Projeto Multidisciplinar de Eng. 4º

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FACULDADES OPET 
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO 
 
 
 
 
 
LARA FERNANDA DOS SANTOS 
REGIANE GALDINO DOS SANTOS 
 
 
 
 
PROJETO MULTIDISCIPLINAR DE ENGENHARIAS 
ROBÔ MÓVEL SEGUIDOR DE LINHAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CURITIBA 
2016 
 
 
LARA FERNANDA DOS SANTOS 
REGIANE GALDINO DOS SANTOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROJETO MULTIDISCIPLINAR DE ENGENHARIAS 
ROBÔ MÓVEL SEGUIDOR DE LINHAS 
 
 
 
 
 
Projeto interdisciplinar, apresentado ao curso de 
Engenharia de Produção como requisito parcial para 
obtenção de nota para aprovação do 4º Período do 
curso da Faculdade Opet – Campus Avenida Getúlio 
Vargas. 
Professor (a). Orientador (a): Fabiano Barreto 
Romanel 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CURITIBA 
2016 
 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
Figura 1 - Cena da peça teatral R.U.R. onde foi apresentado pela primeira vez o termo 
Robô. ........................................................................................................................... 3 
Figura 2 - Exemplo de aplicação de AGV em indústria. .............................................. 4 
Figura 3 - Custo dos materiais adquiridos. .................................................................. 9 
Figura 4 - Sensor de refletância infravermelho analógico. .......................................... 9 
Figura 5 - Roda com Motor e drive para motor DC. .................................................. 11 
Figura 6 - Foto ilustrativa do componente motor Shield L293D. ................................ 11 
Figura 7 - Foto ilustrativa do componente Protoshield para Arduino + mini protoboard.
 .................................................................................................................................. 12 
Figura 8 - Projeção de desenho elaborado no solidworks (1). .................................. 15 
Figura 9 - Projeção de desenho elaborado no solidworks (2). .................................. 15 
Figura 10 - Montagem do protótipo em laboratório de usinagem - UFPR 2016. ....... 16 
Figura 11 - Montagem final do protótipo com programação. ..................................... 19 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 1 
1.1. TEMA ................................................................................................................ 1 
1.2. OBJETIVOS ..................................................................................................... 1 
1.3. OBJETIVO GERAL ........................................................................................... 2 
1.4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................ 2 
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ............................................................................... 2 
2.1. APLICAÇÃO DA ROBÓTICA ........................................................................... 2 
3. METODOLOGIA ..................................................................................................... 6 
3.1. APLICAÇÕES NO MUNDO REAL.................................................................... 6 
3.2. DESENVOLVIMENTO: ..................................................................................... 8 
3.2.1. DESCRIÇÃO DO PROJETO: ........................................................................... 8 
3.2.2. MATERIAIS UTILIZADOS: ............................................................................... 9 
3.2.3. COMPOSIÇÃO ............................................................................................... 13 
3.2.4. MONTAGEM .................................................................................................. 15 
3.2.5. RESULTADOS: .............................................................................................. 18 
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS .................................................................................. 18 
5. ANEXOS ............................................................................................................... 19 
6. REFERÊNCIAS ..................................................................................................... 20 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
A necessidade por novas tecnologias cresce diariamente ao redor do mundo, 
principalmente em países ditos como de primeiro mundo que se localizam na Europa, 
Ásia e na América do Norte. O diferencial desses países está nas instituições de 
ensino e no incentivo que pesquisadores de todos os graus recebem para pesquisar 
e desenvolver produtos e ideias que impulsionam um mundo a otimizar mais e mais 
não apenas a produção, mas também a distribuição de produtos. 
Nesse contexto deve-se levar muito a sério projetos de origem acadêmica, que 
podem ser simples, que contenham pouca tecnologia e pouco orçamento envolvido, 
mas que possuem ótimas ideias ao seu redor, e que desta forma podem se tornar 
produtos de alto poder aquisitivo no mercado futuramente. 
Como a principal função de um engenheiro é solucionar problemas, o 
engenheiro deve ter a mente focada para encontrar problemas diariamente e de uma 
forma empreendedora criar produtos e soluções para os mesmos. Vendo com esses 
olhos, pode-se encontrar problemas em praticamente todos os lugares que há 
circulação de pessoas como nas estradas. Diariamente vê-se no noticiário notícias 
sobre acidentes de transito, onde pessoas perdem as vidas ou muitas vezes vivem de 
uma maneira muito difícil quando apresentam várias sequelas. Uma das possíveis 
soluções para esse problema seria instalar sensores poderosos nos carros com a 
função de identificar obstáculos e desta forma reduzir a velocidade ou mesmo frear 
até os mesmos não apresentarem nenhum risco a vida humana. 
1.1. TEMA 
a) Realizar a montagem de um protótipo de robô móvel seguidor de linha para 
competições; 
b) Executar a programação utilizando Arduino. 
1.2. OBJETIVOS 
Os projetos multidisciplinares serão realizados em desenvolvimento robótica 
em conjunto com o curso de tecnologia de desenvolvimento de software, será 
realizado visando a montagem de um robô móvel para competições. 
2 
 
 
 
1.3. OBJETIVO GERAL 
Aplicação de ferramentas e conhecimentos de engenharia para montagem de 
um protótipo de robô móvel seguidor de linha para competições; 
Aplicação de ferramentas e conhecimentos de robótica e programação para 
funcionamento do protótipo. 
1.4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 Desenvolvimento dos mecanismos do robô (seguidor de linha); 
 Desenvolvimento do memorial de cálculo e de física do seu funcionamento; 
 Especificação e construção do robô; 
 Desenvolvimento dos desenhos técnicos especializados. 
1.5 JUSTIFICATIVAS 
Com a revolução industrial e com o surgimento de um mercado competitivo a 
vida das pessoas começou a ser facilitado por diversos utensílios que são produzidos 
o tempo todo, com passar do tempo a demanda foi aumentando esse fato começou a 
estimular os detentores do capital a investir em tecnologia, agora as indústrias são 
equipadas com robô que podem ser controlados pelo homem, hoje em dia existe algo 
muito mais avançado, a inteligência artificial, método utilizado para que um dispositivo 
tenha ações com embasamento no seu ambiente, um robô interage com ambiente 
através de atuadores, por exemplo, ele consegue detectar o ambiente através de 
sensores, por exemplo, um LDR1, esse trabalho vai demonstrar teoricamente a 
montagem de um robô móvel capazde seguir uma linha e de detectar um objeto 
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
2.1. APLICAÇÃO DA ROBÓTICA 
A idealização dos robôs descende de tempos antigos. Relatos históricos 
apresentam a construção de instrumentos autônomos desde o início da civilização 
grega, quando eram utilizados sistemas de pesos e bombas pneumáticas para a 
construção de equipamentos sem necessidade pratica ou econômica. No Japão, a 
robótica teve início de uma maneira um pouco diferente da dos gregos, onde as 
primeiras aparições de robôs se deu na forma de 'Mágicos' Autômatos ou em japonês 
 
1 Light Dependent Resistor: Resistor que varia sua resistência na presença da luz, sua composição química 
permite ter uma capacidade de diminuir sua resistência na presença da luz 
3 
 
 
 
Karakuri, que são bonecos com movimentos programados através de engrenagens, 
onde seus construtores eram considerados como um tipo de mágicos, pois 
conseguiam fazer com que objetos inanimados tomassem vida. 
O grande estopim para o desenvolvimento das máquinas autônomas se deu 
com a Primeira Revolução Industrial, quando foram desenvolvidos e aperfeiçoados 
dispositivos automáticos capazes de manipular peças, permitindo a automatização da 
produção e com isso, a diminuição do preço dos produtos, que até então eram 
totalmente manufaturados. 
Apesar desta evolução do meio industrial, a palavra robô foi utilizada pela 
primeira vez apenas em 1922 na peça de teatro R.U.R. (Rossum's Universal Robots) 
criada pelo checoslovaco Karel Capek, sendo originada da palavra tcheca “robota” 
que significa trabalho forçado. 
 
Figura 1 - Cena da peça teatral R.U.R. onde foi apresentado pela primeira vez o termo 
Robô. 
As primeiras máquinas automatizadas foram os teares mecânicos das 
indústrias têxteis, o que permitiu a produção em massa de tecidos e uma grande 
melhora na qualidade do produto final. A partir de então, com o desenvolvimento de 
novas tecnologias e a crescente necessidade imposta pelo mercado, as máquinas 
automáticas vem se expandindo desde então com o objetivo de desenvolver sistemas 
de produção cada vez mais eficazes e baratos. 
Um veículo guiado automaticamente (AGV - Automated Guided Vehicle) e um 
robô móvel com uma série de sensores e circuitos de comunicação que o tornam 
autônomo, ou seja, capaz de executar sua tarefa independente, sem a supervisão 
humana. Sistemas baseados em AGVs podem ser utilizados para várias finalidades, 
4 
 
 
 
tanto na execução de tarefas industriais quanto domésticas. Estes sistemas são mais 
utilizados em depósitos e plantas industriais, mas podem ser encontrados em 
sistemas para transporte de cargas, como em portos, ou mesmo no transporte 
pessoal. 
Atualmente, nas plantas industriais, é comum a utilização de sistemas que 
utilizam algum tipo de guia para o deslocamento dos robôs pelo chão-de-fábrica, como 
canaletas, fitas refletoras nas paredes, e fitas magnéticas ou coloridas no piso. Um 
exemplo de um AGV em utilização é mostrado na Figura 2. 
 
Figura 2 - Exemplo de aplicação de AGV em indústria. 
 
O termo “robótica” refere-se ao estudo e utilização de robôs para diversas 
aplicações. Isaac Asimov, cientista e escritor, usou o termo pela primeira vez em 1942 
em uma de suas obras chamada de “Runaround”. A criação de robôs surgiu da 
necessidade do homem de automatizar atividades industriais. Como consequência 
benéfica da revolução industrial surgiram máquinas cada vez melhores capazes de 
realizar e reproduzir diversas tarefas, de forma autônoma ou não [CITI, 2014]. 
Desde então, uso de robótica na indústria se tornou comum. Robôs têm sido 
úteis até mesmo para execução de atividades simples rotineiras das pessoas, ou até 
mesmo atividades que exijam certo grau de risco para as pessoas fazerem. Hoje, 
robôs são integrados de diversos sensores que permitem monitorar atividades e o 
meio em que o mesmo se encontra além de realimentar sistemas proporcionando a 
execução de tarefas de forma autônoma. Desta forma, pelo fato dos robôs executarem 
tarefas importantes, tem-se buscado cada vez mais desenvolver robôs com 
processamentos mais rápidos e cada vez mais precisos [IEEE SPECTRUM, 2010]. 
5 
 
 
 
Hoje já existem diversas formas e artifícios para melhorar o desempenho e o 
tempo de realização das atividades. Uma das formas bem conhecidas no ramo 
industrial é através do algoritmo PID (Proporcional-Integral-Derivativo). “O sucesso 
dos controladores PID também é reforçado pelo fato de que muitas vezes representam 
o componente fundamental para os sistemas de controle mais sofisticados que podem 
ser implementados quando a lei básica de controle não é suficiente para obter os 
desempenhos requeridos [VISIOLI, 2006]”. 
 
2.2. ARDUINO 
Arduino é uma plataforma de prototipagem eletrônica de código aberto, ele 
pode sentir o ambiente recebendo uma entrada de uma variedade de sensores e pode 
atuar ao seu arredor através do controle de luzes, motores, e outros atuadores 
[ARDUINO, 2014]. 
Ele comporta um micro controlador e um conversor USB/Serial para ser 
possível comunicar o micro controlador a um computador. Existem diversas versões 
da placa, mas a mais conhecida é o Arduino UNO R3. Estas placas possuem diversos 
pinos que podem ser utilizados como entrada ou saída de sinais (digitais ou 
analógicos), esses pinos permitem a comunicação com dispositivos externos como 
leds, LCDs (Liquid Crystal Display), sensores, relés, pontes “H”, pequenos motores, e 
demais dispositivos que podem indicar um status ou simplesmente atuar, modificando 
o processo. 
O micro controlador da placa UNO R3 é o ATmega328P de 8bits, com 32 kbytes 
de memória flash, 2 kbytes de RAM (Random Access Memory). Pelo fato do Arduino 
UNO R3 possuir apenas 6 entradas com conversor analógico digital e o projeto deste 
artigo requerer 8 entradas deste tipo, optou-se pelo uso de uma placa Arduino Mega 
2560 R3. Este por sua vez, usa o micro controlador ATmega2560 de 8 bits, com 256 
kbytes de memória Flash, 8 kbytes de RAM, além de possuir 54 pinos digitais que 
podem ser usados como entrada ou saída (sendo que 15 possuem o recurso PWM) e 
16 entradas analógicas [ATMEL CORPORATION, 2014]. 
O Arduino possui IDE (Integrated Development Environment) própria. O 
ambiente de código livre Arduino torna fácil escrever código e enviá-lo à placa I / O. A 
IDE é executável em Windows, Mac OS X, e Linux. O ambiente é escrito em Java e 
baseado em Processing, avr-gcc e outros softwares de código livre [ARDUINO, 2014]. 
6 
 
 
 
A linguagem de programação Arduino se baseia em Wiring, que por sua vez 
simplifica o uso da linguagem C/C++ no programa. Por ser código livre, hoje já existem 
na internet, gratuitamente, várias de bibliotecas escritas em C++ que podem ser 
incluídas no código fonte, de qualquer um que esteja programando, para diversas 
tarefas [ARDUINO, 2014]. 
3. METODOLOGIA 
O desafio do trabalho foi desenvolver um robô seguidor de linha que fosse 
capaz de seguir a linha sem sair do trajeto e que realizasse uma volta no percurso em 
menor tempo possível, o que fez com que o robô estivesse sendo sempre configurado 
para atingir níveis mais altos de desempenho. 
O robô seguidor de linha é um robô construído para participar de competições 
onde o ganhador é o robô que consegue percorrer um trajeto com uma linha branca 
desenhada em fundo preto, ou uma linha preta desenhada em fundo branco, sem se 
perder no percurso nem utilizar atalhos. O robô do projeto foi construído sobre uma 
placa de MDF, utilizada como chassi. Sobre este chassi foi instalado um par de 
motores com rodas acopladas, uma placa Arduino MEGA,os sensores de refletâncias, 
uma ponte H, uma roda boba, e a bateria. 
3.1. APLICAÇÕES NO MUNDO REAL. 
Várias foram as motivações apresentadas para a criação desse projeto do robô 
móvel seguidor de linha, onde praticamente todo integrante do projeto tinha uma 
aplicação real do mesmo, e neste tópico iremos explicar algumas delas. 
Uma das possíveis aplicações seria na fabricação de veículos industriais ou em 
equipamentos para movimentação de carga com o intuito de diminuir acidentes. Como 
os acidentes de trabalho são uma das principais causas de lesões, não somente no 
Brasil, mas em vários países do mundo, a diminuição da autonomia do operador 
quanto a condução de veículos industriais poderia ser um dos motivos de uma 
desaceleração desse número tão negativo de lesões. 
Em 2013, a previdência social divulgou os seguintes dados: na distribuição por 
setor de atividade econômica, o setor ‘Agropecuária’ participou com 3,47% do total de 
acidentes registrados com CAT, o setor ‘Indústria’ com 45,48% e o setor ‘Serviços’ 
com 51,05%, excluídos os dados de atividade ‘ignorada’. Nos acidentes típicos, os 
subsetores com maior participação nos acidentes foram ‘Comércio e reparação de 
7 
 
 
 
veículos automotores’, com 12,61% e ‘Saúde e serviços sociais’, com 12,08% do total. 
Nos acidentes de trajeto, as maiores participações foram dos subsetores ‘Comércio e 
reparação de veículos automotores’ e ‘Serviços prestados principalmente a empresa’ 
com, respectivamente, 18,66 % e 14,04%, do total. Nas doenças de trabalho, foram 
os subsetores ‘Atividades financeiras’, com participação de 17,72% e ‘Fabricação de 
veículos e equipamentos de transporte’, com 11,37%. 
Dentre os 50 códigos de CID com maior incidência nos acidentes de trabalho, 
os de maior participação foram ferimento do punho e da mão (S61), fratura ao nível 
do punho ou da mão (S62) e traumatismo superficial do punho e da mão (S60) com, 
respectivamente, 9,59% 6,91% e 4,84% do total. Nas doenças do trabalho os CID 
mais incidentes foram lesões no ombro (M75), sinovite e tenossinovite (M65) e 
dorsalgia (M54), com 21,91%, 13,56% e 6,36%, do total. 
As partes do corpo com maior incidência de acidentes de motivo típico foram o 
dedo, a mão (exceto punho ou dedos) e o pé (exceto artelhos) com, respectivamente, 
29,93%, 8,60% e 7,67%. 
Nas doenças do trabalho, as partes do corpo mais incidentes foram o ombro, o 
dorso (inclusive músculos dorsais, coluna e medula espinhal) e Membros superiores, 
não informado, com 20,21%, 11,52% e 8,79%, respectivamente. 
Ou seja, de forma simples, essa aplicação consistiria na aplicação de vários 
sensores potentes nos veículos aponto de identificar obstáculos, fazendo com que o 
equipamento tenha autonomia suficiente de parar, reduzir a velocidade e manter uma 
distância que possa reduzir acidentes. Dessa forma mesmo que o operador não 
mantenha atenção constante, como acontece muito, o veículo ou equipamento de 
movimentação percebe que o mesmo está saindo da pista ou a presença de um 
obstáculo não seguro a sua frente e desta forma age de maneira independente. 
Vale ressaltar que nos dias de hoje já se tem a substituição de mão de obra 
humana principalmente em setores industriais automobilísticos por carrinhos móveis 
que independem denominado AGV (Automated Guided Vehicles), que é utilizado para 
linhas de produção. Este tem por função executar tarefas industriais, sempre seguindo 
uma sequência explícita de ações. O robô deve ter o conhecimento exato do ambiente 
onde está tralhando e deve saber a sua posição para tomadas de decisão. São usados 
em linhas de montagem de produtos, transportes de materiais e nas demais tarefas 
pesadas realizadas dentro da indústria. O AGV, Veículo Guiado Automaticamente 
8 
 
 
 
sem condutor, realiza desde as tarefas de transporte mais simples, até as mais 
complexas como transporte de materiais do almoxarifado até pontos determinados da 
linha de produção. A ideia do AGV se baseia no desenvolvimento de um sistema 
modular e em seus diversos campos de aplicação. 
3.2. DESENVOLVIMENTO: 
O projeto foi dividido em 5 etapas que fizeram com que o projeto não se 
tornasse muito complexo. Primeiramente, foi levantado a ideia, a motivação para o 
projeto e as possíveis aplicações no mundo real, assim como os materiais a serem 
utilizados para a montagem do protótipo. Com essa etapa concluída, foi possível a 
criação do escopo de desenvolvimento do projeto e posterior montagem do protótipo. 
Após essa etapa, o levantamento do hardware foi requerido, no qual vários 
componentes foram analisados a ponto de serem empregado no projeto. Para essa 
análise e escolha alguns requisitos se tornaram relevantes como orçamento, 
facilidade de adaptação com o projeto, comunicação entre os diferentes componentes, 
entre outros aspectos. 
Na terceira etapa iniciou-se a programação do projeto. Nesta etapa ocorreu a 
comunicação entre os diferentes componentes e o Arduino. Considerada a parte mais 
importante do projeto, todas as funções do carro foram programadas de forma sucinta 
afim de evitar possíveis erros práticos. Nessa fase apareceram várias dificuldades 
referente a adaptabilidade a programação ao Arduino, sendo que o mesmo utiliza uma 
própria linguagem de programação. 
A quarta etapa foi a junção de hardware com software. Nessa etapa se iniciou 
os testes e correções do software no hardware. Assim como em vários projetos, 
apareceram várias falhas de comunicação entre software e componentes ou até 
mesmo entre componentes. Mas nessa etapa os problemas foram resolvidos e o 
protótipo do carro foi montado. 
A parte final do projeto foi somente a apresentação do protótipo e a confecção 
do relatório sobre a total descrição do projeto. 
3.2.1. DESCRIÇÃO DO PROJETO: 
O projeto do robô móvel seguidor de trilha teve início visando a montagem do 
mesmo para competições promovido pelos docentes Fabiano Barreto Romanel 
Coordenador do curso de engenharias e César / Baracho Coordenador (es) do curso 
9 
 
 
 
de TDS/TDI, sendo ambos da Faculdade Opet. O mesmo fora dividido basicamente 
em três etapas, sendo elas, mecânica, eletrônica e programação. A alimentação do 
circuito, motores e micro controlador, foram promovidos através de 08 oito pilhas AA 
LR6 AM3 1.5 V de capacidade de carga. 
3.2.2. MATERIAIS UTILIZADOS: 
Referência Quant. Material Orçamento 
A 5 Sensor de linha R$ 9,90 
A1 1 Sedex R$ 39,30 
B 1 Kit Chassi + Rodas com motor DC R$ 27,90 
B1 1 Sedex R$ 17,90 
C 1 Shield Motor Driver – Ponte H para Arduino R$ 24,90 
C1 1 Sedex R$ 28,70 
D 1 Protoshield para Arduino + Mini Protoboard R$ 29,90 
D1 1 Sedex R$ 24,29 
E1 08 Pilhas AA 1,5 V + Suporte para pilhas R$ 35,00 
TOTAL R$ 237,89 
Figura 3 - Custo dos materiais adquiridos. 
A. Sensor de refletância para robótica: 
 
Figura 4 - Sensor de refletância infravermelho analógico. 
 Chip QRE1113 
 Funciona com 3,3V ou 5V 
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 O sensor de linha é um sensor de refletância em formato adequado para 
aplicações de robótica educacional, mais especificamente para robôs da 
categoria “seguidor de linha”. 
 Características: Tensão de alimentação de 5V ou 3,3V, consumo de 25mA, 
distância recomendada de 3mm 
 
B. Chassi + 2 Rodas: 
No início do estudo quanto a montagem do protótipo a escolha seria um chassi 
feito em acrílico especial do tipo 3D, de alta resistência, onde acompanha os suportes 
com parafusos e porcas para fixação, das caixas de redução. 
Porém ao realizar a montagem do suporte chassi, optamos pela confecção em 
madeira mdf material mais leve e também resistente o que contribui para melhor 
aceleração do protótipo 
 Chassis em madeiramdf 3 mm, resistente, tração 2 rodas (2WD) 
 Dimensão do chassi: 21 x 14, 7 cm. 
 01 – Chassi acrílico tipo 3D; 
 04 – Suporte de acrílico para fixar o motor da roda; 
 04 – Parafusos M3 30 mm; 
 04 – Parafusos M3 18 mm; 
 04 – Parafusos Soberba de 11 mm; 
 08 – Porcas M3; 
 01 – Roda boba; 
 12 – Espaçadores para roda boba; 
 04 – Espaçadores para placa Arduino; 
 02 – Rodas com pneus; 
 02 – Motores DC com redução; 
 01 – Manual. 
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Figura 5 - Roda com Motor e drive para motor DC. 
C. Motor Shield L293D: 
 
Figura 6 - Foto ilustrativa do componente motor Shield L293D. 
 
Descrição: Este é o Motor Shield L293D integrando alta tensão, alta corrente 
e controle de 4 canais em uma só placa! Basicamente isto significa que você pode 
ligar motores DC e uma fonte de tensão de mais de 36v que este chip se encarrega 
de fornecer uma corrente máxima de 600mA por canal. O chip L293D também é 
conhecido como um tipo de Ponte H que é tipicamente um circuito elétrico que permite 
uma tensão ser aplicada em uma carga em qualquer direção para uma saída, como 
por exemplo um motor. 
Este Arduino Motor Shield é baseado no chip L293D e com ele é possível 
controlar até 4 Motores DC, 2 Servos ou 2 Motores de Passo! 
O chip L293D possui internamente 2 Ponte H e suporta uma corrente de saída 
de 600mA por canal, ou seja, será possível controlar até 2 motores com 600mA cada, 
visto que neste Shield temos 2 chips. Tensão suportada de 4,5-36V. 
12 
 
 
 
Este Motor Shield L293D é compatível com Arduino Uno e Arduino Mega. 
Especificações: 
 Chip: 293D (Datasheet) 
 Pode controlar 4 Motores DC, 2 Motores de Passo ou 2 Servos. 
 Tensão de saída: 4,5-36V 
 Corrente de saída: 600mA por canal 
 Até 4 Motores DC bidirecional com seleção individual de velocidades de 8 bits 
(cerca de 0,5% de resolução). 
 Até 2 Motores de Passo (Unipolar ou Bipolar) com bobina única, dupla ou 
passos interlaçados. 
 4 Pontes H: 0,6A por Ponte (1,2A de pico) com proteção térmica e diodos de 
proteção contra retroalimentação. 
 Resistores Pull Down mantem motores desativo durante a entrada de 
alimentação. 
 Botão de Reset Arduino disponível no topo da placa. 
 Terminais em bloco de 2 pinos e jumper para conexão de alimentação externa. 
Acompanha: 
 01 - Motor Shield L293D. 
D. Protoshield para Arduino + Mini Protoboard: 
 
Figura 7 - Foto ilustrativa do componente Protoshield para Arduino + mini protoboard. 
 Este protoshield foi desenvolvido para facilitar o processo de prototipagem, 
encaixando-se perfeitamente sobre a placa Arduino, fornecendo ao usuário uma área 
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de trabalho com 2 led's de uso geral, 2 botões e todos os pinos referente ao Arduino 
usado devido à disposição dos barramentos. 
A placa pode ser utilizada com o Mini Protoboard como mostra a figura acima 
ou sem, aproveitando a área de prototipagem para realizar as soldas de componentes 
ou fios tanto na camada superior como na inferior. 
 
3.2.3. COMPOSIÇÃO 
A. Mecânica 
A parte mecânica do robô seguidor de linha envolveu, além de uma análise 
experimental, um breve estudo analítico acerca de centro de gravidade, análise 
considerada de suma importância, visto que a falta de estabilidade na planta pode 
implicar uma instabilidade no controle. Foi feito também um ajuste minucioso nas 
rodas utilizadas para que houvesse um atrito bom com a pista. 
A1 - Centro de gravidade - Para o carrinho ficar com uma estabilidade próxima 
do perfeito, decidiu-se por utilizar o centro de gravidade da seguinte forma: 
Dividiu-se a distância entre o eixo traseiro e dianteiro em três partes de 4,67 cm. A 
partir de estudos realizados anteriormente sabe-se que o centro de gravidade de um 
carrinho deve se localizar na primeira terça parte e entre os eixos. O peso pôde ser 
distribuído com a ajuda das pilhas, utilizadas para alimentar o circuito, Arduino e 
motores. 
A.2 Carroceria - A base do robô foi feita com madeira compensada de 3 (quatro) 
mm de espessura. A escolha do material deveu-se ao fato de que o mesmo possui 
um baixo custo de aquisição, é resistente e extremamente leve. Uma ótima opção 
para a confecção da carroçaria seria com placas de carbono, estas não pesam quase 
nada (preocupação devida à limitação de peso do protótipo, proposta pela 
organização, de 12 kg) e são abruptamente resistentes, sendo estas utilizadas 
principalmente em aeromodelos. 
A.3 Rodas e Motores - Foram utilizadas duas rodas acopladas com motores 
DC e drives (figura 4) que realizam o movimento do carro. Com a presença das duas 
rodas, é possível alternar a translação, velocidade e orientação do veículo. A forma 
de movimento das rodas é realizada de forma individual, sendo desta forma possível 
realizar movimentos para o desvio de obstáculos. 
14 
 
 
 
Dados Técnicos: 
 Tensão de alimentação dos motores: 3 ~ 6VDC 
 Corrente máxima: 120mA 
 Relação da redução: 48:1 
 Rotação do motor a 6VDC: 260 rpm 
 Velocidade do carro a 6VDC: 1 m/s 
 Dimensões da roda: 7 x 7 x 2,6 cm 
 Perímetro da roda: 22cm. 
A.5 Sensor - Na placa de sensor foi feito uma proteção utilizando cola quente e 
chapa em acrílico para que os componentes do mesmo não sofressem com os 
possíveis impactos que viessem a ocorrer. Esta foi acoplada à carroçaria do robô que 
por sua vez pôde se movimentar de tal forma que se mantinha sempre o mais próximo 
possível da linha. 
B. Eletrônica 
De acordo com o ponto de vista do grupo que desenvolveu o projeto, a parte 
eletrônica foi relativamente simples, quando comparado à criação da estrutura 
mecânica do carrinho, e de baixo custo. Tal fato foi facilitado principalmente pela 
plataforma de aprendizagem Arduino a qual possui como micro controlador o AtMega. 
O AtMega apresentou-se o mais propicio ás condições do projeto, pelo fato 
deste não necessitar de um hardware muito poderoso. Um fato importante que 
possibilitou a implementação do controlador de forma mais acessível para os leigos 
na área, foi o fato do software do Arduino ser open source, possibilitando aos usuários 
o acesso a diversas bibliotecas já escritas e pré-definidas por outros programadores. 
B.1 - Micro controlador - Nesse projeto foi utilizado o Arduino (Fig. 5 e 6), uma 
plataforma open-source de computação física baseada no micro controlador AtMega- 
328, que engloba um software e um hardware. Tal plataforma tem sido destaque em 
muitos projetos tecnológicos, porém ainda é pouco utilizado por grande parte dos 
pesquisadores, devido, principalmente, a um preconceito pela facilidade. Uma das 
grandes vantagens do Arduino em relação a alternativas para controlar um sistema, 
são os Shields, placas que aperfeiçoam as capacidades da plataforma que podem ser 
plugadas no mesmo. Atualmente existe uma vasta opção de Shields como, ethernet, 
bluetooth, motor shield, LCD, sensor ultrassônico, dentre tantos outros. 
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3.2.4. MONTAGEM 
Para execução da parte física do protótipo utilizamos como material para 
construção da base madeira em mdf, com ajuda de colegas usinamos a madeira em 
um torno de cnc que ficou com conforme o desenho demonstrado abaixo. 
 
Figura 8 - Projeção de desenho elaborado no solidworks (1). 
 
Figura 9 - Projeção de desenho elaborado no solidworks (2). 
 
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Os motores com redução e os demais itens para a montagem dos circuitos 
foram adquiridos em lojas de eletrônica e as rodas foram compradas através da 
Internet. O preço de cada componente pode ser encontrado na figura 3. 
A alimentação dos sensores e a da ponte H é feita pelo próprio Arduíno, que 
por sua vez é alimentado em conjuntocom os motores alimentados por um casulo de 
8 pilhas AA em série de 1,5 V, somando cerca de 12 V. Para desligar o carrinho foi 
adicionado um interruptor com chave de liga e desliga. 
 
 
Figura 10 - Montagem do protótipo em laboratório de usinagem - UFPR 2016. 
PROGRAMAÇÃO: 
O software para controlar o robô foi implementado na linguagem própria do 
Arduíno. O programa possui duas funções básicas, o setup () e o loop () ambas não 
possuem retorno. A função setup () é chamada pelo Arduino uma única vez logo no 
começo do programa, ou seja, ocorrendo a cada vez que o Arduino é ligado ou 
resetado. O propósito da função é a de encapsular todas as linhas de código que são 
utilizadas para inicialização, como a definição dos pinos ou as bibliotecas a serem 
utilizadas. A função loop(), por sua vez, encapsula as linhas. 
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De código que serão rodadas em um laço infinito logo após o término do setup 
(), permitindo que o Arduíno receba dados, mude de estado e as responda conforme 
programado. 
No programa utilizado pelo robô, o setup () inicializa sete terminais ao todo, três 
para lerem cada um dos três sensores do robô e os outros quatro para controlar os 
motores através da ponte H, sendo dois terminais para cada motor, um deles estará 
polarizado em nível lógico baixo e o outro em nível lógico alto, que dependendo da 
ordem o motor relacionará para sentidos contrários. Terminado a inicialização dos 
terminais, o Arduino chama o loop () e começa a rodá-lo repetidamente. Dentro dele 
há quatro condicionais básicas. A primeira e para o caso de a linha ser detectada pelo 
sensor frontal direito, fazendo com que o motor esquerdo tenha uma velocidade maior 
que o direito. A segunda e para o caso de a linha ser detectada pelo sensor frontal 
esquerdo, fazendo com que o motor direito tenha uma velocidade maior que o 
esquerdo. 
A terceira é para o caso de a linha ser detectada somente pelo sensor central, 
fazendo com que os dois motores tenham a mesma velocidade. A última é para o caso 
de a linha não ser detectada por nenhum dos sensores, então avalia-se qual dos três 
casos anteriores foi o último a ser rodado. 
Essa informação é guardada por uma variável global chamada “último Estado” 
que é alterada conforme o estado atual, por padrão ele é inicializado como se o último 
estado tivesse sido uma reta. Caso o último estado tenha sido uma curva para a 
direita, o programa para o motor da direita e faz o motor da esquerda funcionar numa 
velocidade mais baixa. Caso tenha sido para a esquerda, o programa faz o mesmo, 
mas para os motores trocados. Caso tenha sido uma reta, então os motores são 
ligados para fazerem o robô andar de ré. 
Cada uma das quatro condicionais possui um filtro para evitar que leituras 
errôneas e momentâneas afetem o robô de forma perceptível. Esse filtro funciona de 
tal maneira que faz contagens de quantas vezes dada leitura ocorre, somente depois 
de ocorrer por 5 vezes o código da condicional é realmente rodado. Esse filtro foi 
implementado pois já havia sido constatado que o Arduíno acaba lendo erroneamente 
os dados dos sensores por algumas raras vezes, mas que poderiam tornar a trajetória 
do robô caótica por alguns instantes. 
 
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3.2.5. RESULTADOS: 
O robô seguidor de linha descrito neste documento, respondeu razoavelmente 
bem ao controle aplicado, pois obteve uma resposta rápida. Porém ao realizar as 
curvas, inclusive a de noventa graus, ele perdera a linha por alguns instantes. 
Portanto, chegou-se à conclusão de que estes problemas foram causados 
principalmente pelo grande raio da roda, pois a mesma possuía uma inércia muito 
grande, fato que tornara complicado de estabelecer uma lógica mais eficiente para o 
controle sanar completamente a instabilidade do sistema. 
Porém nas retas e rampa o protótipo se manteve alinhado e ganhou algum 
tempo por ter percorrido a uma velocidade boa em tais momentos do percurso. No 
aclive acentuado, ele se comportou de forma incrível, logo se constatou que o torque 
modelado para o mesmo foi excelente para a situação proposta. 
Com poucos ajustes na mecânica e uma mudança do tipo de controlador, 
provavelmente, será possível sanar grande parte dos pontos negativos e torna-lo um 
potente concorrente. 
 
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS 
O maior desafio na elaboração e montagem deste projeto deu-se devido à 
diversas dificuldades com fornecedores no atraso das peças componentes que 
compramos via internet. 
Outro ponto importante que vale ressaltar é que tivemos desfalque na equipe e 
contamos com a colaboração de colegas Engenheiros já formados para a realização 
da programação. 
Durante os testes realizados observamos diversos erros devido aos “bugs” nos 
sensores de refletância, a distância do sensor do piso estava acima do permitido 
fazendo com que não houvesse a leitura, outro ponto importante que devido a 
aceleração elevada do protótipo o mesmo não conseguia fazer as curvas 
adequadamente. Porém foi de grande valia desenvolvermos estudos voltados a este 
projeto para agregar conhecimentos em diversos assuntos e rever conceitos 
observados em sala de aula. 
 
 
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5. ANEXOS 
 
 
 
 
 
Figura 11 - Montagem final do protótipo com programação. 
 
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6. REFERÊNCIAS 
http://paginapessoal.utfpr.edu.br/msergio/portuguese/ensino-de-fisica/oficina-de-
integracao-ii/oficina-de-integracao-ii/Monog-09-2-Seguidor-de-linha.pdf. 
Acesso em: 30/10/2016 
http://www.cora.cpdee.ufmg.br/doc/ApostilaSeguidorLinha.pdf. 
Acesso em: 30/10/2016 
http://www.unorobotica.com.br/docs/seguidor.pdf. Acesso em: 30/10/2016 
http://www.ceel.eletrica.ufu.br/artigos2014/ceel2014_artigo071_r01.pdf. 
Acesso em: 30/10/2016 
http://pet.inf.ufpel.edu.br/sacomp/2012/palestras/SACOMP2012-29_05-
4.Arduino.pdf. Acesso em: 09/11/2016 
http://pt.slideshare.net/Miojex360/rob-seguidor-de-linha. Acesso em: 09/11/2016 
https://www.circuitar.com.br/nanoshields/modulos/sensor-linha/. 
Acesso em: 09/11/2016 
http://www.previdencia.gov.br/dados-abertos/aeps-2013-anuario-estatistico-da-
previdencia-social-2013/aeps-2013-secao-iv-acidentes-do-trabalho/. 
Acesso em: 09/11/2016 
CITE. História da Robótica. Disponível em: 
<http://www.citi.pt/educacao_final/trab_final_inteligencia_artificial/historia_da_robotic
a.html>. Acesso em: 09/11/2016. 
http://blog.filipeflop.com/motores-e-servos/motor-shield-l293d-motor-dc-arduino.html. 
Acesso em: 09/11/2016