Que motores escolher? - Robot

[tgferreira]

Boas tardes pessoal,

Ando à procura de um motor para um robot. Já utilizei uma calculadora de RMF, já tentei fazer as contas, pesquisei sobre como é que poderia escolher um motor, vi centenas de motores mas não consigo encontrar o que preciso!

Como tal, venho pedir-vos ajuda. Não consigo mesmo sozinho, e devo estar a fazer algo mal.

Básicamente, preciso de um motor para um robot com as seguintes características:

diâmetro das rodas: 10cm
velocidade "máxima" (pode ser superior): 1m/s (+/- 5km/h)
peso: Entre 4,5kg e 5Kg
Quatro Rodas
Aceleração: 0.5m/s
Inclinação máxima a subir: 25º

Se puderem deixar link para a loja, agradecia.

Finalmente: posso aplicar um motor directamente ou tenho que utilizar uma Gear Box?

Desde já os meus sinceros agradecimentos!

Cumprimentos,

Tiago Ferreira.

[Hugu]

podes escolher entre varios motores, motores dc com gearbox e ou steppers...

que tipo de controlo queres no robot? queres contralar o movimento das rodas? queres um motor por cada roda? qtas rodas motrizes queres/vais usar?

existe ja um croqui ou um modelo do robot? que tipo de alimentaçao vais usar?

[tgferreira]

Boas!

O robot há-de ter 4 motores, cada um ligado a uma roda. Os dois motores de cada lado andam com a mesma velocidade. Sim, quero conseguir controlar a velocidade das rodas, mas isso faço por PWM depois, no código. Os motores que andei a ver são DC, mas sem GearBox.

A alimentação irá ser feita por pilhas recarregáveis. Não sei se está é a melhor ideia, mas deem a vossa opinião.

Quanto aos motores, julgo que DC já são o suficiente. Se calhar steppers são desnecessários.

O meu problema mesmo é que não consigo encontrar nenhum motor com as características necessárias! E então com Gearbox, ainda menos preciso. Se me pudessem ajudar, ficarvos-ia imensamente agradecido!

Desde já os meus agradecimentos,

Tiago Ferreira

[Hugu]

E qual é o objectivo maior do robot? velocidade ou força?

os steppers sao mais fortes que o dc (tb depende da reduçao), sao mais lentos, mas mais faceis de controlar a velocidade e de variar velocidade.

os dc com gear box, sao motores que precisam de andar smp em altas rotaçoes e logo, o binario vem da desmultiplicaçao, perdendo com isso velocidade.

normalmente os motores dc com gearbox, sao mais caros k os steppers...pra essas cargas, convem n usar gearboxes com engrenagens de plastico, por isso motores tamyda está fora de questao...

ha tb os servos com rotaçao continua, teem boas forças/binarios, mas sao lentos por natureza...

dos dc com gearbox: vê la ver destes qual era o que mais te servia melhor? (convem saber as rotaçoes k keres à saida e o tipo de alimentaçao...5v? 12V?..)

[senso]

Stepper para robots são um erro, precisam de quantidades monstruosas de corrente.

Estes motores em principio servem para o que queres:
http://www.pololu.com/catalog/product/1104

Estes são iguais mas têm encoder incorporado que é sempre util
http://www.pololu.com/catalog/product/1444

O "problema" deles é que têm uma corrente stall de 5A, o tipico L293D não vai chegar como ponte H.

[tgferreira]

Boas pessoal, e obrigado pelas respostas!

Hugu:

O objectivo do robot é ter força para se mover à velocidade que indiquei. Acho que é "50/50". Quanto aos Servos, também já tinha pensado nisso, mas lá está: são lentos... Steppers, de acordo com o que o Senso disse, ficam eliminados :S

Restam-me os DC com Gearbox.

Agora, à saída quero um número de rotações suficientes para me dar a velocidade pretendida. Pode ficar ligeiramente abaixo, mas não convém que seja muito.

Pegando por exemplo neste motor:

http://robokitsworld.com/index.php?main_page=product_info&cPath=2_3&products_id=212&zenid=dd5cd41ea898806480bb67ae0e29e7d9

Tem 500RPM logo 8.33RPS. Se a roda vai ter 10cm de diâmetro, tem 0.31cm de perímetro.
Logo, 0.31*8.33 = 2.61m/s => Acima do que preciso! Óptimo!

Mas agora chega o meu maior problema: a parte dos x kg/cm. Eu não sei como hei-de aplicar estas unidades. E de acordo com a calculadora que usei, com estas RPM e este valor de torque(?) o RMF calculado para o motor fica MUITO abaixo do que necessito.

Senso:

Vi os teus motores, e acho que até é melhor dar mais por causa do encoder. Apesar de perceber pouco, julgo que com o encoder e usando PWM consigo obter velocidades mais estáveis e mais semelhantes nos 4 motores (corrijam-me se estiver errado, por favor).

Quanto à ponte H, eu estava a pensar em construir uma. Há vários schematics pela Internet e assim permite-me uma escolha de uma mais variada gama de motores.

Pegando então no motor: 200rpm = 3.33RPS

Feitas as contas, para a mesma roda irá dar-me uma velocidade de 1m/s. É o que preciso, é óptimo! Mas, de novo aqui vem o problema:
12kg/cm.

A minha interpretação destas unidades é a seguinte:

O motor consegue movimentar uma massa de 12kg por cm^2. Mas, qual a área total de cm^2 que o motor consegue movimentar?

E finalmente, outra questão: no site da Pololu têm vários Gear Ratios. Qual será o mais adequado para mim, ou como posso escolher?

Desde já os meus sinceros agradecimentos!

Tiago Ferreira.

[senso]

Estás-te a esquecer que antes da roda tens a caixa, e quase de certeza que os motores rodam é a 5000rpm, divides pelo rácio da caixa e só depois é que convertes para rps.

Outra coisa, o binário, se for 12Kg/cm, quer dizer que com uma roda de 10cm de diametro tens 1,2Kg de binário.

[Hugu]

Estás-te a esquecer que antes da roda tens a caixa, e quase de certeza que os motores rodam é a 5000rpm, divides pelo rácio da caixa e só depois é que convertes para rps.

Outra coisa, o binário, se for 12Kg/cm, quer dizer que com uma roda de 10cm de diametro tens 1,2Kg de binário.

e se meteres um motor por cada roda (se forem 4 rodas), tens 4.8Kg de binario..acho k é mais k suficiente pro teu caso (4 ou 5kg).. mas uma coisa é em plano horizontal e outra é a nivel de plano inclinado..

mas 1m/s em plano inclinado com 25% de inclinaçao é mm uma exigencia?

[luisms]

Ferreira a roda não faz 0,31cm de perimetro mas sim 0,31m.

[tgferreira]

Boas pessoal,

Obrigado pela correcção do erro luisms. Devo-me ter enganado a escrever.

Senso e Hugu:

Quando transformei as RPM's para RPS's, utilizei o valor do site (assumo que aquele seja o valor na saída da Gearbox.
O robot pode subir a uma velocidade mais baixa, e a inclinação máxima que o robot irá subir são 15Degrees.

Ora, no entanto continuo com o mesmo problema: torque.
De acordo com a fórmula:

T = F * L

L são 5Cms (raio)

F não sei o que é... Atrito estático e Cinético? É a força necessária para fazer com que o robot se movimente, mas como calculo? Não é m*a porque a Normal anula o Peso do corpo. Logo, assumo que seja o atrito, mas devo estar errado ou com o raciocínio incompleto.

E mesmo assim, o torque normalmente vem em N*m. O do robot vem em kg*cm. Como interpretar os resultados?

E finalmente: depois de obter o valor do torque necessário, divido o valor da massa do corpo pelos quatro apoios, e o valor do torque do motor tem que dar um valor acima do torque individual necessário a cada roda, certo?

Desde já os meus agradecimentos,

Tiago Ferreira.

[luisms]

De nada Ferreira. Acompanho este topico porque tambem ando com muitas duvidas sobre que motores usar numa plataforma movivel por 4 rodas motrizes controladas por arduino e com mais umas panoplias em cima. O peso do conjunto não sei porque ainda ando a ver como fazer com o sistema de suspensão e de direcção. O maior problema consiste na alimentação das mesmas. Ora como ainda não podemos colocar uma pilha nuclear, temos de ter em atenção o peso em relação ao consumo. Como escreveu o senso, os steppers são mais fortes mas "pedem" para isso. Ora num projecto em que se possa usar energias alternativas como é que fazemos?
Força ai com o projecto porque mesmo quem não comenta passa por aqui para ver como vão as coisas.

[Hugu]

o atrito estático é smp maior que o atrito dinamico, o atrito estático é akela força k contraria o inicio do movimento. Se tiveres uma caixa pesada num plano horizontal, a força k precisas pra começar a mover a caixa é maior no inicio e qdo conseguires mexer ela, vais reparar que a força necessaria pra continuar a mover a caixa é ligeiramente menor.. (os atritos estaticos e dinamicos, variam entre 0 e 1, é normalmente um coeficiente tabelado k depende de superficies pra superficies, e depende da velocida pra entrar dpx outros atricos superficiais pra entrarem atritos do vento no objecto)

Qto à carga num plano inclinado, a normal é perpendicular à superficie, logo so anula uma parte do peso pk o peso é smp vertical, logo a força para manter um objecto estático tem de ser igual à força do peso x seno do angulo do plano inclinado. Asumindo que a força inercial tem de ser ligeiramente maior por causa do atrito estático (mas isto tudo é pra objectos planos com a superficie do plano). Mas no caso de objectos com rodas, é bom que o atrito estático seja o maior possivel, pk assim garante aderencia das rodas na altura de iniciar o movimento e entao a força motriz tem apenas de ser maior que a força negativa que a componente horizontal da força faz com o plano inclinado. Co o binario = F x braço (raio da roda) => Fmotriz=binario/raio tem de ser maior ou igual à Fpeso.

Vê este site:
http://colegioprosperi-fisica-2011.blogspot.com/2011/02/atividade-semana-2-aula2-1-ano-ensino.html

[tgferreira]

Boas pessoal
Antes de mais, desculpem por não citar nomes, mas os meus sinceros agradecimentos a todos os que já contribuiram para o tópico! (assim não me esqueço de ninguém :b)

Também peço desculpa por não cá ter vindo por uns tempos: época de testes não perdoa :/

Agora, no que toca ao tópico:

Feitas as contas:

Fpeso = m*g => 10*5 = 50N

Como são 4 rodas, 50/4 = 12,5N

Nesse caso, a nossa Fmotriz > 12,5N, certo?

E seguindo com o raciocínio:

Binário do motor http://www.pololu.com/catalog/product/1444 é de 12kg-cm então 0,12kg-m de binário

Fmotriz= Binário/raio => Fmotriz = 0.12/0.05 = 2.4

2,4 é imensamente inferior à força do peso (12,5N)...

Onde estou a falhar pessoal? Desculpem a pressão mas precisava mesmo de mandar vir os motores para amanhã.

Desde já os meus sinceros agradecimentooooos!

Tiago Ferreira.

EDIIIIIT:

Pessoal, acho que já percebi! Estava a converter todas as unidades para SI excepto o Torque. Ao colocar o torque para SI já me deu acima do que preciso (óptimo ) com os cálculos acima. Podem só confirmar-me se o racioncínio está correcto para mandar vir os motores? Obrigado!