Os simuladores de movimento são recursos essenciais para análise de engenharia, treinamento, educação e entretenimento, pois recriam uma sensação realista de movimento. Atuadores lineares são uma solução popular para acionar operações mecânicas devido aos benefícios significativos que podem oferecer; no entanto, os simuladores de movimento podem integrá-los de muitas formas diferentes para uma variedade de usos. Neste artigo, vamos apresentar alguns exemplos de simuladores de movimento para entender melhor como simuladores de movimento e atuadores lineares trabalham juntos.
Casos de uso
Há muitas formas de implementar atuadores lineares elétricos em simuladores de movimento. Só para citar alguns exemplos, atuadores têm sido usados para acionar o movimento linear encontrado em:
- Simuladores de voo
- Simuladores de veículos militares
- Atrações de parques temáticos
- Simuladores de direção/corrida
- Simuladores de espaçonaves
- Plataformas Stewart
- Vários jogos de arcade
Plataforma de seis eixos usando atuadores lineares (Plataforma Stewart)
Patrocinada com orgulho pela Progressive Automations, a Plataforma Stewart do departamento de Engenharia Física da UBC permite uma experiência interessante e interativa para aprender sobre controle de movimento linear, bem como a física envolvida em robótica.
Ao integrar nossos Atuadores lineares com Feedback PA-14P, as informações posicionais podem ser lidas por meio de sinais de Feedback dos potenciômetros integrados do atuador. Ter informações posicionais permite que um sistema determine se os atuadores alcançaram com precisão as posições exigidas para minimizar erros e permitir maior repetibilidade. Embora dispositivos como sensores de efeito Hall e acelerômetros possam resultar em maior precisão, seu processo de integração é mais complexo, enquanto as opções de Feedback do potenciômetro forneceram precisão suficiente com integração mais simples. Além disso, os modelos PA-14P-6-35 também ofereciam uma velocidade (2,00”/s sem carga) e um tamanho compacto adequados para esta aplicação, que precisava de um Recorrido de 6”.
O LC-062 Arduino Due microcontrolador faz a interface dos seis atuadores juntamente com dois Shields Arduino MultiMoto e com o PC host por meio de uma conexão serial USB. Como nossos shields Multimoto podiam lidar com, no máximo, quatro canais controlados de forma independente por vez, os seis atuadores lineares necessários para o projeto foram divididos em três por placa. Os movimentos dos atuadores foram então controlados por um sistema de Feedback PID usando as leituras dos potenciômetros do PA-14P como entradas.
Juntamente com a interface gráfica do usuário (GUI) personalizada, um controlador Leap Motion que usa três emissores de IR e duas câmeras permite aos usuários controle total de movimento da plataforma com um aceno de mão. Para uma visão detalhada da Plataforma Stewart, incluímos o relatório do projeto e os links do GitHub.
https://content.instructables.com/ORIG/FQC/KXUA/JIYU1JDE/FQCKXUAJIYU1JDE.pdf
https://github.com/progressiveautomations/Stewart-Platform
A tecnologia por trás das plataformas Stewart é utilizada em muitos outros simuladores de movimento modernos devido aos seus 6 graus de liberdade (três de posição, três de direção), que é o máximo de graus de liberdade que um único corpo rígido pode ter. Um exemplo em maior escala pode ser visto no Simulador de Movimento Cruden HexaPod, que usa seus seis graus de liberdade para permitir as simulações mais precisas e repetíveis possíveis.
Simulador de voo usando atuadores lineares
À medida que a tecnologia continua avançando, os simuladores de movimento estão se tornando gradualmente mais acessíveis para entusiastas de faça‑você‑mesmo (DIY) em todo o mundo. Um exemplo notável disso pode ser visto no projeto de Simulador de Voo do nosso cliente Anthony Escalante. Com seu design modular de componentes fabricados sob medida, hardware eletrônico e programação, Anthony criou um Simulador de Movimento de Voo totalmente funcional para sua casa.
Projetado com vários PA-03 e PA-04 Atuadores lineares padrão, o design de Anthony ostenta 6 graus de liberdade, semelhante à Plataforma Stewart mencionada anteriormente. Cada um dos nossos atuadores lineares padrão tinha índices de velocidade e força suficientes para lidar suavemente com inclinações, rotações e curvas para simular um voo real por meio da plataforma de movimento de Anothony.
Acompanhado por quatro fontes de alimentação, o sistema de controle tem consumo de corrente suficiente para incorporar os drivers de motor e microcontroladores, que ficam organizados no hub de controle do simulador.
“Funciona muito suave e é fácil de manter,” disse Anthony. “Eu garanti que fosse modular para a manutenção. As peças estavam facilmente disponíveis em lojas de ferragens e as peças metálicas foram compradas e cortadas na Metal Mart. Os atuadores e a suspensão são fáceis de substituir. Sem dor de cabeça com tempo de inatividade. Minha avó consegue fazer sozinha“.
Atuadores lineares de trilho como o PA-18 e o PA-08 são excelentes alternativas para simuladores de movimento internos que exigem soluções com comprimento compacto quando estendidos e recolhidos. Isso porque os atuadores lineares de trilho têm um curso que fica contido na trajetória predefinida de um trilho, em vez de uma haste se projetando para fora ao ar livre.
Simulador de biplano para crianças
Os simuladores de movimento também são usados para fins de entretenimento, como o Simulador de Biplano para Crianças da EAA 485. Este projeto foi uma modernização do simulador original de 3 eixos conhecido de um capítulo irmão em Wetumpka, AL. John McKiernan, presidente da EAA 485, ficou feliz em compartilhar seu projeto conosco!
O Simulador de Biplano precisava de um Recorrido de 4” nos eixos de rolagem e arfagem e, como o eixo de guinada estava sobre uma base giratória, mover o ponto de fixação podia aumentar ou diminuir o movimento de guinada. Tendo experiência anterior com nossos produtos, McKiernan conseguiu determinar o atuador PA-03 de 24 VCC, 200 lb, com um Recorrido de 4” como o modelo adequado.
“Levou menos de um dia para ajustar e colocar o eixo de guinada funcionando. Em seguida, comprei mais 3 atuadores idênticos para termos um sobressalente. Para fazer a rolagem e a arfagem funcionarem, foi necessário usinar 4 blocos de alumínio para permitir a instalação de um rolamento Heim. As juntas Heim eram necessárias para absorver algum movimento axial na atuação de rolagem e arfagem. Isso foi feito à mão e pareceu funcionar muito bem. Posteriormente, foi feito um novo painel de fusíveis usando fusíveis tipo espada normais, um para cada atuador, medidor Hobbs e cockpit. O cockpit tem instrumentos reais de aeronave e um som muito inteligente de motor radial controlado por um acelerador. Usa testadores de servo de radiocontrole conectados a um módulo e um pequeno alto‑falante central atrás do painel de instrumentos. Tinha até um som realista de metralhadora quando se pressionava um botão”, explica McKiernan.
McKiernan explica ainda: “Os interruptores originais usavam um rolete com mola que, quando a manche ou os pedais estavam em neutro, ficava em um bloco fenólico e, ao mover a manche ou os pedais do leme, levava-o a uma placa de interruptor de alumínio. Eu não gostava de ter a própria manche fornecendo o caminho elétrico, embora os blocos fenólicos isolassem a área sob o assento. Eles foram fixados a uma placa de alumínio invertida e cada um foi adaptado sobre a estrutura inferior original existente do interruptor.”
A esfera repousa na posição central do interruptor em neutro e, com um movimento da manche ou do pedal, move o rolete e aciona o interruptor. O sistema de rolagem, originalmente redondo, exigiu um pouco mais de ajustes, pois o bloco teve de ser cortado para adaptar o interruptor à base. Apesar de alguns desafios, o Simulador de Biplano levou 36 crianças em seu primeiro evento no KJKA AOPA e McKiernan ficou muito satisfeito com o resultado.
Projetos como estes, que usam interruptores como controles, são mais simples de integrar para iniciantes, sem necessidade de programação. Nossos microatuadores oferecem um tamanho compacto perfeito para fazer protótipos ou réplicas em miniatura de simuladores de movimento semelhantes. Ter uma prova de conceito para demonstrar em apresentações pode ajudar a revelar certos obstáculos que o projeto pode encontrar antes de partir para o simulador de movimento em tamanho real.
EM RESUMO
Os simuladores de movimento vêm em uma variedade de formatos e tamanhos diferentes, o que os torna adequados para simular diversos cenários específicos de aplicação. Dispositivos como microcontroladores, interruptores e drivers de motor são comumente integrados a atuadores lineares para permitir que os simuladores de movimento reencenem o movimento com a maior precisão possível.
Esperamos que você tenha achado isso tão informativo e interessante quanto nós, especialmente se estava curioso sobre como os simuladores de movimento e os atuadores lineares funcionam juntos! Se tiver alguma dúvida ou quiser conversar mais sobre nossos produtos, não hesite em entrar em contato conosco! Somos especialistas no que fazemos e teremos prazer em ajudar no que for preciso.
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