Outils Dimensionnement moteur en ligne

Démonstration:

Cette démonstration est destinée à compléter l'outil de calcul en vous offrant étape par étape, des explications sur les calculs derrière l'outil dynamique. Dans l'image ci-dessous, une moitié robot mobile est affichée.

Bien que, dans ce scénario, deux seulement des quatre roues sont entraînées, les équations ci-dessous peuvent être utilisées pour n'importe quel nombre de roues motrices et passives, ainsi que pour la capacité de la batterie. Les équations sont présentées sans unités (les unités sont présentées avec l'outil de sélection de moteur d'entraînement).

Pour calculer le couple nécessaire, la puissance, le courant et la batterie nécessaire par un robot mobile à roues, il existe plusieurs principes qui doivent être compris : concept de vecteurs ; équilibre de force 2D, la puissance, le courant et la tension. Si vous ne comprenez pas ces concepts, nous vous invitons à leur recherche avant de lire ce tutoriel.
Afin de rouler sur une surface horizontale, les moteurs d'un robot à roues doivent produire suffisamment de couple pour surmonter les imperfections de la surface ou des roues, ainsi que la friction dans le moteur lui-même. Donc théoriquement, un robot (petit ou grand) ne nécessite pas beaucoup de couple pour se déplacer sur une surface purement horizontale. Évidemment, il y aura plus de friction et de résistance dans un grand robot que dans un petit robot.
Pour un robot qui roule sur un plan incliné à une vitesse constante (pas d'accélération ou de décélération), il doit produire suffisamment de couple pour " contrer " l’effet de la gravité. Sur une surface inclinée (à un angle thêta) un seul élément de son poids (mgx parallèle à la surface) provoque le déplacement vers le bas. L'autre composante, mgy est équilibrée par la force normale à la surface exercée sur les roues.
Afin que le robot ne glisse pas vers le bas de la pente, il faut que la friction entre la roue et la surface soit suffisante. Le moteur d'un camion lourd peut être capable de produire 250 chevaux et un couple important, mais nous avons tous vu des gros camions glisser tout simplement sur une rue glacée. C'est friction (f).
Le couple requis (T) est: Pour sélectionner le moteur approprié, nous devons considérer le "pire des cas", où le robot n'est pas seulement sur ??Un plan incliné, mais l'accélération jusqu'à combien ?
Remarque maintenant que toutes les forces (F) sont le long des axes x et y. Nous équilibrons les forces dans la direction x: L'insertion de l'équation ci-dessus pour le couple, et l'équation pour mgx, on obtient: Réorganiser l'équation pour isoler T: Cette valeur de couple représente le couple total nécessaire à l'accélération du robot sur un plan incliné. Toutefois, cette valeur doit être divisée par le nombre total (N) des roues d'entraînement afin d'obtenir le couple nécessaire pour chaque moteur d'entraînement. Notez que nous ne considérons pas que le nombre total de roues passives car elles n'ont aucun effet sur le couple nécessaire pour déplacer l'objet en dehors de l'ajout de poids. Le dernier point à considérer est l'efficacité (e) dans le moteur, transmission et la roue (glissement). Cela augmente le couple nécessaire et compense l’inefficacité.
Puissance totale (P) par moteur peut être calculée en utilisant la relation suivante : T est connu par le haut et la vitesse angulaire (w) est spécifiée par le constructeur. Il est préférable de choisir la vitesse angulaire maximum pour être en mesure de trouver le maximum de puissance correspondante. Connaissant la puissance maximale et la tension d'alimentation (V) quechoisit le constructeur, nous pouvons trouver une idée de (I) les exigences de courant maximum : Les deux équations ci-dessus sont utilisées pour produire la relation suivante : Enfin, la capacité (C) de batterie requise peut être estimée en utilisant l'équation: Vous pouvez vous demander pourquoi une telle valeur est nécessaire, la charge totale est rarement conservée au fil du temps. De cette façon, vous vous assurerez que la batterie que vous sélectionnez sera capable de produire le courant que vos moteurs exigent.
Note: Ceci est la batterie nécessaire par moteur. Pour obtenir un pack de batterie totale requise pour le robot, il faut multiplier cette valeur par le nombre d’entraînement.

Sources: RobotShop. 2014. « Drive Motor Sizing Tutorial »