Projecto Pythonic - Teoria

metRo_ · 26 de January de 2010, 23:24

Um dos primeiro temas a discutir será alguma teoria sobre quadrotor e foi sobre este que escrevi um pequeno texto de introdução para que se consiga obter um documento bem estruturado sobre isto.
O texto pode ser lido em http://pythonic.lusorobotica.com/2010/01/teoria-de-um-quadrotor/ ou aqui e discutio aqui, neste tópico, para que se possa completar e atingirmos as equações que caracterizem o sistema.

Aconselho a leitura do sitio da wikipedia sobre quadrotor assim como a leitura do artigo de um projecto da Universidade de Stanford sobre a criação de um veiculo para testes de algoritmos em que o veiculo escolhido foi um quadrotor.

Um quadrotor possui quatro rotores e cada um produz impulsão(thrust Ti) e torque em torno do seu centro de rotação assim como um momento de arrasto(drag moment Qi) e uma força de arrasto(drag force Di). Se todos os rotores rodassem a mesma velocidade angular e no mesmo sentido o momento de rotação(rolling moment Ri) gerado iria criar aceleração angular sobre o eixo de rotação por isso para evitar este problema coloca-se os motores a rodarem em sentidos contrários organizando-os aos pares e assim o troque produzido é anulado e então a aceleração do eixo de rotação é igual a 0 não sendo necessário efectuar controlo sobre o eixo de rotação, teoricamente.

Esta imagem retirada do artigo THE STANFORD TESTBED OF AUTONOMOUS ROTORCRAFT FOR MULTI
AGENT CONTROL (STARMAC) ilustra as forças envolvidas num quadrotor.

As seguintes imagens representam como controlar os motores para se obter diferentes movimentos do quadrotor, as seguintes 3 imagens foram retiradas do video: http://www.youtube.com/watch?v=rJ9r2orcaYo#

Pretendo aperfeiçoar a primeira parte do texto e o artigo que sugiro em cima pode ajudar bastante nessa parte para se obter as equações com aproximações razoáveis ao sistema.

Conto agora com a vossa ajuda para criar um documento com a teoria de um quadcopter bem estruturado

PDI · 27 de January de 2010, 22:58

Estava a ver os bonecos e surgiu-me uma duvida, as hélices que rodam para a direita tem um ângulo de ataque oposto as que rodam para a esquerda, ou são as mesmas e basta vira-las de cabeça para baixo.

metRo_ · 27 de January de 2010, 23:16

Pelo que percebi basta vira-las de cabeça para baixo mas agora estou com essa duvida também.

TigPT · 28 de January de 2010, 12:14

Estou com uma hélice de avião na mão e elas têm sentido... não basta virar ao contrário, a superfície não é simétrica.

O melhor é ir a uma casa de aeromodelismo e perguntar

metRo_ · 28 de January de 2010, 12:21

estas a dizer que o motor a rodar no sentido dos ponteiros do relogio co a hélice virada para cima, e o motor a rodar no sentido contrário aos ponteiros do relógio com a hélice virada para cima não é a mesma coisa?
Tenho que ir ver informação sobre hélices. Acho estranho pois do que já li sobre o assunto eles aconselham a comprar sempre 4 hélices X e nunca referem duas com ângulo de ataque X e outras duas com ângulo de ataque simétrico.

microbyte · 28 de January de 2010, 12:31

Quote from: metRo_ on 28 de January de 2010, 12:21
estas a dizer que o motor a rodar no sentido dos ponteiros do relogio co a hélice virada para cima, e o motor a rodar no sentido contrário aos ponteiros do relógio com a hélice virada para cima não é a mesma coisa?
Tenho que ir ver informação sobre hélices. Acho estranho pois do que já li sobre o assunto eles aconselham a comprar sempre 4 hélices X e nunca referem duas com ângulo de ataque X e outras duas com ângulo de ataque simétrico.

Então mas assim, 2 vão fazer força para cima, e 2 vão fazer força para baixo... Digo eu...

TigPT · 28 de January de 2010, 12:35

Uma coisa é o sentido de rotação, basta trocar 2 dos 3 fios do ESC para rodar ao contrário... mas para ao contrário também ser ascendente, é preciso ter 2 pás com formato tradicional, e duas pás para rotação invertida ficando assim todos com ascensão.

Skilgannon · 28 de January de 2010, 12:37

por isso é que se muda o ângulo de ataque das hélices,
faz um teste simples,
usa um motor electrico daqueles do genero dos dos carros telecomandados, uma helice e liga a corrente,
depois inverte a polaridade e roda 90º o angulo de ataque das hélices.
vais ver que a coluna de ar movida tem a mesma direcção.

TigPT · 28 de January de 2010, 12:56

Correcto, mas a ideia era todos os motores estarem ao mesmo nível para não criar instabilidades e para tal não basta inverter o angulo e rodar a hélices 180º

Além disso as hélices têm um desenho próprio para ter mais rendimento num sentido...

Pessoal do modelismo... venham cá ajudar

microbyte · 28 de January de 2010, 13:08

Bom, vamos lá organizar ideias...

Se o objectivo é ter tudo ao mesmo nível, então vão-se usar os mesmos motores - mesmas alturas, mesmo torque, etc...
Pelo que vi nas fotos, rodam 2 para um lado e 2 para o outro. Mas se o principal objectivo é contrariar a força da gravidade, então na minha opinião não faz sentido ter 2 motores a "puxar" para baixo. Para puxar para baixo temos a gravidade, assim estamos a anular o trabalho dos outros 2 motores que estão a puxar para cima.

Neste vídeo, logo nos 13 segundos dá para ver as hélices mais próximas da câmara, são claramente opostas.

TigPT · 28 de January de 2010, 13:13

não estás a entender microbyte... todos os motores puxam para cima, mas se estiverem todos a rodar no mesmo sentido, o momento que estes geram fazem com que a nave fique a rodar em torno de si própria para o sentido contrário. Para evitar que ela rode em torno de si própria, é necessário que existam 2 para cada lado para que as forças se anulem.

Visto que vão rodar para o lado contrário, estes terão que ter hélices com a pá invertida para que a força seja ascendete... é como ter porcas com veio para um lado e veio para o outro... mas ambas podem apertar para cima se o varão estiver também invertido.

Skilgannon · 28 de January de 2010, 13:17

Acho que uma boa maneira de ver isso era olhar para o desenho das helices de avioes que tem propulsão frontal, e das que tem propulsão traseira. Muitos bombardeiros da WWII tinham era as hélices ao contrario.
Ambos os tipos de aviões têm que mandar o ar no mesmo sentido. =) Não sei se eles mudavam o desenho das hélices ou faziam outra coisa qualquer, mas não custa nada ver.
Eu tenho alguns CAD's de modelos de aviões, vou ver se os encontro, e vou ver se têm o desenho das hélices incluídos, senão, numa loja de modelismo especializada eles costumam vender as hélices. Ou mesmo fazer em balsa se pedirem.
Se nada disso funcionar, sempre dá para inventar...

Quanto à inversão das pás penso que também invertem por causa do fluxo de ar que é gerado se todas as pás estiverem no mesmo sentido. O ar ao sair das hélices pode criar turbulência em cima do aparelho se a distancia entre as hélices e a direcção das hélices não for bem calculada.

microbyte · 28 de January de 2010, 13:24

Quote from: TigPT on 28 de January de 2010, 13:13
não estás a entender microbyte... todos os motores puxam para cima, mas se estiverem todos a rodar no mesmo sentido, o momento que estes geram fazem com que a nave fique a rodar em torno de si própria para o sentido contrário. Para evitar que ela rode em torno de si própria, é necessário que existam 2 para cada lado para que as forças se anulem.

Visto que vão rodar para o lado contrário, estes terão que ter hélices com a pá invertida para que a força seja ascendete... é como ter porcas com veio para um lado e veio para o outro... mas ambas podem apertar para cima se o varão estiver também invertido.

Mas eu percebi isso, aliás isso vai de encontro ao que eu disse... Sou da opinião de que as hélices têm de ter ângulos de ataque contrários. O metRo_ é que está baralhado...

Quoteestas a dizer que o motor a rodar no sentido dos ponteiros do relogio co a hélice virada para cima, e o motor a rodar no sentido contrário aos ponteiros do relógio com a hélice virada para cima não é a mesma coisa?

metRo_ · 28 de January de 2010, 13:26

Eu não estou baralhado eu percebo as duas situações só que tinha a ideia que bastava colocar a hélice ao contrário e rodar o motor no sentido contrario para termos impulsão no mesmo sentido nos quatro motores...

TigPT · 28 de January de 2010, 13:31

Compreendo metro mas é como se fosse os rastos dos pneus dos carros... se virares ao contrário funciona mas não a 100%, isto porque para aumentar o desempenho, as hélices não são simplesmente pás com um ângulo, elas têm uma curvatura e terminam nas pontas de forma especial para aumentar o fluxo de ar e baixar a turbulência.

Quem tem uma loja de modelismo perto onde possa saber mais sobre o assunto?!