מערכת פורומים - אתר הרובוטיקה הישראלי

על ידי **אורן ~:-)** » ב' ספטמבר 05, 2011 12:26 pm

היי לכולם.
אני בונה רובוט ורוצה לחשב את הכוח הדרוש להנעה שלו כדי לבחור מנועים מתאימים.
הרובוט יעבוד בהנעה מרכזית: שני מנועים יחוברו ישירות לגלגלי גומי ושני גלגלים נוספים ישמשו כמייצבים מקדימה ומאחורה.

לפי מה שקראתי על המכניקה של רובוטים, הכוח של המנוע נקבע לפי התאוצה הרצויה (F=ma)
בתוספת הכוח שדרוש להתגבר על החיכוך בין הגלגלים למשטח (F=uN וכשאין שיפוע F=umg).
נתקלתי בכמה גישות סותרות באתרים שונים ולכן יש לי כמה שאלות בנושא:

1)איך מחשבים את הכוח הדרוש להתגברות על החיכוך? (בין גלגל גומי לבלטות או כביש)
2) האם זה החיכוך הססטי או הדינמי שצריך להתחשב בהם בבחירת מנוע?
3)לרובוט יש שני גלגלים מניעים ושני גלגלים מייצבים. האם בחישובי הכוח של המנוע
(תאוצה וחיכוך) צריך לחלק את העומסים האלה ל-2 המניעים או ל-4 הגלגלים?

תודה.

על ידי **elitkh** » ו' ספטמבר 09, 2011 12:55 am

התנועה במישור תצרוך הכי פחות אנרגיה,החיכוך על משטח ישר הוא חיכוך גלגולי ולכן כמעט זניח.
ככלל אצבע אני ממליץ לבדוק מה השיפוע המקסימלי שבו ינוע הרובוט ולפי השיפוע לתכנן את הגיר והמנוע.
אם הרובוט מיועד ליסוע רק במישור אתה יכול לחשב לפי זווית של 20-30 מעלות,זה יתן לך מרווח בטחון.בכל מקרה אני ממליץ לך להניע את הרובוט עם "פרופיל תנועה" מבוקר כלומר להאיץ בצורה מבוקרת ולא "להפיל" את המתח המקסימלי על המנועים מיד בתחילת תנועה-זה ישמור על כל רכיבי המערכת .

על ידי **ארי גרינשפון** » א' ספטמבר 11, 2011 2:40 pm

אורן שלום,
לכל סוג מנוע שונה יש את דרך חישוב שמתאימה לו, בהנחה ואתה מדבר על מנועי מסוג DC אז תצטרך לחשב את פונקצית המומנט כתלות במהירות ולחפש מנוע שיוכל לספק את זה.

1) דרך אחת לחשב את המומנט כתלות במהירות היא לחשב את הכוח לשם כך תצטרך לחשב את כל רכיבי התאוצה ולכפול במסה (חוק ניוטון) וכדי לקבל את המומנט צריך לכפול במכפלה ווקטורית את הכוח עם המרחק.
את גלגלי השניים שמצטרפים לציר המנוע תקבע לפי הנוסחה מומנט ישן כפול מהירות זוויתית ישנה שווה למומנט חדש כפול מהירות זוויתית חדשה.
דרך שנייה לחשב את המומנט כתלות במהירות היא לחשב את מומנט האינרציה של כל המערכת כולל המנוע ולכפול אותה במהירות הזוויתית הרצויה כפול מספר השיניים בגלגל השיניים ועוד מומנט החיכוך כפול המהירות הזוויתית כפול מספר השיניים בגלגל השיניים.

2) כאשר המנוע מתחיל את פעולתו ממנוחה צריך לקחת בחשבון את החיכוך הסטטי
אחרי זה המנוע מסתובב ולא נמצא במנוחה ואז צריך לקחת בחשבון את החיכוך הדינאמי.
כאשר המנוע מאיץ וגם כאשר המנוע מסתובב במהירות קבוע (במקרה של מהירות קבועה התאוצה הזוויתית שווה לאפס) אז מומנט המנוע צריך להתגבר על מומנט החיכוך, של המערכת עם המשטח ועוד מומנט החיכוך של המנוע, לעומת זאת כאשר המנוע מאט אז מומנט החיכוך, של המערכת עם המשטח ועוד מומנט החיכוך של המנוע, עוזרים למומנט המנוע להאט.

בקשר לתהליך בחירת המנוע תצטרך להסתכל בדפי הנתונים של המנוע ושם יופיעו כל מיני גרפים שמתארים את הזרם כתלות במומנט, את ההספק כתלות במומנט, את היעילות כתלות במומנט ואת המהירות כתלות במומנט בנוסף לזה יופיעו כל מיני פרמטרים כמו למשל גודל המנוע והצורה הגיאומטרית שלו, מומנט האינרציה של המנוע, מומנט החיכוך של המנוע, קבוע ההתנגדות התרמית של המנוע שנמדד במעלות צלזיוס לחלק בוואט ועוד ...
למשל כדי לחשב את הזרם והמתח הרצויים עבור המנוע תצטרך לקחת מדפי הנתונים את הקבועים הבאים : קבוע המומנט, (K(t, שהוא שווה למומנט לחלק בזרם (הזרם על המנוע שווה לפי חוק אוהם להתנגדות על המנוע לחלק במתח הסוללה) והוא שווה לקבוע המהירות, (K(v, שהוא שווה למהירות הזוויתית לחלק במתח והוא שווה ל 1 חלקי קבוע הכוח האלקטרו מניע, (K(e , שהוא שווה למתח לחלק במהירות הזוויתית.

ארי גרינשפון

על ידי **אורן ~:-)** » ב' ספטמבר 12, 2011 6:46 pm

קודם כל תודה על התגובות והמידע. למדתי כאן כמה דברים חדשים.

elitkh
ברובוט שלי יהיה h-bridge שמחובר ל-PWM ממיקרובקר. אם אני אתחיל את הנסיעה עם pwm נמוך, האם זה מתאים לפרופיל התנועה שהצעת? (מתח אפקטיבי פחות ממתח המקסימלי)

בהמשך לשאלה המקורית:
אני מפרט כאן את חישוב שעשיתי. הודה לכם אם תוכלו לומר לי התכנון שלי היא נכון...
אני רוצה לבנות רובוט עם משקל כולל: 1kg, מהירות:1m/s, תאוצה: 1m/s^2.
חישבתי את הכוחות שפועלים על הרובוט: (משיכה וחיכוך ב-30 מעלות שיפוע+התאוצה רצוייה)
תמונה

אני משתמש בחיכוך הסטטי בחישוב (שהוא גדול מהדינמי). מקדם החיכוך בין גומי לבטון u=1 וכוח המשיכה g=9.8. אז הכוח הכולל שיצא לי
f=ma + mg*sin(30) + u*mg cos(30) = 14.38N

הגלגלים ברדיוס 6.5cm (שהם 0.065 מטר) אז המומנט הוא: 14.38*0.065 = 0.9347 N*m .
המרתי למידות סטנדרטיות וקיבלתי: 9.53kg-cm שהם 132.36oz-in.
לסיום, יש לי שני מנועים על הרובוט אז אני מחלק את הכוח בניהם ומקבל בסוף 4.76kg-cm או 66.18oz-in למנוע.

האם זה המנוע המינימלי שכדאי לקנות לרובוט?

על ידי **elitkh** » ד' ספטמבר 14, 2011 7:51 pm

החיכוך במקרה שלך כמעט חסר משמעות (החיכוך הגלגולי בין הגלגלים למשטח הוא זניח-אם אתה ממש מתעקש-חיכוך גלגולי בין גלגל גומי למשטח קשה יהיה כ0.1)
הכוח שמתנגד לתנועת הרובוט הוא mg*sin30 כלומר כ5 ניוטון.
והכח ע"מ להאיץ בתאוצה שקבעת-1N
סה"כ כ6N.
אם תשים לב-רכיב הכח "הקבוע" הוא הפרמרטר המשמעותי ביותר כמו כן הוא היחיד שפועל כל הזמן,הרכיב שמיועד לתאוצה הוא רגעי ובד"כ מנוע חשמלי מסוגל לספק מומנטים גבוהים מאד לפרקי זמן קצרים בלי להנזק ולכן המלצתי לך להתחשב רק ברכיב הקבוע-כלומר בכח שנועד להניע את הרובוט בזווית המקסימלית.