Estrutura Analítica de Produto

EAP Geral do Micromouse

Figura 1 – Estrutura Geral da EAP do Projeto Micromouse

1. Sub-sistema: Estrutura

ID	Componente	Descrição	Dados Técnicos	Comentários
1	Sub-sistema: Estrutura	Conjunto mecânico, base de fixação e sistema de locomoção do robô	Dimensões: 92 × 103 mm (placa base).	Agrupa chassi, suportes, atuadores e rodagem.
1.1	Chassi	Placa monoplano que serve de base estrutural e suporte dos demais componentes.	Acrílico 3 mm (corte a laser) ou impressão 3D em PETG/PLA; 92 × 103 mm; furação para parafusos M2/M3.	Funciona como base mecânica principal; geometria ajustada para giros de 90° e 180° dentro da célula.
1.2	Suporte	Berço para alojamento e fixação da bateria, e suporte/torre para os sensores de distância ToF.	Suporte de bateria impresso em 3D (PLA/PETG); torre de sensores ToF com fixação modular a 0° e ±45°, altura de 2,5 cm.	Bateria posicionada sobre o eixo de tração, concentrando massa sobre as rodas.
1.3	Carenagem	Cobertura externa da eletrônica e dos motores.	Design aberto (sem carenagem); placa aparente.	Reduz massa, facilita dissipação térmica e manutenção.
1.4	Atuadores	Motores para movimentação diferencial (esquerdo e direito).	2x Motor Redutor DC 6V N20 com encoder, 750 RPM, ≈30 g cada.	Tração diferencial com odometria em malha fechada; controle PID de velocidade por motor.
1.5	Transmissão	Acoplamento de força do motor para as rodas.	Roda acoplada diretamente ao eixo de saída da caixa de redução do motor N20.	Sem correias ou engrenagens externas; folga interna da caixa de redução compensada pelo realinhamento com as paredes.
1.6	Rodas/Hélices	Conjunto de rodagem e ponto de apoio.	2x Rodas de 34 mm × 6,5 mm com borracha vulcanizada + 1x Sphere Caster de 10 mm (nylon) para apoio frontal.	Garante o contato com o solo, evita patinagem e permite apoio omnidirecional sem arrasto nos giros.

Figura 2 – EAP do Sub-sistema de Estrutura

1. Sub-sistema: Energia

ID	Componente	Descrição	Dados Técnicos	Comentários
2	Sub-sistema: Fonte Energética	Conjunto responsável por armazenar, converter, proteger, distribuir e monitorar a energia que alimenta todos os demais subsistemas embarcados do Micromouse.	Autonomia mínima de 30 min de operação contínua; massa e volume dentro do envelope de 16,5 × 16,5 cm.	Atende aos requisitos RF01 a RF07 e RNF01 a RNF04 da frente de Energia.
2.1	Alimentação	Fonte de energia embarcada, transportada pelo próprio robô: bateria LiPo como fonte principal e pacote de pilhas AA como alternativa, com seleção manual entre elas.	LiPo 2S (7,4 V), 650 mAh, C-rating ≥ 20C (adotada: Tattu 650 mAh 75C), 43 g, 57 × 31 × 12 mm, conector XT30. Alternativa: 4 × AA em série (6,0 V). Energia exigida: 2,60 Wh; disponível: 4,81 Wh. Recarga pelo IMAX B3, com balanceamento.	Energia de 3 tentativas no pior caso (1,60 Wh), dividida pelos 80% utilizáveis da LiPo e acrescida de 30% de margem (justificativa na seção 4.1 do 4.2). Autonomia resultante ≈ 72 min. Valores a confirmar com a medição de consumo nos testes de energia (7.2).
2.2	Eletrônica de Potência	Conversão e adequação da tensão da fonte para os níveis exigidos por cada subsistema, com barramentos separados para potência e lógica.	5 V para o ESP32 e o LDO por conversor buck-boost (≥ 1 A, entrada de 3,5 V a 8,4 V); 3,3 V para ToF e encoders por LDO (≥ 200 mA); motores ligados à bateria pela ponte H, com PWM limitado a 6 V médios (Dmáx = 6,0 V / Vbateria). Corrente de pico: 1,53 A (bloqueio das duas rodas).	O buck-boost mantém os 5 V tanto com a LiPo quanto com as pilhas descarregando. O barramento lógico não compartilha a linha dos motores, para evitar reinicialização do microcontrolador. A ponte H (TB6612FNG) fica no subsistema de Hardware.
2.3	Proteções	Elementos que impedem danos ao conjunto em falhas elétricas: sobrecorrente, curto-circuito, inversão de polaridade e descarga profunda da bateria.	Fusível rearmável PTC com hold de 2,0 A e trip de 3,5 a 4,0 A (MF-MSMF200 ou JK30-200, o adotado); diodo Schottky SS34 contra inversão de polaridade; corte por subtensão em 3,5 V/célula (7,0 V) e alerta em 3,7 V/célula (7,4 V), feitos pelo firmware.	A proteção de polaridade segue o diodo SS34 do esquemático da Eletrônica, que também o orça. O corte por subtensão é feito pelo firmware, a partir da leitura do item 2.4.
2.4	Gerenciamento de Energia	Monitoramento da carga disponível e sinalização do estado de energia do robô ao usuário e ao software embarcado.	Leitura da tensão da bateria por divisor 22 kΩ / 10 kΩ (÷ 3,2) no ADC do ESP32 (GPIO36); LED e buzzer no alerta de carga mínima.	Fornece o dado de telemetria de bateria. O método adotado é a leitura de tensão, convertida em porcentagem pela curva de descarga.
2.5	Distribuição e Seleção de Fonte	Caminho elétrico entre a fonte e os demais subsistemas: chaveamento geral, seleção da fonte ativa, conectores e cabeamento.	Conector XT30 (≈ 15 A, polarizado) na entrada do robô e no pacote de pilhas AA; chave geral KCD1 (10 A); seleção manual de fonte com bloqueio de conexão simultânea; referencial de terra comum entre os barramentos.	A seleção deve impedir que as duas fontes fiquem ligadas ao mesmo tempo. Cabeamento e conectores devem suportar o pico de corrente, não apenas a média.
2.6	Suporte e Fixação da Fonte	Compartimento e fixação mecânica da fonte de energia à estrutura, permitindo instalação e remoção sem ferramentas especiais.	Berço para a bateria de 57 × 31 × 12 mm e 43 g; fixação capaz de resistir a vibração e colisão sem deslocamento; acesso à fonte sem desmontar a estrutura.	Viabiliza a troca ou recarga entre tentativas, permitida apenas com o robô em repouso. Interface com a frente de Estruturas quanto ao ponto de fixação e à distribuição de massa.

flowchart TD
    M["Micromouse"] --> E1["1 Estrutura"]
    M --> E2["2 Fonte Energética"]
    M --> E3["3 Eletrônica"]
    M --> E4["4 Software"]
    E2 --> A["2.1 Alimentação<br/>LiPo 2S 7,4 V · 650 mAh · 75C<br/>alternativa: 4 × AA (6 V)"]
    E2 --> B["2.2 Eletrônica de Potência<br/>5 V buck-boost · 3,3 V LDO<br/>motores com PWM ≤ 6 V · pico 1,53 A"]
    E2 --> C["2.3 Proteções<br/>PTC 2,0 A (JK30-200)<br/>diodo SS34 · corte em 7,0 V"]
    E2 --> D["2.4 Gerenciamento de Energia<br/>divisor 22k/10k no ADC<br/>alerta em 7,4 V (LED e buzzer)"]
    E2 --> F["2.5 Distribuição e Seleção<br/>conector XT30 · chave KCD1<br/>jumper: uma fonte por vez"]
    E2 --> G["2.6 Suporte e Fixação<br/>troca sem ferramentas<br/>resistente a vibração"]
    classDef pai fill:#dcdcd7,stroke:#888,color:#222
    classDef foco fill:#fde972,stroke:#c9a400,color:#222
    classDef item fill:#9fe3fb,stroke:#2b7fa8,color:#123
    class M,E1,E3,E4 pai
    class E2 foco
    class A,B,C,D,F,G item

Figura 3 – EAP do Sub-sistema de Fonte Energética

Histórico de Versões (EAP — Energia 2)

Versão	Data	Descrição	Autor(es)
1.0	07/10/2026	Itens 2.1 a 2.4 alinhados ao projeto conceitual de energia v1.4: LiPo 2S 500 mAh 20C, pico de 1,53 A, PTC de 2,0 A / 3,5 A, alerta em 7,4 V e corte em 7,0 V, divisor de 22 kΩ / 10 kΩ. Figura 3 refeita no próprio documento, no lugar da imagem que apontava para uma branch excluída #162.	João Marcos Moraes de Andrade, Giovana Martins de Brito
1.1	08/10/2026	Itens 2.1, 2.3, 2.5 e 2.6 alinhados ao projeto conceitual de energia v1.5 e à lista de compras: LiPo 2S 650 mAh 75C (4,81 Wh, ≈ 72 min, 43 g, 57 × 31 × 12 mm), conector XT30, chave KCD1 e PTC JK30-200; requisitos atendidos atualizados para RF01–RF07 e RNF01–RNF04 #166.	João Marcos Moraes de Andrade, Giovana Martins de Brito

3. Sub-sistema: Eletrônica/Hardware

3.1 Unidade de processamento

ID	Nome	Descrição
3.1	Unidade de processamento	Núcleo eletrônico que executa o firmware e interliga sensores, motores e telemetria. Dados Técnicos: Microcontrolador, interfaces de entrada/saída e recurso de recuperação de travamentos. Comentários: Modelo a definir no projeto conceitual conforme a quantidade de pinos, as interfaces e os níveis elétricos necessários.
3.1.1	Microcontrolador	Componente responsável pela leitura dos sensores e geração dos sinais de controle e comunicação. Dados Técnicos: Entradas digitais/analógicas para sensores, bateria e DIP switch; saídas para drivers, LED e buzzer; interface para Bluetooth, sem multiplexação adicional. Comentários: Mapa de pinos e compatibilidade elétrica documentados; leitura dos sensores, acionamento dos motores e transmissão de telemetria funcionando simultaneamente durante 10 minutos, sem travamentos ou reinicializações não planejadas (RF1–RF6, RF9, RNF1 e RNF9).
3.1.2	Recurso de watchdog	Circuito ou função de supervisão para recuperação do microcontrolador em caso de travamento do firmware. Dados Técnicos: Watchdog interno ou externo, com configuração e tempo de atuação definidos com a equipe de Firmware. Comentários: Recuperação verificada por travamento induzido em bancada; comportamento após reinicialização documentado (RNF6).

3.2 Conjunto de sensoriamento

ID	Nome	Descrição
3.2	Conjunto de sensoriamento	Componentes e circuitos que disponibilizam informações do ambiente e da bateria ao microcontrolador. Dados Técnicos: Sensores ToF (Time-of-Flight), condicionamento de sinais, proteção de entradas e interface de leitura da bateria. Comentários: Montagem alinhada com Estrutura e grandeza de bateria alinhada com Energia (RF1, RF3 e RF8).
3.2.1	Sensores ToF de distância	Quatro sensores ToF (dois frontais, esquerdo e direito) para medição de distância às paredes e centralização no corredor. Dados Técnicos: Sensores ToF com alcance de até 2 metros de distância; barramento I²C com endereços atribuídos via XSHUT (RF20, RF29). Comentários: Detecção a validar em células de 18 cm, paredes de 5 cm de altura e 1,2 cm de espessura, brancas com topo vermelho e piso preto (RF1). Ver ADR-002.
3.2.2	Circuitos de condicionamento e proteção dos sensores	Circuitos que adequam os sinais dos sensores às entradas do microcontrolador. Dados Técnicos: Filtragem, amplificação quando necessária, ajuste de limiar e proteção contra picos de tensão e descargas eletrostáticas; valores a dimensionar. Comentários: Leituras estáveis e níveis elétricos compatíveis. A resposta às superfícies da pista deve ser verificada por calibração e testes (RF8 e RNF5).
3.2.3	Interface de leitura da bateria	Circuito de aquisição do sinal de bateria para monitoramento e telemetria. Dados Técnicos: Divisor de tensão ligado ao conversor analógico-digital (ADC), dimensionado conforme a tensão máxima da fonte e a faixa de entrada do microcontrolador. Comentários: Leituras comparadas com instrumento de referência. Energia define a fonte e a grandeza disponível; Firmware trata os dados para estimativa de carga (RF3; Energia RF04; Software RF23).

3.3 Conjunto de acionamento dos motores

ID	Nome	Descrição
3.3	Conjunto de acionamento dos motores	Eletrônica responsável pelo acionamento independente dos motores DC com encoder e pelas interfaces usadas na estimativa de movimento e controle de velocidade. Dados Técnicos: Dois canais de acionamento (ponte H ou drivers para motores DC), compatíveis com os motores N20 e com a alimentação fornecida por Energia. Comentários: Avanço, curvas e paradas verificados em conjunto com Firmware e Estrutura (RF2).
3.3.1	Drivers dos motores	Circuitos dedicados ao fornecimento de corrente e controle de velocidade/sentido (Ponte H) para cada motor DC. Dados Técnicos: Um canal por motor (ou driver de ponte H duplo); corrente e tensão compatíveis com os motores DC N20 de 6 V; proteção contra sobrecorrente. Comentários: Modelo e dissipação a dimensionar pelas especificações dos motores escolhidos; funcionamento dentro dos limites elétricos e térmicos dos componentes (RF2 e RF7).
3.3.2	Interface PWM / Direção e Leitura de Encoders	Conexões dos sinais de PWM, direção e leitura dos encoders dos motores entre microcontrolador e drivers/hardware. Dados Técnicos: Sinais PWM e de controle de sentido para os drivers, além das entradas de sinal dos encoders de cada motor N20 para realimentação em malha fechada. Comentários: Firmware utiliza os sinais dos encoders para medir a rotação real e controlar a velocidade e o deslocamento em malha fechada (RF6; Software RF21 e RF22).

3.4 Comunicação e interface local

ID	Nome	Descrição
3.4	Comunicação e interface local	Componentes de transmissão de telemetria, configuração prévia e sinalização do estado do robô. Dados Técnicos: Bluetooth clássico integrado à ESP32 (SPP), DIP switch de quatro vias, LED, buzzer e circuitos de acionamento. Comentários: Interfaces e comportamento definidos em conjunto com Software. Ver ADR-003.
3.4.1	Módulo Bluetooth de telemetria	Enlace sem fio para envio dos dados do microcontrolador ao dispositivo receptor integrado ao sistema web. Dados Técnicos: Bluetooth clássico integrado da ESP32, perfil SPP (BluetoothSerial), recebido como porta serial no notebook da equipe; substitui o HM-10 BLE previsto no TAP. Comentários: Envio de dados reais validado de ponta a ponta. Protocolo, formato e conexão do receptor ao backend definidos com Software; navegação autônoma mesmo sem comunicação (RF4; Software RF24 e RNF07).
3.4.2	DIP switch de configuração	Interface física para seleção do tipo de labirinto (vias 1–2) e dos modos de operação (vias 3–4) sem reprogramação. Dados Técnicos: Quatro vias conectadas a entradas digitais com níveis lógicos definidos; tabela de combinações no projeto conceitual de software (4.4). Comentários: Configuração lida antes da corrida, respeitando a restrição de intervenção durante o percurso (RF9; Software RF27). Prioridade Should Have na Eletrônica.
3.4.3	Indicadores visuais e sonoros	LED e buzzer para indicação de início, erro/colisão e conclusão do percurso. Dados Técnicos: Resistor limitador e/ou estágio de chaveamento dimensionado para a corrente dos indicadores e os limites das saídas do microcontrolador. Comentários: Estados acionados e identificáveis durante os testes com Firmware (RF5 e RF10; Software RF25). Prioridade Should Have na Eletrônica.

3.5 Placa e interconexões

ID	Nome	Descrição
3.5	Placa e interconexões	Base física e elétrica de integração dos componentes embarcados. Dados Técnicos: Placa perfurada para personalização por soldagem. Comentários: Disposição compacta, fixação segura e acesso para manutenção em conjunto com Estrutura (RNF3 e RNF4).
3.5.1	Conectores e cabeamento	Interligações entre placa, sensores, motores e fonte de energia. Dados Técnicos: Conectores padronizados, polaridade e pinagem identificadas; JST de quatro vias como referência preliminar para os motores. Comentários: Conexões firmes e acessíveis, com prevenção de inversão e sem mau contato durante o movimento (RNF1, RNF3 e RNF7).
3.5.2	Interface de alimentação da eletrônica	Conexões de entrada e distribuição local das tensões fornecidas por Energia aos componentes eletrônicos. Dados Técnicos: Barramentos compatíveis com lógica, sensores e drivers; desacoplamento local e organização das conexões para reduzir interferências. Comentários: Tensões nos componentes dentro das faixas especificadas, inclusive no acionamento dos motores; regulação, fonte e proteções de potência definidas por Energia (RNF1 e RNF2).

3.6 Documentação técnica do hardware

ID	Nome	Descrição
3.6	Documentação técnica do hardware	Conjunto de arquivos que descreve a eletrônica e permite reproduzir a montagem do produto. Dados Técnicos: Diagrama de blocos, esquemático elétrico, pinagem, diagrama de conexões, layout da PCB e relação de componentes. Comentários: Arquivos de hardware versionados em hw/ e descrição no projeto conceitual de hardware; evidências de validação no documento de testes de hardware (RNF8).
3.6.1	Diagramas e esquemático elétrico	Representação dos blocos funcionais e das ligações elétricas do hardware. Dados Técnicos: Diagrama de blocos, símbolos e identificação dos componentes, alimentação, pinagem e conexões com sensores, drivers e módulo Bluetooth. Comentários: Correspondência entre esquemático, mapa de pinos e montagem; interfaces com Energia e Firmware identificadas (RNF8).
3.6.2	Layout da Placa Perfurada	Arquivo de projeto com a disposição dos componentes e o roteamento das trilhas da placa própria. Dados Técnicos: Contorno de até 12 cm × 12 cm; posições de conectores e fixações; trilhas de potência e sinais organizadas para reduzir interferência nas leituras. Comentários: Dimensões e montagem compatíveis com Estrutura; ligações coerentes com o esquemático; verificação de regras elétricas e de layout documentada, com eventuais exceções justificadas (RNF1, RNF3, RNF4 e RNF8).
3.6.3	Relação de componentes e compatibilidade elétrica	Registro dos componentes selecionados, incluindo microcontrolador, drivers e demais circuitos integrados da placa. Dados Técnicos: Referência no esquemático, modelo, quantidade, função, tensão de operação, corrente de consumo ou de acionamento e níveis de sinal aplicáveis; folhas de dados dos fabricantes como suporte. Comentários: Componentes identificados e compatíveis entre si e com a alimentação; limites elétricos e térmicos registrados para orientar montagem, orçamento e testes (RF7, RNF2, RNF8 e RNF9).

Figura 4 – EAP do Sub-sistema de Eletrônica/Hardware

4. Sub-sistema: Software

4.1 Gerenciamento

ID	Nome	Descrição
4.1	Gerenciamento	Atividades de organização, planejamento e documentação do desenvolvimento do software.
4.1.1	Requisitos	Definição e organização dos requisitos do software.
4.1.1.1	Requisitos funcionais	Funções que o software deverá executar.
4.1.1.2	Requisitos não funcionais	Restrições e características de qualidade do software.
4.1.2	Planejamento	Organização do desenvolvimento e acompanhamento do projeto.
4.1.2.1	Backlog	Lista e priorização das funcionalidades e atividades.
4.1.2.2	Sprints	Divisão do desenvolvimento em ciclos de trabalho.
4.1.2.3	Cronograma	Planejamento temporal das atividades.
4.1.3	Documentação	Documentação técnica e de desenvolvimento do software.
4.1.3.1	Diagrama UML	Representação da arquitetura e estrutura do software.
4.1.3.2	GitHub	Versionamento, armazenamento e gerenciamento do código-fonte.

4.2.1 Front End

ID	Nome	Descrição
4.2.1	Front End	Interface responsável pela visualização e interação com os dados do Micromouse.
4.2.1.1	Visualização	Apresentação das informações do sistema ao usuário.
4.2.1.2	Labirinto	Representação visual do labirinto.
4.2.1.3	Mapeamento	Visualização do mapa construído pelo robô.
4.2.1.4	Telemetria	Consumo de dados advindos do robô
4.2.1.5	Rotas	Visualização da rota planejada ou percorrida pelo robô.
4.2.1.6	Interface	Interface de interação e acompanhamento do funcionamento do sistema.

4.2.2 Back End

ID	Nome	Descrição
4.2.2	Back End	Camada responsável pelo processamento, comunicação e gerenciamento dos dados.
4.2.2.1	API	Interface para comunicação entre os componentes do sistema.
4.2.2.2	Comunicação	Gerenciamento da comunicação entre o sistema e o Micromouse.
4.2.2.3	Dados	Gerenciamento e processamento dos dados recebidos.
4.2.2.3.1	Banco	Armazenamento dos dados do sistema.
4.2.2.3.2	Processamento	Tratamento e processamento dos dados.

4.2.3 Software Embarcado

ID	Nome	Descrição
4.2.3	Software Embarcado (Firmware)	Software executado no Micromouse para controlar o robô, navegar no labirinto e enviar telemetria.
4.2.3.1	Controle	Controle da movimentação e dos componentes do robô.
4.2.3.1.1	Motores	Controle de velocidade, direção e acionamento dos motores DC N20 com leitura de encoder para malha fechada (RF21).
4.2.3.1.2	Sensores	Leitura e processamento dos sensores de paredes e demais entradas usadas na navegação (RF20).
4.2.3.2	Navegação	Algoritmos responsáveis pela navegação e resolução do labirinto.
4.2.3.2.1	Flood Fill (método Adachi)	Algoritmo utilizado para determinar caminhos e distâncias no labirinto, com as células de objetivo definidas pelo tipo lido no DIP switch (RF26, RF27).
4.2.3.2.2	Mapeamento	Construção e atualização do mapa de paredes durante a execução (RF28, RF42).
4.2.3.3	Telemetria	Gerenciamento das informações enviadas pelo Micromouse para acompanhamento externo.
4.2.3.3.1	Envio	Transmissão periódica de célula, bateria, status e demais dados ao backend (RF24).
4.2.3.4	Diagnóstico	Monitoramento do funcionamento do sistema, health-check e identificação de falhas de componente (RF29).
4.2.3.5	Comunicação	Enlace Bluetooth serial com o sistema web (RF24, RF39).

4.3 Validação

ID	Nome	Descrição
4.3	Validação	Verificação do funcionamento correto dos componentes e da integração do software.
4.3.1	Integração	Integração entre os diferentes componentes do sistema.
4.3.1.1	Frontend–Backend	Integração entre a interface e os serviços do sistema.
4.3.1.2	Backend–Sistema Embarcado	Integração entre o backend e o sistema embarcado.
4.3.2	Testes	Testes para verificar o funcionamento e atendimento aos requisitos.
4.3.2.1	Testes unitários	Verificação individual dos componentes de software.
4.3.2.2	Testes de navegação	Verificação do flood fill (método Adachi) e do mapeamento em labirintos 4×4, 8×4 e 12×4 (RF26, RF27).
4.3.2.3	Testes de telemetria	Verificação do envio e recebimento das informações de telemetria.

Figura 5 – EAP do Sub-sistema de Software

Algoritmo de navegação: a definição oficial do pacote 4.2.3.2.1 é Flood Fill (método Adachi) (tabela acima). Versões antigas da figura ou rascunhos que citavam DFS estão obsoletos; o firmware segue o 4.4 — Projeto conceitual de software.

Histórico de Versões (EAP — Software 4.2.3)

Versão	Data	Descrição	Autor(es)
1.0	25/09/2026	Item 4.2.3.2.1 atualizado de DFS para Flood Fill (método Adachi), alinhado ao projeto conceitual de software (0.2) e ao glossário.	Wanjo Christopher Paraizo Escobar
1.1	02/10/2026	Itens 3.4.2 e 4.2.3.2.1 alinhados ao tipo de labirinto selecionado no DIP switch (vias 1–2), conforme esclarecimento do professor.	Wanjo Christopher Paraizo Escobar