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Iniciantes : Dimensionamento de forças no braço mecanico 
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AntonioL

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MensagemEnviado: Sex Out 03, 2008 4:39 pm
   Assunto: Dimensionamento de forças no braço mecanico
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Ola !

Estou querendo projetar um braço mecânico, porem sendo iniciante no assunto estou tendo dificuldade no dimensionamento, sendo que meu robô terá que levantar um peso pré definido. 

Gostaria de saber se alguém tem algum material para calcular, ou  calculou, as forças que atuam nos pinos das articulações, dimensionamento do perfil do braço, volume de atuação do braço, etc.

Valeu.

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Vetor
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MensagemEnviado: Sex Out 03, 2008 11:37 pm
   Assunto: Dimensionamento de forças no braço mecanico
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Esses cálculos estão diretamente relacionados a parte mecânica. Por este motivo, livros de mecânica dos sólidos e resistência dos materiais são os mais indicados.

Todos os cálculos podem ser feitos de maneira relativamente simples. Nas articulações atuam forças cisalhantes. Para o dimensionamento do perfil é momento torçor e o momento de inércia do perfil.

Vale adiantar que a posição de esforço máximo é aquela que as forças atuam perpendicularmente ao braço. Para uma simples carga (atuação da gravidade) a posição de esforço máximo é o braço completamente esticado na horizontal.

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Vinicius Coelho de Almeida
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Elros_ES

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MensagemEnviado: Dom Out 05, 2008 10:03 am
   Assunto: Dimensionamento de forças no braço mecanico
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Confused  Eu estou no mesmo problema, estou desenvolvendo um braço mecânico e estou apanhando na escolha dos motores, pois um deles vai ter que suportar no minimo 4 vezes o peso dele e não conheço nenhum motor (de digamos pequeno porte) que consiga isso e se encaixe nos valores que preciso.

Se tiverem algumas sugestões, sou grato.

 Wink

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vano

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MensagemEnviado: Dom Out 05, 2008 10:00 pm
   Assunto: Dimensionamento de forças no braço mecanico
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Quando se vai adquirir um motor, seja para qual for a aplicação, um dado que deve ser levado em conta é torque disponível pelo mesmo, que normalmente é uma informação disponibilizada pelo fabricante, outro dado é a velocidade nominal.

Para um robô manipulador em suas juntas rotacionais a velocidade não é muito grande, algo em torno de uma rotação por segundo, já esta de bom tamanho, para determinados casos 1 RPS até é muita velocidade. Uma RPS é igual 2pi rad/s que é igual a 60 RPM , um motor CC comercial tem rotação nominal em torno de 3000 RPM ou seja, é muito mais rápido que 60 RPM, então precisamos de uma redução de 3000/60 vezes esta relação de reduçaõ proporciona um aumento de torque no eixo saída de 3000/60 vezes maior que o de entrada, então para este caso o motor precisaria de um torque apenas de 3000/60 vezes menor que o necessário a junta rotativa.

O torque da junta rotativa encontra-se multiplicando o peso da parte do braço acima da junta, pela a distancia até o centro de gravidade desta parte, que se encontrar equilibrando esta parte do braço na ponta do dedo e medindo a distancia até o eixo de rotação da junta.

T=F.d  onde T é o torque necessário F é força peso do conjunto massa vezes gravidade e d a distância do centro de rotação até o centro de gravidade.

Juntas de rotação no plano horizontal, não seguem essa regra, por que neste caso o motor não suporta peso ele é responsável apenas pela rotação, mas é necessário levar em consideração o atrito na junta rotativa.

 falando é complicado explicar, seria bom uma figura, vou ver se depois eu posto!

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Elros_ES

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MensagemEnviado: Seg Out 06, 2008 10:53 am
   Assunto: Dimensionamento de forças no braço mecanico
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Foi bem útil a informação da RPM, eu  estava imaginando que iria acontecer isso...

O maior problema é o torque, eu calculando aqui o motor que levantaria todo o braço, na pior das hipóteses levantaria no minimo 6 vezes o seu peso e eu não consigo achar e não conheço um motor de tamanho pequeno que aguente isso. Alguém conhece?  me falaram um da Maxom, mas eu achei 0.0005 Nm muito pouco torque e não achei o peso dele. Também me falaram o ML-50 50:1 Geared Motor mas eu to me atrapalhando todo com essas medidas norte-americanas.

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Dietrich

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MensagemEnviado: Seg Out 06, 2008 1:44 pm
   Assunto: Dimensionamento de forças no braço mecanico
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Boa tarde,

Então Elros_ES, tem um modelo de motoredutor nesse link http://www.lojasvirtuais-br.co.....degaragem/ com todos os dados numa tabela. É um motor pequeno e bem robusto, talvez satisfaça as duas necessidades.

Lembre-se que quanto maior o braço menor a força que você poderá erguer... 
Se o motor levando 8Kg.cm quer dizer que vai levantar uma carga perpendicular ao braço de 8,5kg a 1cm de distância, dobre essa distância e o peso irá cair para metade!

Valeu, espero ter ajudado...  Wink

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André Dietrich -

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Elros_ES

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MensagemEnviado: Seg Out 06, 2008 3:08 pm
   Assunto: Dimensionamento de forças no braço mecanico
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Very Happy  Valeu, parece que esse Motorredutor 12V EgG-M510 é bom heheeh... O esquema é o seguinte:

Código:
O motor2 é o de giro horizontal, não de grande importância agora Eu estava pensando em usar motores iguais se eles forem de peso pequeno, vou mostrar o artigo que foi publicado no jornal sobre o robô que estou mexendo: http://www.megaupload.com/?d=JLD192QA Pronto.

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Elros_ES

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MensagemEnviado: Seg Out 06, 2008 3:12 pm
   Assunto: Dimensionamento de forças no braço mecanico
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Nossa saiu tudo errado!

Bem, a notícia  da uma ideia de como vai ser o robô e seu braço, o robô já está pronto só falta o braço...

É um protótipo que estou ajudando a fazer as medidas são 60cm o primeiro membro 45cm o segundo e 15 o terceiro com 2 motores para rotacionar o punho e descer como uma alavanca.


Valeu.

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Elros_ES

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MensagemEnviado: Sex Out 10, 2008 2:39 pm
   Assunto: Dimensionamento de forças no braço mecanico
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Novidades

 Very Happy  Creio que usaremos o Motorredutor 12V - EdG-M510, pois ele nos dará uma segurança boa no torque, agora estou procurando um speed control para ele, Scorpion XL Speed Controller não seria uma boa escolha ou seria parrudo demais para a situação?

Grato por ajudarem! ^^

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betamend

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MensagemEnviado: Ter Jun 08, 2010 9:38 am
   Assunto: Dimensionamento de forças no braço mecanico
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vano Escreveu:
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Para calcular o torque para junta rotacional teria que usar as equações de momento de inércia e torque, porém na equação do torque, para movimentos de rotação, tenho que ter a aceleração angular. Se for usar um motor de passo, como definir essa aceleração, para que possa calcular o torque? Por favor me ajudem...
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evristow
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MensagemEnviado: Seg Jun 14, 2010 5:05 am
   Assunto: Dimensionamento de forças no braço mecanico
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A forma mais simples de calcular é definir a geometria do braço, a massa máxima que ele deverá mover e o tempo desejado para isso. Dessa forma você poderá encontrar o torque necessário e partir para a busca do motor e redução, caso necessário. 

A velocidade de um motor de passo é dada pela frequência de comutação dos enrolamentos. Mas o motor de passo possui dois torques bem definidos, o primeiro, mais óbvio, é o torque parado com uma bobina acionada (stall); o segundo é torque de transição entre as bobinas, quanto maior o número de passos, menor o intervalo entre as identações no motor de passo e assim mais próximo do torque stall o torque de transição será. Para movimentos lentos em sistemas com muitos passos por volta, é possível usar o torque stall nos cálculos sem problemas. 

Além disso a forma como é feita a transição de uma bobina para a outra influencia diretamente no torque, para se manter o máximo de torque, o ideal é fazer um acionamento progressivo linear das bobinas, diminuindo a tensão em uma e aumentando na seguinte, de forma quase senoidal, fazendo com que torque permaneça quase constante. 

Abraços,
Dudu

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martinsboladex

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MensagemEnviado: Sex Jun 18, 2010 3:16 pm
   Assunto: Dimensionamento de forças no braço mecanico
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Bom, sua dúvida betamend foi muito interessante e importante pois em muitos momentos há essa complicação. Vamos então a resposta:

O torque necessário deve está contido no datasheet do motor de passo.
Você precisa utilizar a fórmula de torque (T = I * aceleração angular)
E antes deve-se se achar o I (momento de inércia) por essa fórmula: I = m*L²  (massa * comprimento do braço ao quadrado)
-> Aceleração angular é variação da velocidade angular no tempo.
aceleração angular = delta da velocidade angular / delta do tempo
Temos isso pois se está em rotação, então é fácil descobrir a aceleração angular.
Acho que é isso!
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evristow
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MensagemEnviado: Qui Jun 24, 2010 11:47 pm
   Assunto: Dimensionamento de forças no braço mecanico
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Tem só um erro que invalida todos os cálculos acima...

Torque é dado pelo Momento de Inércia (I), pela aceleração angular (w). I depende da forma do corpo a ser rotacionado e do eixo de rotação, mas para um elemento de um braço, uma barra rotacionada em uma das pontas é uma boa aproximação: 

I = 1/3M*L²

, onde m é a massa e L o comprimento da barra

Logo um braço de 40g (0.04kg) e 40cm (0.4m) de comprimento efetivo (entre eixos de rotação) tem um Momento de Inércia de:

I = (0.04/3) * 0.4² = 0.00213 = 2.13E-3 kg*m²

Bem diferente de 0.04 Wink

Abraços,
Eduardo

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