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Relatório de Pesquisa: Design e Geometria do Chassi para Micromouse

1. Introdução

Este documento detalha o dimensionamento e a seleção de materiais para o chassi do microrrobô móvel autônomo. O chassi atua como a espinha dorsal do projeto, integrando a protoboard, o microcontrolador ESP32, os motores N20 e o sistema de alimentação.

2. Geometria e Formato

Para a navegação em labirintos, formatos com quinas vivas são evitados para prevenir o engastamento em colisões laterais.

  • Circular / Oval: Oferece o melhor raio de giro, permitindo que o robô rotacione sobre o próprio eixo sem colidir com as paredes.
  • Formato em D / Oblongo: Facilita o alinhamento dos sensores frontais e a acomodação da protoboard retangular, mantendo a traseira arredondada para manobras.

3. Materiais Propostos

Material Densidade Rigidez Processo
Acrílico (3mm) Média Alta Corte a Laser
MDF (3mm) Baixa Média Corte a Laser
PLA / PETG Variável Alta Impressão 3D
Alumínio 6061 Alta Altíssima Usinagem/CNC

4. Dimensionamento e Componentes

Será discutida a possibilidade da criação de um deck superior no micromouse para facilitar a organização dos componentes eletrônicos e o balanço do Centro de Gravidade (CG). Como a parte eletrônica considera a utilização de protoboard, o micromouse precisa seguir uma limitação de comprimento e largura por conta das curvas dentro do labirinto, visto que o arranjo protoboard-bateria-motor seria difícil de alcançar em uma só chapa de chassi.

4.1 Arranjo de Componentes (Layout)

O posicionamento dos componentes foi definido para otimizar o Centro de Gravidade (CG):

  1. Motores N20: Fixados na parte de trás do chassi.
  2. Sensores: Posicionados na base, na frente da bateria.
  3. Bateria LiPo 7.4V: Posicionada na base, na frente dos motores, para baixar o CG.
  4. Eletrônica: Poderão ser montados em um nível superior (deck duplo) para facilitar a prototipagem e o balanço do CG (algumas partes eletrônicas podem, eventualmente, ser instaladas no deck inferior).

5. Cálculos Preliminares de Massa

Considerando os componentes selecionados:

\[M_{total} = m_{chassi} + m_{motores} + m_{bateria} + m_{eletronica} + m_{rodas}\]

Estimativa inicial: \(M_{total} \approx 300g \text{ a } 400g\).

6. Conclusão

O chassi será desenvolvido preferencialmente em Impressão 3D ou Acrílico para garantir leveza e facilidade de furação (no caso da impressão 3D, em que já seria possível dimensionar cada furo) e uma boa rigidez para os componentes. O foco principal será manter a largura total inferior a 12cm para garantir folga nas células do labirinto (padrão 18cm).

7. Referências

  • CASTRO, Matheus Maurício Pereira. Desenvolvimento de microrrobô móvel autônomo. 2007.
  • FEI - CENTRO UNIVERSITÁRIO. Robótica e Micromouse: Desafios da Engenharia. 2021.