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                    Trabalho de Conclusão de Curso

CARRO ROBÔ AUTO-RECARREGÁVEL ATRAVÉS DE
CÉLULAS FOTOVOLTAICAS E BUSCA DE LOCAIS
COM LUMINOSIDADE.

Wylken dos Santos Machado
wylken.ufal@gmail.com

Orientador:
Dr. André Luiz Lins de Aquino

Maceió, Março de 2015

Wylken dos Santos Machado

CARRO ROBÔ AUTO-RECARREGÁVEL ATRAVÉS DE
CÉLULAS FOTOVOLTAICAS E BUSCA DE LOCAIS
COM LUMINOSIDADE.

Monografia apresentada como requisito parcial para
obtenção do grau de Bacharel em Ciência da Computação do Instituto de Computação da Universidade Federal de Alagoas.

Orientador:

Dr. André Luiz Lins de Aquino

Maceió, Março de 2015

Monografia apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel em
Ciência da Computação do Instituto de Computação da Universidade Federal de Alagoas,
aprovada pela comissão examinadora que abaixo assina.

Dr. André Luiz Lins de Aquino - Orientador
Instituto de Computação
Universidade Federal de Alagoas

Dr. Leonardo Viana Pereira - Examinador
Instituto de Computação
Universidade Federal de Alagoas

M.ª Evellyn Soares Cavalcante - Examinadora
Instituto de Computação
Universidade Federal de Alagoas

Maceió, Março de 2015

Resumo
Este trabalho apresenta implementação de um robô com o objetivo de encontrar áreas com
incidência de raios solares, para recarregar suas baterias através de uma célula fotovoltaica.
Na implementação foi utilizado o Arduino UNO em combinação com sensores de luminosidade, ultrassom e motores DC, além de outros materiais. Para alcançar o objetivo proposto,
foram elaborados dois algoritmos, um para estabelecer a direção com maior luminosidade, e
outro para o desvio dos possíveis obstáculos que poderão aparecer ao longo do caminho. Os
testes realizados apresentam resultados satisfatórios para os cenários propostos, e possibilita estudos complementares com a finalidade de aprimorar e aperfeiçoar a busca realizada.

i

Abstract
This paper presents the implementation of a robot in order to find areas with incidence of
sunrays, with the purpose of recharge batteries through photovoltaic cell.
In the implementation were used the arduino UNO combined with lightness sensors, ultrasound and DC engines and other materials. To achieve the proposed objective, two algorithms were developed, one to establish the direction with greater luminosity and other to
deviate possible obstacles on the way.
The tests results were satisfactory for the proposed scenarios, and allows further studies to
improve to search mechanism

ii

Agradecimentos

Agradeço em primeiro lugar a Deus, que me deu saúde, força, coragem e uma família maravilhosa.
A minha mãe Ednalva S. Machado, ao meu pai Cremilson M. da Silva e meu irmão Cleberson
S. Machado, pelo apoio, incentivo, amor e carinho ao longo desta longa caminhada que é a
vida. Obrigado também pela força para que eu pudesse subir mais esse degrau.
A minha esposa Rafaela S. da Silva, companheira e amiga, por toda a atenção, amor e carinho que a mim foram dados, que de forma especial me deu força e coragem, me apoiando
nos momentos de dificuldades.
Ao Professor Dr. André Luiz Lins de Aquino, pela disponibilidade e atenção prestadas. Obrigado também pela ajuda nos momentos difíceis. Também pelos conselhos e inúmeras sugestões que foram importantes para a realização deste trabalho.
E todos aqueles que de alguma forma estiveram e estão próximos de mim, fazendo esta vida
valer cada vez mais a pena.
Wylken dos Santos Machado

iii

iv

“A menos que modifiquemos a nossa maneira de pensar, não seremos capazes de resolver os
problemas causados pela forma como nos acostumamos a ver o mundo.”
Albert Einstein

Conteúdo
Lista de Figuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . viii
Lista de Algoritmos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ix
Lista de Tabelas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x
1 Fundamentação
1.1 Conseitos de Robôtica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.1 Computação Física . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2 Arduino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.1 IDE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.2 Microcontrolador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.3 Software - Funções Básicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3 Motores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.1 Motores de corrente contínua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.2 Servomotores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.3 Motor de Passo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4 Baterias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4.1 Níquel Cádimo – NiCd . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4.2 Hidreto Metálico de Níquel - NiMH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4.3 Polímero do Lítio - LiPo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4.4 Bateria de Chumbo-Ácido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5 Energia Solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6 Sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.1 Sensor de Contato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.2 Sensor de Luminosidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.3 Sensor Ultrasônico de Distância . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.4 Sensor de Corrente elétrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.5 Acelerômetro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.6 Sensor de Temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.7 Sensor de Som (Microfone) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.8 Sensor de Vibração . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.9 Sensor de Campo Magnéico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.10 Sensor de peso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.11 Codificadores Óticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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37

2 Desenvolvimento
2.1 Materiais Utilizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.1 Arduino UNO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.2 Bateria Solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.3 Sensor Ultrassônico HC-SR04 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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40
40
42

v

CONTEÚDO

2.2

2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8

2.1.4 Motores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.5 Conversor Dc Dc Step Up Xl6009 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.6 CI L293D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.7 Demais materiais utilizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Arquitetura do Robô . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.1 Microcontrolador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.2 Módulo de Locomoção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.3 Módulo de Energia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.4 Sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Montagem do Robô . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Desvio de Obstáculos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Busca por Fonte de Energia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Testes Relizados e Resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Problemas Encontrados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Cógidos Utilizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

vi

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3 Conclusão

59

4 Anexo

63

Lista de Figuras
1
2
3
4

Sistema robótico daVinci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Soldagem Robotizada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Robô TUG, utilizado para transportar diversos materiais em hospitais . . . . .
Robô militar LS3, desenvolvido pela empresa Boston Dynamics para auxiliar
em operações táticas.transportando suprimento em terrenos acidentados . . .

2
2
3
4

1.1 Descrição dos sensores utilizados no robô NAO, criado para o ensino e a pesquisa em robótica e inteligência artificial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2 1- Motor DC, 2 - Motor de passo, 3 - Servo motor . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.3 Controladores utilizados no desenvolvimento de vários projeto, o Arduino e o
Raspberry PI são open source. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.4 Os robores ASIMO e AIBO, estã entre os mais sofisticados desenvolvidos até hoje. 9
1.5 Ciclo de compilação e instalação do software no arduino. . . . . . . . . . . . . 10
1.6 Descrição visual dos componentes do Arduino UNO, imagem montada segundo dados do site www.arduino.cc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.7 Principais shields utilizados [1] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.8 Tela inicial da IDE Arduino. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.9 Tela do monitor serial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.10 Exemplo de utilização de Interrupções. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.11 Esquema do motor de Corrente Contínua. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.12 Caixa de redução para aumentar o torque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.13 Motor de Corrente Contínua com Caixa de Redução acoplada. . . . . . . . . . . 21
1.14 Robo que utiliza motor CC para se mover . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.15 Imagem de servomotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.16 Robô haxapod controlado por Arduino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.17 Imagem de motor de passo muito utilizado na fabricação e impressoras 3D . . 23
1.18 Esquema interno de um motor de passo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.19 Imagem de braço robótico que utiliza motores de passo. . . . . . . . . . . . . . 24
1.20 Primeira bateria criada por Alessandro Volta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.21 Bateria de NiCd no padrão AAA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.22 Bateria NiMH utilizada tem telefones sem fio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
1.23 Bateria LiPo 2200 mAh utilizada em aeromodelismo . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.24 Bateria de chumbo de 1,2 Ah utilizada em Nobreaks . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.25 Esquema de funcionamento de uma placa solar, com suas regiões. . . . . . . . 29
1.26 Placa solar residencial de 150 watts. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.27 Micro placa fotovoltaica de 0,05 watts. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
1.28 Botão utilizado nas interfaces diversos equipamentos eletrônicos . . . . . . . . 31
1.29 LDR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
1.30 Sensor Ultrasônico HC-SR04, bastante utilizado com o Arduino . . . . . . . . . 32
vii

LISTA DE FIGURAS

1.31 Sensor de Corrente ACS 712, muito utilizado em projetos de robótica . . . . . .
1.32 Acelerometro com detecção da angulação dos 3 eixos. . . . . . . . . . . . . . .
1.33 Desenho de um RDTs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.34 Termistor NTC 20K (SEN005) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.35 LM35 - CI sensor de temperatura bastante popular . . . . . . . . . . . . . . . .
1.36 Esboço do funcionamento de um Par Termoelétrico . . . . . . . . . . . . . . .
1.37 Sensor de som SEN-00001 muito utilizado com o Arduino . . . . . . . . . . . .
1.38 Sensor de Vibração Piezoelétrico Meas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.39 177 725z - Sensor de campo magnético . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.40 Sensores de peso IESP-12 e SF4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.41 Motor com codificador interno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.42 Disco para codificação binária sequencial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.43 Disco com os sensores luminosos utilizados para detectar a angulação do motor, utilizando código Gray . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1 Arduino UNO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 Imagem da bateria utilizada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3 Teste para verificar a capacidade real da bateria . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4 Teste para verificar a capacidade real da bateria . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5 Sensor HC-SR04 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.6 Par de motor com caixa de redução e rodas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.7 Módulo Step Up Xl6009 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.8 L293D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.9 Pinagem retirada do datasheet do L293D [18] . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.10 Estrutura dos componentes utilizados para desenvolver do sistema robótico . .
2.11 Exemplo de implementação de uma Ponte H, as portas 2 e 4 do CI controlam o
sentido de rotação, e as portas 1 e 10 são os polos positívo e negativo, respectivamente, responsáveis pelo fornecimento de corrente. . . . . . . . . . . . . . .
2.12 Fabricação do chassis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.13 Acabamento final. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.14 Fixação do módulo de Energia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.15 Monstagem do robô . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.16 Algoritmo de desvio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.17 Distribuição dos LDRs no chassi do robô . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.18 Algoritmo de Busca por Fonte de Energia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.21 Varredura a laser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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53
53
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Lista de Códigos
1.1 função setup(). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.2 funcao loop(). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
fonte/CarroRobo.ino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

ix

Lista de Tabelas
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5

Configuração do Arduino UNO [1]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Funcionalidades do Toobar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Variáveis suportadas pelo Arduino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tabela comparativa dos principais tipos de bateria, dados fornecidos por [29] .
Alguns sensores utilizados na robôtica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10
13
15
28
30

2.1 Descriçao dos pinos do CI L293D [18] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.2 Resultados obtidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

x

Introdução
Um dos grandes sonhos da humanidade é aproveitar todo o tempo disponível para se divertir e aproveitar a vida, nada de trabalho ou preocupação com obrigações das mais diversas
formas, assim, o homem vem buscando a cada dia criar ferramentas que substituam o trabalho humano. A automação; tecnologia que utiliza sistemas mecânicos, elétricos, eletrônicos
e computacionais; vêm se desenvolvendo rapidamente com o intuito de cumprir com esse
objetivo. A automação visa diminuir o uso de mão de obra, facilitar os processos produtivos,
e dessa forma, produzir bens em maior quantidade, menor tempo, menor custo e maior qualidade [21]. Esse trabalho é um exemplo de automação, que pode ser utilizada em diversos
setores da tecnologia.
O setor que mais obteve avanço foi o de automação industrial, definido como “Qualquer
sistema, apoiado em computadores, que substitui o trabalho humano, em favor da segurança das pessoas, da qualidade dos produtos, rapidez da produção ou da redução de custos, assim aperfeiçoando os complexos objetivos das indústrias, dos serviços ou bem estar”
[15].
Hoje em dia, temos utilização de robôs nos mais diversos meios, temos robôs atuando
na área médica (o médico manipula o robô), realizando vários tipos de cirurgias; fabricação
de carros, de aviões, logística interna das empresas, acessibilidade, atendimento ao público,
atividades militares Figura 4 etc.
Na Figura 1 temos o sistema robôtico daVince, que em 1997 realizou sua primeira cirurgia
em Bruxelas, por Jacques Himpens e Cardiere [19]. Já a Figura 2 apresenta uma forma de
soldagem automática, o qual executa operações de soldagem, após programação, sem ajuste
ou controle por parte do operador de solda [14].
O robo TUG, Figura 3 foi criado para atuar na logística de hospitais, ajudando no trabalho
de equipes médicas e de enfermagem. Este robo se desloca pelo hospital transportando
alimento, amostras de sangue, medicamentos, etc. Fabricado pela empresa Aethon, os robôs
ja são utilizados em alguns hospitais nos EUA [10].
De acordo com a Federação Internacional de Robótica, o Japão é o país mais robotizado
do mundo, com 360 robôs para cada 10 mil trabalhadores. Segundo esse mesmo Órgão, em
2010 o mercado de robôs industriais movimentou cerca de 5,7 bilhões de dólares em todo o
mundo [6].
Na área de sensoriamento remoto, a capacidade da bateria tem um enorme impacto no
1

LISTA DE TABELAS

2

Figura 1: Sistema robótico daVinci

Figura 2: Soldagem Robotizada
desenvolvimento das aplicações, muitas vezes reprimindo grande parte do potencial de processamento, a fim de reduzir o consumo de energia, e por consequência, estender o tempo
de carga da bateria. Com o intuito de reduzir essa e outras dificuldades com relação à independência energética de sistemas eletrônicos, utilizando conceitos de eletrônica, circuitos digitais e programação fornecidos pelo curso de graduação em Ciências da Computação
(UFAL), o presente trabalho descreve a implementação de um robô que possui a necessidade
de auto alimentação, tornando-se uma máquina que não depende de intervenção humana

LISTA DE TABELAS

3

Figura 3: Robô TUG, utilizado para transportar diversos materiais em hospitais
para se manter em funcionamento durante um longo período de tempo. Para tanto serão
utilizadas uma bateria recarregável e uma célula fotovoltaica, com a finalidade de transformar luz solar em energia elétrica.
Esse estudo poderá ser utilizado para implementação de outras máquinas que precisem
de autonomia energética a fim de realizar suas atividades.

LISTA DE TABELAS

4

Figura 4: Robô militar LS3, desenvolvido pela empresa Boston Dynamics para auxiliar em
operações táticas.transportando suprimento em terrenos acidentados

Capítulo 1
Fundamentação
No presente capítulo iremos apresentar todos os componentes e conceitos utilizados no desenvolvimendo de nosso robô. Será apresentado o esquema e as caracteriśticas dos hardwares, os conceitos utilizados na modelagem do software responsável pelo controle de todo o
sistema.

1.1 Conseitos de Robôtica
A ideia de robôs, ou algum tipo de máquina para ajudar as pessoas é muito antiga, ainda não
foi possível fixar o ponto onde se originou [22]. A palavra robô foi popularizada por Karel Capek em 1921, ao longo do tempo, o conceito de robô vem sendo modificado, acompanhando
o desenvolvimento da tecnologia. Atualmente inclui máquinas que podem processar pensamento, raciocínio, resolução de problemas e até mesmo emoções e consciência.
Segundo M. J. Mataric [22], um robô é um sistema autônomo que existe no mundo físico,
que pode sentir o ambiente e agir sobre ele para atingir algum objetivo, ou seja, ele atua
com base em suas próprias decisões, um robô deve responder a estímulos gerados por seus
sensores. Uma máquina que não tenha essas características não pode ser considerada um
robô, não importa o quão sofisticado seja o sistema de emulação em computador, este não
pode ser considerado um robô, pois não está presente no universo físico. O termo robótica
se refere a área de ciência e tecnologia que estuda os robôs, essa palavra foi criada por Isaac
Asimov, um grande escritor de ficção científica.
Um grande e complexo campo de estudo essencial e que faz parte da robótica é a Inteligência Artificial. Essa área tem como objetivo criar inteligência em máquinas, ou seja,
entidades que tenham a capacidade de processar modelos lógicos, memorização, comunicação, aprendizado, planejamento, resolução de problemas etc. O campo de inteligência
artificial foi oficializado em 1956, em conferência da Universidade de Dartmouth, em Hanover. Esse encontro reuniu os principais pesquisadores do tema, entre eles: Marvin Minsky,
Herbert Simon, John McCarthy e Allan Newell, considerados os fundadores desse campo.

5

1.1. CONSEITOS DE ROBÔTICA

6

Sensores e Atuadores são essenciais para o desenvolvimento das atividades de um robô,
em analogia, podemos comparar sensores aos nossos sentidos e atuadores aos músculos e
membros. Sensores são mecanismos desenvolvidos para transformar fenômenos analógicos
do meio físico em sinais elétricos, que podem ser processados; alguns exemplos de sensores
são: sensor de temperatura, luminosidade, obstáculo, umidade, pressão, eletromagnetismo,
toque, movimento, gás, cor, posicionamento, altitude etc [22].

Figura 1.1: Descrição dos sensores utilizados no robô NAO, criado para o ensino e a pesquisa
em robótica e inteligência artificial.
Os atuadores transformam energia elétrica em energia mecânica e, dessa forma, são responsáveis pela locomoção e interação do sistema com o mundo real, os grandes representantes dessa classe são os motores, que podem ser: motores DC (item 1 Figura 1.2), motores
de passo (item 2 Figura 1.2) e servo motores (item 3 Figura 1.2). Existem dispositivos que
não convertem energia elétrica em mecânica, porém, são considerados atuadores, pois permitem interação, são eles: led, lâmpadas, auto falantes e displays [22].
Para que um robô tenha a capacidade de tomar decisões, ou seja, ser autônomo, necessita de um mecanismo que seja capaz de avaliar os acontecimentos do ambiente, e a partir
desses dados, escolher a ação mais relevante para que o objetivo seja alcançado; o dispositivo que tem essa responsabilidade é o controlador, Figura 1.3, hardware com capacidade
de processamento de informações. Temos diversos controladores comercializados no mercado, entre eles:
1. Arduino UNO R3: Arduino Uno (Figura 1.3) é uma placa de microcontrolador baseado
no ATmega328 . Ele possui 14 pinos digitais de entrada/saída (dos quais 6 podem ser

1.1. CONSEITOS DE ROBÔTICA

7

Figura 1.2: 1- Motor DC, 2 - Motor de passo, 3 - Servo motor
usados como saídas PWM), 6 entradas analógicas, um ressonador cerâmico 16 MHz,
uma conexão USB, entrada p4 para alimentação, um cabeçalho ICSP, e um botão de
reinicialização [1] .
2. Vários modelos de microcontroladores da Microchip: Possui microcontroladores para
toda a gama de 8 bits, 16 bits e 32 bits, entre esses o 16F628 e 12F675 Figura 1.3 , com
uma poderosa arquitetura, tecnologias de memória flexíveis, ferramentas de desenvolvimento abrangente e de fácil de utilização e uma boa documentação técnica [5].
3. 8051 da Intel: Microcontrolador da família MCW-51 com 8bit, 64K de espaço para endereçamento de memória, 4K de memória de programa, 128 bytes de memória RAM,
oscilador interno e dois contadores de 16 bits [13].
4. 68HC11 da Motorola: Fabricado pela motorola e colocado no mercado em 1985, possui
512 bytes de EEPROM 2 256 bytes de memoria ram [24].
5. TMS370 da Texas Instruments: Microcontrolador que segundo o próprio fabricante,
Texas Instruments, possui várias instruções obsoletas e não é recomendado o uso em
novos projetos. Ele possui 8K bytes de ROM, 8K bytes de EPROM, 256 Bytes de Data
EEPROM e 256 Bytes de RAM estática usada em seus registradores [9].
6. Raspbery PI, Figura 1.3: É um minicomputador, do tamanho de um cartão de crédito,
que possui conexões para mouse, teclado, monitor, cartão SD, áudio. Também possui
um cabeçalho GPIO com até 40 pinos e versões com processadores e memória RAM
de até 900 MHz e 1GB. Devido ao seu cabeçalho GPIO, pequeno tamanho e consumo
e preço acessível está sendo cada vez mais utilizado em projetos embarcados, que necessitam de uma boa capacidade de processamento [7].
;

1.1. CONSEITOS DE ROBÔTICA

8

Figura 1.3: Controladores utilizados no desenvolvimento de vários projeto, o Arduino e o
Raspberry PI são open source.
Com o avanço de tecnologia o campo da robótica vem obtendo grandes avanços, vários
projetos e protótipos, com as mais diversas finalidades, estão sendo desenvolvidos. Hoje temos robôs complexos e sofisticados como o cão robótico Aibo da SONY [8], Figura 1.4, com
capacidade de demonstrar estado emocional, possui humor e muda de comportamento de
acordo com o ambiente; já o humanoide ASIMO da Honda [2], Figura 1.4, que possui esse
nome em homenagem a Isaac Asimov, possui capacidade de andar sobre duas pernas, ele
pode andar em superfícies irregulares, pegar objetos, reconhecer pessoas, correr a aproximadamente 9 km/h, pular, se comunicar e escrever.

1.1.1 Computação Física
Segundo Banzi M. (2011) [11] “computação física envolve o projeto de objetos interativos
que podem se comunicar com humanos utilizando sensores e atuadores controlados por um
comportamento implementado como software, executado dentro de um microcontrolador”.
Sensores e atuadores são componentes que permitem a um equipamento eletrônico
interagir com o mundo. Sensores são caracterizados como qualquer sistema elétrico que
transforma dados e acontecimentos do mundo real em sinais elétricos que podem ser processados (LDR, Sensor de temperatura, sensor de movimento etc), já os atuadores transformam sinais elétricos em reações diversas no mundo real (LED, Motores DC etc).

1.2. ARDUINO

9

Figura 1.4: Os robores ASIMO e AIBO, estã entre os mais sofisticados desenvolvidos até hoje.

1.2 Arduino
Arduino [1] é uma plataforma para prototipagem eletrônica de hardware livre para computação física ou embarcada, ou seja um sistema que pode interagir com seu ambiente por
meio de hardware e software, projetado com um microcontrolador Atmel [3], empresa fabricante de microcontroladores entre outros componentes eletrônicos, que domina uma
grande parte desse mercado, seus componentes são utilizados em diversos dispositivos produzidos. Possui um ambiente de desenvolvimento simples e ampla documentação, seu
hardware possui pinos de entrada e saída de dados digitais e analógicos, além de comunicação serial. Sua linguagem de programação se chama Processing, essencialmente C/C++,
o principal objetivo dessa plataforma é criar ferramentas que são acessíveis, de baixo custo,
flexíveis e fáceis de usar por iniciantes em eletrônica, além de fornecer vantagens didáticas
à alunos e professores [11].
Segundo McRoberts [23], “a maior vantagem do Arduino sobre outras plataformas de
desenvolvimento de microcontroladores é a facilidade de sua utilização; pessoas que não
são da área técnica podem, rapidamente, aprender o básico e criar seus próprios projetos
em um intervalo de tempo relativamente curto”.
O hardware e o software do Arduino são ambos de fonte aberta, as placas podem ser
montadas manualmente, ou compradas pré-montadas, é possível fazer o download gratuito
do IDE de código aberto em www.arduino.cc. O IDE do Arduino possibilita a criação de
sketches para sua placa, na compilação o código escrito é traduzido para a linguagem C,
em seguida é transmitido para o compilador avr-gcc, que realiza a tradução final de seus
comandos em código binário, por final este último arquivo é gravado na placa Arduino via
comunicação serial pela porta USB, esse ciclo está descrito na Figura 1.5.
No projeto será utilizado o Arduino UNO R3, Figura 1.6, baseado no microcontrolador
Atmega328, possui 14 pinos digitais de entrada/saída, 6 entradas analógicas, um ressonador
cerâmico de 16 MHz, uma conexão USB, um conector de alimentação, uma porta ICSP (pos-

1.2. ARDUINO

10

Figura 1.5: Ciclo de compilação e instalação do software no arduino.
sibilita a gravação de microcontroladores atmega em circuito), e um botão de reset. Segue
as características:
Microcontrolador
Tensão de funcionamento
Tensão de Entrada
Pinos Digital I/O
Pinos de Entrada Analógica
Corrente DC por Pino I/O
Corrente DC para o Pino de 3,3V
Memória Flash
SRAM
EEPROM
Clock

ATMega328
5V
7-12V
14 (dos quais 6 oferecem saída PWM)
6
40 mA
50V
32KB (ATMega328), dos quais 0,5 são
utilizados pelo sistema de inicialização
2KB (ATMega328)
1KB (ATMega328)
16MHz

Tabela 1.1: Configuração do Arduino UNO [1].
O Arduino pode ser estendido utilizando Shields, placas de circuito que adicionam funcionalidades como receptor de GSM (Figura 1.7 item 3), módulos Wifi (Figura 1.7 item 1),
controlador de Motores (Figura 1.7 item 5) etc. Os Shields são conectados ao Arduino e estendem os pinos até o topo para que todos estes estejam disponíveis para uso.

1.2.1 IDE
A IDE Arduino, Figura 1.8, possui três componentes principais: a Toolbar no topo, a Sketch
Window central (código) e a janela de mensagens na base. O Toolbar possui sete botões cujas
funcionalidades são descritas na Tabela 1.2.
O monitor serial, Figura 1.9 é uma ferramenta muito útil para depuração do código, este
exibe os dados enviados pelo Arduino (USB ou Placa serial), como também fornece a funcionalidade de enviar dados de volta.
O IDE do Arduino é bem simples; é possível aprender e utilizá-lo com rapidez e facilidade, principalmente se possui conhecimento na programação C.

1.2. ARDUINO

11

Figura 1.6: Descrição visual dos componentes do Arduino UNO, imagem montada segundo
dados do site www.arduino.cc .

Figura 1.7: Principais shields utilizados [1] .

1.2.2 Microcontrolador
Um microcontrolador é construído de forma a integrar diversos componentes num único
circuito integrado, evitando, assim, a necessidade de adicionar componentes externos ao

1.2. ARDUINO

12

Figura 1.8: Tela inicial da IDE Arduino.
microcontrolador, que permitem a execução de todas as suas funcionalidades [26]. Este
componente é composto por: memória RAM, memória ROM, portas seriais, entradas e saídas digitais e analógicas, temporizadores, CPU, UART etc.
São três as memórias utilizadas nos microcontroladores: memoria flash que permite o
armazenamento do bootloader (programa de inicialização) e o/textit sketch a ser executado;
a memória SRAM (Static Random Access Memory), que se comporta de forma semelhante a
memória RAM dos computadores convencionais, é na SRAM que o programa é executado,
esse tipo de memória apenas armazena os dados enquanto permanecer com energia; já a
memória EEPROM (Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory), terceiro tipo
de memória do microcontrolador, é utilizada para armazenar dados estáticos, ou seja, dados
persistentes, que não são apagados quando o microcontrolador é desligado. O Arduino UNO

1.2. ARDUINO

13
Verify/Compile
Stop
New
Open
Save
Upload
Serial Monitor

Verifica se há erros no código
Interrompe o monitor serial
Cria um sketch em branco
Abre uma lista de sketches salvos para
abrir
Salva o sketch atual
Faz o upload do sketch para o Arduino
Exibe os dados seriais enviados do Arduino

Tabela 1.2: Funcionalidades do Toobar.

Figura 1.9: Tela do monitor serial.
utiliza o microcontrolador ATMega328, que possui 32kb de memória flash, 2kb de memória
SRAM e 1kb de memória EEPROM. Para comunicação com o mundo externo, o ATMega possui quatorze pinos digitais 3 analógicos, uma saída de 5v e outra de 3,3v; é importante referir
que a corrente máxima por cada pino analógico e digital é de 40mA, e as saídas de 3,3v e 5v é
de 50mA. Das quatorze saídas digitais do Arduino UNO, seis possibilitam saída do sinal em
PWM (Pulse Width Modulation), tem uma grande aplicação pois permite obter tensão analógica a partir de um sinal digital. O microcontrolador mencionado possui um conversor
analógico digital de 10 bits, ou seja: 1020 = 1.024
Como a tensão máxima de saída do pino é de 5V, para calcular a variação mínima de
tensão detectada pela entrada analógica, dividimos: 5V/1.024 = 0, 00488 ' 5mV

1.2.3 Software - Funções Básicas
void setup()
Esta é executada uma vez quando o Arduino é iniciado, esta função é utilizada para inicializar variáveis e configuração dos pinos, esta função só é executada novamente quando

1.2. ARDUINO

14

acionado o botão reset, ou quando o microcontrolador é desligado e ligado novamente.
Exemplo de utilização:
1
2

void setup () {
pinMode (3 , INPUT ); // Defini o pino 3 como input

3
4

}

Código 1.1: função setup().

void loop()
Essa função cria um laço de repetição infinito, semelhante com o comando while(true),
todas as instrução existentes em seu interior são repetidas infinitamente. É nessa função que
colocamos o código propriamente dito do nosso projeto, nela podemos ler sucessivamente
as portas de entrada, ler as leituras provenientes de sensores, mudar a voltagem dos pinos
de saída como resposta a um determinado evento etc.
Exemplo de utilização:
1
2

int val ;

3

void loop () {
val = analogRead (3) ; // Permite a leitura analogica do pino 3

4

if ( val > 500) {

5

digitalWrite (13 , HIGH ); // Atribui 5V para o pino 13

6

}

7
8

}

Código 1.2: funcao loop().

Variáveis
As variáveis declaradas podem ter o escopo global ou local, variáveis globais são semelhantes
ao C/C++, basta declarar a variável fora das função, a variável deve ser declarada antes de
sua utilização pela função. Os tipos suportadas estão listadas na Tabela . O Arduino também
suporta conversão de variáveis, as funções utilizadas são: int(x), long(x), float(x), char(x),
byte(x); onde x é o valor a ser convertido.
Funções
1. pinMode(_numeroDoPino, _modo) - determina o comportamento do pino, e dessa
forma podemos defini-lo como input ou output, normalmente é utilizado dentro da
função setup();

1.2. ARDUINO

15

Nome

boolean
char
byte

int

long

float

double

array

Descrição
"true" ou "false"
Pode guardar um único caractere da tabela ASCII, ocupa 1 byte de memória.
Armazena um número do tipo
unsigned, entre 0 e 255, ocupa 1
byte na memória.
Possibilita guardar um valor inteiro de 2
bytes, ou seja, números entre −32768 e
32767. Podemos declarar a variávelint
como unsigned, dessa forma deixamos
de ter a parte negativa e podemos armazenar valores entre 0 e 65535.
Pode guardar valores numéricos de até
4 bytes, valores entre −2147483648 e
2147483647. Podemos declaras a variável long como unsigned, dessa forma
deixamos de ter a parte negativa e
podemos armazenar valores entre 0 e
4294967295.
Apresenta uma maior resolução que a
variável do tipo inteiro, ocupa 4 bytes
de memória interna, pode conter valores no intervalo de 3, 4028235 × 1038 e
−3, 4028235 × 1038 .
Possui as mesmas características e a
mesma precisão que o tipo float. Não
foi encontrato motivo para que esses
dois tipo de variáveis coexistam.
Armazena um conjunto de variáveis do
mesmo tipo.

Tabela 1.3: Variáveis suportadas pelo Arduino

1.2. ARDUINO

16

2. digitalWrite(_numeroDoPino, HIGH/LOW) - utilizado para determinar se o pino de
saída, configurado como output utilizando a função pinMode, está com valor alto(HIGH
= 5V) ou baixo (LOW = 0V);
3. digitalRead(_numeroDoPino) - possibilita a leitura de um pino de entrada digital,
configurado como input utilizando a função pinMode. O retorno é um valor lógico 0
ou 1, ou seja, LOW ouHIGH respectivamente;
4. analogRead(_numeroDoPino) - possibilita a leitura do valor analógico do pino especificado, desde que este possua um conversor A/D, valor é um inteiro entre 0 e 1023,
que representa a grandeza de diferença de potencial compreendida entre 0V e 5V.
5. analogWrite(_numeroDoPino,_valor) - possibilita a utilização dos pinos PWM
(Pulse Width Modulation);
6. millis() - retorna a quantidade de tempo, em milissegundos na forma de uma variável do tipo unsigned long, que passou desde que o programa atual começou a ser
executado, ou seja, do momento em que o Arduino foi inicializado;
7. micros() - mesmas características da função millis(), porém a variável long irá representar microssegundos;
8. delay(_milisegundos) - pausa a execução do programa por uma quantidade de
tempo, em milissegundos, especificada;
9. min(_valor1, _valor2) - retorna o menor valor entre os dois valores;
10. max(_valor1,_valor2) - retorna o maior valor entre os dois valores;
11. abs(_valor) - instrução que retorna o módulo de um número;
12. constrain(_valorTestar, _valorMenor, _valorMaior) - limita o valor de retorno a um intervalor especificado no parâmetro 2 e 3.
valor = valor se “valor” ∈ [valor1, valor2]; valor = valor1 se valor < valor1; valor =
valor2 se valor > valor2.
13. pow(_valor, _expoente) - calcula o resultado de um número a um determinado expoente;
14. sqrt(_valor) - calcula a raiz quadrada do valor especificado;
15. sen(_valor) - retorna o seno do valor em radianos;
16. cos(_valor) - retorna o coseno do valor em radianos;

1.2. ARDUINO

17

17. tan(_valor) - retorna a tangente do valor em radianos;
18. random() - permite gerar números pseudo-aleatórios, pode ser utilizado de duas formas:

random(_valorMaximo) – retorna um valor até o limite estabelecido como parâmetro, este, não está incluso no intervalo;

random(_valorMinimo, _valorMaximo) – retorna um valor pertencente ao intervalo especificado, “Resultado” ∈ [Valor mínimo; (Valor máximo) - 1].
Interrupções
Uma interrupção é a execução de uma função mediante a alteração de estado de um determinado pino, independente do ponto em que se encontra a execução do programa. O
Arduino UNO possui 2 pinos que suportam interrupções, os pinos digitais 2 e 3.
Para

configurar

as

interrupções

é

utilizada

a

função

attachInterrupt(_interrupcao,_funcao,_modo):
1. _interrupcao:indica o a interrupção a ser utilizada, o inteiro 0 está associado ao pino
2 e 1 ou pino 3;
2. _funcao: função que será chamada caso a interrupção ocorra, esta função não pode
ter retorno, deve ser do tipo void, é conhecida como rotina de serviço de interrupção;
3. _modo: define quando a interrupção deve ser acionada, são definidas quatro constantes para definir seu comportamento:

LOW: aciona a interrupção sempre que o pino tiver valor baixo;
CHANGE: aciona a interrupção sempre que o pino sofrer alteração de valor;
RISING: chama a interrupção sempre que o valor do pino passa de LOW para HIGH;
FALLING: a interrupção é acionada toda vez que o valor do pino é alterado de HIGH
para LOW.
A Figura 1.10 mostra a implementação de interruçao no pino 2, o tipo escolhido foi

CHANGE, ou seja, sempre que o pino 2 mudar de estado, a funçao piscar() será executada.
Comunicação Serial A Comunicação Serial é utilizada para possibilitar o Arduino a se
comunicar com outros dispositivos(Módulos GPS, GSM, WIFI, PC etc), é através deste canal
que é realizado o upload do código para o microcontrolador.
O Arduino Uno possui um canal de comunicação que está ligado aos pinos RX e TX,
pinos digitais 0 e 1 respectivamente, do ATmega328 , esse pinos são ligados ao ATmega16U2,
responsável pela tradução do sinal para comunicação USB.

1.2. ARDUINO

18

Figura 1.10: Exemplo de utilização de Interrupções.
A plataforma Arduino possui várias função que possibilitam o desenvolvimento de aplicações que utilizam comunicação serial, essas funções são utilizadas para envio e recebimento de dados, são elas:
1. Serial.begin(_speed, _config) – função utilizada para começar a comunicação
serial, ela configura a taxa de transmissão, e a quantidade de bytes a ser enviado, esse
último parâmetro é opcional;
2. Serial.avaliable() – retorna quantidade de bytes disponíveis para leitura, 64 é
quantidade máxima de bytes no buffer;
3. Serial.read() – ler o primeiro byte do buffer de entrada serial;

1.3. MOTORES

19

4. Serial.print() – escreve na saída serial caracteres no formato ASCII, a função aceita
números inteiros, flutuantes, caracteres e palavras. A função possui um segundo parâmetro, opcional, que define o tipo de base utilizada para formatar o valor enviado
(BIN, DEC, HEX etc).

1.3 Motores
Os motores elétricos são atuadores mecânicos, ou seja, transformam energia elétrica em
mecânica, basicamente utilizam imãs para se movimentar, utilizando princípios básicos do
magnetismo.
Os motores mais utilizados na robótica são os de corrente contínua, de passo e os servomotores, apesar de todos seguirem o mesmo princípio, tem características e utilidades diferentes.

1.3.1 Motores de corrente contínua
A criação dos motores de corrente contínua, Figura 1.11, teve a contribuição de vários pesquisadores, começando com a descoberta do eletromagnetismo por Hans Oersted em 1820,
e dando prosseguimento com pesquisas de William Sturgeon, Joseph Henry, Andre Marie
Ampere, Michael Faraday, Thomas Davenport entre outros. O primeiro motor utilizando
eletroímãs foi demonstrado por Anyos Jedik em 1828 [28].
O principal componente dos motores elétricos são as bobinas, que consistem em
enrolamento de fios. Quando a corrente elétrica passa de uma extremidade a outra é gerado
um campo magnético, o torque produzido por este campo magnético gira o eixo do motor,
gerando energia cinética, esse é o princípio usado nos motores elétricos [22].
Para fazer o motor funcionar é necessário fornecer-lhe energia elétrica na faixa de tensão
ideal, indicada na sua especificação. Se a tensão for baixa o motor funcionará, porém, com
baixa potência, ao aumentar a tensão, o motor terá sua potência incrementada, entretanto,
quanto maior a tensão, menor o tempo de vida do motor [22].
A maioria dos motores CC tem velocidades entre 3000 e 9000 rotações por mínuto, que
aquivale a 50 e 150 revoluções por segundo, respectivamente. Apesar da alta velocidade,
esse motores possuem um baixo torque, e infelizmente os robôs necessitam de torque
elevado, para se mover, puxar cargas e levantar seus manipuladores [22].
Para realizar atividades que necessitam de torque, os motores CC são combinados com
diversos tipos de engrenagens, através da combinação de engrenagens com diferentes raios,

1.3. MOTORES

20

Figura 1.11: Esquema do motor de Corrente Contínua.
Figura 1.12, podemos manipular a quantidade de força que será gerada. Se a engrenagem
de saída é maior do que a de entrada, o torque aumenta. Se a engrenagem de saída é
menor do que a de entrada, o torque diminui. Os equipamentos que implementão essas
características são chamados de Caixas de Redução [22].
Motores CC, Figura 1.13, geralmente são utilizados para locomoção de robores pneumáticos ou de esteiras, que não necessitam de grande precisão em seus movimentos, Figura
1.14.

1.3.2 Servomotores
Servomotores, Figura 1.15, são motores elétricos com a capacidade de girar seu eixo para
uma posição específica. São muito utilizados na fabricação de brinquedos, tais como:
ajuste de direção de carros e controle da direção das asas de aviões de controle remoto. Esta
posição, normalmente, está entre 0º e 180º graus a partir de um ponto de referência, dessa
forma, o eixo do servo motor está limitado a uma rotação de 180º graus [22].
Para definir o ângulo, é enviado ao motor um sinal no formato PWM (Pulse Width Modulation), esse sinal pode ter entre 0 e 5 volts. O circuito do servo motor faz o monitoramento
desse sinal e percebe alterações desse valor durante 1 até 2 milisegundos, a duração desse
pulso define a posição do braço do motor [22].
Robôs do tipo Hexapod [4], Figura 1.16, utilizam diversos servomotores para movimentar

1.3. MOTORES

21

Figura 1.12: Caixa de redução para aumentar o torque

Figura 1.13: Motor de Corrente Contínua com Caixa de Redução acoplada.

Figura 1.14: Robo que utiliza motor CC para se mover
.

1.3. MOTORES

22

Figura 1.15: Imagem de servomotor
suas ”pernas”.

Figura 1.16: Robô haxapod controlado por Arduino

1.3.3 Motor de Passo
Motores de passo, Figura 1.17, são motores de corrente contínua que possuem duas ou mais
bobinas independentes, Figura 1.18, estas bobinas devem ser energizadas em intervalos
fixos para manter a rotação do eixo do motor, ou seja, para que o giro ocorra, o rotor deve
ser conduzido em uma sequência horária ou antiorária de energização [29].

1.3. MOTORES

23

Os motores de passo possuem um número definido de passos ou intervalos magnéticos,
cada vez que uma bobina é ligada em sequência, o eixo do motor roda um passo. Esses
motores são utilizados em aplicações que necessitam de grande precisão como impressoras,
máquinas CNC e algumas aplicações de robôtica [29].
Motores de passo são utilizados em braços robóticos, Figura 1.19, esses robôs necessitam
de grande precisão para realizar suas tarefas.

Figura 1.17: Imagem de motor de passo muito utilizado na fabricação e impressoras 3D

Figura 1.18: Esquema interno de um motor de passo

1.4. BATERIAS

24

Figura 1.19: Imagem de braço robótico que utiliza motores de passo.

1.4 Baterias
Historicamente a primeira bateria foi inventada em 1800 por Alessandro Volta, Figura 1.20,
daí por diante essa tecnologia avançou muito, possibilitando novas descobertas, invenções
e aplicações. As indústrias de eletrônicos, informática e comunicação, engenharia elétrica e
grande parte das indústrias de química foram fundadas nas descobertas possibilitadas pela
bateria [28].
As baterias utilizam um fenômeno químico chamado de reação redox, que ocorre
quando os elétrons são transferidos do átomo oxidado para o átomo reduzido, esses elementos são chamados de Anodo e Catodo, respectivamente. A energia liberada por essa reação
pode ser utilizada para realizar trabalho elétrico [27]. A combinação de materiais utilizados
como anodo e catodo, caracterizam o tipo da bateria, voltagem fornecida por célula, se a
bateria poderá ser recarregada, a densidade de armazenamento (razão entre quantidade de
carga elétrica e peso) e quantidade de ciclos de vida. Hoje em dia são utilizados vários tipos
de baterias: bateria de níquel cádimo NiCd, de hidreto metálico de níquel Ni-MH, Acumulador de Chumbo, de íon-polímero LiPo.

1.4.1 Níquel Cádimo – NiCd
A bateria de NiCd, Figura 1.21, foi a segunda bateria recarregável a ser desenvolvida, foi utilizada durante vários anos como a principal bateria dos equipamentos eletrônicos, porém

1.4. BATERIAS

25

Figura 1.20: Primeira bateria criada por Alessandro Volta
está sujeita a uma condição chamada de “memória”, que ocorre quando é carregada antes da
descarga completa, isso faz com que a vida útil da bateria seja reduzida consideravelmente.
Cada célula possui cerca de 1,2 volts, e estão normalmente disponíveis em tamanhos padrão
de bateria alcalina tipo AA e AAA [29].

Figura 1.21: Bateria de NiCd no padrão AAA

1.4.2 Hidreto Metálico de Níquel - NiMH
Essa bateria, Figura 1.22 tem as mesmas aplicações que a bateria de NiCd, porém praticamente não sofrem o efeito “memória”, oferece elevado grau de armazenamento para o seu

1.4. BATERIAS

26

tamanho, muitas vezes entre 1000 mAh a 4500 mAh, e tipicamente encontradas em células
de 1,2v, tem vida útil entre 400 e 600 recargas, devido ao material utilizado em sua fabricação
possui um preço mais elevado que as baterias de NiCd [29].

Figura 1.22: Bateria NiMH utilizada tem telefones sem fio

1.4.3 Polímero do Lítio - LiPo
Bateria de polímero de lítio, Figura 1.23, é uma das tecnologias mais atuais, possuindo uma
alta relação potência-carga, geralmente cada célula desta bateria tem 3,7 v. Essas baterias
são leves e têm a capacidade de fornecer uma grande quantidade de corrente muito rapidamente, têm o valor acessível e são muito utilizadas em aeromodelismo e automodelismo.
As baterias LiPo estão disponíveis em pacotes de 7,4 v (2 células), 11,1 v (3 celulas), 18,5 v (4
celulas) e 22,2 v (5 celulas) [29]. Apesar da grande capacidade desta bateria, devemos tomar
cuidado com a sua carga e descarga, pois se sua diferença de potencial por célula for inferior
a 3,0 volts, esta corre um grande risco de se incendiar, esse mesmo fato pode ocorrer caso a
bateria não seja carregada de forma adequada [29].

1.4.4 Bateria de Chumbo-Ácido
Esse tipo de bateria, Figura 1.24, é utilizada nos carros, barcos, sistema de energia solar, sistemas de backup. São pesadas e volumosas, porém tem a capacidade de fornecer uma grande
potência e uma excelente capacidade de armazenamento, estão disponíveis no mercado baterias de 5 Ah a 150 Ah. Possui placas de chumbo disposta em série, cada uma produz cerca
de 2 v, a espessura dessas placas determina o tipo de utilização da bateria [29].
Cada tipo de bateria tem suas características, vantagens e desvantagens, a tabela 1.4 faz
um comparativo das baterias citadas acima.

1.4. BATERIAS

Figura 1.23: Bateria LiPo 2200 mAh utilizada em aeromodelismo

Figura 1.24: Bateria de chumbo de 1,2 Ah utilizada em Nobreaks

27

1.5. ENERGIA SOLAR

28

Tipo

Voltagem

Volts/Cel

Células

Peço em U$

Peso

Amp/Hora

LiPo

11,1 v

3,7 v

3

$32,00

367 g

5000 mAh

NiCad

12 v

1,2 v

10

$49,99

907,2 g

5000 mAh

NiMh

12 v

1,2 v

10

$49,99

907,2 g

5000 mAh

Chumbo - Ácido

12 v

2v

6

$15,99

1814,4 g

5000 mAh

Tabela 1.4: Tabela comparativa dos principais tipos de bateria, dados fornecidos por [29]

1.5 Energia Solar
Com a escassez de combustíveis fósseis, fontes de energia alternativa estão sendo cada vez
mais importante para nossa sociedade. A energia solar é uma das mais promissoras, já que
pode ser encontrada facilmente em praticamente todas as regiões do nosso planeta [20].
O efeito fotovoltaico foi identificado pela primeira vez em 1839 por Becquerel. Ele detectou uma diferença de potencial entre dois eletrodos imersos em um eletrólito, quando
incidisse luz. A primeira célula solar de silício, com as principais características semelhantes
às atuais, foi desenvolvida por Gerald Pearson, Calvin Fuller e Daryl Chapin em 1954 [16].
A célula solar ou fotovoltaica é o dispositivo que possibilita converter radiação solar em
energia elétrica, isto é, a incidência de fótons no dispositivo produz uma diferença de potencial e corrente elétrica. Quando uma célula solar é exposta ao sol, os fótons que incidem
geram pares de elétrons-lacunas (ausência de elétrons) em uma região da célula, essas lacunas provocam a extração de elétrons em outra região da célula, Figura 1.25, dessa forma, se
este dispositivo for conectado a um circuito externo obtêm-se uma corrente elétrica e uma
diferença de potencial [16].
Hoje existem painéis fotovoltaicos com as mais variadas potências, desde placas maiores
para uso residencial de 60 a 150 watts,Figura 1.26, até placas menores para uso em dispositivos portáteis geralmente entre 1 a 2 watts, Figura 1.27.

1.6 Sensores
No mundo da robótica o sensor pode ser considerado o “sentido” do robô, ou seja, é por
meio deste que a máquina irá perceber o ambiente interno e externo, e dessa forma ter a capacidade de tomar decisões sobre os eventos ocorridos, atingir metas e agir com inteligência
[22].
O avanço da tecnologia vem desenvolvendo a cada dia sensores dos diversos tipos e características, impulsionando o desenvolvimento da robótica. Um robô tem normalmente
dois tipos de sensores [22]:
• Sensores Proprioceptivos: Estes percebem o ambiente interno da máquina. Geral-

1.6. SENSORES

29

Figura 1.25: Esquema de funcionamento de uma placa solar, com suas regiões.

Figura 1.26: Placa solar residencial de 150 watts.

1.6. SENSORES

30

Figura 1.27: Micro placa fotovoltaica de 0,05 watts.
mente são utilizados para verificar posição ou angulação de roda, braço, câmeras e
outros sensores.
• Sensores Exteroceptivos: Estes sensores percebem o ambiente externo ao robô tal
como os níveis de luminosidade, distância a um objeto, presença de som, movimento,
pressão, temperatura, umidade etc.
A utilização desses dois tipos de sensores constituem o sistema preceptor de um
robô [22]. Segue na tabela 1.5 os tipos de sensores mais utilizados:
Propriedade Física

Tecnologia de Sensor

Contato

bump, switch

Distância

Ultrassom, radar, infra vermelho

Nível de luminosidade

Fotocélulas e câmeras

Nível de som

Microfones

Aceleração

Acelerômetro e giroscópio

Rotação

Encoders e potenciómetros

Magnetismo

Magnetismo

Cheiro

Sensores químicos

Temperatura

Termômetro e infra vermelho

Inclinação

Inclinômetro e giroscópio

Pressão

Medidos de pressão

Altitude

Altímetro

Tabela 1.5: Alguns sensores utilizados na robôtica
Apesar dos grandes avanços os sensores sofrem com problemas de precisão, uma vez
que os dados capturados por estes podem sofre interferências diversas, causados pelo meio
externo ou pelos seus próprios componentes internos [22].

1.6. SENSORES

31

Figura 1.28: Botão utilizado nas interfaces diversos equipamentos eletrônicos

Figura 1.29: LDR

1.6.1 Sensor de Contato
Esse tipo de sensor, Figura 1.28, é provavelmente o mais simples, seu funcionamento ocorre
utilizando uma base binária, circuito aberto ou fechado. Esse princípio pode ser aplicado
em diversas situações, entre elas:
• Detectar contato com outro objeto;
• Estágio de posicionamento e limite de curso;
• Sensor de eixo de encoder para detectar quantidade de giro de um motor;
• Para acionamento de funcionalidades da interface dos dispositivos eletrônicos, botões
de mouse, teclado, telefone, calculadora, entre outros.

1.6.2 Sensor de Luminosidade
Sensores de luminosidade, Figura 1.29, medem a quantidade de luz sobre uma célula fotoelétrica. Essas células têm sua resistência elétrica interna dependente do índice de luminosidade, a resistência é baixa quando a célula está sendo iluminada e alta no escuro [22]. Esse
tipo de sensor normalmente é conhecido como LDR (Light Dependent Resistor).
A fotocélula tem uma trilha ondulada em seu interior, o material que forma essas ondulações é responsável pela variação da resistência. Esses sensores podem detectar uma ampla
gama de comprimento de ondas, incluindo luz ultravioleta e infra-vermelho [22].

1.6. SENSORES

32

1.6.3 Sensor Ultrasônico de Distância
Esse sistema utiliza frequências sonoras, não perceptíveis a audição humana, para verificar a
existência de obstáculos. O sensor, Figura 1.30, é constituído por um emissor e um receptor.
Quando o emissor emite a frequência, o sensor inicia um temporizador que é interrompido
quando o receptor reconhece o retorno da frequência, dessa forma, conhecendo o tempo
que a frequência levou para percorrer o caminho de ida e volta, e a velocidade do som, podemos calcular a distância entre o sensor e o obstáculo, para isso utilizamos a fórmula [22]:

Distância = (T empoParaRetornoDaFrequencia ∗ VelocidadeDoSom)/2
A velocidade do som pode ser considerada igual a 340 m/s, na fórmula a divisão por 2
deve-se ao fato de que a onda é enviada e rebatida, percorrendo o dobro a distância até que
o sensor capte o eco [22].

Figura 1.30: Sensor Ultrasônico HC-SR04, bastante utilizado com o Arduino

1.6.4 Sensor de Corrente elétrica
O sensor de corrente,Figura 1.31, é utilizado para medir a intensidade de corrente que passa
por um determinado ponto do circuito. Esse sensor é bastante útil para mensurar o gasto
de energia de um circuito, e dessa forma, possibilitar o desenvolvimento de técnicas para
aumentar o tempo de autonomia do robô [23].

Figura 1.31: Sensor de Corrente ACS 712, muito utilizado em projetos de robótica

1.6. SENSORES

33

Figura 1.32: Acelerometro com detecção da angulação dos 3 eixos.

1.6.5 Acelerômetro
O acelerômetro, Figura 1.32, é utilizado para medir a força gravitacional ou aceleração. Ao
inclinar esse sensor é possível medir a força gravitacional em relação a quantidade de inclinação. Esses sensores possuem até 3 eixos de detecção [29].
Hoje em dia muitos dispositivos utilizam o acelerômetro para detecção de choque mecânico, estabilização de plataformas, auto nivelamento ou inclinação, acessibilidade, entre
outros [29].

1.6.6 Sensor de Temperatura
O sensor de temperatura converte temperatura em um sinal elétrico através de transdutores.
Existem 4 (quatro) tipos de transdutores: RDTs, Termistores, CI Sensores, Pares termoelétricos [12].
• RDTs: Resistance Temperature Detectors, Figura 1.33, são resistores que variam sua resistividade de acordo com a temperatura, a maioria usa como material sensor a platina. A corrente de medida que atravessa esse sensor pode provocar o seu aquecimento, e dessa forma, criar medições erradas de temperatura, essa é a principal desvantagem na utilização deste tipo de sensor [12].
• Termistores: Figura 1.34, Tem as mesmas características dos RDTs, no entanto são
fabricados com materiais cerâmicos semicondutores e apresentam um volume muito
pequeno, refletindo uma baixa capacidade térmica e dessa forma menor possibilidade
de afetar a medição do corpo em questão [12].
• CIs Sensores: A grande vantagem da utilização desse tipo de sensor é que eles permitem obter uma resposta linear, no entanto, devido ao seu tamanho e a necessidade de

1.6. SENSORES

34

Figura 1.33: Desenho de um RDTs

Figura 1.34: Termistor NTC 20K (SEN005)
alimentação externa, o aquecimento desse sensor pode alterar o resultado da medição [12].Um CI bastante utilizado é o LM35, Figura 1.35.
A indústria está cada vez mais fornecendo sensores “espertos”, tendo uma maior capacidade de fornecer as informações corretas para computação [12].

Figura 1.35: LM35 - CI sensor de temperatura bastante popular

• Pares Termoelétricos: Esse tipo de sensor é indicado para medida de temperaturas

1.6. SENSORES

35

muito elevadas e não precisam de fonte de alimentação. O princípio de funcionamento, Figura 1.36, consiste na junção de dois metais diferentes submetidos a temperaturas diferentes, esse fato ocasiona uma diferença de tensão proporcional à diferença de temperatura, dessa forma, a voltagem indicada nos terminais do sensor é
traduzida em temperatura [12].

Figura 1.36: Esboço do funcionamento de um Par Termoelétrico

1.6.7 Sensor de Som (Microfone)
Microfone é um dispositivo que converte vibrações sonoras em sinais elétricos, são aplicados em telefones, equipamentos de gravação e sensores de distância baseados em ultrasom [25]. O sensor SEN-00001, Figura 1.37, possui muita documentação de utilização com o
Arduino.
A grande parte dos microfones utilizam um diafragma que vibra quando as ondas sonoras incidem sobre ela, esta por sua vez induz uma corrente variável numa bobina eletromagnética [25].

1.6.8 Sensor de Vibração
O sensor de vibração é utilizado pra captar vibração de estruturas físicas, convertendo essas vibrações em sináis elétricos. São muito utilizados na industria para verificar funcionamento de motores, centrífugas ou qualquer equipamento que utilize algum tipo de movimento em seu funcionamento. Esse monitoramento ajuda na prevenção de danos nos
equipamentos, uma vez que o mau funcionamento pode ser identificado no início [25].
Esses sensores são geralmente construídos de materiais piezoelétricos, Figura 1.38,que
possuem capacidade de gerar tensão apartir de um esforço mecânico [25].

1.6.9 Sensor de Campo Magnéico
O sensor de campo magnético, como seu nome diz, destina-se a medir campos magnéticos
(que podem ser os produzidos pela terra ou gerados através de imãs), é muito utilizado nos
aviões, pois com a medida do campo magnético terrestre, é possível, junto com o acelerômetro, monitorar a direção e a inclinação do aparelho. Também é possível utiliza-lo para medir

1.6. SENSORES

36

Figura 1.37: Sensor de som SEN-00001 muito utilizado com o Arduino

Figura 1.38: Sensor de Vibração Piezoelétrico Meas
a rotação de um motor, fazendo a leitura da variação do campo magnético exercido pelo
imã do motor [25]. Segue Figura 1.39 o sensor 177 725z, utilizado para medição de campos
magnéticos.

Figura 1.39: 177 725z - Sensor de campo magnético

1.6. SENSORES

37

Esse sensor também pode ser utilizado para medir corrente elétrica. Um fio que é percorrido por uma corrente elétrica gera um campo magnético ao seu redor, medindo esse
campo e utilizando as fórmulas que os relacionam, é possível verificar a quantidade de corrente conduzida pelo fio [25].

1.6.10 Sensor de peso
Através deste sensor é possível medir o peso de algum objeto ou uma força aplicada sobre
ele, os modelos cuja utilização é mais simples são os resistivos, quanto maior a força exercida
sobre ele, menor será a resistência entre seus terminais [25].
Os sensores de peso disponíveis no mercado precisam de cuidado em sua utilização, pois
possuem peso máximo suportado, exercendo uma força maior que a recomendada, o sensor
pode ser danificado permanentemente [25].A Figura 1.40 traz o sensor de peso IESP-12 e SF4.

Figura 1.40: Sensores de peso IESP-12 e SF4

1.6.11 Codificadores Óticos
Codificadores Óticos ou Encoders são utilizados para fornecer posição angular com base no
ângulo de rotação de seu eixo. Esse tipo de sensor, utiliza um disco acoplado em seu eixo
contendo uma ou mais trilhas de pequenas janelas. De um dos lados do disco são posicionados diodos emissores de luz (LED), e do outro, fotodetectores, cada vez que uma janela
passa defronte o LED, o fotodetector emite um sinal. A combinação dos sinais dos diversos
detectores nas diferentes trilhas fornece uma codificação única para cada posição angular.
A Figura 1.41 mostra um motor DC com Codificador Ótico interno.
Os codificadores utilizam duas técnicas de codificação da trilha: código binário e código
Gray. O código binário, Figura 1.42, pode ser utilizado diretamente, porém pode apresentar
ruído durante a transição das janelas. No código Gray, Figura 1.43, ocorre apenas um bit de
transição em cada janela, eliminando eventuais ruídos, contudo, este código necessita de
uma tabela de conversão para o código binário.

1.6. SENSORES

38

Figura 1.41: Motor com codificador interno

Figura 1.42: Disco para codificação binária sequencial

1.6. SENSORES

39

Figura 1.43: Disco com os sensores luminosos utilizados para detectar a angulação do motor,
utilizando código Gray

Capítulo 2
Desenvolvimento
2.1 Materiais Utilizados
2.1.1 Arduino UNO
No projeto foi utilizado o Arduino UNO R3, Figura 2.1, que utiliza o microcontrolador ATmega328, este possui 14 pinos digitais de entrada e saída, 6 entradas analógicas, 3 pinos de
referência, 1 pino de 5 v, 1 pino de 3,3 v, uma frequência de trabalho de 16 MHZ, memoria
flash de 32 KB, SRAM de 2 KB e EEPROM de 1 KB.

Figura 2.1: Arduino UNO

2.1.2 Bateria Solar
Como fonte de captação e armazenamento de energia elétrica foi utilizada um carregador
de celular e tablet, Figura 2.2, com painel solar de 0,7 Watts, com capacidade de armazena40

2.1. MATERIAIS UTILIZADOS

41

mento aproximado de 3,84 Ah a 5 v, duas saídas USB de 5 v DC e uma entrada para recarregar.

Figura 2.2: Imagem da bateria utilizada
A descrição da bateria informa que a mesma possui 30 Ah a 5 V, para confirmar essa característica foi realizado um teste de verificação. Para o teste foi utilizado um Arduino UNO,
a bateria, um recipiente de proteção e um cabo USB.

Figura 2.3: Teste para verificar a capacidade real da bateria
O teste consiste em utilizar a bateria com um equipamento que tenha a energia/hora
consumida bem definida, e dessa forma podemos utilizar a fórmula abaixo para verificar a
capacidade real:

2.1. MATERIAIS UTILIZADOS

42

Figura 2.4: Teste para verificar a capacidade real da bateria
CapacidadeDaBateria = ConsumoPorHora ∗ HoraDeFuncionamento
Ou seja, multiplicamos a carga utilizada por hora, pela quantidade de horas que a bateria conseguiu alimentar o dispositivo. Em nosso teste foi conectado um Arduino UNO a
bateria através de um cabo USB, foi verificado através de um multímetro que o dispositivo
estava consumindo aproximadamente 40 mAh. O circuito foi armazenado em um recipiente
de poliéster devidamente lacrado e protegido da luz solar, Figura 2.3 e 2.4, nessas condições a bateria manteve o circuito em funcionamento durante aproximadamente 4 dias, e
utilizando a fórmula descrito acima temos que a capacidade a aproximada da bateria é de
3,84 Ah, muito abaixo do especificado na descrição.
Porém essa diferença de potência, não implica em mudanças no projeto original.

2.1.3 Sensor Ultrassônico HC-SR04
O sensor ultrassônico HC-SR04, Figura 2.5, é utilizado para detectar objetos e medir distâncias entre estes objetos e o sensor, podendo medir distâncias de 2cm a 4m, com uma
precisão de 3 milímetros. O módulo possui um transmissor ultrasônico, um receptor e um
circuito de controle [17].
Possui quatro pinos: entrada de energia de 5 v, GND, pino para disparar o envio do sinal
e pino de interrupção, que apresenta nível alto quando o sinal é recebido.

2.1.4 Motores
Foram utilizados 2 motores DC com caixa de redução e rodas de plastico e borracha, Figura
2.6.
Cada motor funciona de 3 v-6 v, em nosso projeto estamos utilizando os motores com
6 v para obter um maior torque na movimentação. Nessa configuração temos as segintes

2.1. MATERIAIS UTILIZADOS

43

Figura 2.5: Sensor HC-SR04

Figura 2.6: Par de motor com caixa de redução e rodas
caracteriśticas: 230 RPM, corrente de 150 mA, distância pecorrida de 47,7 m por minuto e
torque de 1,1 Kg/cm.

2.1.5 Conversor Dc Dc Step Up Xl6009
Esse componente, Figura 2.7, foi utilizado para elevar a tensão que alimenta os motores.
Possui faixa de tensão de entrada de 3 v–32 v e faixade tensão de saída de 5 v–35 v, corrente
máxima de entrada de 4 Ah e uma eficiência de conversão de até 94%. O valor da tensão de
saída pode ser regulado por um trimmer localizado na placa.

2.1. MATERIAIS UTILIZADOS

44

Figura 2.7: Módulo Step Up Xl6009

2.1.6 CI L293D
Esse CI, Figura 2.8, implementa duas pontes H, pode controlar motores de até 36 v com corrente constante de 600 mAh ou corrente de pico em torno de 1,2 Ah. Para controlar o Motor
1, utiliza-se os pinos 2 e 7. Para o Motor 2, os pinos 15 e 10 como INPUT. Quando se aplica
5 v a um input, o motor correspondente gira pra um lado, colocando 5 v no outro, o motor
gira do lado inverso. Os pinos 3 e 6 servem para alimentar o Motor 1 e os pinos 14 e 11, o
Motor 2. Segue mais detalhes na Figura 2.9 e na Tabela 2.1.

Figura 2.8: L293D

2.1. MATERIAIS UTILIZADOS

45

Figura 2.9: Pinagem retirada do datasheet do L293D [18]
Pino

Descrição

Enable 1

Ativa os pinos Input e Output 1 e 2

Input 1 e 2

Controla o sentido do Motor 1

Output 1 e 2

Saída, onde os terminais do Motor 1 são conectados.

Ground

Referência

VCC1

Alimentação do CI, 5 v

VCC2

Alimentação dos motores, suporta até 36 v

Enable 2

Ativa os pinos Input e Output 3 e 4

Input 3 e 4

Controla o sentido do Motor 2

Output 3 e 4

Saída, onde os terminais do Motor 2 são conectados.

Tabela 2.1: Descriçao dos pinos do CI L293D [18]

2.1.7 Demais materiais utilizados
• 5 (cinco) LDRs;
• 5 (cinco) resistores de 10 k e 1/4 w de potência;
• Placa de programação de 830 pontos;
• Mini roldana giratória 360º;
• Resina e catalisador de poliester;
• Fibra de vidro;
• Furadeira;

2.2. ARQUITETURA DO ROBÔ

46

Os materiais utilizados para o desenvolvimento do projeto foram adquiridos fora do brasil, através do site www.aliexpress.com e www.ebay.com. Todos os produtos foram entregues como planejado, porém, devido a deficiência de trabalho da Receita Federal nas Unidades de Tratamento Internacionais, as encomendas ficaram 3 meses aguardando a triagem
realizada por esta autarquia. Foi gasto aproximadamente R$ 250,00 e o tempo para desenvolver o projeto foi de 5 meses.

2.2 Arquitetura do Robô
O desenvolvimento de um sistema robótico é bastante complexo, dessa forma, se faz necessário a criação de um conceito de alto nível para discriminar a organização e a estrutura dos
componentes utilizados no seu desenvolvimento. A arquitetura utilizada para o desenvolvimento do projeto proposto por este trabalho está representada na Figura 2.10

Figura 2.10: Estrutura dos componentes utilizados para desenvolver do sistema robótico

2.2.1 Microcontrolador
Descrição Módulo responsável por todo comportamento do robô.
O Arduino Uno foi a plataforma escolhida para o desenvolvimento do projeto, os motivos para sua utilização foram: custo acessível, quantidade de portas I/O compatível com

2.2. ARQUITETURA DO ROBÔ

47

o projeto, vários sensores disponíveis no mercado e a grande quantidade de informações e
manuais disponíveis na internet.
O Arduino é responsável por processar todas as informações dos sensores de luminosidade
e obstáculo, além de enviar comandos para o módulo de locomoção, é nele que está implementado o algoritmo responsável pela busca dos pontos luminosos, com o objetivo de
recarregar as baterias. Ele está ligado diretamente a todos os módulos do sistema, coordenando e gerando respostas para os estímulos gerados pelos sensores.
As portas I/O digitais são utilizadas para controlar os motores e sensor Ultrassônico. As portas analógicas fazem a leitura dos LDRs, e a saída de 5 v é utilizada para alimentar o CI L293D,
sensor Ultrassônica e os LDRs.

2.2.2 Módulo de Locomoção
Descrição Módulo responsável pelo deslocamento.
O módulo de locomoção, como o próprio nome diz, é responsável pela locomoção do
robô. Ele é formado por 3 (três) componentes, o primeiro é o conjunto de motores de corrente contínua de 6 v, esses possuem caixas de redução, com a finalidade de aumentar o
seu torque, e dessa forma, possibilitar a força necessária para deslocar o robô até o destino
desejado.
O segundo componente utilizado é o Circuito Integrado L293D, esse circuito possue duas
funções, a primeira é o fornecimento de corrente necessária para o funcionamento dos motores, visto que as portas do Arduino Uno trabalham com baixa corrente, em média 50 mAh,
e cada motor utilizado necessita de 150 mAh. A segunda função é chavear o sentido de rotação dos motores e dessa forma definir a direção que robô irá seguir. Para realizar o controle
do fluxo da corrente o CI L293D implementa duas pontes H, Figura 2.11, circuito muito utilizado na robótica.
O terceiro componente, Conversor DC DC Step Up, foi utilizado para corrigir algumas
características da bateria e do CI L293D, o primeiro fornece tensão de 5 v, e o motor utilizado
necessita de 6 v, e o segundo reduz a tensão em 0,7 v, devido as características dos diodos
utilizados da contrução da ponte H, dessa forma foi necessário aumentar a tensão fornecida
ao CI L293D de 5 v para 7 v. O Conversor possui um trimpot para regular essa tensão de saída.

2.2.3 Módulo de Energia
Descrição Módulo responsável pela alimentação do sistema e recarga das baterias.
O módulo de energia é responsável pelo fornecimento de energia a todo o sistema, através de sua célula fotovotáica ele converte os raios solares em energia elétrica e armazena
essa energia em duas baterias de Lítio de 3,7 v.

2.3. MONTAGEM DO ROBÔ

48

Figura 2.11: Exemplo de implementação de uma Ponte H, as portas 2 e 4 do CI controlam
o sentido de rotação, e as portas 1 e 10 são os polos positívo e negativo, respectivamente,
responsáveis pelo fornecimento de corrente.
Como o módulo de bateria utilizado originalmente é destinado para recarregar celulares, ele possue um conversor DC-DC que eleva os 3,7 v da bateria para 5 v. Esse conversor
alimenta diretamente o microcontrolador Arduino e o conversor DC-DC do modulo de Locomoção.

2.2.4 Sensores
Descrição Módulo contém o sensor ultrassônico e os LDRs.
A fim de perceber o ambiente externo, nosso robô utiliza dois tipos de sensores: LDR e
Sensor Ultrasônico de Distância. Foram utilizados 4 LDRs ao longo das direções norte, sul
leste e oeste do chassis, além de um LDR próximo da célula solar, no módulo de energia,
para verificar se o robô está na posição mais favorável para captar os raios solares. O sensor Ultrasônico foi instalado na parte frontal para verificar se existem barreiras que possam
impedir o deslocamento.

2.3 Montagem do Robô
A primeira etapa na montagem do robô foi a fabricação de seu chassi. Para tal, foi utilizado
uma folha de fibra de vidro, resina de laminação, catalizador, pincel, tiner, tesoura, caneta
para marcação e molde de emborrachado, conforme Figura 2.12.
O formato do robô foi desenhado no Software FireWorks e impresso em uma folha de
A4 comum, logo após, o desenho foi transferido para uma folha de emborrachado de espes-

2.3. MONTAGEM DO ROBÔ

49

Figura 2.12: Fabricação do chassis
sura média, recortado o emborrachado, estava pronto a fôrma para a fibra de vidro. Logo
em seguida foram recortados três pedaços da folha de fibra de vidro no mesmo formato do
emborrachado, com 30 30 cm de largura e 22 22 cm de comprimento.
A segunda etapa foi a preparação da resina de laminação, para isto, foi utilizado uma vasilha pequena, um bastão de madeira, uma seringa de 20 ml e outra de 3 ml. Para evitar a
cura prematura da resina, a mistura foi preparada em duas vezes. Em cada etapa foi adicionado 100 ml de resina de laminação e 1 ml de catalizador, após 1 ou 2 minutos de mistura a
produto está pronto para aplicação.
A primeira camada de resina foi aplicada por cima da fôrma de emborrachado, logo
após foram aplicadas três vezes as camadas de fibra de vidro e resina, alternadamente. Após
o período de cura da resina, 24 h, foi realizado o acabamento das bordas e os furos para
fixação da roldana e dos motores, Figura 2.13a.
Para melhorar o acabamento, a plataforma foi pintada com tinta a óleo para portão na
cor prata, em seguida os motores e a roldana foram fixados, Figura 2.13b.

(a) Chassi depois do acabamento

(b) Chassi com roldana e motores

Figura 2.13: Acabamento final.

2.3. MONTAGEM DO ROBÔ

50

Após a construção do chassi, o Módulo de Energia foi fixado, para tanto, foi utilizado um
jogo de fixador de quadro de parede da marca 3M, esse fixador permite a fácil remoção e
recolocação do módulo. O processo de fixação do Módulo de Energia está registrado nas
Figuras 2.14a à 2.14b.

(a) Fixador aplicado no chassi

(b) Fixação finalizada

Figura 2.14: Fixação do módulo de Energia.
Para possibilitar uma fácil alteração do circuito, foi utilizada uma placa de prototipação
com 480 pinos de 83x55 mm, a protoboard foi fixada com fita duplaface de silicone.
Após todos os componentes do robô serem instalados, Figura 2.15a à 2.15g, começou
a fase de instalação do software de controle. Para o envio do código fonte foi utilizada a
interface do arduino e sua IDE instalada em um notebook.

2.4. DESVIO DE OBSTÁCULOS

51

(a) Placa de prototipação com o circuito

(b) LDR instalado no chassis

(c) Sensor ultrassônico instalado

(d) Arduino instalado no chassis

(e) Módulo Step Up instalado no chassis (f) Motagem do robo completa - Frente

(g) Motagem do robo completa - Traz

Figura 2.15: Monstagem do robô

2.4 Desvio de Obstáculos
Para que nosso robô consiga alcançar as áreas com maior luminosidade, ele necessita desviar de possíveis obstáculos que podem aparecer no caminho, para isso, foi desenvolvido um
algoritmo de desvio de obstáculos, que é executado sempre que o robô se desloca, conforme
algoritmo 2.16.
Esse algoritmo verifica se existe algum objeto sólido a uma distância entre 44 cm e 22 cm,
em caso positivo, o robô considera seguro para tentar desviar e contornar tal objeto, porém,

2.5. BUSCA POR FONTE DE ENERGIA

52

se o valor for inferior a 22 cm, devido as dimenções deste, não é seguro executar o desvio,
dessa forma, é realizado o movimento de ré e reexecutado o algorítimo de desvio.

Figura 2.16: Algoritmo de desvio

2.5 Busca por Fonte de Energia
O objetivo principal do projeto, é desenvolver uma máquina que seja capaz de restabelecer
a carga de suas baterias através de energia solar, para isso, o robô precisa executar tarefas
que lhe permita encontrar regiões com insidência direta de raios solares. Foram utilizados 5
LDRs, distribuídos conforme Figura 2.17, para verificar a direção mais propícia para encontrar tais regiões.

2.5. BUSCA POR FONTE DE ENERGIA

53

Figura 2.17: Distribuição dos LDRs no chassi do robô
Pra verificar a direção ideal, o Algoritimo 2.18 verifica qual LDR possue maior valor, após
essa verificação, o robo é direcionado para o lado com maior luminosidade, anda 1 passo
para frente e executa novamente o processo. Porém, antes de tudo, o algoritimo verifica se o
LDR 5 possue o maior valor, em caso positivo, nenhum procedimento anterior é executado,
pois significa que posição atual é a melhor.

Figura 2.18: Algoritmo de Busca por Fonte de Energia

2.6. TESTES RELIZADOS E RESULTADOS

54

2.6 Testes Relizados e Resultados
Para verificar a viabilidade do algoritmo utilizado, foram realizados 5 testes, todos em ambiente pré-configurado, piso plano, sem buracos, pedras ou outros objetos pequenos que
possam atrapalhar o deslocamento do robô. O resultado apresentado, Figura 2.19a a 2.20b,
é uma média das trajetórias realizadas, em cada configuração o robô foi submetido a 15 tentativas, apresentando os resultados descritos na tabela 2.2.

2.6. TESTES RELIZADOS E RESULTADOS

Teste

Descrição

55

Acertos

Tempo médio

Problemas encontrados

Cenário 1

Cenário mais simples, para

100%

57 seg

nenhum

100%

90 seg

nenhum

100%

98 seg

nenhum

75%

141 seg

Problema com a de-

verificar se o robô consegue
alcançar seu objetivo em um
ambiente sem obstáculos e
já direcionado.
Cenário 2

Para verificar se o robô consegue alcançar seu objetivo
em um cenário sem obstáculos, porém com direcionamento oposto ao da fonte luminosa .

Cenário 3

Para verificar se o robô consegue alcançar seu objetivo
em um cenário sem obstáculos, porém com a fonte luminosa direcionada do lado
direito .

Cenário 4

Para verificar se o robô consegue alcançar seu objetivo

tecção de obstáculo,

em um cenário com 1 (um)

sensor

obstáculo .

não consegue identi-

ultrassônico

ficar o obstáculo do
cenário, e o robô fica
preso.Isso ocorre devido as características
do

sensor

ultrassô-

nico, dependendo do
ângulo em que o som
incide sobre a superfície do obstáculo, esse
não consegue retornar
ao sensor.
Cenário 5

Para verificar se o robô con-

75%

141 seg

Problema com a de-

segue alcançar seu objetivo

tecção de obstáculo,

em um cenário com 2 (dois)

sensor

obstáculo .

não consegue identi-

ultrassônico

ficar o obstáculo, e o
robô fica preso
Tabela 2.2: Resultados obtidos

2.7. PROBLEMAS ENCONTRADOS

56

(a) Primeiro cenário.

(b) Segundo cenário.

(c) Terceiro cenário.

2.7 Problemas Encontrados
Ao realizar os testes foi verificado que a estrutura do robô, motores e roldana, não possibilitam o deslocamento em terrenos acidentados, com pedregulhos e pequenos obstáculos,
para resolver esse problema poderíamos substituir os motores de 6 v por motores de 12 v,
além de aumentar o diâmetro dos pneus, e dessa forma conseguir um maior torque . Além

2.7. PROBLEMAS ENCONTRADOS

(a) Quarto cenário.

57

(b) Quinto cenário.

disso, o sensor ultrassônico não foi eficiente para verificar obstáculos pequenos, como também não possibilita mensurar o tamanho do obstáculo, dado que seria de suma importância
para um cálculo preciso da trajetória do desvio. Como melhoria, poderíamos utilizar um
sensor de distância a laser, que fornece dados pontuais, acoplado a um motor de passo, e
dessa forma realizar uma varredura em todo o ambiente, como exemplificado na Figura 2.21.

Figura 2.21: Varredura a laser
Os sensores de luminosidade não distinguem luz solar de luz artificial gerada por uma

2.8. CÓGIDOS UTILIZADOS

58

lâmpada comum, dessa forma o robô irá gastar energia excessiva a noite procurando o melhor lugar para recarregar suas baterias, porém a célula solar não iria fornecer nenhuma
carga. Para evitar isso, podemos adicionar um módulo relógio ao Arduino, com isso, o robô
teria a informação se está de noite ou de dia, evitando gasto desnecessário de energia.
Por algum motivo desconhecido, ocasionalmente, um dos motores para de funcionar e
pouco tempo depois é reativado, foi realizado vários testes com configurações de hardware
e software diferentes, porém a solução para esse mau funcionamento esporádico não foi encontrada, acreditamos que o CI de ponte H utilizado possui um mau funcionamento quando
as direções dos motores são alteradas rapidamente durante algum tempo.
Devido a ausência de ferramentas adequadas para a produção do chassis do robô, este não
encontra-se alinhado, dessa forma, ao se deslocar, o robô apresenta um pequeno desvio para
direita, fato que não interfere na busca realizada.
Como o robô não possui giroscópio e acelerômetro instalados, impossibilitado pela limitação de portas analógicas do Arduino UNO, este não tem meios para definir a velocidade e
a direção de sua trajetória, dessa forma, quando ocorre algum imprevisto em relação ao direcionamento direita/esquerda, este é desviado da trajetória desejada, importuno que será
corrigida após alguns passos, pelos LDRs e sensor Ultrassônico.

2.8 Cógidos Utilizados
Todo código foi desenvolvido na IDE 1.0.5-r2 do Arduino e possui o total de 363 linhas. O
mesmo está anexo a este trabalho

Capítulo 3
Conclusão
Analisando os testes realizados, verificamos que o objetivo de criar um robô para se auto
carregar, procurando luz solar, foi alcançado, porém, o mesmo necessita de um ambiente
propício para sua locomoção. Essa circunstância possibilita novos trabalhos, cujo foco seria
atualizar a estrutura do robô, permitindo o deslocamento do mesmo em ambientes acidentados e de difícil acesso.
Outra modificação necessária, seria a instalação de um Port Expander Shield para estender
o número de portas do Arduino Uno, e dessa forma, possibilitar a instalação de um acelerômetro, giroscópio, GPS e bussola, com esses sensores o robô teria dados para conhecer seu
posicionamento no ambiente e dessa forma executar algoritmos de busca mais eficientes.
Juntamente com esses sensores poderíamos implementar métodos para mapeamento de
ambiente, e assim, armazenar a trajetória para os melhores locais com luz solar.
O princípio deste trabalho pode ser utilizado em diversas áreas da tecnologia, possibilitando
que equipamentos de transmissão de dados remotos, entre outros, obtenham um maior
tempo de funcionamento ou até sua autonomia total, e dessa forma contribuindo para o
desenvolvimento da tecnologia em geral.

59

Bibliografia
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http://www.exame.abril.com.br/
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60

BIBLIOGRAFIA

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[16] D. Eberhardt. Desenvolvimento de um sistema completo para caracterização de células
solares. dissertation, PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO GRANDE DO
SUL, 2005.
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micropik.com/PDF/HCSR04.pdf.
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[26] N. P. Santos. Arduino Introdução e Recursos Avançados. Escola Naval, Departamento
de Engenheiros Navais Ramo de Armas e Eletrônica, http://www.isegi.unl.pt/

docentes/vlobo/escola_naval/MFC/Tutorial%20Arduino.pdf, 2009.
[27] B. E. B. Theodore L. Brown, H. Eugene Lemay. Química - A Ciência Central. Pearson, 9º
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[28] C. Vogel. Build Your Own Electric Motocycle. McGraw-Hill, 1º edition, 2009.
[29] J.-D. Warren. Arduino Robotics. Technology in Action, 1º edition, 2011.

Este trabalho foi redigido em LATEX utilizando uma modifição do estilo IC-UFAL. As
referências bibliográficas foram preparadas no JabRef e administradas pelo BIBTEX com o
estilo LaCCAN. O texto utiliza fonte Fourier-GUTenberg e os elementos matemáticos a
família tipográfica Euler Virtual Math, ambas em corpo de 12 pontos. A numeração dos
capítulos segue com a família tipográfica Art Nouveau Caps.

Anexo

Código utilizado.
1
2
3
4

# include
# include
# include
# include

<SPI .h >
" nRF24L01 .h"
" RF24 .h"
" printf .h"

5
6
7
8

// Configuracao do Sensor Ultrasonico
# include " Ultrasonic .h"
Ultrasonic ultrasonic (7 ,6) ; // Definindo os pinos do sensor
ultrasonico

9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

19

//
// Hardware configuration
//
int pinAntena1 = 8;
int pinAntena2 = A5 ;
// Variaveis Auxiliares utilizadas em Loop
int i;
int aux ;
int flagDesviarDireita = 0; // indica se o robo ja fez uma tentativa
para desviar para direita ;
int flagDesviarEsquerda = 0; // indica se o robo ja fez uma tentativa
para desviar para esquerda ;

20
21
22
23
24
25
26

// Configuracao dos pinos dos motores
int motor1Pin1 = 2;
int motor1Pin2 = 3;
int motor2Pin1 = 4;
int motor2Pin2 = 5;
int passo = 800; // Tempo que o motor fica ativo em cada passo do
robo .

27
28
29
30
31
32
33
34
35

// Configuracao dos LDRs
int ldrFrente = A2 ;
int ldrTraz = A1 ;
int ldrEsquerda = A0 ;
int ldrDireita = A3 ;
int ldrCima = A4 ;
int listaValorLdr [5]; // Utilizado para o calculo de maior valor
int listaValorDistancia [3];

63

64

36
37
38
39
40
41

int
int
int
int
int

valorLdrFrente ;
valorLdrTraz ;
valorLdrEsquerda ;
valorLdrDireita ;
valorLdrCima ;

42
43
44

// Configurando o radio no nRF24L01 nos pinos 9 e 10

45
46

RF24 radio (9 ,10) ;

47
48
49

// Definindo o endereco dos dois " nos " de comunicacao
const uint64_t pipes [2] = { 0 xF0F0F0F0E1LL , 0 xF0F0F0F0D2LL };

50
51

typedef enum { role_ping_out = 1, role_pong_back } role_e ;

52
53

role_e role = role_pong_back ;

54
55
56

void setup ( void )
{

57
58
59

Serial . begin (57600) ;
printf_begin () ;

60
61

// pinMode ( ledAlert , OUTPUT );

// define o pino de alerta como saida

62
63
64
65

//
// Setup and configure rf radio
//

66
67

radio . begin () ;

68
69
70

// Almenta o tempo de espera entre as tentativas
radio . setRetries (15 ,15) ;

71
72
73

radio . openWritingPipe ( pipes [1]) ;
radio . openReadingPipe (1 , pipes [0]) ;

74
75
76
77

//
// Esperando conexao
//

78
79

radio . startListening () ;

80
81
82
83
84
85
86

// Configurando Pinos do Motor
pinMode ( motor1Pin1 , OUTPUT );
pinMode ( motor1Pin2 , OUTPUT );
pinMode ( motor2Pin1 , OUTPUT );
pinMode ( motor2Pin2 , OUTPUT );

65

// Configurando pino da antena
pinMode ( pinAntena1 , INPUT );
pinMode ( pinAntena2 , INPUT );

87
88
89
90
91
92

radio . printDetails () ;
printf (" Iniciando interface de comunicacao MARK -01\ n");

93
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95

}

96
97

void pararMotores () {

98

digitalWrite ( motor1Pin1 , LOW );
digitalWrite ( motor1Pin2 , LOW );
digitalWrite ( motor2Pin1 , LOW );
digitalWrite ( motor2Pin2 , LOW );
delay (500) ;

99
100
101
102
103
104
105

}

106
107

void traz () {

108

pararMotores () ;
digitalWrite ( motor1Pin1 ,
digitalWrite ( motor1Pin2 ,
digitalWrite ( motor2Pin1 ,
digitalWrite ( motor2Pin2 ,
delay ( passo );
pararMotores () ;

109
110
111
112
113
114
115
116

LOW ); // set pin 2 on L293D low
HIGH ); // set pin 7 on L293D high
LOW ); // set pin 2 on L293D low
HIGH ); // set pin 7 on L293D high

}

117
118

void frente () {

119

pararMotores () ;
digitalWrite ( motor1Pin1 ,
digitalWrite ( motor1Pin2 ,
digitalWrite ( motor2Pin1 ,
digitalWrite ( motor2Pin2 ,
delay ( passo );
pararMotores () ;

120
121
122
123
124
125
126
127

HIGH ); // set pin 2 on L293D low
LOW ); // set pin 7 on L293D high
HIGH ); // set pin 2 on L293D low
LOW ); // set pin 7 on L293D high

}

128
129
130
131
132
133
134
135
136
137

void esquerda () {
pararMotores () ;
digitalWrite ( motor1Pin1 ,
digitalWrite ( motor1Pin2 ,
digitalWrite ( motor2Pin1 ,
digitalWrite ( motor2Pin2 ,
delay ( passo );
pararMotores () ;
}

LOW ); // set pin 2 on L293D low
HIGH ); // set pin 7 on L293D high
HIGH ); // set pin 2 on L293D low
LOW ); // set pin 7 on L293D high

66

138
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146
147

void direita () {
pararMotores () ;
digitalWrite ( motor1Pin1 ,
digitalWrite ( motor1Pin2 ,
digitalWrite ( motor2Pin1 ,
digitalWrite ( motor2Pin2 ,
delay ( passo );
pararMotores () ;
}

HIGH ); // set pin 2 on L293D low
LOW ); // set pin 7 on L293D high
LOW ); // set pin 2 on L293D low
HIGH ); // set pin 7 on L293D high

148
149
150

void loop ( void )
{

151
152
153
154

//
// Recebe e responde os pacotes
//

155
156
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159
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169

if ( role == role_pong_back )
{
// se tiver dados para ler
if ( radio . available () )
{
printf (" Dados disponiveis ...\ n");
// Pegando todos os dados disponiveis
char command ;
bool done = false ;
while (! done )
{
// Retorna os dados e verifica se e o ultimo
done = radio . available () ;
radio . read ( & command , sizeof ( char ) );

170

printf (" Comando Recebido %c ... " , command );

171
172

// Movimetando o robo de acordo com o comando recebido
if ( command == ’F ’)
frente () ;
if ( command == ’T ’)
traz () ;
if ( command == ’E ’)
esquerda () ;
if ( command == ’D ’)
direita () ;
delay (20) ;

173
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181
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183

}

184
185
186

// Para a de receber para que possamos responder
radio . stopListening () ;

187
188

// Respondendo com confirmacao do recebimento da mensagem

67

radio . write ( & command , sizeof ( char ) );
printf (" Enviando confirmacao de recebimento .\ n\r");

189
190
191

// Voltando a receber os pacotes
radio . startListening () ;

192
193
194

}

195
196

197
198
199
200
201
202

// Caso nao tenha nenhum comando de locomocao o robo entra no
algoritmo proposto para a busca de raios solares
else {
valorLdrFrente = analogRead ( ldrFrente );
valorLdrTraz = analogRead ( ldrTraz );
valorLdrEsquerda = analogRead ( ldrEsquerda );
valorLdrDireita = analogRead ( ldrDireita );
valorLdrCima = analogRead ( ldrCima );

203
204
205
206
207
208

listaValorLdr [0]
listaValorLdr [1]
listaValorLdr [2]
listaValorLdr [3]
listaValorLdr [4]

=
=
=
=
=

valorLdrFrente ;
valorLdrTraz ;
valorLdrEsquerda ;
valorLdrDireita ;
valorLdrCima ;

209
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211
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218
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221
222
223

boolean ordenado = false ;
printf (" Entrou no Loop \n");
printf (" Tamanho da Lista : %i\n" , sizeof ( listaValorLdr )/ sizeof (
int ));
while (! ordenado ){
ordenado = true ;
for (i = 0; i < 4; i ++) {
printf (" Valores : %i , %i , %i , %i , %i\n" , listaValorLdr [0] ,
listaValorLdr [1] , listaValorLdr [2] , listaValorLdr [3] ,
listaValorLdr [4]) ;
if ( listaValorLdr [i] > listaValorLdr [i +1]) {
aux = listaValorLdr [i +1];
listaValorLdr [i +1] = listaValorLdr [i ];
listaValorLdr [i] = aux ;
ordenado = false ;
}
}

224
225
226
227
228

}
printf (" Saiu no Loop \n");
int maiorValor = listaValorLdr [4];
printf (" Maior Valor encontrado : %i" , maiorValor );

229
230
231
232
233
234
235

if ( valorLdrFrente == maiorValor ){
if (! desviar () )
frente () ;
}
if ( valorLdrTraz == maiorValor ){
esquerda () ;

68

esquerda () ;
desviar () ;

236
237

}
if ( valorLdrEsquerda == maiorValor ){
esquerda () ;
desviar () ;
}
if ( valorLdrDireita == maiorValor ){
direita () ;
desviar () ;
}

238
239
240
241
242
243
244
245
246
247

delay (500) ;

248

}

249

}

250
251
252

}

253
254

boolean desviar () {

255
256

int distanciaFrente ;

257
258

distanciaFrente = ultrasonic . Ranging ( CM );

259
260

if ( distanciaFrente <= 44 && distanciaFrente >= 22) {

261
262
263

int distanciaDireita = 0;
int distanciaEsquerda = 0;

264
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267
268
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270
271
272
273

// Verificando qual lado tem a menor distancia
if ( flagDesviarDireita == 0 && flagDesviarEsquerda ==0)
{
direita () ;
distanciaDireita = ultrasonic . Ranging ( CM );
esquerda () ;
esquerda () ;
distanciaEsquerda = ultrasonic . Ranging ( CM );
direita () ;

274

if ( distanciaDireita > distanciaEsquerda ){
flagDesviarEsquerda = 1;
}
else {
flagDesviarDireita = 1;
}

275
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277
278
279
280
281

}

282
283
284
285
286

if ( flagDesviarDireita == 0) {
if (! desviarDireita () ){
flagDesviarDireita = 1;
}

69

287

desviar () ;

288

}
else {
if ( flagDesviarEsquerda == 0) {
if (! desviarEsquerda () ){
flagDesviarEsquerda = 1;
}

289
290
291
292
293
294
295

desviar () ;

296

}
else {
traz () ;
traz () ;
flagDesviarDireita =0;
flagDesviarEsquerda =0;
desviar () ;
}

297
298
299
300
301
302
303
304

}
return true ;

305
306

}
else if ( distanciaFrente < 22) {
traz () ;
traz () ;
desviar () ;
return true ;
}
else if ( digitalRead ( pinAntena1 )){
traz () ;
traz () ;
desviarDireita () ;

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}
else if ( digitalRead ( pinAntena2 )){
traz () ;
traz () ;
desviarEsquerda () ;

319
320
321
322
323
324

}
else {

325
326

flagDesviarDireita =0;
flagDesviarEsquerda =0;
return false ;

327
328
329

}

330
331

}

332
333

boolean desviarDireita () {

334
335
336
337

direita () ;
int distanciaFrente = ultrasonic . Ranging ( CM );
if ( distanciaFrente < 44) {

70

esquerda () ;
return false ;

338
339

}
frente () ;
frente () ;
esquerda () ;
return true ;

340
341
342
343
344
345

}

346
347

boolean desviarEsquerda () {

348

esquerda () ;
int distanciaFrente = ultrasonic . Ranging ( CM );
if ( distanciaFrente < 44) {
direita () ;
return false ;
}
frente () ;
frente () ;
direita () ;
return true ;

349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360

}

361
362

void ordenarLista ( int * valores ){

363

int tamanhoLista = sizeof ( valores )/ sizeof ( int );

364
365

boolean ordenado = false ;
while (! ordenado ){
ordenado = true ;
for (i = 0; i < tamanhoLista ; i ++) {
if ( valores [i] > valores [i +1]) {
aux = valores [i +1];
valores [i +1] = valores [i ];
valores [i] = aux ;
ordenado = false ;
}
}

366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377

}

378
379
380

}