1. Introdução
Contextualização sobre simuladores automotivos:
Simuladores automotivos são ferramentas indispensáveis na engenharia, com crescente destaque tanto no entretenimento quanto em aplicações profissionais. O mercado está em expansão, impulsionado pela popularização das corridas virtuais, avanços tecnológicos e uso crescente em pesquisa, desenvolvimento e testes de novas tecnologias. Além do lazer, simuladores são amplamente utilizados para treinamento, análise e validação em áreas como direção autônoma, segurança veicular e ergonomia.
Figura 1. Simulador Fanatec.
Antes da pandemia de COVID-19, o automobilismo virtual era restrito a entusiastas, gamers e alguns pilotos profissionais. Plataformas como iRacing e Assetto Corsa já tinham comunidades ativas, mas pouca visibilidade fora do nicho. As competições virtuais eram pouco divulgadas, com premiações modestas e infraestrutura limitada. O envolvimento de equipes e pilotos reais era discreto, e o público geral associava jogos de corrida a títulos arcade, como Gran Turismo ou Forza. Com a paralisação das corridas reais durante a pandemia, o automobilismo virtual ganhou visibilidade, atraindo grandes nomes do esporte, ampliando audiências e consolidando-se como alternativa legítima de entretenimento e competição.
No pós-pandemia, o setor se consolidou e expandiu, com avanços em realismo, imersão e precisão tecnológica. Equipes de automobilismo utilizam simuladores para treino e análise, enquanto o público investe cada vez mais em equipamentos domésticos. O uso em pesquisa e desenvolvimento intensificou-se, especialmente em direção autônoma, segurança e ergonomia. O mercado global de simuladores de direção, avaliado em US$ 1,5 bilhão em 2022, deve atingir US$ 7,8 bilhões até 2030, impulsionado por realidade virtual, inteligência artificial e demanda por treinamentos imersivos. Os preços variam conforme o nível de realismo e finalidade: setups básicos para lazer custam entre R$ 1.500 e R$ 5.000 (volantes Logitech G29/G923 e pedaleiras simples); intermediários, de R$ 6.000 a R$ 15.000 (Fanatec CSL DD, pedais com célula de carga e cockpits de alumínio); profissionais, acima de R$ 20.000, podendo ultrapassar R$ 100.000 (volantes direct drive, pedaleiras hidráulicas, sistemas de movimento e realidade virtual). O mercado oferece opções modulares e com possibilidades de upgrade para todos os perfis.
Objetivo do Projeto:
Desenvolver um simulador automotivo de baixo custo, com qualidade e desempenho compatíveis com padrões profissionais. A proposta busca equilibrar acessibilidade financeira e alto realismo, utilizando componentes selecionados, soluções modulares e materiais de boa relação custo-benefício. O foco está em funcionalidades essenciais para treinos técnicos e aplicação acadêmica, esportiva ou de pesquisa, democratizando o acesso a ferramentas de simulação avançadas e contribuindo para a formação de pilotos, engenheiros e entusiastas.
Estrutura da Documentação:
Esta documentação está organizado da seguinte forma:
Na Seção Estrutura, apresenta-se o Projeto Estrutural, Ergonomia e a Seleção de Compontentes da parte Estrutural. A Seção Hardware, possui a Seleção dos Compontes que detalha a escolha e integração dos componentes de hardware necessários para o simulador automotivo. Em seguida, a Seção Software, possui a Documentação em Módulos que explora o desenvolvimento e integração do software, incluindo a comunicação entre hardware e ambiente virtual. Por fim, as Seções 6 e 7 trazem os resultados, discussões e as conclusões do projeto, seguidas das referências bibliográficas e anexos.
Membros e suas alocaçãos:
| Membro | Matrícula | Função |
|---|---|---|
| Enzo Govastki | 190027266 | Gerente de Produto/ Membro de Estruturas |
| Eduardo dos Santos Ribeiro | 200017136 | Gerente de Projeto/ Membro de Estruturas |
| Davi da Paz Magalhães | 200016717 | Líder de Estruturas |
| Alexandre de Santana Beck | 211061350 | Líder de Software |
| Thalis Cezar Ianzer | 202017165 | Líder de Hardware |
| Ana Beatriz Wanderley Massuh | 200060837 | Membro de Estruturas |
| Arthur D'Assumpção Loureiro | 190084570 | Membro de Estruturas |
| Artur Rodrigues Sousa Alves | 211043638 | Membro de Software |
| Jackes Tiago Ferreira da Fonseca | 190030291 | Membro de Software |
| Lucas Caldas Barbosa de Souza | 190091606 | Membro de Software |
| Lucas Soares Barros | 202017700 | Membro de Software |
| Mateus de Almeida Dias | 190142260 | Membro de Software |
| Miguel Matos Costa | 211039635 | Membro de Software |
| Wengel Rodrigues Farias | 190118555 | Membro de Software |
| Rafael de Medeiros Nobre | 200026488 | Membro de Software |
| Delziron Braz de Lima | 200057421 | Membro de Hardware |
| Emerson Luís Teles dos Santos | 200017322 | Membro de Hardware |
| Fellipe Pereira da Costa Silva | 200017772 | Membro de Hardware |
| Guilherme Soares Rocha | 211039789 | Membro de Hardware |
Planejamento do Projeto:
Levantamento de Requisitos
1. Requisitos Funcionais
1.1. Base Direct Drive
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RF01: Deve possuir torque de 8 a 15 Nm
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RF02: Deve permitir ajuste de torque via software.
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RF03: Deve suportar volante removível com sistema de engate rápido
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RF04: Deve ser compatível com os principais simuladores: Assetto Corsa, iRacing, rFactor, Project Cars
1.2. Volante
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RF05: Deve possuir volante estilo Fórmula.
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RF06: O volante deve conter no mínimo 10 botões.
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RF07: Deve permitir mapeamento de botões via software.
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RF08: O volante deve ser funcional, permitindo rotação precisa e retorno de força (force feedback) para simular a experiência de direção.
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RF09: O firmware do volante deve ser reconhecido como dispositivo de entrada (HID) pelo jogo, permitindo sua identificação automática.
1.3. Pedais
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RF10: Deve oferecer sistema de pedais modulares.
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RF11: O pedal de freio deve possuir célula de carga.
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RF12: Deve permitir ajuste de rigidez, curso e sensibilidade dos pedais.
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RF13:Os pedais devem ser capazes de detectar e transmitir a pressão aplicada para aceleração, frenagem e embreagem.
1.4. Cockpit
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RF14: O cockpit deve ser fixo, com estrutura rígida.
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RF15: Deve permitir ajuste da posição dos pedais (inclinação e distância).
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RF16: Deve permitir ajuste da posição do banco e inclinação da base do volante.
1.5. Interface e Software
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RF17: Deve disponibilizar software de calibração e configuração em português.
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RF18: O firmware da base e dos periféricos deve ser atualizável.
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RF19: O sistema deve permitir a conexão e integração com os softwares Simhub, FFBeast e XInput.
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RF20: Os pedais devem ser capazes de detectar e transmitir a pressão aplicada para aceleração, frenagem e embreagem.
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RF21: O sistema deve permitir a comunicação bidirecional entre a Raspberry Pi e o PC via rede local para leitura e exibição de dados no display.
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RF22: O sistema deve interpretar e atualizar os dados recebidos do jogo (via SimHub) no display de 7" conectado à Raspberry Pi por HDMI.
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RF23: O sistema deve ativar automaticamente os motores de feedback tátil (volante/pedais) com base nas respostas do jogo.
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RF24: A Raspberry Pi deve coletar continuamente os dados recebidos do servidor SimHub e exibi-los em tempo real.
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RF25: O sistema deve permitir a criação de dashboards personalizados no SimHub para exibição na tela conectada à Raspberry Pi.
2. Requisitos Não Funcionais
2.1. Usabilidade
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RNF01: O sistema deve ser intuitivo para usuários iniciantes.
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RNF02: O processo de montagem deve ter complexidade média ou baixa.
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RNF03: A tela HDMI de 7" deve possuir boa legibilidade em ambientes com diferentes condições de luminosidade, mesmo sem funcionalidade touch.
2.2. Desempenho
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RNF04: O sistema deve ter um tempo de resposta inferior a 50ms entre o hardware (volante/pedais) e o jogo.
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RNF05: A comunicação entre os componentes (Raspberry Pi, display, pedais) deve ser estável, sem perda de pacotes de dados.
2.3. Portabilidade e Modularidade
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RNF06: Os componentes (volante, pedal) devem ser substituíveis/modulares.
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RNF07: O sistema deve ser compatível com acessórios de terceiros (sempre que possível).
2.4. Estética e Design
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RNF08: O design deve seguir um padrão minimalista e visualmente atrativo.
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RNF09: O produto deve estar disponível nas cores preto e cinza como padrão.
2.5. Segurança
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RNF10: A comunicação entre os componentes (Raspberry Pi, display, pedais) deve ser estável, sem perda de pacotes de dados.
3. Requisitos de Mercado
-
RM01: O preço deve variar entre R$ 3.000,00 e R$ 6.000,00, considerando lucros
Orçamento Estimado:
| Item | Valor | Quantidade | Status da compra |
|---|---|---|---|
| Controlador Odesc 4.2 | R$ 245,00 | 1 | Compra efetuada |
| Encoder Rotativo 600ppr | R$ 169,66 | 1 | Compra efetuada |
| amplificador HX711 | R$ 10,00 | 1 | Não Comprou |
| Sensor hall AS5048A | R$ 26,09 | 2 | Não Comprou |
| Motor Vibratorio | R$ 18,36 | 4 | Não Comprou |
| Fusível Geral | R$ 1,50 | 1 | Não Comprou |
| Chave Geral | R$ 26,00 | 1 | Não Comprou |
| Regulador de tensão | R$ 54,99 | 1 | Compra efetuada |
| USB hub | R$ 33,00 | 1 | Não Comprou |
| Display | R$ 220,00 | 1 | Não Comprou |
| Arduino Pro Micro | R$ 51,75 | 1 | Compra efetuada |
| Fio AWG 14 | R$ 15,00 | 2 | Não Comprou |
| Fio AWG 20 | R$ 35,00 | 8 | Não Comprou |
| Cooler 60x60mm | R$ 25,00 | 1 | Não Comprou |
| Célula de carga 200 kg | R$ 129,77 | 1 | Não Comprou |
| Step down | R$ 34,90 | 1 | Não Comprou |
| Suporte eixo Motor | R$ 20,00 | 1 | Não Comprou |
| Molas Pedal Freio 100 mm RED | R$ 84,27 | 3 | Não Comprou |
| Perfil 2020 | R$ 130,00 | Não Comprou | |
| Rolamento 6816 | R$ 66,00 | 1 | Não Comprou |
| Parafuso Allen M4x35 | 12 | Não Comprou | |
| Parafuso Allen M4x55 mm | 2 | Não Comprou | |
| Porca Autotravante M4 | R$ 1,40 | 14 | Não Comprou |
| Porca de inserção de calor m4x8.1 mm | R$ 28,29 | 12 | Não Comprou |
| Imã de Neodímio | R$ 8,80 | 6 | Não Comprou |
| Adesivo Revestimento Couro | R$ 42,00 | 1 | Não Comprou |
| Filamento | R$ 120,00 | 1 | Compra efetuada |
| Polia Gt20 encoder | R$ 36,12 | 3 | Compra efetuada |
| Polia Gt20 Tensionadora | R$ 16,01 | 1 | Compra efetuada |
| Correia Gt2 180mm | R$ 27,37 | 1 | Compra efetuada |
| Parafuso Allen M8 20mm | R$ 12,00 | 24 | Não Comprou |
| Parafuso Allen M8 200mm | R$ 12,00 | 3 | Não Comprou |
| Parafuso Allen M8 80mm | R$ 3,96 | 3 | Não Comprou |
| Parafuso Allen M8 40mm | R$ 2,76 | 4 | Não Comprou |
| Parafuso Allen M8 90mm | R$ 7,10 | 5 | Não Comprou |
| Parafuso Allen M4 40 mm | R$ 3,00 | 12 | Não Comprou |
| Porca autotrvante M8 | R$ 6,60 | 44 | Não Comprou |
| Rolamento 22 mm | 6 | Não Comprou | |
| Colar de trava | R$ 14,99 | 3 | Não Comprou |
| Arruela lisa 8 mm | R$ 0,60 | 6 | Não Comprou |
| Terminal Rotular M8 | 3 | Não Comprou | |
| Pé nivelador | R$ 44,58 | 6 | Não Comprou |
| Total |
|---|
| R$ 1.783,87 |
| Falta Comprar |
| R$ 1.062,97 |
| Comprados |
| R$ 720,90 |