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Título: Atualização de um robô lutador de sumô autônomo de 3kg
Título(s) alternativo(s): Upgrade of a 3kg autonomous sumo robot figther
Autor(es): Kinukawa, Fabio Akira Castilho
Orientador(es): Torrico, César Rafael Claure
Palavras-chave: Robótica
Automação
Sistemas de tempo discreto
Sistemas de controle supervisório
Microcontroladores
Robotics
Automation
Discrete-time systems
Supervisory control systems
Microcontrollers
Data do documento: 11-Nov-2025
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Pato Branco
Citação: KINUKAWA, Fabio Akira Castilho. Atualização de um robô lutador de sumô autônomo de 3kg. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Computação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2025.
Resumo: O presente trabalho teve como objetivo atualizar o robô lutador de sumô autônomo Omega Robot, da equipe Patobots, categoria de 3 kg. O projeto original apresentava limitações de hardware, utilizando um microcontrolador com baixa capacidade de processamento, e empregava uma lógica de controle básica. Essas restrições dificultavam a ampliação das estratégias de combate e comprometiam a confiabilidade do sistema. Com o intuito de superar essas limitações, foi proposta a modernização do sistema de controle baseada na Teoria de Controle Supervisório (TCS) de Sistemas a Eventos Discretos (SED), uma abordagem formal que permite modelar, analisar e garantir o comportamento desejado do robô de forma rigorosa. Além disso, foi realizada a atualização do hardware, com a substituição do microcontrolador anterior por um STM32F407VET6, o redesenho completo da placa controladora e a redistribuição dos sensores, de modo a atender às novas demandas de processamento e de entradas e saídas. Durante o desenvolvimento, foram elaborados os modelos de planta e de especificações do sistema, dos quais foi sintetizado um supervisor com 2848 estados e 27.416 transições. Para viabilizar sua execução no microcontrolador, foi criada uma ferramenta de geração automática de código C, capaz de converter o supervisor modelado no Supremica, uma ferramenta de análise e simulação de Sistemas a Eventos Discretos, para código embarcado. O sistema resultante ocupou 352 KB da memória Flash do STM32, comprovando a viabilidade prática da implementação. O robô foi testado em ambiente de competição, validando a lógica de controle e o funcionamento do sistema supervisório embarcado. Contudo, o desempenho competitivo foi limitado pela potência dos motores, inferior à dos demais competidores, o que reduziu a capacidade de desempenho em combate. Apesar disso, o trabalho alcançou seu objetivo principal, demonstrando a aplicabilidade da Teoria de Controle Supervisório em um sistema robótico real e estabelecendo uma base sólida para futuras melhorias em desempenho mecânico e estratégias autônomas.
Abstract: The present work aimed to update the Omega Robot, an autonomous 3 kg sumo robot from the Patobots team. The original project presented hardware limitations, using a microcontroller with low processing capacity and employing a basic control logic. These constraints hindered the expansion of combat strategies and compromised the reliability of the system. In order to overcome these limitations, the control system was modernized based on Supervisory Control Theory (SCT) of Discrete Event Systems (DES), a formal approach that enables systematic modeling, analysis, and enforcement of the desired robot behavior. In addition, the hardware was upgraded through the replacement of the previous microcontroller with an STM32F407VET6, the complete redesign of the control board, and the redistribution of sensors to meet new processing and I/O requirements. During development, plant and specification models were created, from which a supervisor with 2,848 states and 27,416 transitions was synthesized. To enable its execution on the microcontroller, an automatic C code generation tool was developed to convert the supervisor modeled in Supremica, a software tool for analysis and simulation of Discrete Event Systems, into embedded code. The resulting system occupied 352 KB of Flash memory on the STM32, demonstrating the practical feasibility of the implementation. The robot was tested in a competition environment, validating the control logic and the operation of the embedded supervisory system. However, its competitive performance was limited by the motor power, which was lower than that of other competitors, reducing its combat performance. Despite this, the project achieved its main objective, demonstrating the applicability of Supervisory Control Theory to a real robotic system and establishing a solid foundation for future improvements in mechanical performance and autonomous strategies.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39099
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