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  #1  
Vecchio 26-02-2009, 20.23.52
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Question Quanta coppia in salita?

Salve.
Oramai un pò tutti noi principianti conosciamo i calcoli da fare per trovare i motori adatti a spostare i nostri robottini, quello che ancora mi sfugge è come calcolare il peso aggiuntivo che va addizionato a quello base, nel momento in cui il robot affronta una salita.

Usando la funzione "cerca" ho trovato una discussione in cui si accenna brevemente ai calcoli, il post è di Marnic:


Citazione:
se devi andare in salita devi scomporre la forza peso nelle due componenti, una perpendicolare al terreno (in salita) e l'altra è parallela al terreno e si oppone al moto e si fa Peso per il seno dell'angolo di salita, per contro si riduce un po' l'attrito di rotolamento in quanto la forza che "schiaccia" le ruote è "solo" peso per il coseno dell'angolo di salita.
Adesso, da quello che ho capito, per calcolare la coppia necessaria a spostare un robot di 10 kg su una salita di 45gradi, dovrei prendere il peso del robot e moltiplicarlo per il seno di 45

sin 45 = 0,7
10 x 0,7 = 7

Il 7 che viene fuori sarebbe il peso aggiuntivo da aggiungere al peso base? Quindi su una salita di 45 gradi il peso totale del robot diventerebbe di:

10 + 7 = 17 kg

Adesso dovrei quindi fare i calcoli di quanta coppia serve per spostare questi 17 kg?


Per favore ditemi se il ragionamento è giusto o se ho scritto delle boiate.

Saluti, Max...

Ultima modifica di max_robot : 27-02-2009 alle ore 14.31.01
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  #2  
Vecchio 27-02-2009, 08.42.34
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Il 7 che viene fuori sarebbe il peso aggiuntivo da aggiungere al peso base? Quindi su una salita di 45 gradi il peso totale del robot diventerebbe di:
10 + 7 = 17 kg
Il conto è giusto, ma è sbagliata l'applicazione, quello che ottieni sono i kgf da aggiungere alla spinta dei motori per ottenere le stesse prestazioni del piano.
Esempio pratico, se in piano ti bastano 2 kg di spinta in salita a 45° ti serviranno 9 kg di spinta per ottenere le stesse prestazioni, se non puoi disporre di tanta spinta ovviamente avrai un calo prestazionale che puoi ricalcolarti sulla base del nuovo dato.
Attenzione che la massa del mezzo non cambia se sei in piano o in salita, quello che cambia è solo la forza necessaria per spingerlo, in pratica per ogni grado di pendenza devi poter disporre di una forza continua necessaria a compensare la forza contraria, dovuta alla gravità, che spinge il mezzo indietro.
Per trovare le nuove prestazioni non devi fare altro che sottrarre la forza che ti spinge indietro, quella che trovi con il calcolo, dalla forza spingente massima disponibile, il valore trovato è quello utile per i calcoli e puoi nuovamente considerare il mezzo come su un piano.
__________________
Bye
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  #3  
Vecchio 27-02-2009, 13.59.35
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Ok, adesso ho le idee un pò più chiare, però mi sfuggono ancora delle cose (vedi punto 2) quindi alla luce di quanto mi dici sopra rifaccio i calcoli:


1) Consideriamo prima il movimento del robot sul piano:

F = m x a -------> F = 10 x 2 (suppongo un'accelerazione di 2 m/s^2)

F = 20 N

quindi per spingere il robot su un piano avrò bisogno di questi 20 N
Le ruote hanno un diametro di 20 cm, la spinta che dovranno dare i motori sarà:

10 x 20 = 200 Ncm converto in Kgf-cm dividendo per 9,8 e ottengo 20,4 kgf-cm



2) Qui viene il momento di applicare quanto detto da Astrobeed.
Per un angolo di 45 gradi ed un robot di 10 kg abbiamo che

cos 45 = 0,7
10 x 0,7 = 7

il risultato sono 7 kgf da aggiungere alla spinta base che abbiamo in piano.

Adesso credo che questi kgf sono espressi in kgf-m e non nei nostri kgf-cm, dico bene???
Quindi ho bisogno di convertire il valore per renderli compatibili

200 Ncm = 20,4 Kgf-cm = 0,2 Kgf-m

0,2 + 7 = 7,2 kgf-m


Ora, sicuramente ho sbagliato qualcosa perchè altrimenti servirebbero motori da 2000 Ncm !!!

Dove ho toppato?
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  #4  
Vecchio 27-02-2009, 15.02.39
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2) Qui viene il momento di applicare quanto detto da Astrobeed.
Per un angolo di 45 gradi ed un robot di 10 kg abbiamo che

cos 45 = 0,7
10 x 0,7 = 7
il risultato sono 7 kgf da aggiungere alla spinta base che abbiamo in piano.
Si se vuoi mantenere le stesse possibilità di accelerazione, e comunque ti serve una spinta minima di 7 Kgf solo per compensare la forza gravitazionale e tenere il mezzo fermo usando la propulsione.

Citazione:
Adesso credo che questi kgf sono espressi in kgf-m e non nei nostri kgf-cm, dico bene???
Quindi ho bisogno di convertire il valore per renderli compatibili
Quella è solo una forza, non una coppia.
La coppia necessaria la calcoli allo stesso modo del piano con la differenza che ai 20 N devi aggiungere i 7 kgf, cioè 69N, pertanto in totale ti servono 89 N, cioè poco più di 9 Kg di spinta.
Riportando il tutto come coppia riferita alle ruote da 20 cm otteniamo:

10 * 9 = 90 kg*cm

Come puoi capire da solo scordati di far andare in salita a 45° il tuo robot mantenendo un'accelerazione di 2 m/s^2
Ma anche tenerlo solamente fermo è proibitivo con quel diametro di ruote, infatti occorre una coppia complessiva di 70 kg*cm.
Ora hai finalmente capito perchè esiste il cambio sulle automobili e perchè in salita la tua auto non arriva a 200 all'ora
__________________
Bye
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  #5  
Vecchio 27-02-2009, 16.42.53
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Citazione:
Riportando il tutto come coppia riferita alle ruote da 20 cm otteniamo:

10 * 9 = 90 kg*cm

Come puoi capire da solo scordati di far andare in salita a 45° il tuo robot mantenendo un'accelerazione di 2 m/s^2
Ma anche tenerlo solamente fermo è proibitivo con quel diametro di ruote, infatti occorre una coppia complessiva di 70 kg*cm.

Accidenti, accidenti, accidenti....

Brutta notizia!

Serve davvero una bella coppia, di cui non dispongo. Supponendo di usare 4 motori da 150 Ncm l'uno, il rover non riuscirebbe nemmeno a stare fermo su una pendenza di 45 gradi.
Ci sono due soluzioni, o riduco il peso, o rimpicciolisco le ruote, oppure entrambe.

Certo c'è anche da aggiungere che un Rover difficilmente incontra salite di 45 gradi, però mantenendo lo stesso peso e sempre ruote di 20 cm il rover avrebbe difficoltà persino a superare un gradino di media altezza...


Citazione:
Ora hai finalmente capito perchè esiste il cambio sulle automobili e perchè in salita la tua auto non arriva a 200 all'ora
La mia non arriva nemmeno a 20 all'ora in salita...


Comunque a parte tutto, Grazie Mille...
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  #6  
Vecchio 27-02-2009, 16.58.11
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Serve davvero una bella coppia, di cui non dispongo. Supponendo di usare 4 motori da 150 Ncm l'uno, il rover non riuscirebbe nemmeno a stare fermo su una pendenza di 45 gradi.
Ci sono due soluzioni, o riduco il peso, o rimpicciolisco le ruote, oppure entrambe.
Oppure usi un cambio meccanico per ridurre gli RPM a favore della coppia, pure i carri armati veri su strada vanno a 60-70 km/h, ma dentro i fossi vanno al massimo a 10 km/h in modo da poter sfruttare la potenza del motore per sollevarsi.
__________________
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  #7  
Vecchio 27-02-2009, 17.12.58
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Citazione:
Oppure usi un cambio meccanico per ridurre gli RPM a favore della coppia, pure i carri armati veri su strada vanno a 60-70 km/h, ma dentro i fossi vanno al massimo a 10 km/h in modo da poter sfruttare la potenza del motore per sollevarsi.
Sarebbe un'ottima idea, ma non saprei proprio da dove iniziare e poi dovrebbe essere un cambio elettronico, dovrei riuscire a fare tutto a distanza da telecomando, è la soluzione migliore ma non alla mia portata.

Quello che mi chiedo io è:
Ho visto robot militari come il Packbot della Irobot, usato dai militari in Iraq, questo piccolo cingolato arriva a raggiungere velocità di 2 m/s e riesce a salire su pendenze superiori ai 45 gradi. Non lo dico per sentito dire, ma ho visto personalmente i video (molti sono visionabili su youtube).

Che razza di motori può utilizzare questo Robot???

Certo non è paragonabile ai nostri bot, anche perchè se non ricordo male costa sui 50.000 dollari.
Ho visto però anche cingolati più economici con motori alla portata di un hobbysta avere prestazioni simili al Packbot, sia velocità che potenza, e sono motori molto simili ai miei.

Tutto questo mi dà molto da pensare...
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  #8  
Vecchio 27-02-2009, 17.43.58
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Che razza di motori può utilizzare questo Robot???
Sicuramente dei BLDC.

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Ho visto però anche cingolati più economici con motori alla portata di un hobbysta avere prestazioni simili al Packbot, sia velocità che potenza, e sono motori molto simili ai miei.
Non puoi paragonare un motore solo per come appare dall'esterno, i motori che hai preso non sono certo il massimo come efficienza, certo sono molto robusti e costruiti per durare, ma sono pesanti e ingombranti rispetto alla potenza erogata.
Altro dettaglio, quanto pesano i robot che hai visto ? Già se il peso complessivo è minore di 5 Kg hai un risparmio enorme sulla coppia necessaria in salita, e non scordarti che molto peso è rappresentato dalle batterie se usi quelle al piombo.
Per fare un robot fuoristrada che sia veloce, agile e in grado di affrontare salite impervie occorre usare motori ad alta efficienza, meglio se BLDC con magneti in neodimio, batterie molto leggere, ottimali le LiPo, telaio il più possibile leggero, ideale in Avional lavorato CNC, e tanti soldi.
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  #9  
Vecchio 27-02-2009, 18.14.30
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Non puoi paragonare un motore solo per come appare dall'esterno
Non li ho visti solo dall'esterno, ho letto pure i datasheet, e sono davvero simili ai miei se trovo il link lo posto.


Citazione:
Altro dettaglio, quanto pesano i robot che hai visto ? Già se il peso complessivo è minore di 5 Kg hai un risparmio enorme sulla coppia necessaria in salita, e non scordarti che molto peso è rappresentato dalle batterie se usi quelle al piombo.
Anche io ho pensato a questo dettaglio, ma non si tratta del peso visto che il robot più leggero che ho visto pesa sui 15 kg, batterie Nicd, telaio in alluminio anodizzato. Mentre il più pesante pesa sui 50 kg, e usa gli stessi motori di quello da 15 ma con rapporti di riduzione diversi ( ne usa 4 per l'inciso mentre il più leggero solo 2).
Quello da 15 kg se non ricordo male usava due motori planetari da 285 rpm alimentati a 24 volt, raggiunge velocità massime di 1,5 m/s.
Il robot più pesante riesce a trasportare in pianura una persona di 70 kg seduta sul medesimo.

Ora, non credo che questi cingolati siano un mistero della fisica, forse usano i motori giusti, ma come ti dicevo sopra, non sono motori molto diversi dai miei.
Quindi proprio non riesco a capacitarmi delle loro prestazioni...
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  #10  
Vecchio 27-02-2009, 18.54.39
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Ora, non credo che questi cingolati siano un mistero della fisica, forse usano i motori giusti, ma come ti dicevo sopra, non sono motori molto diversi dai miei.
Quindi proprio non riesco a capacitarmi delle loro prestazioni...
Non ci sono misteri della fisica, i conti si fanno sempre partendo dalla POTENZA dei motori e non da una ipotetica coppia, cosa che avevo scritto chiaramente in un altro thread.
In base alla potenza dei motori si dimensiona il robot, sopratutto si dimensionano le prestazioni, se chiedi la Luna poi va a finire che non ti basta il motore di una Ferrari F1 per far muovere il tuo robot
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