Desenvolvimento de um sistema embarcado para aplicação em competições de robótica na categoria mini-sumô autônomo

Arthur Willmer Andrade  Duarte; Luís Eduardo Maldonado Pereira; Gabriel Solino de Abreu Arêas; João Alvaro de Souza Baptista

doi:10.19180/1809-2667.v28n12026.23530

Autores/as

Arthur Willmer de Andrade Duarte
Luís Eduardo Maldonado Pereira
Gabriel Solino de Abreu Arêas Instituto Federal Fluminense https://orcid.org/0000-0002-7918-7722
João Alvaro de Souza Baptista Instituto Federal Fluminense https://orcid.org/0009-0005-4618-2019

DOI:

https://doi.org/10.19180/1809-2667.v28n12026.23530

Palabras clave:

sistema embebido, robótica educativa, Control PID, mini-sumô autónomo, competencias de robótica

Resumen

Este artículo presenta el desarrollo del robot Cuca, un sistema embebido autónomo para competencias de mini-sumô en la categoría de 500g. El proyecto integra conocimientos teóricos en electrónica, programación y control en un prototipo práctico, enfocado en eficiencia competitiva y aprendizaje educativo. Se utilizó un microcontrolador ESP32, sensores Sharp para detección del oponente, motores N20 con control PID adaptado y una placa de circuito impreso (PCI) personalizada para minimizar interferencias. El robot participó en competencias nacionales e internacionales, alcanzando el 11° puesto en el RSM Challenge Internacional 2025 tras la implementación del PID, demostrando mejoras significativas en tiempo de respuesta y estabilidad. El proyecto refuerza la robótica educativa como herramienta para el aprendizaje significativo y ofrece pautas técnicas replicables, como selección rigurosa de componentes y documentación abierta.

Descargas

Los datos de descarga aún no están disponibles.

Biografía del autor/a

Arthur Willmer de Andrade Duarte

Graduando em Engenharia de Controle e Automação no Instituto de Educação Ciência e Tecnologia Fluminense (IFF) Campus Macaé/RJ ‒ Brasil. E-mail: arthur_willmer@yahoo.com.
Luís Eduardo Maldonado Pereira

Graduando em Engenharia de Controle e Automação no Instituto de Educação Ciência e Tecnologia Fluminense (IFF) Campus Macaé/RJ ‒ Brasil. E-mail: luiseduardom@ymail.com.
Gabriel Solino de Abreu Arêas, Instituto Federal Fluminense

Mestre em Ensino e suas Tecnologias. Professor do Ensino Básico Técnico e Tecnológico no Instituto de Educação Ciência e Tecnologia Fluminense (IFF) Campus Macaé/RJ ‒ Brasil. E-mail: gabriel.areas@iff.edu.br.
João Alvaro de Souza Baptista, Instituto Federal Fluminense

Mestre em Matemática pelo Profmat - IMPA - RJ (2017). Professor do Ensino Básico Técnico e Tecnológico no Instituto de Educação Ciência e Tecnologia Fluminense (IFF) Campus Macaé/RJ ‒ Brasil. E-mail: joao.baptista@iff.edu.br.

Referencias

ANDRIGHETTO, H. H. O.; QUEIROGA, R. M. F.; SILVA, R. G.; OLIVEIRA, G. F.; PEREIRA, L. E. M. Proposta para estruturação de uma equipe de robótica voltada para competições. In: CONGRESSO DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA E TECNOLÓGICA E IX CONGRESSO FLUMINENSE DE PÓS-GRADUAÇÃO, 16., 2024, Campos dos Goytacazes, RJ. Anais […]. Campos dos Goytacazes, RJ: UENF, 2024. Disponível em: https://www.even3.com.br/anais/xvi-confict-ix-conpg-445276/849572-proposta-para-estruturacao-de-uma-equipe-de-robotica-voltada-para-competicoes/. Acesso em: 1 abr. 2026.

ARÊAS, G. S. A.; SOUSA, H. M. B. A.; OLIVEIRA, G. F. Impacto das competições de robótica no aprendizado estudantil. In: CONGRESSO BRASILEIRO INTERDISCIPLINAR EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA, 5., 2024. Anais […]. Recife: Even3, 2024. Disponível em: https://www.even3.com.br/anais/cobicet2024/877820-impacto-das-competicoes-de-robotica-no-aprendizado-estudantil/. Acesso em: 1 abr. 2026.

AUSUBEL, D. P. Psychology of meaningful verbal learning: an introduction to School Learning. Londres, Inglaterra: Grune & Stratton, 1963.

BANDEIRA, M. S.; CARNEIRO, R. S. Projeto básico de robô seguidor de linha controlado por Arduino. 2021. 127 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) ‒ Escola de Engenharia, Universidade Federal Fluminense, Niterói, 2021. Disponível em: https://app.uff.br/riuff/handle/1/22265. Acesso em: 28 mar. 2026.

BISTA, D. Understanding and Design of an Arduino-based PID Controller. 2016. Thesis (Masters of Science) – Virginia Commonwealth University (VCU), Richmond, VA, 2016. Disponível em: https://scholarscompass.vcu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=5737&context=etd/. Acesso em: 30 mar. 2025.

BOLELLI, R. M.; LEBRÃO, G. W. Avaliação das propriedades de material produzido por FDM em impressora 3D. 2019. Monografia (Graduação) – Escola de Engenharia Mauá, Mauá, 2019.

EASYEDA. About EasyEDA. [S. l.]: EasyEDA, 2024. Disponível em: https://easyeda.com/page/about. Acesso em: 14 maio 2025.

ESPRESSIF. ESP32 WROOM 32 Datasheet. Shangai: Espressif Systems, 2023. Disponível em: https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32-wroom-32_datasheet_en.pdf. Acesso em: 30 mar. 2025.

GALLINA, A. Desenvolvimento de um robô de mini sumô autônomo destinado a competições de robótica. 2019. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Computação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), Pato Branco, 2019. Disponível em: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/24641. Acesso em: 30 mar. 2025.

JONES, D. L. PCB DesignTutorial. [S. l.: s. n.], 2004. Disponível em: https://alternatezone.com/electronics/files/PCBDesignTutorialRevA.pdf. Acesso em: 14 maio 2025.

LIANG, O. Using LiPo Batteries for FPV Drones: Beginner’s Guide with Top Product Recommendations. [S. l.: s. n.], 2017. Disponível em: https://oscarliang.com/lipo-battery-guide/. Acesso em: 16 fev. 2025.

LIU, Y.; WANG, S.; XIE, Y.; XIONG, T.; WU, M. A review of sensing technologies for indoor autonomous mobile robots. Sensors (Basel, Switzerland), v. 24, n. 4, p. 1222, 2024. DOI: https://doi.org/10.3390/s24041222. Disponível em: https://www.mdpi.com/1424-8220/24/4/1222. Acesso em: 27 mar. 2026.

LUO, X.; YANG, Y.-M.; GE, Z.-X.; WEN, X.-S.; GUAN, F.-J. LAYOUT problem of multi-component systems arising for improving maintainability. Journal of Central South University, v. 21, n. 5, p. 1833-1841, 2014. DOI: https://doi.org/10.1007/s11771-014-2129-7. Disponível em: https://link.springer.com/article/10.1007/s11771-014-2129-7. Acesso em: 27 mar. 2026.

MA’ARIF, A.; ISWANTO; RAHARJA, N. M.; ROSYADY, P. A.; BASWARA, A. R. C.; NURYONO, A. A. Control of dc motor using proportional integral derivative (pid): Arduino hardware implementation. In: 2020 2nd International Conference on Industrial Electrical and Electronics (ICIEE). [S. l.]: IEEE, 2020. p. 74-78.

MARZANO JÚNIOR, M. A. P. Controle PID para Sistema Robótico Capaz de Interagir com o Ambiente Externo Através de Estímulos Gerados por Sensores IR. 2011. Monografia (Graduação em Engenharia de Controle e Automação) – Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, 2011.

MATTS-ELECTRONICS. MINI-360 MP2307 Buck Converter. [S. l.]: Matts-Electronics, 2018. Disponível em: https://www.matts-electronics.com/wp-content/uploads/2018/06/MINI-360.pdf. Acesso em: 30 mar. 2025.

MERCÊS, R. S.; RODOWANSKI, I. J. Estudo do desempenho de diferentes rodas em um robô de sumô. In: RODOWANSKI, I. J.; OLIVEIRA NETO, J. S.; CAMPOS, J. P.; FERREIRA, R. M. S. (org.). Estudos em Ciências Exatas e Tecnológicas. Cruz das Almas, BA: EDUFRB, 2019. p. 131-147. E-book.

MOHARKAR, K. A.; TIWARI, A. A.; BHUYAR, P. N.; BEDRE, P. K.; BACHWANI, S. A. Review on Different Microcontroller Boards Used in IoT. International Journal For Research In Applied Science & Engineering Technology, v. 10, n. 1, p. 234-242, 2022. DOI: https://doi.org/10.22214/ijraset.2022.39778. Disponível em: https://www.ijraset.com/best-journal/review-on-different-microcontroller-boards-used-in-iot. Acesso em: 16 fev. 2025.

OGBONNA, J. The Engineer’s Guide to Understanding and Applying datasheets. Cady, 2025. Disponível em: https://cadysolutions.com/the-engineers-guide-to-understanding-and-applying-datasheets/. Acesso em: 16 fev. 2025.

OLIVEIRA, D.; SANTOS, R.; MADEIRAL, F.; MASUHARA, H.; CASTOR, F. A systematic literature review on the impact of formatting elements on code legibility. Journal of Systems and Software, v. 203, p. 111728, 2023. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jss.2023.111728. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0164121223001231. Acesso em: 16 fev. 2025.

OLIVEIRA, G. L. Linguagem de Programação e Robótica na Educação Profissional. Santa Teresa, 2023.

OLIVEIRA, J. R. Salão da Robótica – Descritivo do Robô: Robô Seguidor de Linha Pro. [S. l.: s. n.], 2022.

POLOLU. TB6612FNG Dual Motor Driver Carrier. [S. l.]: Pololu, 2016. Disponível em: https://www.pololu.com/product/713. Acesso em: 30 mar. 2025.

PUTRA, M. F. H. Seru! Nonton Pertandingan Sumo Antar Robot. Telset, 27 jun. 2017. Disponível em: https://telset.id/ngehits/canggih-sekarang-ada-tanding-sumo-antar-robot/. Acesso em: 24 maio 2025.

ROBOCORE. Resultados RoboChallenge Brasil 2024. [S. l.: s. n.], 2024. Disponível em: https://events.robocore.net/rcbr-2024/results. Acesso em: 19 maio 2025.

ROBOCORE. Resultados RSM Challenge Internacional 2025. [S. l.: s. n.], 2025. Disponível em: https://events.robocore.net/rsm-2025/results. Acesso em: 19 maio 2025.

ROBOCORE. Sumô de Robôs REGRAS. [S. l.: s. n.], 2023. Disponível em: https://robocore-eventos.s3.sa-east-1.amazonaws.com/public/Regras+-+Sumo.pdf. Acesso em: 11 jan. 2025.

SAHU, B.; RINCÓN-MORA, G. A. A low voltage, dynamic, noninverting, synchronous buck-boost converter for portable applications. IEEE Transactions on Power Electronics, v. 19, n. 2, pp. 443-452, 2004. DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2003.823196. Disponível em: https://ieeexplore.ieee.org/document/1271328. Acesso em: 19 maio 2025.

SANTOS, S. ESP32 Pinout Reference: Which GPIO pins should you use?. [S. l.]: Random Nerd Tutorials, 2018. Disponível em: https://randomnerdtutorials.com/esp32-pinout-reference-gpios/. Acesso em: 30 mar. 2025.

SHARP. Distance Measuring Sensor Unit Measuring distance: 10 to 80 cm Analog output type. Sakai, JP: Sharp, 2018. Disponível em: https://global.sharp/products/device/lineup/data/pdf/datasheet/gp2y0a21yk_e.pdf. Acesso em: 30 mar. 2025.

ŚWIĘCKI, M.; SZYMELEWICZ, J.; MATUSIEWICZ, J.; GRĄDZKI, R. Tests of Selected Sensors Applicable in Autonomous Mini Sumo Robots. International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research, v. 9, n. 8, p. 1145-1151, 2020. DOI: https://doi.org/10.18178/ijmerr.9.8.1145-1151. Disponível em: https://www.ijmerr.com/index.php?m=content&c=index&a=show&catid=181&id=1465. Acesso em: 14 maio 2025.

TEC-CI. Circuito Impresso – Qual Laminado Utilizar Para Minha Placa?. [S. l.: s. n.], 2019. Disponível em: https://tec-ci.com.br/blog/post?post_url=qual-laminado-utilizar. Acesso em: 14 maio 2025.

THOMAS, K. Como lidar com interferências eletromagnéticas em circuitos eletrônicos. KT Virtual Lab, 11 jan. 2025. Disponível em: https://ktvirtuallab.com/como-lidar-com-interferencias-eletromagneticas-em-circuitos-eletronicos/. Acesso em: 14 maio 2025.

TIRIAN, G.-O.; NITESCU, A.-M.; CHIONCEL, C. The Design and Construction of an Autonomous Mobile Mini-Sumo Robot. Acta Tehnica Corviniensis – Bulletin Of Engineering, v. 8, n. 3, 2015. Disponível em: https://acta.fih.upt.ro/pdf/2015-3/ACTA-2015-3-21.pdf. Acesso em: 27 mar. 2026.

VEIGA, E. F.; ARAÚJO, W. M.; SILVEIRA JÚNIOR, C. R. Projeto de um robô de baixo custo para utilização como ferramenta de robótica educativa para escolas públicas. Mostra Nacional de Robótica MNR, 2011.

VICTOR, C. A.; BASONI, R. C.; SOUSA, J. C. R.; SOUSA, R. L. S.; ZANUTO, R. S. Desenvolvimento de um robô autoguiado seguidor de linha utilizando controladores proporcional, integral e derivativo. In: SANTOS, R. C. (org.). Gestão empresarial: teoria e prática. Maringá, PR: Uniedusul Editora, 2020. E-book.

VISHAY SEMICONDUCTORS. Application of Optical Reflex Sensors: TCRT1000, TCRT5000, CNY70. [S. l.: s. n.], 2002. Disponível em: https://www.vishay.com/docs/80107/80107.pdf. Acesso em: 28 jan. 2025.

YAGUAL BELTRÁN, D. D. Robot para competencia en categoría mini sumo. EcoSur - Innovación, Tecnología y Desarrollo Sostenible de América Latina, v. 1, n. 1, e17, 2023. DOI: https://doi.org/10.61582/84ha8e17. Disponível em: https://ecosur.gopsapp.com/index.php/Vo1/article/view/1. Acesso em: 28 mar. 2026.

ZARĘBA, M.; KACZMAREK, W.; DANIEL, N. Mini-Sumo Robot Design with Respect to the Control System. Problems of Mechatronics. Armament, Aviation, Safety Engineering, v. 13, n. 3, p. 131-144, 2022. DOI: https://www.doi.org/10.5604/01.3001.0016.0056. Disponível em: https://promechjournal.pl/article/160056/en. Acesso em: 27 mar. 2026.

ZIELINSKI, K. M. C. Aprimoramento de um robô lutador de sumô autônomo. 2018. 65 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia da Computação) ‒ Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2018. Disponível em: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/14620. Acesso em: 27 mar. 2026.