Ferramenta técnica

Calculadora de seleção de motores

Informe a carga e as medidas do seu braço robótico. Calculamos o torque necessário e listamos os modelos CubeMars que atendem, começando pelo mais leve.

Dados da sua aplicação

Do eixo da junta até o centro de gravidade da carga.
Tempo para sair do repouso até a velocidade desejada. Se ficar em branco, a aceleração não é considerada.

Necessidade calculada

Torque contínuo
5,52 Nm
Torque de pico
7,99 Nm
Velocidade
30 rpm

Modelos adequados

9 modelos atendem ao requisito

O cálculo considera a posição mais exigente, com o braço na horizontal. O torque contínuo é o necessário para sustentar a carga e o torque de pico soma a ele o necessário para acelerar. Os resultados servem como pré-seleção. Confirme a escolha conosco considerando atrito, rendimento do redutor e ciclo de trabalho.

Vamos escolher juntos

Fórmulas e exemplo de cálculo

O torque que o motor de uma junta robótica precisa suportar é o produto do peso da carga pela sua distância horizontal até o eixo da junta. Essa distância é máxima com o braço na horizontal, por isso a calculadora usa essa posição como referência.

Torque contínuo

É o torque necessário para manter a carga suspensa. O peso do próprio braço é somado considerando que o seu centro de gravidade fica no meio do braço.

Tcontínuo = g × (mcarga × L + mbraço × L / 2) × k

Aqui g é a aceleração da gravidade (9,81 m/s²), mcarga a carga na ponta, mbraço a massa do próprio braço, L a distância do eixo da junta ao centro de gravidade da carga e k o fator de segurança. O torque nominal (contínuo) do motor escolhido deve ficar acima desse valor.

Torque de pico

Enquanto o braço acelera, além de sustentar a carga é preciso fazê-la girar. O torque necessário para isso é o produto do momento de inércia do braço em relação ao eixo da junta (J) pela aceleração angular (α).

J = mcarga × L² + mbraço × L² / 3

α = ω / t, ω = rpm × 2π / 60

Tpico = (g × (mcarga × L + mbraço × L / 2) + J × α) × k

Aqui t é o tempo para sair do repouso até a velocidade desejada. Quanto menor o tempo, maior a aceleração e, portanto, o torque de pico. O torque de pico do motor escolhido deve ficar acima desse valor.

Exemplo de cálculo

Com os valores iniciais da calculadora, ou seja, 1 kg de carga, 0,3 m de braço, 0,5 kg de massa do braço, 30 rpm, 0,2 segundo de aceleração e fator de segurança 1,5, o cálculo segue assim.

  • O torque para sustentar a carga é 9,81 × (1 × 0,3 + 0,5 × 0,3 / 2) = 3,68 Nm.
  • Com o fator de segurança, o torque contínuo é 3,68 × 1,5 = 5,52 Nm.
  • O momento de inércia é 1 × 0,09 + 0,5 × 0,09 / 3 = 0,105 kg·m².
  • 30 rpm correspondem a 3,14 radianos por segundo. Para chegar a essa velocidade em 0,2 segundo, a aceleração angular é 15,7 rad/s².
  • O torque adicional para acelerar é 0,105 × 15,7 = 1,65 Nm.
  • O torque de pico é (3,68 + 1,65) × 1,5 = 7,99 Nm.

O modelo mais leve que atende a esse requisito é o CubeMars AK45-36 KV80, de 340 gramas. O torque nominal é de 8 Nm, o torque de pico de 24 Nm e a velocidade nominal de 40 rpm.

Por que um fator de segurança de 1,5

As fórmulas não consideram atrito, perdas no redutor, resistência dos cabos nem impactos inesperados. O fator cobre essa diferença. Em uma pré-seleção, um valor entre 1,5 e 2 é comum. Se a carga ou as medidas do braço ainda não estão definidas, é mais seguro começar com 2.

O que o cálculo não inclui

O cálculo considera uma única junta e uma única carga. Em um braço com várias juntas, a junta de baixo também carrega os motores das juntas de cima. Por exemplo, ao escolher o motor do ombro é preciso somar o peso dos motores do cotovelo e do punho à carga ou à massa do braço. O ciclo de trabalho, ou seja, quanto tempo o motor vai operar perto do torque de pico, também define o aquecimento. Em uma junta que vai trabalhar continuamente perto do torque de pico, convém deixar uma margem maior de torque nominal.

Perguntas frequentes

As perguntas mais comuns ao usar a calculadora.

Onde coloco o peso do motor do cotovelo ao escolher o motor do ombro?

Se o motor do cotovelo estiver perto da ponta do braço, some o peso dele à carga. Se estiver perto do meio do braço, basta somá-lo à massa do braço. Se não tiver certeza, somar à carga dá um resultado mais seguro, porque a calculadora considera a carga na ponta do braço.

Como encontro a velocidade da junta em rpm?

Divida por 6 o ângulo que a junta gira em um segundo. Por exemplo, uma junta que gira 180 graus por segundo está a 30 rpm. Em robôs que caminham e braços rápidos esse valor pode passar de 60 rpm, e em juntas de posicionamento lento pode ficar abaixo de 10 rpm.

O que faço se nenhum modelo aparecer?

Revise primeiro o comprimento do braço e a carga, porque o torque cresce na proporção dos dois. Encurtar o braço, aproximar as peças pesadas do eixo da junta ou usar um contrapeso ou uma mola reduz bastante o torque necessário. Se mesmo assim nenhum modelo aparecer, fale conosco e avaliamos juntos uma solução com redutor externo.

Por que os motores frameless RI e RO também aparecem na lista?

Os motores frameless vêm sem redutor e sem carcaça e são montados dentro do seu próprio mecanismo. Os valores de torque são os do eixo do motor. São indicados para uma junta de acionamento direto ou para um projeto com o seu próprio redutor. Se procura uma junta pronta, veja os atuadores com redutor das séries AK, AKE e AKH.

O resultado da calculadora é definitivo?

Não, os resultados servem como pré-seleção. A necessidade real depende do atrito, do rendimento do redutor, do ciclo de trabalho e do perfil de movimento do braço. Envie o modelo escolhido com os detalhes da sua aplicação e a nossa equipe de suporte técnico vai confirmar.