sábado, 9 de dezembro de 2017

Projeto Artefactos Líticos


Há qualquer coisa de mágico na sensação de segurar num objeto que foi cuidadosamente criado pelos nossos ancestrais, há milhares de anos atrás. Sentimos a linha direta de criatividade e engenho humano que liga a nossa contemporânea era da computação com os idos tempos da pedra lascada. Uma das tecnologias de ponta da sua época, um dos imensos passos da nossa contínua evolução tecnológica. Estas pedras lascadas, para quem não conhece a sua história e evolução, são objetos surpreendentemente complexos, pensados de acordo com as suas utilizações, com uma óbvia mestria na sua manufatura. A sensação de tocar estes artefactos, sentir o seu peso e textura, imaginar as mãos dos nossos ancestrais que os lascaram pacientemente, é extraordinária.


E se tivermos a oportunidade de aliar duas pontas extremas da tecnologia, a longínqua pedra lascada e a contemporânea impressão 3D, procurando novas dimensões de descoberta e aprendizagem? O potencial da impressão 3D em tornar táctil o complexo ou o inacessível em educação é bem conhecido, e uma pesquisa nos repositórios de modelos 3D dá-nos logo acesso a capturas de objetos pré-históricos. O projeto Scan The World no MyMiniFactory tem uma extensa coleção de modelos artísticos, e o Sketchfab alberga trabalhos de digitalização 3D partilhados por arqueólogos e historiadores. Se pesquisarem apenas pela etiqueta archaeology-3Dmodel-photogrammetry encontrarão imensos modelos para descobrir o riquíssimo património pré-histórico.

Normalmente, um trabalho nosso no domínio da impressão 3D e património histórico ficaria nesta vertente, utilizando o espaço da biblioteca escolar para explorar literacias digitais e técnicas de pesquisa, e os recursos de TIC e do mini-fablab da escola para tornar tangível o digital. Colocaríamos alunos a pesquisar em repositórios, de acordo com objetivos pré-definidos em áreas disciplinares específicas, e em seguida imprimiriam as suas descobertas. É uma excelente forma de aprender, encontrando modelos e tocando nas reproduções dos objetos, que dão a sensação táctil da volumetria de uma forma que a imagem, ou mesmo o 3D no ecrã.

O passo lógico seguinte, difícil de dar em condições normais, seria o de reproduzir modelos originais. No nível de ensino em que trabalhamos não colocamos a hipótese de ensinar os alunos a modelar reproduções destes objetos, com modelação por primitivos ficariam modelos demasiado simplistas, requerem técnicas mais avançadas de modelação que não estão ao alcance de todos.

Artefatos destes não nos são acessíveis no dia a dia. Por isso, quando nos foi dada a oportunidade de trabalhar com eles, nem hesitámos.

Ficamos ainda com uma vertente extra. Podemos facilmente descarregar e imprimir modelos vindos de sítios arqueológicos de todo o mundo, mas há um valor adicional quando trabalhamos com modelos criados a partir de artefatos encontrados em Portugal. Dá-nos uma mais profunda sensação de continuidade cultural, e relaciona-se diretamente com o meio de proveniência dos nossos alunos.


Um pouco de contexto. Este projeto, como geralmente naqueles que são mais interessantes e desafiantes, surgiu informalmente. Chegou-nos ao conhecimento a proposta de um dos professores de História do Agrupamento de Escolas Venda do Pinheiro de fazer uma exposição no Centro de Recursos com alguns dos artefatos líticos da sua coleção pessoal, com, como referiu nas mensagens, uma vertente de fablab com pesquisa. Podíamos ir mais longe, propusemos. Poderíamos digitalizar esses artefactos, explorando-os de outra forma. Não temos scanners 3D, mas sabemos como utilizar aplicações de fotogrametria, que processam sequências de imagem e extraem delas um modelo 3D.




O como fazer iremos explorar em diversos posts. Mas não é um processo complexo. Necessitamos de fixar o objeto, e tirar uma sequência de fotos à sua volta. Não há aqui regras restritas, um número entre 20 a 40 fotos é o suficiente para uma boa captura. Necessitamos de ter alguns cuidados, mantendo o objeto que queremos digitalizar sempre focado e no centro da foto, mantendo sobreposições de pontos de vista entre cada foto da sequência. Temos de ter algum cuidado com a iluminação, contrastes grandes entre luz intensa e sombra vão impedir a captura correta. Ter uma boa máquina fotográfica ajuda a fazer boas captações, mas basta um telemóvel com uma câmara razoável para se conseguir bons resultados. O processo de captura em si é algo cansativo, temos de ser rigorosos nesse momento, para se conseguir um bom resultado.


O passo seguinte é escolher um software de digitalização 3D por fotogrametria. Neste projeto estamos a experimentar três: Scann3D, uma app mobile para Android, o podero ReMake da Autodesk (agora parte do ReCap, mas ainda disponível na secção de descargas da Autodesk e gratuito com licença para estudantes), e o gratuito Regard 3D. Destes, o ReMake é claramente o mais poderoso e fácil de utilizar, com imenso rigor nos resultados da captura. O processamento é feito nos servidores da Autodesk, e após a extração da malha poligonal podemos descarregar para o nosso computador.

O Scann3D é promissor pela sua portabilidade. O processamento das fotos é feito no dispositivo, pareceu-nos, mas não foi o que gerou resultados mais rigorosos.


Já o Regard3D merece mais exploração. É mais complexo para o utilizador do que o ReMake, funciona de uma forma sequencial em que temos de processar fotos rastreando pontos comuns, extrair a informação espacial, gerar uma nuvem de pontos, triangular a nuvem de pontos, transformar a triangulação numa superfície com algoritmos poisson de reconstrução de malha poligonal. Ou, em alternativa, exportar a pointcloud para o Meshlab e fazer aí o processamento. É bastante tolerante com a fonte das imagens. Utilizá-lo é um processo de descoberta das vertentes avançadas do 3D, requer conhecimentos avançados. Também exige bastante do processador do computador, o tempo de duração de algumas operações dos algoritmos mede-se em horas. Não tem ferramentas de processamento e limpeza de malha poligonal.


O ReMake é mais rápido, não nos dando controle sobre o processo de criação do modelo. No modo de edição, dá-nos ferramentas para fazer a limpeza e correção da malha poligonal, eliminando triângulos em excesso, fechando buracos, suavizando ou esculpindo diretamente nos polígonos. Exporta para diversos formatos e preserva muito bem a textura visual do modelo.



Começámos com dois bifaces, mas já temos mais em processamento. A ideia original de fazer uma exposição com os artefatos líticos mantém-se, mas vai ser aumentada com reproduções impressas em 3D que os alunos poderão manipular livremente. Queremos contribuir para a comunidade. Os modelos serão disponibilizados em repositórios, STL para impressão 3D e obj com mapa de texturas no Sketchfab. Dois já estão disponíveis.

Como estes projetos costumam ser faíscas para ideias impensáveis, certamente que iremos criar outras experiências de aprendizagem com os nossos alunos.

Instantes


Semana dedicada à programação, no clube de robótica. 


Os nossos alunos esforçaram-se no ajudar o Astrokid a chegar à órbita.


Entretanto, o nosso Anprino segue-linhas continua a evoluir. Já tem os sensores montados, só falta afinar a programação.


Também temos aquele tipo de aluno que ignora as horas de código porque.... encontrou um tutorial sobre como programar um jogo tipo Pong para o SenseHat do Raspberry Pi.



Esta semana representámos o Agrupamento de Escolas Venda do Pinheiro na primeira conferência InCoDe.2030.


Em parceria com o professor Vítor Miranda, de História, embarcámos num novo desafio: digitalização 3D de artefactos líticos.


Telemóvel para fotografar, rascunho e paquímetro para assentar as medidas rigorosas, artefactos líticos e reproduções impressas em 3D.


Depois do trabalho de digitalização (estamos a usar o ReMake da Autodesk e o Regard3D, em paralelo), processamos os modelos para impressão 3D.


Entretanto, os alunos de 5º ano estão a pesquisar nos repositórios sobre artefactos pré-históricos.

quinta-feira, 7 de dezembro de 2017

Conferência InCoDe.2030


No dia 6 de dezembro, a convite da Direção Geral de Educação, o projeto TIC em 3D/Fab@rts esteve presente na área expositiva da 1ª Conferência do Fórum para as Competências Digitais. Reunindo responsáveis governamentais, investigadores, professores, empresas e outros empenhados na promoção das competências para o século XXI, esta conferência decorrida no Convento de S. Francisco em Coimbra refletiu sobre os principais eixos do programa InCoDe.2030.


Em paralelo, decorria num dos espaços do claustro do Convento de S. Francisco uma mostra de projetos que reunia empresas, instituições de ensino e projetos educativos. Foi com muita honra que aceitámos o convite da DGE, juntando-nos aos Agrupamentos de Escolas de Sátão, Nelas, Moinhos de Arroja, Ílhavo, Vieira de Leiria, Porto de Mós, Coimbra Oeste, Albergaria-a-Velha, Escola Secundária Avelar Brotero, Escola do Departamento de Pediatria do Hospital de Santa Maria, e Colégio Sagrado Coração de Maria, que mostraram projetos de inclusão digital no domínio do eTwinning, Apps for Good e Selo de Segurança Digital. Estiveram também presentes os clubes de robótica dos Agrupamento de Escolas S. Gonçalo de Torres Vedras, D. Dinis de Lisboa e Eduardo Gageiro de Alverca. Em comum, são projetos que se distinguem pelo dinamismo, estando na linha da frente da inovação educacional quer no domínio de projetos institucionais, quer na expansão da robótica educativa. Representámos o Agrupamento de Escolas Venda do Pinheiro com os projetos 3D possibilitados pela distinção em 2014 com o Prémio Inclusão e Literacia Digital, e em 2015 com o Prémio de Mérito da Rede de Bibliotecas Escolares. Foram esses pontos de charneira que nos permitiram iniciar a aventura na impressão 3D e criação de espaços maker na Biblioteca Escolar. É bom sentir que fazemos parte do conjunto de projetos que está na linha da frente da inovação tecnológica educacional em Portugal.


No nosso espaço, optámos por fazer uma amostra dos projetos criados pelos nossos alunos, quer na disciplina de TIC, onde aprendem modelação 3D integrada no currículo, quer nos inúmeros projetos interdisciplinares que tiram partido do 3D (modelação e impressão) na educação. Com destaque para o e-book/objetos tangíveis criados no âmbito das comemorações do tri-centenário do convento de Mafra.

Claro que levámos uma das nossas impressoras, e aproveitámos o dia para imprimir os primeiros resultados à escala real de um projeto de fotogrametria em parceria com um docente de História do nosso Agrupamento, envolvendo a captura digital de artefatos líticos.


Devido à longa viagem e horários longos de um evento que, para nós, iniciou às oito da manhã em Coimbra, não levámos alunos connosco. Mostrando que o envolvimento neste projeto ultrapassa em muito a disciplina de TIC, envolvendo o clube de robótica, Bibliotecas Escolares e docentes de outras disciplinas, o Agrupamento esteve representado por mim e pela coordenadora das Bibliotecas Escolares, Prof.ª Jacqueline Duarte, parceira ativa no projeto Fab@rts (3D na Educação e Espaço Maker no Centro de Recursos).


O evento contou a presenta do Ministro da Educação, Tiago Brandão Rodrigues, cuja alma de cientista se animou especialmente quando descobriu um dos nossos projetos, a criação de modelos moleculares com impressão 3D, efetuada pelos nossos alunos no âmbito de uma parceria entre Ciências Físico-Químicas e TIC. A molécula de água ficou para o ministro, como recordação. Mas mais importante do que o encontro, é frisar a importância desta tecnologia como mais uma ao serviço das aprendizagens dos alunos, através da tangibilização de conceitos abstratos, criação de recursos educativos, e, essencialmente, despertando os alunos para o potencial económico da manufatura aditiva ensinando-os a expandir as suas capacidades criativas através da aprendizagem de modelação 3D. Como observou Maria José Vitorino em conversa connosco, o que interessa é a capacidade de conceber mentalmente,  visualizar, para aplicar, algo que tanto pode ser feito recorrendo a estas tecnologias como a métodos mais tradicionais. Mas com isto potenciamos as tecnologias contemporâneas, mostrando o seu potencial e abrindo os alunos a campos de trabalho que vão além do uso da tecnologia digital como apoio à aprendizagem e aquisição/tratamento de informação.


Sublinhando a parceria com as Bibliotecas Escolares, espaços dinâmicos que compreenderam a importância da inovação e novas literacias digitais, a nossa coordenadora com uma das suas mentoras, Drª. Teresa Calçada.


Como recipientes do prémio Inclusão e Literacia Digital, pediram-nos umas breves palavras sobre o seu impacto no nosso projeto. Creio que aqui o Robot Anprino é o melhor exemplo que como o apoio desta iniciativa potenciou, de formas inimagináveis, o que se iniciou nos idos de 2007 com a introdução de modelação 3D na sala de aula em EVT. O prémio permitiu-nos a aquisição da nossa primeira impressora 3D, expandindo com isso o nosso know-how no domínio da modelação 3D em contexto pedagógicos, e também no domínio técnico. Possibilitou a miríade de projetos que desenvolvemos com os alunos, a aposta crescente na formação formal e informal a professores, experiências de makerspaces nas bibliotecas, e também este projeto de robótica educativa de baixo custo, que só se tornou possível com o desafio e visão de Fernanda Ledesma, presidente da ANPRI, pelo trabalho em eletrónica e programação de Luís Dourado, do Agrupamento de Escolas Augusto Cabrita no Barreiro, e pelo design e impressão 3D por nós desenvolvido no Agrupamento de Escolas Venda do Pinheiro. Um projeto que tem chegado a dezenas de escolas, que está já a ser potenciado por alunos de cursos profissionais, apoiado pela Fundação Gulbenkian. E tudo começou com um telefonema dos responsáveis da Rede TIC e Sociedade a informar-nos que pertencíamos ao grupo de projetos distinguidos com o primeiro Prémio Inclusão e Literacia Digital.

No que toca ao potencial do programa InCoDe.2030 no domínio do nosso projeto, que nos pediram para refletir, olhamos muito mais à frente com uma reflexão a quente sobre impactos presentes e futuros próximos da robótica, algoritmia, inteligência artificial e robótica, e como a escola tem de preparar os alunos para saber usar estas tecnologias para aumentar as suas capacidades,não se tornando humanos obsoletos numa sociedade desigual. Projetos como o InCoDe.2030 são essenciais para que escolas, professores e sociedade em geral levem em frente o desafio da capacitação no domínio das competências digitais, que hoje vão muito mais além do mero domínio de ferramentas.


Poderia destacar muitos outros projetos patentes na exposição, entre as parcerias e crescimento do evento eTech Portugal às diversas instituições presentes, mas o esforço colocado pelo CINEL no domínio da aprendizagem de robótica e automação é notável. Na foto, um protótipo de robot empilhador que responde a códigos de cores para agilizar a distribuição em armazém.


Com um toque de ironia, passámos o dia a imprimir... armamento. Especificamente bifaces pré-históricos, digitalizados em 3D com fotogrametria a partir de instrumentos líticos recolhidos na zona oeste. Um toque de história milenar, num dia que mostrou a importância dos projetos nascidos no terreno, com esforço dos professores e apoio local e institucional, para uma promoção real das competências digitais nos alunos e, por extensão, sociedade em geral.

segunda-feira, 4 de dezembro de 2017

Vamos Ajudar o Astrokid?

As TIC em 3D/Fab@rts não deixam de se associar à iniciativa do Movimento Código Portugal, que de 4 a 10 de dezembro promovem a semana do código. Este ano, o desafio é ajudar o Astrokid a entrar em órbita. Ao longo da semana, os alunos do clube de robótica vão participar neste desafio. E, para o dia 13 de dezembro (não foi possível mais cedo) uma turma de quinto ano vai experimentar programar com o Astrokid... e outras surpresas. Os nossos drones têm estado muito parados...

Para saber que outras atividades estão a ser desenvolvidas nesta semana, visitem a página da Hour of Code.

sexta-feira, 1 de dezembro de 2017

Instantes


O primeiro objeto impresso em 3D do clube de robótica, este ano. Agora é continuar...


E nota-se que estão a evoluir.


Não é uma nova adição ao nosso equipamento. Estamos a experimentar, mas o destino destes robots DOC são as bibliotecas escolares do primeiro ciclo.


A experimentar a nova versão do Beesoft. Altera muito o interface, está mais fluído e responsivo, dá mais informação ao utilizador. No entanto, não conseguimos imprimir com ele. No arranque da impressão, após fazer a purga corretamente, não assenta a primeira camada na mesa de impressão.


Os alunos monitores 3D do Centro de Recursos já começaram a partilhar o que sabem com todos os interessados.


Experiências para tentar dar um novo aspeto aos Anprinos.


De regresso ao scan 3D, experimentando técnicas de captura. Fotografias processadas com o Regard3D (gera point clouds), e capturas com a app Scann3D.


O processamento com o ReMake é vastamente mais fiável e poderoso.


A combinar Raspberry Pi com o SenseHat, para criar desenhos com pixels.


A matriz de leds brilhantes do SenseHat não ajuda muito as lentes a apanhar as suas cores vibrantes.

quinta-feira, 30 de novembro de 2017

Sneak Preview (II)


Este surrealismo instantâneo foi gerado numa tentativa de transformação de uma nuvem de pontos em malha poligonal. Experiências para um projeto que vai depender muito de fotogrametria. Algo difícil, desde que a Autodesk decidiu acabar com o 123D Catch, incorporando-o no ReMake, que recentemente deixou de ser gratuito e passou a ser ReCap.


A vantagem destas apps estava nos seus poderosos algoritmos, tolerantes a erros e problemas de captura fotográfica. Outras aplicações de fotogrametria gratuitas, como o Zephyr 3D, não são tão tolerantes e não conseguem extrair informação, a menos que as imagens sejam feitas com muito rigor e lentes calibradas. Experimentámos o Regard3D, que faz um trabalho interessante no gerar de pointclouds a partir de fotos.


Alternativas? No mundo Android temos a Scann3D, uma app móvel que trabalha com os recursos do equipamento, sem depender de processamento na cloud. Tem resultados razoáveis, e suspeito que com alguma aprendizagem gere modelos interessantes.


Felizmente, para dar resposta ao projeto em mãos, ainda temos o ReMake num computador capaz de o correr. E, felizmente, apesar da Autodesk obrigar os utilizadores a migrar para o ReCap, esta versão está totalmente funcional.


De facto, esta aplicação é imbatível, dentro das que conhecemos, para gerar malhas poligonais rapidamente a partir de conjuntos de fotos.

Sneak Preview


Podia ter impresso esta peça numa posição que requeresse menos suportes. Mas sei como estas estruturas deixam sempre marcas na superfície e queria manter o exterior liso.


No entanto, devo ter gasto mais PLA nos suportes do que na peça. Assim fica difícil mostrar as vantagens ambientais da manufatura aditiva...


Tudo para chegar aqui: prototipar coberturas para um robot Anprino. Projeto ainda muito em beta, funcional mas a precisar de imensos acertos. Modelado no Tinkercad, impresso nas nossas impressoras 3D Beethefirst e Beeinschool.

quarta-feira, 29 de novembro de 2017

INCoDe.2030


No próximo dia 6 de dezembro estaremos presentes, por solicitação da DGE, no espaço de exposição e mostra de projetos da 1ª Conferência do Fórum Permanente para as Competências Digitais. Este evento decorrerá no Convento de S. Francisco, Coimbra. Os nossos projetos de impressão 3D irão juntar-se a clubes de robótica como o do Agrupamento de Escolas D. Dinis, clube de robótica do AE S. Gonçalo, Drones e IoT da ES Eduardo Gageiro, ou O Robot Ajuda, entre outros. Projetos que nascendo no terreno, em ritmo independente, com apoio da direções das escolas, associações profissionais e da ERTE-DGE, que tem feito um esforço de apoio aos projetos com poucos recursos, caracterizam o que se faz, cá, nos domínios da dotação dos alunos de competências digitais contemporâneas e a pensar nos desafios da modernidade. É um convite que nos honra. O programa do evento pode ser consultado aqui: 1ª Conferência do Fórum Permanente para as Competências Digitais.

E, se as impressoras não nos atraiçoarem, esperamos levar uma pequenina surpresa com o Robot Anprino.

Scanning...


Com tanto workshop e demonstração até parece não termos tido tempo para inovação. Já há algum tempo que não partilhávamos experiências novas. Ainda não desvendamos esta, deixamos só no ar a ideia que vai ter a ver com paleolítico, Bibliotecas Escolares e telemóveis.

Desde o fim do 123D Catch que temos procurado uma alternativa fácil, fiável e gratuita para digitalização 3D. O ReMake da Autodesk é demasiado exigente (e agora também inacessível, só em versão paga), as altenativas open source ou gratuitas são bastante complexas, com uma longa curva de aprendizagem. Já o Scann3D talvez consiga colmatar a inexistência de apps simples de fotogrametria. Não se safou nada mal, tendo em conta que tirámos um número de fotos inferior ao sugerido como ótimo pela aplicação, de forma irregular e sem controle de luz.

domingo, 26 de novembro de 2017

Instantes


A evolução dos alunos do clube continua. Venham daí os expert em 3D!


E não deixamos de lado a programação.


Enquanto percebemos o que fazer com o nosso Anprino.








O Raspberry Pi com o SenseHat chegou-nos esta semana. Os alunos do clube vão adorar!





Semana muito intensa de formação e partilha: quarta, para os alunos do Agrupamento de Escolas de Vialonga.





Quinta, semana das ciências no Lab Aberto.


Sexta, introdução à impressão 3D no Agrupamento de Escolas de Arrifana.



E sábado, modelação 3D com Sketchup, 3DC.io e Tinkercad, também no Agrupamento de Escolas de Arrifana, Santa Maria da Feira.