FINAL - CORRIGIDO

Prévia do material em texto

UNIP - UNIVERSIDADE PAULISTA 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA 
ENGENHARIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ROBÔ QUE SOBE ESCADAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SÃO PAULO 
2019 
 
UNIP - UNIVERSIDADE PAULISTA 
ENGENHARIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ROBÔ QUE SOBE ESCADAS 
 
 
 
 
 
 
Atividade prática supervisionada - APS, 
apresentado a UNIVERSIDADE PAULISTA – 
UNIP, como exigência parcial à obtenção do 
título de Bacharel em Engenharia. 
 
Orientadores: 
 
 
 
 
 
 
 
 
SÃO PAULO 
2019
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“Eu não creio que exista algo mais emocionante para o 
coração humano do que a emoção sentida pelo inventor 
quando ele vê alguma criação da mente se tornando algo 
de sucesso. Essas emoções fazem o homem esquecer 
comida, sono, amigos, amor, tudo.” - Nikola Tesla 
 
 
 
SUMÁRIO 
LISTA DE FIGURAS ................................................................................................... 5 
LISTA DE TABELAS ................................................................................................... 5 
1. INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 6 
1.2 Objetivo Geral ............................................................................................. 7 
1.3 Objetivo Especifico ..................................................................................... 7 
2. DESENVOLVIMENTO ......................................................................................... 8 
2.1 Motores Elétricos ............................................................................................. 8 
2.2 Torque ............................................................................................................... 9 
2.3 Movimentos de translação e rotação ........................................................... 10 
2.4 Sistema Operacional Android ....................................................................... 11 
2.5 Motor Shield L293D ....................................................................................... 12 
2.6 Arduino ........................................................................................................... 13 
2.7 Bluetooth ........................................................................................................ 14 
3. ETAPAS DE CONSTRUÇÃO ................................................................................ 15 
3.1 Material utilizado ............................................................................................ 15 
3.2 Programação .................................................................................................. 15 
3.4 Implementação da alimentação do sistema inicial (Testes) ...................... 17 
3.5 Problemas identificados e soluções aplicadas. .......................................... 18 
4. CÁLCULOS UTILIZADOS ..................................................................................... 20 
5. RESULTADO DOS TESTES PRELIMINARES ..................................................... 22 
6. PLANILHA DE CUSTOS ....................................................................................... 23 
7. CONCLUSÃO ........................................................................................................ 24 
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 25 
APÊNDICE A - Programação do sistema .................................................................. 26 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
Figura 1 - Dimensões do obstáculo em (cm) ............................................................... 7 
Figura 2 - Demonstração da distância de partida em (cm) .......................................... 7 
Figura 3 - Princípios do eletromagnetismo .................................................................. 8 
Figura 4 - Análise do movimento da roda .................................................................. 10 
Figura 5 - Emblema Android...................................................................................... 11 
Figura 6 - Diagrama eletrônico L293E ....................................................................... 12 
Figura 7 - Teste inicial em bancada .......................................................................... 16 
Figura 8 - Implementação do sistema no chassi inicial. ............................................ 17 
Figura 9 - Demonstração do problema enfrentado .................................................... 18 
Figura 10 - Novas Rodas frente e verso .................................................................... 18 
Figura 11 - Desenho do protótipo final ...................................................................... 19 
Figura 12 - Ligação elétrica Motores/Bluetooth/Bateria ............................................. 19 
Figura 13 - Diagrama do case com 6 pilhas antes .................................................... 20 
Figura 14 - Diagrama do case com a bateria de lítio ................................................. 20 
Figura 15 - Descrição sobre RPM ............................................................................. 21 
Figura 16 - Descrição da roda final DIAMETRO ........................................................ 21 
Figura 17 - Protótipo final .......................................................................................... 22 
 
 
LISTA DE TABELAS 
Tabela 1 - Planilha de custos .................................................................................... 23 
 
 
file:///C:/Users/alex-_000/Desktop/FINAL%20-%20CORRIGIDO.docx%23_Toc515834968
 
 
6 
1. INTRODUÇÃO 
O presente trabalho tem como predominante moção à pesquisa, planejamento 
e desenvolvimento de um protótipo de um robô eletroeletrônico, com controle remoto 
sem fio que consiga subir e descer escadas predeterminadas. Este relatório tem o 
objetivo de apresentar em pauta acadêmica o passo a passo da construção através 
de ilustrações (fotos), além de descrever os materiais e ferramentas utilizadas, esboço 
do projeto, metodologia, conclusões finais e referências bibliográficas. Todo o 
trabalho, tanto protótipo quanto parte escrita, está em conformidade com o edital 
disponibilizado pela coordenação do curso de engenharia e o Instituto de Ciências 
Exatas e Tecnologia – ICET da Universidade Paulista. 
 
 
 
7 
 
1.2 Objetivo Geral 
 
Projetar e construir um robô elétrico capaz de superar um obstáculo com 
dimensões pré-definidas, em um intervalo de tempo. Onde sua estrutura contempla-
se a plataforma de prototipagem controlador Arduino ® que seja controlado pelo 
recebimento de comandos sobre um controle sem fio. E tal construção, é dado pelo 
reaproveitamento de peças, de projetos anteriores. 
 
1.3 Objetivo Especifico 
 
Em suma, realizar a montagem de uma miniatura de robô eletrônico dentro das 
normas de construção, visando a subida em uma escadaria pré-definida em imagens 
posteriores, com subida em até 30 segundos, tendo início de disparada em 15 cm de 
distância da escadaria, sendo carenagem e chassi de livre escolha do método de 
construção. 
 
 
 
Figura 1 - Dimensões do obstáculo em (cm) 
 
Fonte: Autoria Própria 
 
 
Figura 2 - Demonstração da distância de partida em (cm) 
 
Fonte: Autoria Própria 
 
 
 
8 
2. DESENVOLVIMENTO 
 
2.1 Motores Elétricos 
Motor elétrico é uma máquina que tem como objetivo converter energia elétrica 
em energia mecânica. Combina a facilidade de transporte, economia, baixo custo, 
limpeza e simplicidade de comando. São máquinas de fácil construção e fácil 
adaptação com qualquer tipo de carga. 
As máquinas que atualmente conhecemos não produzem energia, elas 
convertem outros tipos de energia em energiamecânica para que possam funcionar, 
fazendo assim uma grande analogia a frase de Lavoisier: “Na natureza nada se perde, 
nada se cria, tudo se transforma” (dito essa famosa frase quando mostrou o princípio 
da conservação de massas). Ou seja, nada pode ser criado apenas transformado de 
algo já existente. 
Motores elétricos são encontrados nas mais variadas formas e tamanhos, cada 
qual apropriado a sua tarefa. Não importa quanto torque ou potência um motor deva 
desenvolver, hoje em dia pode ser facilmente encontrado no mercado. 
O funcionamento dos motores elétricos está baseado nos princípios do 
eletromagnetismo, mediante os quais, condutores situados num campo magnético e 
atravessados por corrente elétrica, sofrem a ação de uma força mecânica, força essa 
chamada de torque. 
Princípios do eletromagnetismo: O princípio da indução eletromagnética é 
também a base de funcionamento dos eletroímãs, equipamentos que geram campos 
magnéticos apenas, enquanto uma corrente elétrica produz o efeito de indução. Uma 
vez desligados perdem suas propriedades, ao contrário dos imãs permanentes 
demonstrados na imagem abaixo. 
 
Figura 3 - Princípios do eletromagnetismo 
 
FONTE: Sobre Física 
Alguns motores operam com corrente contínua (CC / DC) e podem ser 
alimentados quer por pilhas/baterias quer por fontes de alimentação adequadas os 
motores de corrente contínua são mais caros, pois é necessário um dispositivo que 
converte a corrente alternada em corrente contínua. Outros requerem corrente 
alternada (CA / AC) e podem ser alimentados diretamente pela rede elétrica domiciliar 
os motores de corrente alternada são mais baratos e os mais utilizados, pois a energia 
elétrica é distribuída em forma de corrente alternada, reduzindo assim seu custo. Há 
até mesmo motores que trabalham, indiferentemente, com esses dois tipos de 
correntes. 
Corrente contínua (CC / DC): corrente na qual possui fluxo contínuo e 
ordenado de elétrons sempre na mesma direção. 
Corrente alternada (CA / AC): é uma corrente cuja magnitude e direção varia 
ciclicamente. Ou seja, há variação de corrente elétrica, ao contrário da corrente 
contínua. 
 
 
9 
2.2 Torque 
 
As forças de torque e potência são energias que aparecem a partir do momento 
em que um carro começa a se movimentar. Este é responsável pela capacidade de o 
motor produzir força matriz, ou seja, o movimento giratório. É essa força que faz o 
veiculo sair da inércia, ou vencer obstáculos sem a necessidade de efetuar muitas 
trocas de marchas. 
Cada veículo tem uma faixa ideal de rotação do motor onde o torque surge com 
maior intensidade. Veículos mais pesados como ônibus e caminhões, precisam de 
muito torque para sair do lugar, já carros de formula 1, por sua vez necessitam de 
mais potência do que torque. Então podemos dizer que torque está relacionada a 
arrancada e potência a velocidade final. 
Matematicamente o torque é a força aplicada em um braço, surgindo assim 
uma força alavanca. 
 
O vetor torque T é dado pelo produto vetorial entre os vetores R e F: 
 
T=RxF 
 
Que equivale a: 
 
T=R.F.senθ 
 
Onde: 
T é o torque; 
R é a distância da força aplicada até o ponto fixo; 
F é a força aplicada; 
Senθ é p seno do ângulo entre a força e o braço de alavanca d. 
Se considerarmos um braço de alavanca d com comprimento r, teremos: 
T= F.d em N.m (no SI) 
 
 
 
10 
2.3 Movimentos de translação e rotação 
 
O movimento de qualquer corpo ou objeto pode ser classificado como de 
translação, de rotação ou uma combinação desses dois. 
No movimento de translação, todos os pontos do objeto percorrem trajetórias 
paralelas e apresentam a mesma velocidade. Nesse caso, podemos tratar esse objeto 
como sendo um ponto, ou melhor, como sendo um objeto pontual. Para analisar seu 
movimento, podemos aplicar as equações do movimento retilíneo uniforme e também 
as equações do movimento retilíneo uniformemente variado, um exemplo de 
movimento de translação é o de um elevador. 
Ele sobe e desce, porém não tem rotação, portanto em qualquer instante, todos 
os pontos do elevador têm a mesma velocidade. 
No movimento de rotação, todos os pontos do objeto percorrem trajetórias 
circulares com a mesma velocidade angular. Normalmente, a descrição do movimento 
de rotação é feita com as equações do movimento circular uniforme e do movimento 
circular com aceleração constante. As pás de um ventilador fazem um movimento de 
rotação: todos os pontos das pás têm a mesma velocidade angular. 
 
 
Abaixo análise do movimento da roda de um veículo que rola no sentido 
do deslocamento deslizando com velocidade do contato no sentido contrário ao 
do deslocamento: 
 
Figura 4 - Análise do movimento da roda 
 
 
FONTE: Alfa Connection 
 
 
 
 
11 
2.4 Sistema Operacional Android 
 
 Android é o sistema operacional do Google para dispositivos móveis baseado 
no Linux. Em suma o sistema operacional são programas que inicializam o hardware 
(parte física) do dispositivo, ou seja, ele gerencia o controle dos dispositivos. O 
Android foi criado principalmente para telefones inteligentes (smartphones) e tablets. 
O Google vem aperfeiçoando com diversas atualizações, um aspecto a ser ressaltado 
é que celulares não são os únicos a serem equipados com Android. Tablets, consoles 
móveis, e agora uma série de novos produtos, como TVs, computadores e dispositivos 
vestíveis, já estão sendo fabricados com ele. Esta fragmentação é uma das grandes 
vantagens desse sistema operacional para sua popularização, mas também uma 
desvantagem pelo fato de ele não ser unificado. 
 O sistema Android permite que seja utilizado aplicativos que estendem uma 
vasta gama de funcionalidades. Os aplicativos são programas que tem o objetivo 
ajudar o usuário a realizar uma tarefa específica, podendo ser uma calculadora, um 
jogo, um gps (sistema de posicionamento global), entre outros. Abaixo emblema do 
sistema utilizado. 
 
 
 
Figura 5 - Emblema Android 
 
Fonte: Android Enterprise 
 
 
 
12 
2.5 Motor Shield L293D 
 
O Motor Shield L293D é uma plataforma de controle para motores em corrente 
contínua de quatro canais de saída que possibilita área de interação entre dois 
sistemas, o controle e o comando dos motores que operam com tensão de 4 até 36 
volts e corrente de até 0,6 amperes. 
Esta plataforma, eletronicamente é baseada no circuito integrado L293D, 
também conhecido como Ponte H que é popularmente utilizado no controle de 
motores já que com ele é possível controlar até 4 Motores de corrente contínua, 2 
Servos ou 2 Motores de Passo. 
Seu circuito integrado L293D possui internamente 2 Pontes H e suporta uma 
corrente de saída de 0,6 ampere por canal, ou seja, será possível controlar até 2 
motores com 0,6 ampere cada, visto que nesta plataforma temos 2 circuitos 
integrados, com tensão suportada de 4,5-36 volts. 
Este Motor Shield L293D é compatível com as plataformas de prototipagem 
Arduino Uno e diversas outras plataformas, em nosso caso utilizamos e Arduino Mega. 
 
Dados Técnicos: 
• Chip: L293D (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 bi-direcional com seleção individual de velocidades de 8 
bits (cerca de 0,5% de resolução). 
• Até 2 Motores de Passo (Unipolar ou Bipolar) com bobina unica, dupla ou 
passos interlaçados. 
• 4 Pontes H: 0,6A por Ponte (1,2A de pico) com proteção térmica e diodos 
de proteção contra retro-alimentação. 
• Resistores Pull Down mantem motores desativados 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. 
 
Abaixo estão ilustrados os pinos da ponte H L293E, bem como um esquema 
para controlar um motor DC nos dois sentidos. 
 
Figura 6 - Diagrama eletrônico L293E 
 
Fonte: UniversidadeFederal do Paraná 
 
 
13 
2.6 Arduino 
 
O Arduino é uma plataforma de prototipagem open-source, baseada em uma 
linguagem de programação que possibilita desenvolver projetos baseados em 
eletrônica. Ela por sua vez pode ser utilizada para desenvolver projetos em robótica, 
controle interativo de ambientes automatizados dentre outros. 
Conhecido por ser uma placa de baixo custo, o Arduino com todas suas 
linhagens, permite fazer o comando e leitura de diversos tipos de acessórios, como, 
por exemplo, sensores, luzes, motores, entre outros. O Arduino Uno é o primogênito 
da linhagem Arduino, foi depois dele que o nome Arduino ficou conhecido ao redor do 
mundo. 
Utilizá-lo é muito fácil, basta o usuário possuir o seu cabo AB para USB, e o 
software para compilação de códigos em linguagem C/C++. Deste modo, quando 
conectado em um computador poderá ser facilmente programado e podendo ser 
utilizado junto de acessórios como os chamados shields e módulos para aumentar sua 
funcionalidade. 
 
ESPECIFICAÇÕES: 
• - Microcontrolador: ATmega2560 
• - Tensão de Operação: 5V 
• - Tensão de Entrada: 7-12V 
• - Portas Digitais: 54 (15 podem ser usadas como PWM) 
• - Portas Analógicas: 16 
• - Corrente Pinos I/O: 40mA 
• - Corrente Pinos 3,3V: 50mA 
• - Memória Flash: 256KB (8KB usado no bootloader) 
• - SRAM: 8KB 
• - EEPROM: 4KB 
• - Velocidade do Clock: 16MHz 
 
 
14 
2.7 Bluetooth 
 
Bluetooth é a tecnologia de comunicação sem fio que consegue fazer 
transmissão de dados e arquivos de maneira rápida e segura, através de 
smartphone’s, notebooks, câmeras digitais, impressoras, teclado, mouse, fones de 
ouvido e etc. 
O sistema bluethooth utiliza uma frequência de rádio de onda curta, sendo 
assim não possui um longo alcance, porem consome pouca energia do dispositivo. 
Quando estão dentro do raio de alcance, os dispositivos podem ser encontrados 
independentemente de sua localização, permitindo até que estejam em ambientes 
diferentes, dependendo da sua potência para que isso ocorra. 
As três classes diferentes de Bluetooth (cada uma com potência e alcance 
diferentes): 
 
Classe 1: alcance de 100 metros / potência máxima de 100 mW (miliwatt). 
Classe 2: alcance de 10 metros / potência máxima de 2,5 mW (miliwatt). 
Classe 3: alcance de 1 metro / potência máxima de 1 mW (miliwatt). 
 
A tecnologia bluethooth é utilizada em diversos programas que podem facilitar 
o uso ou dar mais funcionalidade à maneira como a pessoa utiliza alguns dispositivos. 
Devem ser citados o Bluetooth PC Dialer, que faz ligações do seu celular a partir do 
PC. O MobTime Cell Phone Manager 2007, que permite a você gerenciar seu celular 
a partir do computador. Por fim o BlueAuditor, que possibilita o gerenciamento de 
redes sem fio através do Bluetooth. 
 
https://www.tecmundo.com.br/download/Bluetooth-PC-Dialer.htm
https://www.tecmundo.com.br/download/MobTime-Cell-Phone-Manager-2007.htm
https://www.tecmundo.com.br/download/BlueAuditor.htm
 
 
15 
3. ETAPAS DE CONSTRUÇÃO 
 
3.1 Material utilizado 
 
Para o presente projeto, foram utilizados os seguintes componentes: 
 
• Arduino Mega 2560; 
• Bluetooth Hc-06 (classe 2); 
• 4 motores de 1kgf - 100 RPM – 6v DC; 
• Motor Shield L293D; 
• MDF espessura 6mm 
• Cano PVC ½; 
• Cano PVC ¾; 
• 4 Colunas PVC ½ 45º 
• 1 Conexão T PVC ½; 
• Cabo USB/V8; 
• 1 cases para 2 bateria de Lition; 
• Power Bank 5 volts – 1 Ampere; 
• 2 Bateria de Lítio 3,7 volts – 2000mAh; 
• Jumper’s; 
• Splay para plásticos; 
• Fio duplo (preto/vermelho); 
• Estanho com chumbo; 
• Hellerman (Abraçadeira de Nilon); 
• Redução PVC ¾ - ½; 
• Pilhas AA; 
• 2 Case 6 pilhas; 
• Led’s; 
• Resistores 1kΩ. 
 
3.2 Programação 
 
Para a programação, foi-se utilizado a plataforma virtual Arduino IDE que é 
nada mais nada menos que uma aplicação de multiplataforma escrita em Java 
derivada dos projetos Processing e Wiring. Foi projetado para introduzir a 
programação para leigos ou iniciantes no desenvolvimento de software. Inclui um 
editor de código com recursos de evidência de sintaxe, parênteses correspondentes 
e indentação automática, sendo capaz de compilar e carregar programas para o 
microcontrolador do arduino através do cabo serial ligada em seu corpo físico ao 
computador. Com isso não há a necessidade de edição em Makefiles ou rodar 
programas somente em ambientes de linha de comando. 
Tendo uma biblioteca chamada "Wiring", ele possui a capacidade de programar 
em C/C++. Isto permite criar com facilidade inumeras operações de entrada e saída, 
tendo que definir apenas duas funções no pedido para fazer um programa funcional. 
 
 
16 
3.3 Modo de interligação 
 
Ao inicio da prototipagem do projeto, foram feitas pesquisas de mercado 
referente á diversos modelos de componentes eletrônicos, os quais seriam 
necessários para a confecção de comando e controle dos motores. A partir da 
pesquisa primária, resolvemos utilizar a plataforma Arduino Mega 2560 para o 
comando e recebimento da programação, o mesmo possui baixo custo, e uma boa 
disponibilidade de portas para utilização, alem de grande compatibilidade com os 
Shields do mercado e por fim podendo ser alimentado por USB como opção optamos 
por utilizar o Motor Shield L293D que comumente ficou responsável pela comutação 
e acionamento dos motores através do comando dado pelo Arduino e seu 
microcontrolador. Onde o tal receberá uma letra especifica enviada por um celular 
com o devido aplicativo em android via bluetooth, que será recebida e interpretada 
pelo modulo Bluetooth HC-06 e interposta em umas das variáveis programadas. E a 
partir deste conceito, e código base, foram feitos os primeiros testes da liberação de 
tensão e análise de acionamento com um multímetro, conforme a imagem abaixo: 
 
Figura 7 - Teste inicial em bancada 
 
 
Fonte: Autoria Própria 
 
 
 
17 
3.4 Implementação da alimentação do sistema inicial (Testes) 
 
Após o sistema ter sido aprovado nos testes iniciais sendo alimentado por uma 
fonte de 5 volts da saída USB do computador, elaboramos assim a alimentação portátil 
do sistema de comando e motores. Para isso foi-se utilizado a princípio, dois cases 
de 6 (seis) pilhas AA 1,5 volts cada, interligando-as eletricamente em circuito elétrico 
misto série/paralelo, onde suas tensões foram somadas totalizando aproximadamente 
9 volts. A partir disto, confeccionamos um plug para bateria de 9 volts, interligando-a 
com base de solda um Power Plug Macho e um Clip de bateria, para que o sistema 
fosse totalmente portátil. E trivialmente, após ter sido feito a interligação 
eletroeletrônica, a interpomos sobre o chassi de PVC cortado e modelado inicialmente 
a nosso planejamento primário. Abaixo segue imagem da interligação primária: 
 
 
 
 
Fonte: Autoria Própria 
 
Figura 8 - Implementação do sistema no chassi inicial. 
 
 
 
18 
3.5 Problemas identificados e soluções aplicadas. 
 
Após serem feitos os testes iniciais, identificamos inúmeros problemas 
corriqueiros a alimentação elétrica, a aderência e força de atrito necessária das rodas 
para com o piso, problemas referentes ao torque dos motores para com o excesso de 
peso do chassi e problemas na divisão da alimentação para controle dos motores. 
Para correção, foi-se analisado inicialmente o volume desnecessário na confecção do 
chassi, a fim de eliminar o peso para que seja necessário o menor uso de torque 
possível, e sim para que tenhamos somente o peso suficiente. Para tal, reduzimos o 
chassi que pesava entorno de 2,5 quilogramas sendo corrigido com a simples 
diminuição para um chassi de 900 gramas visando a possível ampliação do projeto, 
trocamos os motores de 800gf.cm – 200RPM – 6v para motores de 1kgf.cm – 100 rpm 
– 6v. Após isso, nos deparamos com o rápido consumo de carga elétrica pelos 
motores, onde trocamos a ligação elétrica mista série/paralela com 12 pilhas AA para 
duas baterias de lítio 3,7 volts – 2000mAh cada, totalizando 7,4 volts – 4000mAh para 
o uso de somente 1600 mAh tendo umaboa margem de folga para o uso, visando 
uma possível ampliação. 
Já o problema de aderência, resolvemos com a simples colocação de 
borrachas aderentes ao redor das rodas, mas identificamos por sua vez, que o 
problema não se resumia somente na aderência e atrito, embora já fossem resolvidas, 
e sim no tamanho do diâmetro da tal. Assim como demonstrado na imagem abaixo: 
 
 
 
Figura 9 - Demonstração do problema enfrentado 
 
Fonte: Autoria Própria 
 
Já para correção desenhamos moldes no plano 2D para corte em cortadora a 
laser em MDF de rodas com formatos de ganchos, cobertas por borrachas, com 
diâmetro dobrado ao tamanho do degrau da escadaria, no qual resultou no êxito da 
escalada. Abaixo imagens demonstrativas. 
 
Figura 10 - Novas Rodas frente e verso 
 
Fonte: Autoria Própria 
 
 
19 
Para a finalização, adequamos por fim, a alimentação e distribuição de carga 
elétrica no motor shield L293D por meio da configuração e liberação de portas através 
da programação em linguagem C implementado através da plataforma de 
prototipagem Arduino Mega 2560, com isso conseguimos distribuir, 600mA em cada 
uma das quatro portas, sendo utilizado pelo sistema de motores somente 400mA em 
cada saída, balanceando assim o sistema final. 
E por fim, adequamos um case em mdf, sobreposto no chassi para a 
sustentação do sistema eletrônico e suas conexões elétricas interpostas sobre o 
shield e o Arduino, recebendo sinais via rádio através da interligação do bluetooth as 
portas de entrada RX e TX do Arduino, convertendo-o por sua vez em comandos 
definidos em sua programação. Abaixo imagem da prototipagem final do chassi, 
ligação elétrica dos motores e do bluetooth no shield sobre o Arduino. 
 
 
Figura 11 - Desenho do protótipo final 
 
Fonte: Autoria Própria 
 
 
Figura 12 - Ligação elétrica Motores/Bluetooth/Bateria 
 
 
 
Fonte: Autoria Própria 
 
 
20 
4. CÁLCULOS UTILIZADOS 
 
Para o presente projeto foram realizados cálculos referentes a alimentação com 
soma de tensões, cálculo de velocidade angular e cálculo de resistência para proteção 
dos LED’s através da lei de Ohm. 
A principio foram usadas, o case com 6 pilhas de 1,5 volts totalizando 
aproximadamente 9 volts, onde foi-se identificado um mal desempenho no quesito 
velocidade e duração de carga, a partir disto, o trocamos para o case de 2 baterias de 
lítio cada tendo como somatória 7,4 volts na alimentação dos motores sendo sua carga 
subdividida sobre as duas sendo suas tensões iguais. Abaixo imagens do esquema 
elétrico de alimentação antes e depois do upgrade: 
 
Figura 13 - Diagrama do case com 6 pilhas antes 
 
Fonte: Autoria Própria 
 
Figura 14 - Diagrama do case com a bateria de lítio 
 
Fonte: Autoria Própria 
 
Quando um circuito é constituído por um determinado condutor mantido 
à temperatura constante, este denomina-se condutor ôhmico. A resistência de 
um dispositivo condutor é dada pela equação: 
 
Volts (Diferença de potencial) = R (Resistência elétrica). I (Corrente Elétrica). 
 
A partir disto, alimentamos os dois LED’s como faróis de marcha ré, com 
a mesma tensão de 7,4v dos motores, onde seria necessário somente de 0,04 
Ampere sendo dividas aos dois: 
 
Os Led’s utilizam 2,3v sendo subtraídos do total sobrando apenas 5,1v 
que ficariam com o resistor tendo corrente de circuito de 0,04 Ampere. Para 
que isso ocorra, a resistência elétrica deve ser calculada como: 
 
R= 5,1/0,04 
R= 127,5Ω 
 
 
 
 
21 
Para o uso do conteúdo adquirido neste semestre, calculamos também por sua 
vez no quesito de agregamento, a velocidade angular exercida por nosso motor e 
rodas, desconsiderando o atrito, considerando assim somente seu funcionamento 
sem perda. Onde temos motores de 100RPM. Colocando em vista a formula da 
imagem abaixo: 
 
Figura 15 - Descrição sobre RPM 
 
Fonte: Só Física 
 
Portanto, sabemos que 1 rpm = 2π/60 = rad/s = ω (Velocidade Angular). 
Concluindo-se por sua vez ω= (2*π*100) / 60 resultará na velocidade angular de: 
ω= 10,47 rad/s. 
 
E se seguirmos em frente, sabendo que V (Velocidade) =ω (Velocidade Angular) *R 
(Raio) identificamos, que a velocidade máxima que nosso motor pode atingir nessas 
condições V=10,47*0,05 será de: 
V=0,5235 m/s. 
 
 
Figura 16 - Descrição da roda final DIAMETRO 
 
Fonte: Autoria Própria 
 
 
 
22 
5. RESULTADO DOS TESTES PRELIMINARES 
Após de ter sido feito toda interligação e cálculos finais, foi-se realizado, testes 
com obstáculos para que fosse identificado novos possíveis problemas, e a partir 
disso, identificamos, como já dito acima, problemas e os solucionamos, com a troca 
da alimentação de 6 pilhas por baterias de lítio, e assim foi resolvido como os outros 
problemas corriqueiros identificados nos testes que se deram na perda súbita de carga 
utilizável nas baterias, e na má distribuição de carga, assim dobrando seu valor 
utilizável, e, para que as novas baterias não trabalhem em seus extremos, tendo em 
vista uma margem de segurança, dividimos a carga, acrescentando mais potência 
elétrica e potência mecânica (torque) e distribuímos a alimentação dos motores. Após 
tudo isso ter sido feito, colocamos sobreposta, a carenagem feita com MDF para que 
obtivermos uma certa rigidez e para obter o formato de um Monster Trucks. A fixamos 
com as Hellerman’s (abraçadeiras de nílon) para que ela por sua vez não se solte, 
acrescentamos os Led’s finais e por fim, fixamos com cola Epóxi as rodas em seus 
eixos. Abaixo segue imagem final do robô pronto para o trajeto. 
 
Figura 17 - Protótipo final 
 
Fonte: Autoria Própria 
 
 
 
23 
6. PLANILHA DE CUSTOS 
 
Materiais Quantidade Valor Unitário (R$) Valor total 
Arduino MEGA 1 R$ 40,00 R$ 40,00 
Baterias Lítio 3,7 volts 2 R$ 32,00 R$ 64,00 
Caixa MDF 1 R$ 5,00 R$ 5,00 
Cano PVC 1/2 (m) 2 R$ 3,60 R$ 7,20 
Cano PVC 3/4 (m) 1 R$ 6,00 R$ 6,00 
Case 2 Baterias - Série 2 R$ 7,00 R$ 14,00 
Cola Epóxi (Araldite) 1 R$ 22,00 R$ 22,00 
Cola PVC 1 R$ 6,00 R$ 6,00 
Coluna curva PVC 1/2 45º 4 R$ 0,80 R$ 3,20 
Conexão T PVC 1/2 1 R$ 0,70 R$ 0,70 
Corte em MDF Rodas 
Secundárias 
4 R$ 3,75 R$ 15,00 
Estanho com chumbo 1 R$ 8,00 R$ 8,00 
Fio Duplo (m) 8 R$ 1,00 R$ 8,00 
Fita Isolante 1 R$ 6,00 R$ 6,00 
HC-06 1 R$ 20,00 R$ 20,00 
Hellerman (Abraçadeira de 
Nilon) 
10 R$ 3,00 R$ 30,00 
LED's 2 R$ 0,15 R$ 0,30 
Motor Shield L293D 1 R$ 20,00 R$ 20,00 
Motores 100 RPM - 1 Kgf - 6 
Volts 
4 R$ 69,90 R$ 279,60 
Parafuso 5/32 1 R$ 4,00 R$ 4,00 
Power Bank 1 R$ 40,00 R$ 40,00 
Redução PVC 1/2 - 3/4 4 R$ 0,80 R$ 3,20 
Resistores 1k Ohm 2 R$ 0,15 R$ 0,30 
Rodas Primárias 4 R$ 5,00 R$ 20,00 
Splay Para Plásticos Preto 1 R$ 41,00 R$ 41,00 
Super Cola 1 R$ 2,00 R$ 2,00 
Total Geral: R$ 665,50 
 
Tabela 1 - Planilha de custos 
 
 
24 
7. CONCLUSÃO 
 
Após a finalização da pesquisa e da confecção do protótipo, pode ser planeado 
que nosso robô foi construído por meio de um microcontrolador residente da 
plataforma Arduino, Android, Bluetooth, programação em c, entre outros. Com tudo, 
nosso projeto conta com o grande aprendizado dentro e fora das aulas. Abrindo por 
sua vez, portas para um futuro promissor em estudos de novas tecnologias, a fim de 
superar desafios, onde talvez aperfeiçoem o conceito de carro elétrico, ou ouso de 
robô até para assistência de pessoas portadoras de deficiências para sua própria 
elevação em escadas, para que ao menos a ideia de confecção de novos meios, seja 
por sua vez, sem a necessidade ou com teor reduzido de poluentes, e ajude o planeta 
em questões nas quais nos encontramos e menosprezamos tornando climaticamente 
e socialmente precárias, onde conseguiremos assim, talvez, reduzir o impacto já 
desprezado pela sociedade, porém, para isso devemos ter um aliado ao nosso lado, 
que é a tecnologia, buscando novos conceitos e aperfeiçoamento de conceitos 
anteriores, como o exemplo da eficiência de novos motores. 
 A expansão desse tipo de tecnologia, embora já exista algum tempo, ainda 
está no começo, mas a tendência é que com tantos pontos e aspectos positivos, 
melhore e fique cada vez mais viável e pratica. 
Mas para concluir, após dias de pesquisa teórica, montagem e programação, o 
projeto tomou forma e saiu do papel como esperávamos, encontramos problemas e 
aprendemos em equipe superá-los, atingimos nossos objetivos. Concluímos assim 
que os conhecimentos adquiridos durante a experiência profissional de cada 
integrante podem-se assim serem repassados através do convívio em grupo no qual 
a confecção do projeto nos proporcionou. 
 
 
 
25 
REFERÊNCIAS 
ALFACONNECTION. Composição de movimentos. Disponível em: < 
http://www.alfaconnection.pro.br/fisica/movimentos/movimento-do-corpo-
rigido/composicao-de-movimentos/>. Acesso em: 29 Set. 2017. 
 
AURÉLIO, Marco. Eletricidade: Acionamento de Motores Elétricos. Disponível em: 
< http://brasilescola.uol.com.br/fisica/eletricidade-acionamento-motores-
eletricos.htm>. Acesso em: 29 Set. 2017. 
 
AUTOESPORTE. O QUE É TORQUE? Disponível em: 
<http://revistaautoesporte.globo.com/Noticias/noticia/2016/03/o-que-e-torque.html>. 
Acesso em: 29 Set. 2017. 
 
BAÚ DA ELETRÔNICA. Motor Shield L293D. Disponível em: < 
http://www.baudaeletronica.com.br/motor-shield-l293d-driver-ponte-h-para-
arduino.html?gclid=Cj0KCQiA3dTQBRDnARIsAGKSfllktVUVRr9jmljcinOV2dnXs9U4
COrfLIsM5Dh2zQMlB62O-KPi1pcaAhPMEALw_wcB >. Acesso em: 29 Set. 2017. 
 
GCF. O que é o sistema Android. Disponível em: < 
https://www.gcfaprendelivre.org/tecnologia/curso/como_usar_o_sistema_android/co
mencando_a_usar_o_sistema_android/1.do>. Acesso em: 29 Set. 2017. 
 
KITOR, Glauber Luciano. Torque ou Momento de uma Força. Disponível em: < 
https://www.infoescola.com/mecanica/torque-ou-momento-de-uma-forca/>. Acesso 
em: 29 Fev. 2018. 
 
MARQUES, Domiciano Correa . Movimentos de translação e rotação. Disponível 
em: < http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/movimentos-translacao-
rotacao.htm>. Acesso em: 30 Fev. 2018. 
 
MENDES, Mariane. Eletromagnetismo. Disponível em: < 
http://brasilescola.uol.com.br/fisica/eletromagnetismo.htm>. Acesso em: 29 Abr. 2018. 
 
NETTO, Luiz Ferraz. Cinemáticas dos sólidos. Disponível em: < 
http://www.feiradeciencias.com.br/sala04/04_RE_08.asp>. Acesso em: 29 Set. 2017. 
BARROS, Thiago. ANDROID. Disponível em: < http://www.techtudo.com.br/tudo-
sobre/android.html>. Acesso em: 30 Abr. 2018. 
 
UFPR. Controle Ponte H com Arduino. Disponível em: < 
http://www.inf.ufpr.br/andrey/robotica/ponteH_l293E_no_Arduino/ponteH_l293E_no_
Arduino.html>. Acesso em: 29 Mai. 2018. 
 
WIKIPÉDIA. ARDUINO. Disponível em: <https://pt.wikipedia.org/wiki/Arduino>. 
Acesso em: 29 Mai. 2018. 
 
WIKIPÉDIA. Bluetooth. Disponível em: <https://pt.wikipedia.org/wiki/Bluetooth>. 
Acesso em: 30 Mai. 2018. 
 
 
 
26 
APÊNDICE A - Programação do sistema 
 
#include <AFMotor.h> 
 
AF_DCMotor motor1(1); 
AF_DCMotor motor2(4); 
 
char command; 
void setup() 
{ 
Serial.begin(9600); 
} 
void loop(){ 
if(Serial.available() > 0){ 
command = Serial.read(); 
Stop(); 
switch(command){ 
case 'F': 
forward(); 
break; 
case 'B': 
back(); 
break; 
case 'L': 
left(); 
break; 
case 'R': 
right(); 
break; 
} 
} 
} 
 
void forward() 
{ 
motor1.setSpeed(255); 
motor1.run(FORWARD); 
motor2.setSpeed(255); 
motor2.run(FORWARD); 
} 
void back() 
{ 
motor1.setSpeed(255); 
motor1.run(BACKWARD); 
motor2.setSpeed(255); 
motor2.run(BACKWARD); 
} 
void left() 
{ 
motor1.setSpeed(255); 
 
 
27 
motor1.run(FORWARD); 
motor2.setSpeed(0); 
motor2.run(RELEASE); 
} 
void right() 
{ 
motor1.setSpeed(0); 
motor1.run(RELEASE); 
motor2.setSpeed(255); 
motor2.run(FORWARD); 
} 
void Stop() 
{ 
motor1.setSpeed(0); 
motor1.run(RELEASE); 
motor2.setSpeed(0); 
motor2.run(RELEASE); 
}