1.2.3.1  Introdução

Os motores são dos elementos fundamentais para o sucesso de um robô. Do seu correcto dimensionamento depende grande parte da controlabilidade de um robô e da destreza que é possível transmitir-lhe.

 

A compra de motores e caixas redutoras associadas pode atingir valores proibitivos. O G-Force , equipado com componentes industriais de qualidade dispõe de servomotores cujo custo unitário ultrapassa o milhar de euros, para além de dispor de cartas adequadas e específicas para o seu controlo cujo custo é da mesma ordem de grandeza. Tem no entanto performances invejáveis, tanto em posicionamento como em controlo de velocidade, para além de um excelente rendimento energético.

Esta solução está no entanto fora do alcance de um principiante sendo reservada a alunos privilegiados que, em anos finais da licenciatura, têm a possibilidade de realizar trabalhos nessa montra tecnológica importante.

 

Para os principiantes apresentamos nesta secção apresentamos vários tipos de motores, fundamentos básicos para o seu funcionamento, adaptações frequentes de soluções já existentes no mercado, e finalmente a solução sobre a qual a nossa escolha recaiu para a realização do kit básico.

 

1.2.3.2  Tipos de motores

 

A escolha do tipo de motor adequado para um determinado robô não é simples. Existe uma infinidade de motores com vários tamanhos e princípios de funcionamento. Analisando apenas os motores eléctricos, resumidamente, a escolha poderá fazer-se entre:

• Motores de corrente contínua (magnete permanente) – Trata-se do tipo de motor mais simples e mais frequentemente utilizados. São dos mais económicos essencialmente pró serem dos mais difundidos. Têm em geral um binário baixo a baixa rotação pelo que funcionam a uma velocidade nominal alta (tipicamente acima de 10000 rpm) e necessitam de uma caixa redutora para a transmissão às rodas, que leva a velocidade aos valores aceitáveis para uma roda (dependendo naturalmente do diâmetro da roda, as velocidades máximas típicas de rotação andam à volta de algumas centenas de rpm). As escovas são normalmente o calcanhar de Aquiles deste tipo de motores uma vez que sofrem desgaste e são fonte de perturbações electromagnéticas.
• Motores sem escovas (Brushless) – de alguma forma podemos dizer que funcionam de forma inversa aos motores de corrente contínua: O rotor é que é constituído por um íman permanente sendo sobre os enrolamentos do estator que um controlador adequado faz percorrer as correntes necessárias para imprimir o movimento circular pretendido. Tem a vantagem de possuir binários mais elevados a baixas velocidades (nem sempre suficientes para evitar a necessidade de caixas redutoras) mas têm o inconveniente de ser bastante mais caros e exigiram controladores mais complexos.
• Motores passo a passo – ###to be continued

 

1.2.3.3  Dimensionamento de motores

Princípios básicos

Relação entre velocidade e tensão/corrente aplicadas

Relação entre binário e tensão/corrente aplicadas

Corrente em vazio

Corrente com o motor preso (stall current)

Potência e eficiência

Determinação das constantes do motor

### to be continued

1.2.3.4  Adaptações de produtos de consumo

Para principiantes existe uma panóplia de soluções no mercado que podem ser adaptadas à construção de pequenos robôs móveis, como sejam:

 

• Motores, redutoras e chassis de brinquedos [###robot do João Reis]– trata-se de uma solução simples e económica ### to be continued
• Motores e redutoras existentes nos automóveis – os automóveis dispõe de alguns motores que podem ser adaptados a robôs mais potentes.
  • Os motores de limpa vidros, são reversíveis e silenciosos, vindo já equipados com as necessárias redutoras. Têm o inconveniente de necessitar de tensões e correntes mais elevadas o que exige baterias mais potentes e pesadas. Os motores que equipavam os robôs da classe monotipo do Festival Internacional de Robotique eram os motores dos vidros eléctricos dos automóveis Renault Clio.
  • Os motores de limpa pára-brisas consomem ainda mais e não foram dimensionados para serem reversíveis, embora o possam ser. Apresentam consumos ainda mais elevados mas é possível controlá-los. As várias versões do robô IQxx, contavam com um motor deste tipo para rodar a direcção do robô.
  • Existem cada vez mais motores eléctricos nos automóveis sendo a imaginação o limite para a sua aplicação em robôs. Os motores de regulação de faróis, dos espelhos retrovisores, do tecto de abrir, estão disponíveis à espera que alguém os descubra.

 

• Servos de modelismo – relativamente baratos e adaptavéis a inúmeras aplicações, constituem um recurso interessante. Tipicamente são usados para controlo de posição, mas é possível e frequente modificá-los de modo a torná-los motores de rotação contínua.

 

• Motores de algumas ferramentas.
  • Os berbequins e aparafusadoras eléctricas sem fio constituem uma boa fonte de motores de corrente contínua, de caixas redutoras, de baterias e carregadores a um preço bastante reduzido. Procurando bem e espreitando oportunidades é possível adquirir estas ferramentas a custos por vezes inferior à dezena de Euros.

 

 

1.2.3.5  Motores - Conclusões

O custo a que foi possível adquirir algumas aparafusadoras não deixou outra opção para a escolha dos motores.

Conforme indicado nas figuras,  depois de desmontadas, cada aparafusadora dispõe de um motor de corrente contínua, uma caixa redutora, um conjunto de baterias, para além de dispor ainda do respectivo carregador.

 

 

 

 

1.3      Versão p/ computador (PC)

O robô Rasteirinho (00-01-AR, 04/03 ) está adaptado para o controlo via computador pessoal portátil, embora o portátil possa ser retirado (bem como a carta de aquisição de sinais) para permitir outro tipo de controlo.

1.3.1    Cartas de aquisição de sinais e controlo

PMD 1208-LS da Measurement Computing.###

 

 

Uma carta de aquisição de sinais e controlo utilizada na versão PC é a PMD 1208-LS da Measurement Computing.

 

Esta carta liga-se directamente à porta USB de um computador, neste caso, do computador portátil, não necessitando de qualquer alimentação adicional. O número de entradas e saídas digitais e analógicas suportadas é suficiente para esta aplicação.

 

Para a colocar em funcionamento é necessário correr a instalação através do software Instacal que vem no CD que acompanha a carta ou pode ser descarregado no site da Measurement Computing (download). Para aceder às entradas/saídas da carta através das várias linguagens de programação (Basic, C, Delphi)  e sistemas operativos (DOS, Windows) disponíveis, deverá instalar também o

 

O processo de instalação é clássico e não difere de uma instalação normal de Windows. Depois de instalado o Instacal, se ligar a carta PMD 1208-LS à porta USB do computador deverá ver a carta ser detectada automaticamente pelo “plug & play” do Windows e depois ela aparecerá como a segunda carta instalada no sistema (a primeira que o Instacal apresenta é uma board DEMO que está sempre presente mas é virtual).

 

                            

 

Para verificar que a carta PMD 1208-LS funciona correctamente no menu Install escolha a opção “configure” e é conduzido ao menu abaixo.

 

Pressionado “flash led” e se o led verde visível na placa piscar, então há boas possibilidades que a placa esteja bem instalada e que vá funcionar correctamente.

 

1.3.2    Uma carta para interface de potência com os motores