O sistema eletrônico do robô está subdivididode acordo com a função em 4 circuitos descritos a seguir:

Processamento

Percebeu-se que um ponto de alta complexidade nesse projeto é aquisição dos sinais dos sensores de posição pelo sistema de processamento. O fato da leitura dos sinais dos giroscópios e acelerômetros ter que ser realizada em alta freqüência e processada em tempo real levou a esse diagnóstico pois com um processador voltado a conversões analógicas-digitais e tratamento dessa leitura os demais processamentos podem ficar comprometidos.

Foi então implementado um sistema de processamento periférico, responsável exclusivamente pelas conversões analógicas-digitais, composto por um microcontrolador PIC16F88 que possui as seguintes características.

- Memória: 4Kword (14bits) flash para programa, 368 Bytes para dados, 256Kbytes EEPROM.
- Interrupção externa;
- Entrada para clock externo do timer (contador);
- comunicação: 1 Uart, 1 SPI, 1 I2C;
- 7 conversores analógicos-digitais de 10 bits;
- 2 comparadores analógicos;

E um sistema de processamento principal para o qual foi especificado
um micro-controlador da Philips, o LPC2124 \cite{LPC2124:04} da arquitetura ARM7 TDMI-S que possui as seguintes características:

- Processador de 16-32 bits com arquitetura ARM7 TDMI-S;
- 16 Kbytes de memória RAM embarcada;
- 256 Kbytes de memória flash embarcada para programa;
- interface para endereçamento de memória externa de 128 bits que suporta velocidade de até 60Mhz;
- Programação no sistema (ISP);
- 4 canais para conversão analógica-digital de 10 bits com tempo de leitura de 2,4 us
- 2 timers de 32 bits com 4 canais de captura e 4 canais de comparação cada;
- 6 saidas PWM;
- Relógio de tempo real e "watchdog";
- Para comunicação com outros dispositivos, conta com as seguintes interfaces:2 UARTS, 2 SPI, 1 Fast I2C;
- Suporta clock de 60Mhz;
- como conversor digital analógico possui um oscilador interno que pode ser programado para operar de 1Mhz a 30Mhz;
- Controlador de interrupções vetorizado que permite a programação de prioridades e endereços;
- Até 46 pinos de entrada e saída de dados de propósito geral (GPIO) que suportam até 5V;

A polarização do micro-controlador do sistema principal de processamento é obtida por uma placa de circuito impresso fabricada pela Olimex voltada exclusivamente para essa função. A LPCH2124 Header Board conta com dois reguladores de tensão de 1,8V e 3,3V respectivamente, circuito de reset que pode ser controlado por uma chave contida na placa ou pela UART através da tecnologia Philips ISP, conector ARM Jtag para depuração em tempo real e cristal de 14,7456 Mhz. Essa placa pode ser alimentada por uma fonte simples de 5V e possui dimensões de 76mmX55mm.

O circuito de polarização do micro-controlador do sistema de aquisição está implementado em uma placa fabricada pela Sparckfun Eletronics, a IMU 6-DOF unit que é desenvolvida especificamente para a função de captura de dados dos acelerômetros e giroscópios utilizados no projeto. Essa placa jápossui os sensores posicionados estrategicamente ortogonais entre si. A Uart do micro-controlador está ligada a um módulo de transmissão por BlueTooth

Circuito de Alimentação e Regulagem de Tensão

Verificando que os motores em funcionamento consomem uma corrente elétrica variando entre 0,8 A e 1,8 A a especificação das baterias a serem utilizadas se torna uma tarefa crítica.

O circuito de alimentação foi dividido em circuito de alimentação dos motores e circuito de alimentação do sistema de processamento e controle. Dessa forma os motores ficam isolados eletricamente do restante do circuito.

Para o sistema de processamento utilizou-se baterias de níquel-cádmio que provêm uma tensão de 3,3 V a uma carga de 300mAh. Um par em série fornece 6,6V para os reguladores e suporta a corrente elétrica que não ultrapassa 150 mA.

Para o circuito de alimentação dos motores foram especificadas baterias de Lítio Íon capazes de fornecer uma carga de 1,2 Ah. Com a tensão nominal dessas baterias é de 3,6V a associação série-paralelo de dois pares é capaz de fornecer autonomia de funcionamento para o sistema de mais de uma hora (2,4 Ah).

A tensão ainda é regulada para não ultrapassar o valor nominal de cada circuito e permanecer no nível desejado independente da carga das baterias. Para isso são utilizados reguladores de tensão 7805 e 7806. Como a corrente máxima suportada pelos reguladores é de 500mA no circuito de regulagem de tensão dos motores são utilizados quatro 7806 ligados em paralelo.

Circuito de compatibilização e isolação elétrica dos atuadores

Os sinais de controles enviados aos servo-motores devem possuir os níveis de tensão e ser capaz de suprir a corrente elétrica exigidos. Além disso deve haver uma proteção para que perturbações elétricas produzidas não afetem os circuitos de controle.

Conforme o esquema elétrico da Figura 1 a corrente produzida pela tensão de 3,3 V na base BC 139 libera o fluxo de corrente entre emissor e terra, aterrando a entrada de controle PWM do servo-motor. Quando não há diferença de potencial elétrico entre a base e o emissor o transistor funciona como uma chave em aberto e a tensão de 6V do circuito de alimentação dos motores é aplicada à entrada de sinal de controle do servo. Os resistores R1 e R2 são limitadores de corrente que impedem o circuito de entrar em curto quando o transistor está atracado.

% figura
\begin{figure}[ht]
\centering % figura centralizada
\fbox{\includegraphics[width=8cm]{drivermnerim.eps}}
\caption{\it Circuito de compatibilização e isolação elétrica dos atuadores.}
\label{fig:drivermnerim}
\end{figure}

As chaves do circuito integrado CD4066, isola o circuito elétrico do micro controlador e pwm do motor, podendo funcionar como um fusível que absorve qualquer surto elétrico apresentado em sua saída

Circuitos para Aquisição de Sinais dos Sensores

Os sensores de contato utilizados pelo robô são bastante simples e funcionam como chaves liga-desliga. Para prover o isolamento elétrico entre os sensores e o circuito de processamento é adicionada uma porta lógica do circuito integrado 74HD08 que além de funcionar como um fusível no caso de distúrbios elétricos nocivos também elimina o bouncing.

Os giroscópios e acelerômetros apresentam em sua saída uma variação de tensão entre 0 e 5V. Conversores analógicos digitais são utilizados para fazerem a leitura, um micro-controlador PIC16F88 é responsável por fazer essa conversão e disponibilizar o resultado já como dado digital no formado ASCII transmitindo-o através de um canal serial no protocolo RS232.

Um dispositivo de transmissão sem fio por bluetooth, BlueSMiRF, disponibiliza os dados para dispositivos externos que podem estar a uma distância de até 100 metros. Os dados também estão disponibilizados para o sistema de processamento principal por interface serial.

A informação a respeito do contato dos pés do robô com o solo habilita o sistema a conhecer a postura do robô a partir de um cálculo usando informações a respeito do ângulo de cada junta que estão disponíveis no sistema de controle.