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Título: Projeto de sistema embarcado para controle cinemático de robô móvel não-holonômico em competições VSSS
Autor(es): Sanches, André Dornelas
Orientador(es): Borges, Geovany Araújo
Coorientador(es): Koike, Carla Maria Chagas e Cavalcante
Assunto: Robótica
Robôs
Robôs móveis
Data de apresentação: 11-Dez-2025
Data de publicação: 24-Jul-2026
Referência: SANCHES, André Dornelas. Projeto de sistema embarcado para controle cinemático de robô móvel não-holonômico em competições VSSS. 2025. 84 f., il. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecatrônica) — Universidade de Brasília, Brasília, 2025.
Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema embarcado para o controle cine mático de um robô móvel não holonômico de tração diferencial, projetado para competir em torneios de robótica na categoria Very Small Size Soccer (VSSS). O projeto abrange desde a definição da arquitetura eletrônica até a implementação de estratégias de controle digital no microcontrolador ESP32. A plataforma embarcada integra motores DC com encoders ópticos, uma unidade inercial e um driver de potência dedicado, todos organizados em uma placa de circuito impresso compacta, desenvolvida especificamente para as restrições físicas da competição. O sistema recebe comandos externos de velocidade linear e angular transmitidos sem fio e processa as medições dos sensores para executar o controle de movi mento. O desenvolvimento contemplou a modelagem da dinâmica do robô e a identificação experimental dos atuadores, resultando em uma arquitetura de controle em cascata, na qual um controlador adaptativo por modelo de referência (MRAC) regula as velocidades das rodas enquanto o nível superior comanda as velocidades linear e angular do robô. Em seguida, foram avaliadas duas abordagens de controle nesse nível superior, baseadas em PID e em realimentação de estados. Os resultados experimentais demonstraram que os controla dores implementados foram capazes de seguir referências de velocidade de forma estável e reprodutível, evidenciando a integração eficaz entre hardware, modelagem e algoritmos de controle embarcados.
Abstract: This work presents the development of an embedded system for the kinematic control of a nonholonomic differential-drive mobile robot designed to compete in robotics tourna ments in the Very Small Size Soccer (VSSS) category. The project encompasses the definition of the electronic architecture and the implementation of digital control strategies on an ESP32 microcontroller. The embedded platform integrates DC motors with optical encoders, an inertial measurement unit, and a dedicated motor driver, all arranged on a compact printed circuit board designed to meet the physical constraints of the competition. The system receives wireless commands of linear and angular velocities and processes sensor measurements to execute motion control. The development included the modeling of the robot’s dynamics and the experimental identification of actuator parameters, leading to a cascade-control architecture in which a Model Reference Adaptive Controller (MRAC) regulates individual wheel velocities while a higher-level controller commands the robot’s linear and angular motion. Two approaches were evaluated at this upper level, based on PID control and state-feedback control. Experimental results demonstrated that the implemented controllers were able to track velocity references in a stable and repeatable manner, con firming the effective integration between hardware design, system modeling, and embedded control algorithms.
Informações adicionais: Trabalho de Conclusão de Curso (graduação) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, 2025.
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