DESENVOLVIMENTO DE UM BRAÇO ROBÓTICO DIDÁTICO COM CONTROLE PID BASEADO EM SENSOR ULTRASSÔNICO

Resumo

O avanço da robótica tem impulsionado o desenvolvimento de sistemas automatizados capazes de executar tarefas com precisão, repetibilidade e eficiência. Nesse contexto, os manipuladores robóticos destacam-se por sua ampla aplicação em ambientes industriais, sendo utilizados em processos como montagem, transporte de peças e operações repeti-tivas, paralelamente, o uso de plataformas de baixo custo tem possibilitado a criação de sistemas robóticos didáticos, voltados ao ensino e à pesquisa. Esses sistemas permitem a integração de conceitos fundamentais de eletrônica, pro-gramação e controle, tornando-se ferramentas relevantes para a formação acadêmica em engenharia e áreas correlatas. Um dos desafios nesses sistemas consiste na implementação de estratégias de controle que sejam, ao mesmo tempo, eficientes e de fácil aplicação. Nesse contexto, o controlador proporcional-integral-derivativo (PID) destaca-se como uma das técnicas mais utilizadas, devido à sua simplicidade e à sua capacidade de melhorar o desempenho dinâmico de sistemas de controle (OGATA, 2010). Diante desse cenário, este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento e a análise de um braço robótico didático de pequena escala, capaz de ajustar sua posição com base na leitura de um sensor ultrassônico. Para isso, emprega-se um microcontrolador Arduino Uno na aquisição de dados e no controle dos atuadores, sendo o sistema composto por servomotores responsáveis pelos movimentos do manipulador. Como estratégia de controle, é implementado um controlador PID em tempo discreto, associado a um filtro de média móvel, com a finalidade de reduzir ruídos nas medições e melhorar a estabilidade do sistema. A distância medida pelo sensor é convertida em uma referência angular por meio de um mapeamento linear, permitindo o controle do posicionamento do braço robótico. A validação do sistema é realizada por meio de simulações no ambiente Tinkercad, complementadas por análises no MATLAB/Simulink, possibilitando a avaliação do com-portamento dinâmico do controlador e do desempenho do sistema em diferentes condições de operação. Como contribuição, o trabalho apresenta uma solução didática de baixo custo para o ensino de sistemas de controle e automação, integrando conceitos teóricos e práticos em uma aplicação experimental acessível e funcional.