Manual de montagem do robô de resgate

01 Materiais e custo

As duas versões usam o mesmo ESP32, o mesmo código e o mesmo método de TinyML. A diferença está nos sensores, nos motores e na ponte H.

O que muda entre as versões

Lista de compras EconômicaCompleta

Preços aproximados em reais, de varejo online no Brasil (out/2026). Variam muito por região e fornecedor; comprar em lote para a turma costuma sair bem mais barato.

Ferramentas

02 Segurança

03 Chassi e motores

Tração diferencial: duas rodas motorizadas e uma roda boba.

1. Solde os fios nos motores TT

   Solde dois fios em cada motor antes de montar (depois fica difícil). Teste cada motor encostando os fios na bateria por um instante.

2. Coloque os discos de encoder

   O motor TT tem eixo dos dois lados: encaixe a roda de um lado e o disco de 20 furos do outro.

3. Fixe os motores no chassi

   Use as peças em “T” do kit. Os dois eixos precisam ficar alinhados: desalinhamento faz o robô puxar para um lado.

4. Monte os sensores LM393 no garfo do disco

   O disco deve passar no meio do garfo sem raspar. Prenda com parafuso ou cola quente, sem forçar o disco.

5. Monte as rodas e a roda boba

   O chassi deve ficar nivelado; se a roda boba ficar mais alta ou mais baixa, compense com espaçadores ou porcas.

6. Reserve os espaços

   • Bateria baixa e centralizada (ajuda na rampa).
   • ESP32 com acesso ao USB e ao botão BOOT.
   • Frente livre para o HC-SR04 e a garra.
   • Parte de baixo da frente livre para os sensores de linha e de cor.

7. Monte a garra

   Centralize o servo (90°) antes de prender o braço da garra. Palitos de picolé, tampas e arame funcionam bem.

1. Solde os fios nos motores antes de prendê-los

   Use fio flexível e termorretrátil. Nos motores com encoder, confira a ordem dos 6 fios: M1, M2 (motor), VCC, GND, A, B (encoder). Teste cada motor com 3 V antes de montar.

2. Fixe os motores no chassi

   Os dois eixos precisam ficar alinhados e paralelos. Meça a distância entre as rodas; você vai usá-la para conferir os giros.

3. Monte as rodas e a roda boba

   O chassi deve ficar nivelado. Se a roda boba for mais alta que as rodas, o array de linha fica torto; compense com espaçadores.

4. Reserve os espaços

   • Bateria baixa e centralizada.
   • ESP32 com acesso ao USB e ao botão BOOT.
   • Chave liga/desliga acessível.
   • Frente livre para a garra e o sensor de distância.

5. Monte a garra e o braço

   Centralize os servos antes de prender os braços (o firmware inicia em garra 90° e braço 0°).

Confira o tamanho máximo do robô no regulamento vigente da OBR antes de cortar o chassi.

Sem kit? Veja alternativas de chassi em Como baratear mais. Confira o tamanho máximo do robô no regulamento vigente da OBR.

04 Posição dos sensores

A posição dos sensores em relação às rodas muda o comportamento do robô. As medidas abaixo são um bom ponto de partida.

05 Alimentação

Três trilhos de tensão: a bateria (7,4 V) vai direto para a ponte H; o regulador buck gera 5 V; e o regulador da placa do ESP32 fornece 3,3 V para os sensores.

1. Ajuste o buck para 5,0 V antes de ligar qualquer coisa nele

   Alimente o buck só com a bateria, meça a saída com o multímetro e gire o trimpot até 5,0 V. Reguladores ajustáveis costumam vir de fábrica numa tensão alta.

2. Monte bateria → fusível → chave

   Confira a polaridade com o multímetro antes de seguir.

3. Crie os barramentos de GND, 5 V e 3,3 V

   Na placa perfurada, faça uma trilha para cada tensão e um GND comum largo. Solde o capacitor de 470 µF entre 5 V e GND, perto do servo (lado listrado do capacitor no GND).

4. Teste sem o ESP32 conectado

   Ligue a chave e meça: entrada da ponte H ≈ 7,4–8,4 V e saída do buck ≈ 5,0 V. Só então conecte o ESP32 ao VIN.

06 Ligações

Ligações iguais às do arquivo include/config.h do firmware (perfil econômico) (perfil completo). Se mudar algum pino na montagem, mude também no código.

Sequência de montagem

1. Solde barras de pinos fêmea para o ESP32

   Assim a placa sai sem dessoldar e pode ser usada de novo no próximo ano.

2. Monte a placa dos TCRT5000

   Numa tira de placa perfurada, solde os 6 sensores em linha, com 12–14 mm entre centros, todos virados para o mesmo lado. Depois os resistores de 220 Ω (LEDs) e 10 kΩ (fototransistores).

3. Monte o sensor de cor

   Os 3 transistores e os resistores na placa principal; os LEDs e LDRs nos capuzes, ligados por fios. Teste: com tudo ligado, cada cor deve acender nos dois LEDs ao mesmo tempo.

4. Ligue a ponte H e os motores

   Não se preocupe com o sentido dos motores agora; isso se corrige no teste.

5. Ligue os encoders LM393 e o MPU6050

   Todos em 3,3 V. Encoder esquerdo no GPIO 18, direito no GPIO 19.

6. Ligue o HC-SR04 com o divisor no ECHO

   VCC no 5 V, TRIG direto no GPIO 17, ECHO pelo divisor de 1 kΩ / 2 kΩ até o GPIO 16. Sem o divisor, o pino do ESP32 recebe 5 V.

7. Ligue o servo

   Vermelho no 5 V do buck, marrom no GND, laranja no GPIO 15.

8. Revise com o multímetro (sem energia)

   Teste continuidade entre 5 V e GND, 3,3 V e GND, e bateria e GND: não pode haver curto. Confira cada fio de sinal contra a tabela.

1. Solde barras de pinos fêmea para o ESP32

   Assim a placa sai sem dessoldar, se precisar trocar.

2. Ligue a ponte H e os motores

   Siga a tabela do TB6612. O sentido dos motores se corrige no teste.

3. Ligue os encoders

   VCC em 3,3 V, GND, e os canais A e B nos pinos da tabela.

4. Ligue o array de linha

   VCC em 3,3 V e as 6 saídas na ordem esquerda → direita (GPIO 36, 39, 34, 35, 32, 33).

5. Monte o barramento I2C

   MPU6050 e TCA9548A em paralelo no SDA/SCL; depois cada sensor no seu canal. Fios curtos (até ~20 cm).

6. Ligue os servos

   Vermelho no 5 V do buck, marrom no GND, sinal nos GPIO 5 e 15. Não alimente servos pelo 3,3 V ou pelo USB.

7. Revise com o multímetro (sem energia)

   Continuidade entre 5 V e GND, 3,3 V e GND, VM e GND: não pode haver curto.

07 Firmware

O mesmo código serve para as duas versões; muda só o perfil escolhido na hora de gravar. Use o VS Code com a extensão PlatformIO, ou só a linha de comando.

1. Instale o PlatformIO

   pip install platformio

   Sem internet na escola? Faça a instalação e a primeira compilação num lugar com internet: o PlatformIO guarda o que baixou e depois funciona offline nesse computador.

2. Conecte o ESP32 pelo USB (bateria desligada)

   No Linux, a placa aparece como /dev/ttyUSB0; no Windows, como uma porta COM. Se não aparecer, instale o driver CP210x ou CH340, conforme o chip USB da placa. Teste outro cabo: muitos cabos só carregam.

3. Compile, grave e abra o monitor

   pio run -e economico -t upload
   pio device monitor

   pio run -e completo -t upload
   pio device monitor

   Se a gravação travar em “Connecting…”, segure o botão BOOT até ela começar.

4. Confira a mensagem de inicialização

   === Robo OBR Resgate ===
   perfil: economico
   cor: ok
   distancia: ok
   imu: ok
   classificador: heuristica

   === Robo OBR Resgate ===
   perfil: completo
   cor: ok
   distancia: ok
   imu: ok
   classificador: heuristica

   Na versão econômica, “cor” e “distancia” sempre aparecem como ok (esses sensores não têm como responder ao ESP32); confira-os nos testes. imu: FALHOU indica problema de ligação. Veja Problemas comuns.

08 Testes

Faça os testes com o robô suspenso (rodas sem tocar a mesa) até ter certeza do sentido dos motores. Ligue a bateria e envie d no monitor para ver os sensores ao vivo.

Cada linha do stream de debug tem o formato:

P,<6 sensores de linha>,<cor esq: r,g,b,brilho>,<cor dir: r,g,b,brilho>,CLASSE,confiança,dist=…,pitch=…,yaw=…,enc=esq/dir

1. Sensores de linha

   Passe uma fita preta sob cada sensor, da esquerda para a direita. Os 6 primeiros valores devem reagir nessa ordem. Se a ordem estiver trocada, corrija os fios ou a lista LINE_PINS. Se o valor diminuir no preto, use LINE_INVERT = true. Antes da calibração os valores ficam em 0 ou 1; isso é normal.

2. Sensores de cor

   Primeiro envie w com os dois sensores sobre o branco. Depois coloque o sensor esquerdo sobre o verde: no bloco esquerdo, o 2º valor (g) deve ficar maior que o 1º (r). Repita com o direito. Se não mudar nada, confira o LDR e o divisor; se esquerdo e direito estiverem trocados, troque os fios dos GPIO 4 e 13.

   Coloque o sensor esquerdo sobre o verde: o 2º valor do bloco esquerdo (g) deve subir. Repita com o direito. Se estiverem trocados, troque os canais SD0 e SD1 no multiplexador.

3. Sensor de distância

   Aproxime a mão da frente: dist= deve cair para menos de 100 mm. Sem obstáculo, o valor fica alto (até 8190).

4. IMU

   • Levante a frente do robô: pitch deve ficar positivo.
   • Gire o robô para a esquerda (anti-horário): yaw deve aumentar.

   Se algum sinal estiver invertido, gire o módulo na montagem ou ajuste o sinal em imu::update().

5. Sentido dos motores

   Envie c com o robô suspenso: na calibração, ele gira de um lado para o outro e as rodas devem girar em sentidos opostos, alternando. Para testar a “frente”, coloque-o na pista, envie r e fique pronto para enviar s. Se um motor andar para trás, inverta os dois fios dele na ponte H.

6. Encoders

   Gire cada roda com a mão: o valor de enc= daquele lado deve mudar. Se não mudar, ajuste a posição do LM393 no disco (o LED do módulo pisca a cada furo). O sentido é deduzido do comando do motor, por isso girar com a mão sempre soma.

   Com o robô andando para a frente, as duas contagens de enc= devem aumentar. Se uma diminuir, troque os fios A e B daquele encoder.

09 Calibração e primeiro movimento

Distância por pulso do encoder

O disco do kit tem 20 furos e a roda tem 65 mm. Então cada pulso vale π × 65 ÷ 20 ≈ 10,2 mm, que já é o valor de MM_PER_TICK no perfil econômico. Se a sua roda ou o seu disco forem diferentes, refaça a conta.

pulsos por volta da roda = pulsos do encoder por volta do motor × redução
MM_PER_TICK = π × diâmetro da roda (mm) ÷ pulsos por volta da roda

Confira na prática: marque 1 m no chão, faça o robô andar e compare com a distância medida.

1. Ajuste MM_PER_TICK e GREEN_TO_AXLE_MM

   Os dois ficam em include/config.h. Grave de novo depois de mudar.

2. Calibre a linha

   Coloque o robô com os sensores sobre a linha e envie c. Ele gira para os dois lados por 3 segundos, lendo o branco e o preto.

3. Calibre o branco dos sensores de cor

   Coloque os dois sensores de cor sobre o branco e envie w.

4. Primeira volta

   Numa reta, envie r ou aperte o botão BOOT. Se o robô oscilar demais, diminua KP; se demorar a corrigir nas curvas, aumente. KD amortece a oscilação. Na versão econômica, comece devagar: o sensor de cor caseiro faz ~20 leituras por segundo, e em alta velocidade o robô pode passar pelo verde sem ver.

5. Treine o classificador (TinyML)

   Com tudo calibrado, colete exemplos de cada classe e treine o modelo no computador:

   pip install -r ml/requirements.txt
   python ml/collect.py --port /dev/ttyUSB0
   python ml/train.py
   pio run -e economicocompleto -t upload

   Na inicialização, a mensagem passa a ser classificador: rede neural (TinyML). Cada robô deve ter o próprio modelo, treinado com os dados dele.

10 Problemas comuns

11 Como baratear ainda mais

Ideias para escolas com pouco recurso, especialmente em zona rural, onde comprar peças é caro e demorado.