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Segue em anexo os arquivos para o protótipo do chute junto com seu suporte, faltando assim apenas as peças em alumínio e aço.

Segue em anexo 6 peças que precisam novamente ser impressas, do enrolador de solenoide, para otimizar o projeto e por má qualidade de impressão(sem preferência de material):

Capitão, essas são as peças que precisam ser impressas para testar a nova geometria do chute:

Excel com os parâmetros medidos e teóricos do solenoide até agora:

Vou completar o restante hoje a noite, excluindo velocidade prática do chute, pra ser correta precisa do novo protótipo. Apesar da divergência entre a resistência teórica e prática os valores ficaram na mesma ordem de grandeza.

Foram feitos testes de velocidade de chute para os 3 dos 4 solenoides(que são seguros pra usar na placa) ontem. Para medir a velocidade foi usado o app tracker, já que ainda não foi possível instalar o auto refeere no pc da visão do lab (pessoas da intel estavam ocupados nessa ultima semana).

O solenoide que saiu melhor foi o de número de 1(da tabela do excel) atingindo uma velocidade de chute de aproximadamente 3.6 m/s. Bem inferior a velocidade de 6.2 m/s calculado também pelo tracker do chute do ano passado.

Imagem de análise de um dos chutes no programa tracker:

Assim pensou-se em fazer o protótipo com um menor diâmetro de pistão(que nem o do ano passado), a redução se torna vantajosa por diminuir a inércia do pistão e possibilitar mais espaço para o solenoide, permitindo mais voltas com o mesmo tamanho de diâmetro externo.

Para isso, seria necessário poucas modificações, as peças que o senhor está imprimindo não seriam afetadas. Só precisaríamos de um novo solenoide e reduzir o diâmetro do pistão de protótipo no torno. O que o senhor acha?

Então se o senhor puder imprimir também 3 desses solenoides poderíamos testar essa possibilidade e escolher o melhor tipo fio de cobre para o nosso chute. No novo desenho também inclui os filetes para aumento de resistência do solenoide:

Eu e o Gustavo estamos tentando consertar as impressoras hj também, pra podermos imprimir no lab.

Videos:
Chutes com solenoides 4(mais fraco), 1(mais forte) e 2(médio)

Videos mostrando a diferença de contato entre placa de chute e bola para diferentes distâncias:

Distância média(mais forte), distância longe(mais fraco), quase colado(Médio)

Consegui imprimir um carretel

Utilizei o torno para enrolar o fio de 0,64mm.

Para conseguir contar os fios de cada camada e não misturar uma camada com outra utilizei tiras de papel

Assim, no total foram feitas 517 voltas, em 10 camadas. A resistência ficou em 3,1ohm. Para comparação, o carretel enrolado anteriormente tinha 362 voltas e resistência de 2,1ohm. A diferença de um carretel para o outro foi a diminuição em 3mm no diâmetro (diminuimos o pistão de 19mm para 16mm aprox.).

Realizei o teste do chute e analisei a velocidade da bola no tracker.
Em 3 testes obtive as velocidades de: 3,5m/s; 5,3m/s; 3,5m/s. O que percebi que alterava bastante a velocidade era a força que eu aplicava para segurar o conjunto, impedindo que ele fosse para trás durante o chute. Uma imprecisão no teste foi o posicionamento da bola. Não me atentei para posicioná-la a uma distância exata, o que pode influenciar nos resultados.

Conseguimos então uma velocidade de 5,3m/s com o fio que havia se saído pior nos testes do Luís Farias. O próximo passo é utilizar os novos carretéis impressos com outros tamanhos de fio, posicionar fielmente a bola em relação ao driblador e testar na nova posição que o Luis Farias solicitou a impressão.

Segue o restante das camadas que faltou anexar:

Capitão, anexo estão as 3 peças do chute para impressão. Os suportes frontal e traseiro mais atuais são necessários para verificarmos se o chute pode dar porblema com o driblador. O eixo também vai servir para verificar se altura está boa para passar por baixo do rolete. Como a peça é impressa fiz uma alteração no diâmetro de 6mm para 5,5mm e coloquei um chanfro para facilitar fazer a rosca.

Podemos pedir para o Castilho tornear um eixo desse em aço? O protótipo d

Com carretéis impressos, enrolamos os fios awg 22 e awg26. O awg 22 ficou com R=1,9ohm, com 8 camadas e o awg26 ficou com R=10,4ohm e 12 camadas (Tirei foto de cada camada para contar os fios, depois que contar escrevo aqui na tarefa)

O primeiro problema ocorreu quando enrolamos o fio awg26. O pistão, que havia sido usado para prender no mandril no torno, ficou preso, provavelmente porque conforme enrolamos o fio, o carretel foi ficando mais tensionado. Conseguimos tirar depois de muito esforço, mas a peça quebrou. Felizmente consehguimos colar e não perder o carretel.

Torneamos o pistão um pouco mais. Agora ele está com 15,5mm-15,7mm.

Conseguimos enrolar o fio awg22 sem utilizar o pistão no mandril. Prendemos o carretel no mandril e apenas deixamos o pistão dentro para centrar na outra extremidade e evitar colocar toda a tensão na peça impressa. Isso foi bom pois tirou a necessidade de contar com a interferência causada pela imprecisão da impressão.

Utilizamos o chassi que ficou pronto ontem para posicionar tanto o driblador quanto as peças do chute. Assim, o conjunto ficou fiel ao que ocorrerá na partida.

Analisei 3 chutes de cada um dos solenóides com os fios awg 22, 23 e 26. As seguintes velocidades foram feitas através de regressão linear correspondente aos primeiros 0,2m de deslocamento. (Anexo a planilha com os dados capturados)

Awg 22: 5,4m/s 4,6m/s 4,7m/s
Awg 23(teste refeito com a montagem correta): 5,4m/s 5,5m/s 4,3m/s
Awg 26: 3,9m/s 4,2m/s 3,7m/s

Assim, o Awg 23 foi o que teve os melhores resultados. Existe também a possibilidade de teste com os Awg 24 e Awg25.

Sobre problemas que percebi:

-Quando fui colocar o rolamento nos suportes dos motores, que servem para apoiar as rodas, tive muita dificuldade e não consegui colocar até o final. os rolamentos estão com 3,90mm. Acredito que os rolamentos utilizados estejam ruins, inclusive porque senti certa resistência para girar eles. Acho que deveríamos comprar novos para todas as rodas. Já o eixo do suporte do motor onde o rolamento precisa ser encaixado estava com 4,00-4,05mm. Vamos precisar lixá-los para encaixar os rolamentos direito.

-Quando fui enrolar o primeiro solenóide não deixei muito fio sobrando e isso dificultou o teste. Importante lembrar de deixar quantidade razoável de fio sobrando

-O carretel do fio awg23 fraturou na parte que fica apoiado no suporte frontal. Assim como o outro, consegui colar e não perder o carretel .
Isso aconteceu porque o suporte frontal tinha pouca tolerância para a impressão 3D. Acredito que não ocorrerá com o suporte usinado.

-A placa do chute alto está pegando no chão, assim quando o robô vai para trás ele fica levantando (foto). Acredito que seja melhor diminuir em 1mm o tamanho dele.

-O chute está raspando no rolete do driblador. Isso deve estar acontecendo pela folga que fica no pistão dentro do carretel (pelo peso do eixo, a parte da frente fica levemente enclinada). Além disso o eixo do chute está torto, piorando a situação. O Luis Farias fez modificações hoje para ganharmos mais tolerância. Vale reforçar que está pegando muito pouco no rolete, então mesmo nessa situação o chute não ficou comprometido e foi possível fazer os testes.

Com o esforço na redução de altura a placa de chute está pegando quase a o centro da bola como queríamos no começo, para isso teve que reduzir um pouco o tamanho do pistão do chute alto, mas aumentamos um pouco o seu solenoide(espaço para o fio). Apesar da redução de tamanho isso pode ajudar na força dele, visto o comportamento do chute rasteiro, onde o pistão mais leve apresentou um maior desempenho.

Desenho do chute(setas apontando para peças que começariam a ser produzidas):

Conversei com o Luís Farías e nossas respostas para os questionamentos levantados são os seguintes:

Se o diâmetro interno do rolamento é 4.00mm, o eixo poderá ser projetado para 3.95mm. Se a tolerância do diâmetro interno do rolamento é +/- 0.1mm, o Eixo deverá ser 3.85mm com tolerância para baixo, ou seja 3.85 (-0.05)mm. Assim, ao fabricar o eixo, será tomado o devido cuidado para que a peça final tenha entre 3.80 e 3.90mm, o que garantiria o encaixe. Ficou claro?
Com isso, vem duas perguntas:
Vocês projetaram as peças com a devida folga?
Vocês informaram a tolerância necessária?
Isso evitaria, por exemplo, ter que lixar peças para encaixar.
**R:Erramos, usamos o mesmo desenho que já tinha usinando uns e tinha dado certo. No desenho só mudamos outros parâmetros que não era no encaixe do rolamento.
O rolamento que eu me referia na verdade era o de 7mm (conforme foto anexa), mas o problema também vai acontecer no rolamento de 4mm, interno aos corpos da roda. O jeito agora é lixar. Vamos ficar atentos a isso das próximas vezes. **

Qual o tempo de acionamento do chute?
**R: Nos testes estávamos chutando apertando o botão da placa, então é o chute com descarga total. **

Qual a diferença entre o desempenho teórico das diferentes bitolas? Temos que calcular para evitar tomar conclusões precipitadas baseadas em um pequeno universo de amostras (3 chutes com cada enrolamento).
**R: Vamos verificar. Podemos testar o chute no auto referee na terça-feira. Como obtemos a velocidade instantaneamente pelo pc é possível fazer uma média com bem mais chutes e verificar o quanto varia entre eles. **

Alguém está buscando um material mais eficiente para o êmbolo?
**R: Compramos um que falta testar. O material é uma liga de aço que possui níquel em sua composição, lemos em um artigo que isso melhora a permeabilidade magnética do material **

Qual o motivo do êmbolo de menor diâmetro ter um melhor rendimento?
**R: Não é uma resposta simples, temos que simular teoricamente os dois casos. Mas explicando qualitativamente o solenoide fica maior e a massa do embalo diminui, atingindo uma velocidade maior no final. **

Qual a diferença relativa teórica entre a força/quantidade de movimento entre o êmbolo do chute rasteiro e do chute alto? Ou seja, o que a gente pode esperar do chute alto?
**R: Não sei como podemos calcular teoricamente a iduntancia do chute alto. Teríamos que enrolar um e medir, fora isso teria que usinar um embolo dele e medir a iduntancia com ele recuado e fora, assim poderiamos estipular sua força. *
*Sugiro também que verifiquem a possibilidade de deixar a placa de chute alto faceando o chassi, de forma que esta seja a menor distância do robô ao campo, evitando prender em desníveis da montagem.
**R: É possível, mas talvez ela não irá pegar embaixo da bola o suficiente para o chute sair inclinado. Para o chute alto do goleiro usando o rasteiro tínhamos que deixar bem próximo do solo também. De todo jeito não podemos deixar em uma altura atrapalhe o movimento do robô. Podemos imprimir com uma medida que fique entre o chassi e o chão e verificar se não atrapalha o movimento. **

Considero que seria muito proveitoso um dispositivo que o fizesse de forma automática. Pode ser eletrônico ou mecânico.
O torno de vocês é capaz de fazer rosca? Conseguem definir um passo, com inversão do movimento do carro? Utilizando este recurso, bastaria calcular o número de voltas por inversão e o número total de inversões.
O controle de rotação do torno é preciso? Assim só precisaria medir o tempo que leva para enrolar.
Montar um tacômetro óptico seria bem fácil, utilizando os leds e fototransístores utilizados como sensor de bola.
**R:O problema é que o controle da rotação do torno é bem manual. Vou aumentando e diminuindo durante o enrolamento para conseguir deixar as espiras o mais próximas possível. Inclusive no começo e no final de cada camada tenho que enrolar e desenrolar algumas vezes até ficarem bem alinhadas as primeiras. Tirar foto de cada camada e contar não é demorado, algo próximo de 1min por camada. E aí quando for produzir podemos contar rapidamente e ir deixando o mais próximo possível o número de espiras por camada. **

Boa noite capitão,
Eu sou o Paulo, aluno do 1º ano e membro da mecânica da RoboIME. Torneei esse pistão hoje e o o Nihari quer saber se podemos utilizar a fresadora CNC para fazer o furo com rosca nesse pistão. Além disso, também gostaria de saber se poderíamos ir na Imbel amanhã para já testá-lo.

Obtenção das equações diferenciais do modelo.

Foi usado como base para o programa no simulink, já mostrei para o senhor na imbel uma vez:

Este foi o programa para calcular o movimento teórico do chute:

Circuito:

Solenoide:

Dinâmica do sistema:

Indutância do ssolenoide:

Input de dados:
São definidos a geometria do problema, divido em parâmetros da natureza(constantes), parâmetros fixos e variáveis(fio utilizado no solenoide) que é a variável que buscamos otimizar na ocasião.

Permeabilidade magnética do aço:

Para o sistema onde campos magnéticos elevados são gerados no solenoide não é uma boa aproximação afirmar que a permeabilidade magnética do aço 1020 é constante. Já que ocorre o fenômeno de saturação magnética, onde o pistão atinge o estado que quase todos os spins magnéticos do aço já estão alinhados e o aço não consegue potencializar mais o campo incidente.

Achei um bom artigo para obter dados sobre esse fenômeno, https://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/15735/000690376.pdf?sequence=1.

Dados do comportamento do aço 1020.

Calculo da indutância:

A base teórica foi retirada do moyses cap 9 (http://macbeth.if.usp.br/~gusev/indutancia)

Assim resolvi a integral para o nosso caso, onde temos 2 permissividades a do ar e a do pistão para determinadas regiões.

As aproximações que me preocupam das utilizadas é a do campo do solenoide. B=mi*N*i/l pois o comprimento do solenoide tem a mesma ordem de grandeza do Diâmetro do mesmo. E qual área que eu considero a parte de ar do solenoide(o anel formado entre um raio compreendido o entre raio externo e interno do carretel e o raio do pistao). Para a simulação usei o valor médio

Com a modelagem completa foi feita uma planilha para comparar os resultados teóricos com os práticos.

Infelizmente só foi possível testar uma das bitolas completamente com o auto refeere. A idéia era fazer 10 chutes para cada um dos tipos de fio, mas quando a segunda placa de chute eletrônica deu problema durante os testes resolvemos abortar.

Segue uma imagem da planilha e ela anexada:

Esse teste foi feito com os suportes mais recentes que o senhor imprimiu, igual ao que está no desenho, e o eixo novo inox. Havendo dessa maneira uma melhora na velocidade de 5.5 pra 6m/s, igual a velocidade máxima da competição, e a velocidade teórica 7.5 m/s. Quando possível vamos testar o 22 e confirmar se realmente vai sair mais rápido como diz a eteoria

Foto da verificação da altura:
Com os novos suportes a placa de chute não encosta no driblador mesmo com o furo do pistão inclinado.

Luis David Peregrino de Farias escreveu:

Com a modelagem completa foi feita uma planilha para comparar os resultados teóricos com os práticos.

Infelizmente só foi possível testar uma das bitolas completamente com o auto refeere. A idéia era fazer 10 chutes para cada um dos tipos de fio, mas quando a segunda placa de chute eletrônica deu problema durante os testes resolvemos abortar.

Segue uma imagem da planilha e ela anexada:

Esse teste foi feito com os suportes mais recentes que o senhor imprimiu, igual ao que está no desenho, e o eixo novo inox. Havendo dessa maneira uma melhora na velocidade de 5.5 pra 6m/s, igual a velocidade máxima da competição, e a velocidade teórica 7.5 m/s. Quando possível vamos testar o 22 e confirmar se realmente vai sair mais rápido como diz a eteoria

Esqueci de enviar a planilha

Vídeo e fotos do chute de 6m/s

Montagem:

Velocidade:

Video:

Completei os valores teóricos para mais bitola o melhor foi um awg 20, mas ele deu muito próximo de 80 A. Então seria recomendado usar o awg 21.

Esqueci de falar ontem, mas disseram que n ia dar pra medir a corrente pelo shunt que o senhor falou. Se o senhor puder falar com eles... acho que boa parte da imprecisão da teoria vai está na indutância. Nossos campos são muito elevados, de forma que o campo H não fica entre os valores medidos no artigo, tive que interpolar para números maiores. Assim seria interessante se pudéssemos medir a inductância durante um chute tbm.

O senhor ainda está no IME? O senhor acha que deveríamos continuar os testes? Estamos perdendo placas de chute assim, infelizmente como mostra na planilha só consegui fazer uma boa amostragem do fio tipo awg23...

Capitão, pedi para o Guimarães fazer e seguem os desenhos técnicos de algumas peças do chute que estão fixas no nosso problema: Os dois suportes (traseiro e frontal) e da placa de chute. Peças que estão fixas no nosso problema. Para o chute rasteiro só fica faltando o pistão e o solenoide, já que o eixo conseguimos comercial e já foi adquirido. Não foi feito pistão ainda por esse poder sofrer modificações para otimizar o chute, se quisermos mais de 6m/s para ter uma gordura sobre a regra da vel máxima.

Eu e o Onias, tentamos obter a corrente hoje, mas sem sucesso. Acho que o fator principal foi o problema de configuração do osciloscópio para pegar a variação. Ele deve explicar para o senhor depois quando tiver tempo.

Mandando os STLs de novo para ficar mais fácil de o senhor achar caso for imprimir. Desculpa a demora para responder, prova de hoje e a de amanhã estão tomando muito tempo.

Luiz Renault Leite Rodrigues escreveu:

Não há indicação de tolerâncias.

Revisei o desenho e coloquei tolerâncias nas medidas importantes.

Correções na placa de chute:

Correção para não pegar no motor

Verificação se o chute n vai pegar na quina quando a bola se encontra na ponta:

Segue em anexo o stl:

Capitão o batente do pistão do chute alto é o suporte frontal do chute alto de forma que o solenoide do chute alto não sofre nenhum impacto sobre ele, a não ser o atrito do pistão correndo sobre ele, de forma que não deve ter problema a configuração atual.

Local onde o pistão bate:

De toda forma deixei furos no chassi para uma possível peça que envolvesse ele que nem o robo antigo possuía.

Poderíamos usar isso como recurso.