ultimo aggiornamento 23 marzo 2011

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ArduinoBOT è mosso da due motoriduttori tipo GM 2 - 224:1 Offset Shaft prodotti dalla Solarbotics ltd, questi hanno un rapporto di riduzione pari a 224:1.
Sono basati sul disegno originale di Mark Tilden per l'uso nel BIOBugs & Robosapien e hanno avuto rispetto a quest'ultimi  una varietà di miglioramenti come alberi di uscita doppia e un motore a più basso consumo di corrente.
Questo motoriduttore fornisce (se alimentato a 6V) una coppia di stallo di 4.1 kg*cm, compiendo una rotazione di 360 gradi ogni 1,3 secondi, 46 giri/minuto.
La corrente di stallo, cioè la corrente assorbita alimentando il motore a 6V quando è bloccato o in fase di avvio è di 710 mA, mentre la corrente assorbita a vuoto è di 50mA.
L'albero di uscita ha un diametro di 7 millimetri ed è del tipo a doppio piatto (occorre evitare di utilizzare l'uscita "D" - in quanto non è destinata ad avere un carico di rotazione).     Il motoriduttore è fornito di una frizione che entra in funzione a 0,43 N-m evitando il blocco dell'albero.
E' inoltre fornito di fori di fissaggio per viti.
Queste unità hanno un ingombro di 55mm x 48mm x 22,7 millimetri di spessore, mentre pesa solo 31,4 grammi

 


Disegno quotato

Disegno quotato

 

homotix

Verifica del motoriduttore

Dal sito del produttore possiamo ricavare i dati caratteristici del motoriduttori che sono riportati nella Tabella 1

Tabella 1 - Caratteristiche
(con tensione di alimentazione di 6V)

Descrizione Valore
Rapporto di riduzione: 224:1
Numero di giri a vuoto 46
Corrente assorbita a vuoto 50 mA
Corrente di stallo 710 mA
Coppia di stallo 4.1 kg*cm
Lunghezza(mm): 55 mm
Larghezza (mm): 48 mm
Altezza (mm): 23 mm
Peso: 40 g

Quello più importante è il valore della coppia, questo è, nella rotazione, l'equivalente della forza nello spostamento lineare. Per spingere uno contenitore, più forza metto e più accelerazione avrà il contenitore.
Lo stesso vale per una ruota, più coppia metto e più la ruota avrà un'accelerazione maggiore.    Nella tabella è riportata la coppia di stallo (Stall Torque in inglese), che è la coppia massima che può fornire il motore, in questo caso però il motore è fermo, e vale per il nostro motore 4.1 kg*cm.    Il dato che sarebbe necessario sarebbe quello della coppia nominale (rated torque) che è, all'incirca, la massima coppia che assicura un funzionamento continuo del motore, senza problemi, ma in questo caso non è riportato.
Possiamo considerare la formula approssimativa che indica il valore di coppia nominale la metà della coppia di stallo.

Coppia nominale = Coppia di stallo / 2

Che per il nostro riduttore è uguale a 2 kg*cm

Vediamo gli altri dati per la verifica riportati nella tabella 2

Tabella 2 - Dati di calcolo

Descrizione Valore
Massa del robot 0,75 Kg
Raggio delle ruote 3,25 cm (Ø65 mm)
Accelerazione 0,5 m/s2
Coppia nominale 2 kg*cm
Coefficiente d'attrito 0,75

La spinta disponibile sulla ruota fornita da ogni riduttore sarà pari a :

F=Coppia / raggio =2/3,25*2=1,23 kg

Dobbiamo però considerare  la presa delle gomme che su un fondo solido permette al massimo una spinta pari al peso del robot moltiplicato per il coefficiente d'attrito che puoi considerare mediamente come un 0.75.
Considerando il peso del nostro robot pari a 0,75 Kg, la spinta massima sarà pari a 0,75*0,75=0,56 kg, da cui si deduce che la potenza fornita dai riduttori è più che sufficiente.
Per quanto riguarda la velocità del robot, occorre calcolare la velocità periferica, la velocità periferica è quella di un punto che si trova sulla circonferenza di raggio più grande. Per definizione la velocità è il rapporto fra lo spazio S percorso e il tempo t impiegato a percorrerlo. Un punto che percorre una intera circonferenza copre uno spazio 2 π r; se percorre n circonferenze lo spazio è 2 π r n; se il tempo impiegato è 60 secondi la velocità sarà dato dalla formula

Che nel nostro caso vale 14,4 cm/s pari a 0,5 km/h, altro dato che possiamo ricavare è che d=2*π *r = 6.28 * 3,25 = 26.4 cm.

 

Elenco revisioni
23/03/2011 Emissione preliminare