PESQUISA E CONSTRUÇÃO DE PROTÓTIPO PARA COMPETIÇÃO SUMÔ DE

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XX Encontro Latino Americano de Iniciação Científica, XVI Encontro Latino Americano de Pós-Graduação e VI 
Encontro de Iniciação à Docência – Universidade do Vale do Paraíba. 
 
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PESQUISA E CONSTRUÇÃO DE PROTÓTIPO PARA COMPETIÇÃO SUMÔ DE 
ROBÔS 
Alessandro Carvalho1, Fagner Mera2, Jader Machado3, Mauricio Mello4, 
Helosman Figueiredo1 
 
Alessandro Carvalho, Caçapava-SP, amc.carvalho@gmail.com 
Fagner Mera, Caraguatatuba-SP, Fagner.mera89@gmail.com 
Jader Machado, São José dos Campos-SP, jadermachado@live.com 
Mauricio Mello, Jacareí-SP, mauricio.mello@fibria.com.br 
UNIVAP/FEAU. 
Resumo - Este artigo tem o objetivo de apresentar a metodologia de pesquisa para desenvolvimento 
de um protótipo de robô para a competição de Sumô de Robôs da UNIVAP, que acontecerá em 
dezembro de 2016. A pesquisa visa identificar e reproduzir as características mecânicas, eletrônicas 
e táticas de robôs campeões ou que obtiveram bons resultados em competições de robótica 
nacionais criando um robô versátil e competitivo. Este trabalho será realizado em duas partes na 
primeira será feita a identificação de características de robôs vencedores, onde pesquisaremos as 
principais competições e os robôs vencedores na segunda iniciaremos a pesquisa sobre materiais, 
equipamentos e táticas ideais e criação do protótipo. 
 
Palavras-chave: Elétrica, Eletrônica, Robótica, Sumô de Robô. 
Área do Conhecimento: Engenharias. 
Introdução 
A robótica é comumente descrita como uma mistura de conceitos de eletrônica, mecânica e 
informática, utilizados para criar uma máquina capaz de executar tarefas, aplicada em muitos ramos 
da engenharia e da ciência, atualmente há robôs cumprindo inúmeras funções na indústria, 
agricultura, construção civil e em residências (SAEED, 2013). 
Além da ampla aplicação para execução de trabalhos repetitivos, perigosos ou em ambientes 
insalubres a robótica também é utilizada para fins educacionais. Em escolas técnicas os conceitos de 
robótica são aplicados de forma a complementar de forma multidisciplinar à formação dos estudantes 
nas áreas de eletrônica e mecânica (ETB,2016). O ensino da lógica de programação vai além, sendo 
em alguns casos, já introduzido nos primeiros anos de vida escolar logo após a alfabetização 
(HAPPYCODE, 2016). Competições escolares estão sendo incentivadas, organizadas e patrocinadas 
por diversas empresas como Lego e Robocore (ASSIS, GUEDES, 2015). 
Em competições universitárias a utilização de processos de engenharia na construção de robôs 
para batalhas, cria maquinas praticamente indestrutíveis e proporciona oportunidades para os alunos 
de desenvolver habilidades de liderança, trabalho em equipe, gestão de tempo e prioridades e de 
trabalhar com novas tecnologias durante o curso. 
Há muitos tipos de competições de robótica, entre elas podemos destacar a Guerra de robôs onde 
basicamente o robô que não for destruído vence, mas com propósitos científicos e educacionais 
podemos falar de competições como a FIRST(For Inspiration and Recognition of Science and 
Technology) Robotics Competition (FIRST, 2016) e a DARPA Grand Challenge (RUSSEL, 2006), que 
são competições onde os robôs se enfrentam cumprindo tarefas ou jogando algum tipo de jogo, 
nesse ramo encontra-se a modalidade Sumô de robôs, uma competição onde dois robôs se 
enfrentam em uma arena com o objetivo de derrubar o adversário. 
Neste artigo será descrita a metodologia de pesquisa para desenvolvimento de um protótipo de 
robô para a competição de Sumô de Robôs na modalidade mini sumô, para robôs até 500 g, com o 
objetivo de criar um protótipo versátil e competitivo. 
 
 
 
 
 
 
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Metodologia 
Para elaborar o projeto, foram realizadas pesquisas e analisadas competições de mesma 
categoria e modalidade, para verificar a performance de diversos robôs, apurando o desempenho 
individual e estratégias adotadas de cada um. 
A escolha de motores e rodas adequadas tem um grande impacto no design e no desenvolvimento 
do protótipo, estão diretamente ligados a tração e a velocidade. 
É interessante que nossa opção garanta máxima tração entre a pista e roda, para que o robô 
tenha mais estabilidade quando estiver empurrando ou sendo empurrado, por outro lado entendemos 
que a velocidade deve ser controlada para evitar que o robô saia da pista, no caso de algum 
imprevisto. Se o motor for fixado diretamente à roda a rotação pode ser muito alta, podendo resultar 
em uma velocidade muito alta para o sistema de controle do robô, as dimensões da caixa de redução 
e motor são representadas na Figura 1. 
Figura 1 – Caixa de redução. 
 
Para encontrar o equilíbrio entre velocidade e tração a melhor opção encontrada foi a utilização de 
um motor com caixa de redução, que através de engrenagens altera as características de rotação do 
motor, a representação e as características do motor escolhido são mostradas na Figura 2, e as 
relações entre a força transmitida no eixo do motor e a rotação são apresentadas na Tabela 1. 
Figura 2: Características do motor. 
 
Tabela 1 – Relação RPM/Torque. 
RELAÇÃO CAIXA DE 
REDUÇÃO 
RPM TORQUE (kgf-cm) 
100:1 120 0,9 
75:1 170 0,6 
10:1 1300 0,2 
Para o nosso robô escolhemos a relação 100:1, pois com ela conseguiremos o maior torque e com 
120 RPM (Rotações por minuto) que embora seja uma velocidade alta está dentro do nosso limite de 
 
 
 
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controle, a roda selecionada é feita em material com alta aderência à superfície do dojô ela é 
representada na Figura 3 e suas características são descritas na Tabela 2. 
Figura 3: Roda. 
 
Tabela 2– Características da roda. 
Material do pneu: Borracha siliconada. 
Material da roda: Poliuretano. 
Material do hub. Alumínio adonisado. 
Diâmetro: 60mm. 
Espessura: 10mm. 
Conforme exposto acima o torque do motor na ponta do eixo é de 0,9 kgf-cm, a força na 
extremidade da roda é obtida pela relação entre o torque do eixo e o raio da roda, com este cálculo 
obtemos o valor 0,3kgf-cm. 
Para definir o modelo de estrutura, pesquisamos em sites de venda de chassi para verificar se 
haveria alguma base para iniciarmos o desenvolvimento, encontramos dois modelos comercializados, 
o 2WD que conta com tração em duas rodas, tendo uma terceira utilizada como apoio, e o 4WD que 
possuí tração nas quatro rodas. Porém nenhum atendia as limitações de dimensões definidas pelas 
regras da competição. Portanto será necessário criar um protótipo da estrutura, após ver vídeos de 
competições do gênero e acessar sites de robótica, foi constatado que a estrutura do robô deve ser 
projetada para possibilitar o ataque, considerando as estratégias dos adversário, utilizaremos como 
referência para nosso protótipo o robô Black Mamba, mostrado na figura 4, produzido pela equipe do 
site Pololu para uma competição de mini sumô em 2015. 
Figura 4: Robô Black Mamba. 
 
O robô Black Mamba apresentou boa combatividade nos vídeos analisados, e após observarmos 
a estrutura e decidimos que para garantir maior velocidade na detecção do oponente a parte frontal 
será refletida na traseira, o que diminuiria pela metade o tempo de detecção, uma vez que o robô 
 
 
 
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conseguirá verificar a arena inteira duas vezes mais rápido. Para isso as rodas serão alocadas na 
parte central, e girarão em sentido opostos até o robô identificar o adversário e iniciar a investida. A 
estrutura será baixa, para conseguir detectar oponentes mais baixos, uma lâmina será fixada na parte 
de baixo com a função de prevenircontra rampas, que é a estratégia mais comum na competição. 
O material escolhido para confecção foi o aço inox, que possuí densidade de 7,85g/cm³, para não 
exceder ao peso máximo estabelecido na competição, 500g. 
Para conseguir chegar a uma configuração de componentes eletrônicos ideal para o robô foram 
observados vários combates das competições Winter Challenge 11º e 12º edições e do Summer 
Challenge 3º edição. Analisando várias partidas observamos alguns pontos chave que vamos 
reproduzir em nosso robô, entre elas podemos destacar a preocupação com o limite da arena, os 
robôs não saiam da arena, mesmo após derrubar o oponente, com a quantidade de sensores de 
localização do outro competidor, identificamos também que vários robôs apresentaram 
comportamentos diferentes em diversas lutas, isso mostra que as equipes construíram robôs capazes 
de seguir mais de uma estratégia, adaptando seu modo de jogar de acordo com o oponente. 
Para criar um sistema que possa atender as duas necessidades identificadas será necessário 
montar um protótipo que tenha sensores nas quatro extremidades para saber exatamente qual parte 
do robô está saindo da arena e tentar evitar que isso aconteça, e para construir um robô que consiga 
executar várias táticas de combate vamos utilizar sensores de localização do oponente em duas 
faces do robô, não utilizaremos nenhum mecanismo especifico como pás, esteiras e prolongamentos. 
Discussão 
A escolha da roda foi feita levando em consideração as características que melhor 
proporcionariam boa mobilidade ao robô, mas que lhe garantisse também força para empurrar o 
oponente. Na região é difícil encontrar grandes variedades de motores com reduções diferentes, e as 
limitações de tempo do projeto nos impedem de realizar compras com prazos longos para entrega. 
A estrutura do robô possuí a inovação de contar com reflexo de sua frente em sua traseira, o que 
trará vantagens, e foi idealizada para se opor as estratégias dos oponentes, o material a ser utilizado 
na sua confecção será chapas finas de aço inox, e o peso estimado total é de aproximadamente 
160g, na Figura 5 são mostradas as vistas isométrica e de perfil do resultado esperado para o robô. 
Figura 5 – Vistas perfil e isométrica da estrutura do robô. 
 
Para a parte eletrônica do robô optamos por colocar sensores LDR TCRT5000 para identificar as 
faixas de limite da arena, para detectar o oponente iremos utilizar dois sensores ultrassônicos HC-
SR04, pois o mesmo consome menos corrente que o outro sensor considerado, é mais barato e já foi 
utilizado por membros do grupo em trabalhos anteriores, assim esperamos não ter problemas para 
programar e utiliza-los. 
A placa controladora escolhida foi a Arduino Nano, optamos por esta plataforma, por ter uma 
comunidade online grande, ativa, em português, onde podemos tirar dúvidas e buscar por soluções 
para possíveis problemas. 
 
 
 
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O sistema será alimentado por uma Bateria de 1200 mA/h e 3,7 V fabricada pela SYMA, utilizada 
em drones ela garante 18 minutos de voo. 
O sistema eletrônico do robô como descrito acima será composto com os seguintes componentes: 
4x Sensor LDR TCRT5000, 2x Sensor Ultrassônico HC-SR04, 2x Mini Motor DC 1:100. 
1x Placa microcontroladora Arduino Nano,1x Bateria SYMA 1200mA/h a disposição de alimentação 
dos mesmos é demonstrada na Figura 6, onde as setas cheias mostram a alimentação e as secas o 
envio de sinal. 
Figura 6 – Diagrama de Blocos sistema eletrônico do robô. 
 
 
 
Como escolhemos a placa controladora Arduino Nano, a linguagem de programação utilizada será a 
C++, que é indicada pelo fabricante, o firmware que desenvolveremos para o robô é muito simples e bem 
parecido com o utilizado para realizar funções básicas da competição, uma vez que todas nossa 
melhoria se dá pela adição de um novo sensor, o código pode ser dividido em 3 partes, detecção do 
oponente, ataque e identificação do limite da arena. Na parte de identificação do oponente o robô girará 
no próprio eixo e utilizando os sensores ultrassom fará uma varredura na área da arena, quando algum 
dos sensores identificar algum objeto este será considerado o oponente, o ataque é a parte mais simples 
do programa, consiste em acionar os motores com força máxima, a sequência básica de instruções é 
demonstrada no fluxograma abaixo. 
Figura 7 – Fluxograma da programação do firmware. 
 
 
Conclusão 
O desenvolvimento de um protótipo para competições traz consigo desafios além da simples 
composição do sistema eletrônico, devemos considerar estratégias de combate, atacar e defender, o 
que faz com que tenhamos que estudar todos os aspectos do robô. Analisando competições 
 
 
 
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anteriores e protótipos de robôs já criados, constatamos que a vitória depende de uma boa 
programação, definições de componentes e estratégias e táticas. 
Para criar nosso protótipo ideal levamos em consideração esses fatores e modificamos fraquezas 
que identificamos na possível programação, na estrutura e na distribuição dos sensores, com isso 
temos um conceito novo de robô que cumprirá as especificações da competição e as nossas 
expectativas quanto a competitividade e versatilidade. 
Referências 
SAEED B. NIKKU. INTRODUÇÃO A ROBÓTICA, ANÁLISE, CONTROLE E APLICAÇÔES - 2ª Ed. 
São Paulo ed.LTC 2013. 
ETB (ESCOLA TÉCNICA DE BRASILIA), ROBÓTICA, 2016, 
http://www.etb.com.br/index.php/projeto/robotica, acessado em 01/09/2016. 
HAPPY CODE, Benefícios do Aprendizado de robótica para crianças, 15/06/2016 
http://www.happycode.com.br/7-beneficios-do-aprendizado-de-programacao-e-robotica-para-criancas-
e-adolescentes/ acessado em 01/09/2016. 
ASSIS, LIZ E GUEDES, MARIANA, Mauá sedia evento de Robótica - Winter Challenge, 
http://maua.br/imprensa/press-releases/531-maua-sedia-evento-de-robotica-winter-challenge-de-5-a-
7-de-junho-com-equipe-propria-na-competicao acessado em 02/09/2016. 
FIRST, http://www.firstinspires.org/robotics/frc, acessado em 07/09/2016. 
RUSSEL, STEVE, DARPA Grand Challenge Winner: Stanley the Robot! Popular Mechanics, 
08/01/2016, http://www.popularmechanics.com/technology/robots/a393/2169012/ Acessado em 
10/09/2016.