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Relatório de Pesquisa: Rodas e Eixos para Micromouse

Este documento apresenta uma pesquisa inicial sobre os componentes mecânicos de rodagem para o projeto integrador de Micromouse, focando em materiais, dimensionamento e configurações do conjunto de rodagem.

1. Materiais e Composição

O conjunto de rodagem é fundamental para o equilíbrio entre tração e inércia.
Ele é dividido em núcleo (aro) e banda de rodagem (pneu).

1.1 Núcleo (Aro)

  • Alumínio (7075 ou 6061):
    Padrão para competição por ser leve e oferecer excelente rigidez, evitando a flambagem do eixo.
    A liga 7075 é mais dura, reduzindo o desgaste do furo do eixo.

  • Impressão 3D (PLA/ABS/PETG):
    Ideal para prototipagem rápida. PETG é preferível pela resistência.
    Pode haver excentricidade, causando vibrações.

  • Nylon/Delrin:
    Alta resistência ao impacto e baixo atrito, porém difícil de trabalhar.

1.2 Banda de Rodagem (Pneu)

  • Silicone de Alta Aderência:
    Maior coeficiente de atrito. Moldado no aro.
    Desvantagem: acumula poeira rapidamente.

  • Borracha de Poliuretano:
    Mais durável, porém com menor aderência.

  • Espuma:
    Muito leve e com ótima tração inicial.
    Desgasta rapidamente.

Comparação de Materiais

Material Tração Peso Manutenção
Borracha Comum Média Médio Baixa
Silicone Moldado Altíssima Médio Alta (acumula poeira)
Mini-Z (Borracha) Alta Baixo Média
Espuma Alta Mínimo Troca frequente

2. Dimensionamento

  • Diâmetro da Roda:
    Rodas maiores → maior velocidade final
    Rodas menores → melhor torque e estabilidade
    Faixa comum: 30mm a 45mm

  • Largura da Roda:
    Entre 3mm e 10mm
    Maior largura → mais tração, porém mais peso

3. Física

  • Momento de Inércia:
    I = k · m · r²
    Rodas menores facilitam controle de aceleração.

  • Aceleração:
    Pode ultrapassar 1G em robôs de alto desempenho.
    Exige alto coeficiente de atrito.

  • Centro de Massa (CoM):
    Deve ser baixo para evitar perda de tração ou “empinar”.

4. Transmissão e Eixos

  • Acoplamento Direto:
    Roda fixada diretamente no motor
    ✔ Simples e leve
    ✖ Pode danificar o motor

  • Eixo com Rolamento Externo:
    Usa engrenagens/correias
    ✔ Mais estável e protege o motor

Materiais de Eixos

  • Aço Inoxidável: resistente, mas pesado
  • Titânio: excelente relação peso/resistência
  • Fibra de Carbono: muito leve, porém frágil

5. Configurações de Rodas

Sistema padrão: direção diferencial

5.1 Duas Rodas + Castor

Configuração mais comum.

  • Ball Caster:
    Esfera → movimento suave, mas mais pesada

  • Slider (Teflon/Nylon):
    Mais leve, porém pode gerar vibração

5.2 Quatro Rodas

  • Todas motorizadas
  • ✔ Alta aceleração
  • ✖ Mais complexo e pesado
  • ✖ Pode causar instabilidade se mal alinhado

6. Exemplos de Componentes

StickyMAX S20

  • Diâmetro: 22mm
  • Largura: 16mm
  • Material: Silicone
  • Peso: 8,5g
  • Link: https://www.robocore.net/roda/roda-stickymax-s20-22mm

Pololu Wheel

  • Dimensão: 32x7mm
  • Encaixe: eixo em “D” (3mm)
  • Peso: ~3,1g
  • Link: https://www.pololu.com/product/1087

Ball Caster W420

  • Esfera: 15mm
  • Material: aço e nylon
  • Peso: 18g
  • Link: https://www.mamuteeletronica.com.br/roda-boba-esfera-deslizante-w420-22587

7. Referências

  • CASTRO, Matheus Maurício Pereira. Desenvolvimento de microrrobô móvel autônomo. USP, 2007.
  • FEI – Centro Universitário. Robótica e Micromouse, 2021.
  • FingerTech Robotics. Snap Wheels Technical Specifications.
  • GOMES, Felipe Cardoso et al. Integração Hardware-Software dedicada a robô micromouse, 2023.
  • HARRISON, P. Micromouse Wheel Design and Tyres, 2017.
  • IEEE Spectrum. Micromouse Competition: High-Speed Robotics.