Projetando um currículo envolvente em robótica

25 de abril de 2023 | Por Ken Kingery

Três novos cursos ensinam aos alunos os fundamentos da codificação robótica, desafiam-nos a construir um robô ambulante e fazem-nos pensar sobre a ética destas tecnologias emergentes

O campus de Duke se tornou o lar de vários personagens interessantes neste semestre. Desde um minúsculo T-rex oscilando na beira de uma escada até um cavalo sem cabeça deitado de costas, fazendo birra como uma tartaruga presa em seu casco, esses intrusos parecem brinquedos saídos de um filme da Pixar.

É o que acontece quando você solta a imaginação de alunos talentosos em um projeto aberto cujos únicos parâmetros são criar um robô ambulante com personalidade e pelo menos duas – mas não mais que oito – pernas.

“Não há exames nas aulas – os alunos aprendem construindo e criando algo por conta própria”, disse Boyuan Chen, professor assistente de engenharia mecânica e ciência de materiais na Duke e instrutor do Robot Studio. “No final da aula, eles têm um robô com pernas funcionando e um portfólio profissional mostrando como eles passaram por vários ciclos de sucesso e fracasso. As pessoas não acreditam que você é um roboticista se não lhes mostrar um robô que você criou pessoalmente.”

A classe é uma das três ofertas novas para a Duke Engineering nos últimos anos. Junto com Introdução à Robótica e Ética em Robótica, o trio constitui o núcleo do novo certificado em robótica da escola, disponível para alunos de graduação e pós-graduação.

“Estamos trabalhando para trazer sangue novo e atualizar nosso programa de robótica com o melhor que outras escolas têm a oferecer”, disse Chen. “Os alunos são muito motivados e criativos. Muitos de seus designs me surpreendem completamente.”

Ao ingressar no corpo docente da Duke University em julho de 2022, Chen imediatamente estabeleceu o Robot Studio, um curso que enriqueceu muito sua experiência como estudante de doutorado na Columbia University.

A cada semestre, ele ajuda cerca de 20 alunos de graduação de vários departamentos da Duke Engineering a aprender o que é necessário para projetar e construir um pequeno robô que pode andar sozinho com dois (ou quatro) pés. Surpreendentemente, existem poucos pré-requisitos para o curso, e Chen diz que, para alguns alunos, é a primeira vez que usam uma impressora 3D.

Mas tudo bem, porque o fracasso é parte integrante do aprendizado de ser engenheiro. Ao longo do caminho, os alunos documentam em vídeo cada passo de sua jornada, especialmente suas frustrações. E a jornada tem muitos deles, à medida que os alunos criam esboços conceituais iniciais, desenvolvem modelos 3D preliminares e detalhados usando software CAD, montam uma única perna de trabalho, montam um robô inteiro de pequena escala e depois ensinam seu analógico digital a andar antes de virar. ele está solto na pista de obstáculos que é o campus de Duke.

Suas ferramentas incluem impressoras 3D para os corpos, pequenos servomotores para mover os membros, um microcontrolador Raspberry Pi – e entre si.

“Isso realmente permite que os alunos se conduzam nesta parte do processo de aprendizagem. Meu papel é apenas guiá-los durante a jornada.”

boyuan chen

“Cada aula é principalmente uma palestra, mas durante os últimos 30 minutos, os alunos compartilham projetos como uma aula de arte ou arquitetura em estúdio”, disse Chen. “Outros alunos podem comentar sobre os designs e fornecer feedback. Isso realmente permite que os alunos se conduzam nesta parte do processo de aprendizagem. Meu papel é apenas guiá-los durante a jornada.”

No final do semestre, os alunos se reúnem em frente à Capela do Duque para realizar um desfile final dos amiguinhos. Mas não é um concurso e não é um teste. É uma reflexão e uma celebração do quão longe eles chegaram em apenas alguns meses e uma chance de ver as reações das pessoas aos seus robôs.

“A aula ofereceu uma experiência única com a qual aprendi muito”, disse Ryan Ringel, aluno do segundo ano cujo robô é uma combinação de uma centopéia e um robô de batalha fictício do filme Big Hero 6. “A aula me ajudou a melhorar em design CAD, impressão 3D e programação python, que são habilidades valiosas para um estudante de engenharia. Recomendei o curso a muitos dos meus amigos, pois é uma experiência de aprendizagem agradável e muito prática, da qual acredito que muitas pessoas podem se beneficiar.”