Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40826
Registro completo de metadados
Campo DCValorIdioma
dc.creatorAmaral, Gabriel Maurina-
dc.date.accessioned2026-07-17T14:25:12Z-
dc.date.available2026-07-17T14:25:12Z-
dc.date.issued2026-07-11-
dc.identifier.citationAMARAL, Gabriel Maurina. Fusão sensorial e otimização de trajetória aplicadas a robôs seguidores de linha. 2026. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Computação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2026.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40826-
dc.description.abstractThis paper describes the development of a high-performance Line Follower Robot (LFR) designed for mobile robotics competitions, aimed at overcoming the logical and structural limitations identified in the historical record of reactive and hybrid prototypes from UTFPR’s PatoBots team. The research is motivated by the need to mitigate deficiencies in dynamic stability, traction loss during cornering, and sensor reading inaccuracies observed in the group’s previous projects, which lacked kinematic smoothing mechanisms and maneuver anticipation. To solve these bottlenecks and elevate the vehicle’s competitive standing in compliance with national and international tournament standards, an embedded ecosystem focused on intelligent track mapping and predictive trajectory planning was implemented. The project’s motivation lies in the need to optimize the path and increase dynamic stability at high speeds, overcoming adherence and sensory precision deficiencies of prior prototypes. To achieve this, a systemic approach was adopted, integrating mechanics, dedicated electronics, and PID control algorithms. Regarding hardware, a custom Printed Circuit Board (PCB) was designed, incorporating an active suction system (downforce) to increase grip and traction capacity in curves. The central processing unit consists of an STM32 microcontroller, responsible for executing PID control loops and fusing sensor data from an optical array, Hall effect sensors (odometry), and an Inertial Measurement Unit (IMU). The project’s technical differentiator is the computational optimization pipeline developed in Python, which utilizes Gaussian filters to smooth the mapped trajectory, allowing the robot to anticipate maneuvers and execute optimized paths predictively. Experimental results confirmed the platform’s viability, demonstrating high repeatability in recording track geometry and achieving a more stable, smooth, and fluid navigation under competition conditions. The paper concludes that diagnosing the limitations of sensory fusion with static weights, combined with the theoretical proposition of Adaptive Weighting, consolidates the scientific maturity of the research. The integration between high-rigidity integrated hardware and the predictive planning pipeline solves the bottlenecks of previous models, delivering a robust and validated technological foundation for high-performance competitions to the robotics team.pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/pt_BR
dc.subjectRobôs móveispt_BR
dc.subjectSistemas embarcados (Computadores)pt_BR
dc.subjectSistemas de controle digitalpt_BR
dc.subjectMobile robotspt_BR
dc.subjectEmbedded computer systemspt_BR
dc.subjectDigital control systemspt_BR
dc.titleFusão sensorial e otimização de trajetória aplicadas a robôs seguidores de linhapt_BR
dc.title.alternativeSensor fusion and trajectory optimization applied to line-following robotspt_BR
dc.typebachelorThesispt_BR
dc.description.resumoO trabalho descreve o desenvolvimento de um Robô Seguidor de Linha para competições de robótica móvel, projetado para superar as limitações lógicas e estruturais identificadas no histórico de protótipos da equipe PatoBots da UTFPR. A motivação da pesquisa fundamenta-se na necessidade de mitigar as deficiências de estabilidade dinâmica, perdas de tração em curvas e imprecisões de leitura sensorial, os quais careciam de mecanismos de suavização cinemática e antecipação de manobras. Para solucionar esses gargalos e elevar o patamar competitivo do veículo em conformidade com os padrões de torneios nacionais e internacionais, implementou-se um ecossistema embarcado voltado ao mapeamento inteligente de pista e ao planejamento de trajetória preditivo. A motivação do projeto reside na necessidade de otimizar o percurso e aumentar a estabilidade dinâmica em altas velocidades, superando deficiências de aderência e precisão sensorial de protótipos anteriores. Para isso, foi adotada uma abordagem sistêmica integrando mecânica, eletrônica dedicada e algoritmos de controle PID. No âmbito do hardware, projetou-se uma Placa de Circuito Impresso (PCB), incorporando um sistema de sucção ativa (downforce) para aumentar a aderência e a capacidade de tração em curvas. A unidade de processamento central consiste em um microcontrolador STM32, responsável pela execução de malhas de controle PID e pela fusão de dados sensoriais provenientes de uma matriz óptica, sensores de efeito Hall (odometria) e uma Unidade de Medição Inercial (IMU). O diferencial técnico do projeto é o fluxo computacional de otimização desenvolvido em Python, que utiliza filtros Gaussianos para a suavização da trajetória mapeada, permitindo ao robô antecipar manobras e executar caminhos otimizados de forma preditiva. Os resultados experimentais confirmaram a viabilidade da plataforma, apresentando alta repetibilidade no registro da geometria da pista e uma navegação mais estável e suave e fluida em regime de competição. O trabalho conclui que o diagnóstico das limitações da fusão sensorial com pesos estáticos, associado à proposição teórica de uma Ponderação Adaptativa, consolida o amadurecimento científico da pesquisa. A integração entre o hardware integrado de alta rigidez e o pipeline de planejamento preditivo soluciona os gargalos dos modelos anteriores, entregando à equipe de robótica um alicerce tecnológico robusto e validado para competições de alta performance.pt_BR
dc.degree.localPato Brancopt_BR
dc.publisher.localPato Brancopt_BR
dc.contributor.advisor1Torrico, César Rafael Claure-
dc.contributor.advisor-co1Favarim, Fábio-
dc.contributor.referee1Torrico, César Rafael Claure-
dc.contributor.referee2Favarim, Fábio-
dc.contributor.referee3Pegorini, Vinicius-
dc.contributor.referee4Dosciatti, Eden Ricardo-
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentDepartamento Acadêmico de Informáticapt_BR
dc.publisher.programEngenharia de Computaçãopt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOpt_BR
Aparece nas coleções:PB - Engenharia de Computação

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
fusaosensorialotimizacaotrajetoria.pdf14,23 MBAdobe PDFThumbnail
Visualizar/Abrir


Este item está licenciada sob uma Licença Creative Commons Creative Commons