER, E.; SINGH, S. P. N.; FREESE, M. V-REP: A versatile and scalable robot simulation framework. In: 2013 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), 2013, Tokyo (Japan). Anais..., p. 1321-1326, 2013.

SQUIRE, K. et al. Electromagnetism supercharged!: learning physics with digital simulation games. In: Proceedings of the 6th International Conference on Learning sciences. International Society of the Learning Sciences, 2004. p. 513-520.

STIEFF, M.; WILENSKY, U. Connected chemistry—incorporating interactive simulations into the chemistry classroom. Journal of Science Education and Technology, v. 12, n. 3, p. 285-302, 2003.

STODULKA, P. et al. Development of WEB accessible medical educational simulators. In: Proceedings of the 6th EUROSIM Congress on Modeling and Simulation. 2007. p. 1-6.

TEIXEIRA, J. V.; HOUNSELL, M. S. Educational robotic simulators: a systematic literature review. In: XX Conferência Internacional sobre Informática na Educação - TISE 2015, 2015, Santiago (Chile), p. 340-350. Anais.

TEIXEIRA, J. V.; HOUNSELL, M. S. Impacto de um e-learning e um simulador 3D no processo ensino aprendizagem de robótica industrial. In: XLV Congresso Brasileiro de Educação em Engenharia, 2017. Joinville - SC, Anais.

TZAFESTAS, C. S.; PALAIOLOGOU, N.; ALIFRAGIS, M. Virtual and remote robotic laboratory: comparative experimental evaluation. IEEE Transactions on Education, v. 49, n. 3, p. 360-369, 2006.

VARGAS, H. et al.; A network of automatic control web-based laboratories. IEEE Transactions on learning technologies, v. 4, n. 3, p. 197-208, 2011.


DOI: http://dx.doi.org/10.18265/1517-03062015v1n39p79-86

O arquivo PDF selecionado deve ser carregado no navegador caso tenha instalado um plugin de leitura de arquivos PDF (por exemplo, uma versão atual do Adobe Acrobat Reader).

Como alternativa, pode-se baixar o arquivo PDF para o computador, de onde poderá abrí-lo com o leitor PDF de sua preferência. Para baixar o PDF, clique no link abaixo.

Caso deseje mais informações sobre como imprimir, salvar e trabalhar com PDFs, a Highwire Press oferece uma página de Perguntas Frequentes sobre PDFs bastante útil.

Visitas a este artigo: 2246

Total de downloads do artigo: 2069