Introdução à Ciência da Computação: a importância da programação de computadores e aplicação em projetos

@import url(https://fonts.googleapis.com/css?family=Source+Sans+Pro:300,400,600,700); Introdução à Ciência da Computação: a importância da programação de computadores e aplicação em projetos A programação de computadores no cotidiano de um projeto de extensão: a sua importância no sistema embarcado de uma equipe de foguetemodelismo.

A disciplina Introdução à Ciência da Computação é oferecida (talvez com outros nomes) para os cursos de graduação das áreas de Science, Technology, Engineering and Mathematics. O objetivo desta disciplina é compreender a lógica de programação e aborda sistemas de numeração, variáveis, estruturas condicionais, vetores, matrizes, funções e muitas outras coisas.

Tendo em vista a desconexão com o mundo real que os estudantes de Introdução à Ciência da Computação enfrentam, trazemos um exemplo de como essa disciplina é aplicada em um projeto real de engenharia, mais especificamente no sistema embarcado de um foguete amador da equipe LUFFT, do Ramo Estudantil IEEE UFF.

Em um projeto de foguete amador, é preciso programar as placas lógicas de Arduino® (à esquerda da Figura 1) e uma placa comercial denominada Stratologger (meio), para se obter os dados do teste estático (à direita) e também de voo. A linguagem de programação utilizada no Arduino é adaptada da linguagem C++ e por isso, compreender a linguagem C é a base necessária da célula de Aviônica e Payload da equipe.

Figura 1: Da esquerda para a direita, placas lógicas Arduino (com um módulo amplificador de sinal) e Stratologger. À direita, membros da equipe fazendo ajustes na base de teste estático.

Os dados do voo durante a competição citados no texto sobre Cálculo 1 (colocar link) foram obtidos da placa Stratologger. Na Figura 2 é possível visualizar alguns dados sendo obtidos durante a calibração que estava sendo realizada, ilustrada à direita da Figura 1. A equipe colocou um sensor para medir o momento gerado pelo motor durante seu acionamento, visto na Figura 3, e tais dados podem ser visualizados na Figura 4. O teste estático verifica se os valores reais condizem com o que foi projetado.

Figura 2: Dados obtidos dos sensores instalados na base de teste estático, obtido através do Arduino®.

Figura 3: Teste estático sendo realizado. Os dados obtidos são do momento gerado durante o acionamento do motor no sensor, cujos valores são registrados a cada intervalo de tempo pelo Arduino.

Figura 4: Dados obtidos durante o teste estático, plotados em um gráfico Empuxo x Tempo.

Na competição Latin American Space Challenge, a equipe não conseguiu obter os dados devido a uma falha no Stratologger, que impossibilitou a passagem de corrente elétrica em uma das soldas, Figura 5. Com isso, a equipe só conseguiu enviar os dados para os organizadores da competição com uma semana de atraso e teve sua pontuação penalizada por isso, mas ainda sim alcançou o apogeu mais preciso da LASC 2019.

Figura 5: Stratologger da equipe nas mãos de um organizador da LASC 2019, apontando para a solda onde ocorreu a falha.

Para a obtenção dos dados do Stratologger, o mesmo precisava ser energizado por um cabo específico, mas a equipe o esqueceu na cidade da competição; a Minerva Rockets nos ajudou nesse empecilho, pois para se ler os dados era preciso estar com o software proprietário do Stratologger aberto. Com o arquivo obtido pela Minerva foi possível transformá-lo em um arquivo de texto, citado no texto sobre Cálculo 1 (colocar link), e então utilizar nossos conhecimentos em programação.

Através da linguagem estatística R, importou-se os dados do arquivo de texto e plotou-se um gráfico altitude x tempo, para ver o comportamento do foguete durante o voo. Os dados da placa encontram-se na unidade de comprimento pés e obtemos para o maior valor (apogeu) a leitura de 2997 pés, que equivalem a um pouco mais que 913 m.

Figura 6: Software R Studio sendo utilizado para tratar os dados do arquivo de texto do Stratologger.

Agora você sabe qual é a importância de se entender os conceitos apresentados em Introdução à Ciência da Computação, tendo como ponto de partida um projeto real de engenharia, que é o sistema embarcado de um foguete. Compreendeu onde se utiliza o Arduino, que utiliza uma linguagem própria adaptada do C++, além de ver como os dados obtidos nos testes podem ser lidos e interpretados. Mesmo com as dificuldades impostas pelo software proprietário da placa Stratologger, percebeu como é possível até mesmo com um único arquivo de texto obter informações como a trajetória do voo do foguete, através da linguagem de programação R.

Praticamente todo o conteúdo que você estuda em um curso de STEM pode ser explorado através de linguagens de programação, desde a resolução de limites, derivadas, integrais, sistemas lineares e equações diferenciais através da plataforma WolframAlpha®, até a criação de sua própria biblioteca de programas. Portanto, ter em mãos todo o material da sua grade curricular aqui no Passei Direto é essencial para que você possa exercitar cada vez mais a programação, essencial para qualquer atividade do século 21.

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