Design de cubo que se equilibra sozinho sobre a aresta

Cubo que se equilibra

• Este cubo se equilibra sozinho sobre a aresta e, ao mesmo tempo, pode girar de forma controlada em torno do eixo.
• Isso é alcançado com o uso de três rodas de reação e um sistema de controle inteligente.
• A ideia original deste dispositivo foi proposta por pesquisadores da ETH Zürich, e depois recebeu algumas melhorias.

Design mecânico

• O design mecânico do cubo é, em sua maior parte, muito semelhante ao Cubli original, mas há algumas diferenças.
• A estrutura principal é composta por oito "cornerstones" e seis painéis de face.
• Três dos painéis de face têm recursos adicionais para suportar o motor e o conjunto de roda de reação.
• Todas as peças foram desenhadas no (con)Fusion 360.

Design eletromecânico

• Para o motor e o controlador de motor, foram usados os motores Maxon utilizados em outros cubos de equilíbrio.
• A escolha de componentes de alta qualidade é importante.
• Foi selecionado um controlador de motor de quatro quadrantes compatível com motores de 60W.
• O software do controlador de motor Escon é bom de usar.
• Para a bateria, foi escolhida uma bateria de polímero de lítio 6S1P.
• A placa principal é um design personalizado que integra vários componentes.

Design e ajuste do controlador

• O controlador não foi projetado do zero; em vez disso, o trabalho de Fabio Bobrow foi portado para Arduino.
• O design do controlador principal de atitude é interessante.
• Ele pode ser explicado como uma negociação entre dois objetivos opostos.
• O comissionamento e o ajuste do controlador são a maior parte do trabalho relacionado ao código.

Próximo passo: pular

• Há planos para adicionar um freio mecânico às rodas de reação.
• Isso permitirá que o cubo se mova sozinho para a posição de equilíbrio.

Arquivos-fonte e documentação

• Todos os arquivos de design, configuração e código relacionados a este projeto podem ser encontrados no repositório no GitHub.
• Se houver perguntas sobre o projeto ou se alguém quiser construir seu próprio cubo, é possível entrar em contato.
• O custo do BOM é de cerca de €2500.

GN⁺ opina:

1. Este projeto é muito útil para aprender aplicando na prática conceitos complexos de engenharia mecânica e eletrônica.
2. A abordagem de código aberto pode ajudar outros engenheiros e estudantes a explorar essa tecnologia e criar suas próprias versões.
3. Esse tipo de tecnologia pode contribuir para ampliar o entendimento sobre sistemas de rodas de reação usados em tecnologias avançadas, como satélites.

[GN⁺]

Comentários do Hacker News

• Como um engenheiro de controle experiente, eu também passei vários dias trocando o sinal de vários sinais até acertar.

  • Uma pessoa com mestrado em controle e processamento de sinais pensava que trocava o sinal dos sinais por falta de experiência, mas percebeu que isso também é algo comum até entre engenheiros experientes.

• Assistir àquele vídeo é realmente impressionante.

  • Ao ver o vídeo, a forma como o objeto reage ao ser empurrado parece mágica, como se estivesse experimentando uma nova força. É marcante vê-lo manter o equilíbrio e resistir às mudanças do ambiente como se estivesse vivo.

• Gosto da minha carreira como engenheiro de software, mas às vezes gostaria de ter estudado uma área em que eu pudesse criar coisas assim.

  • Embora esteja satisfeito como engenheiro de software, expressa interesse e desejo por uma área capaz de criar obras incríveis como essa.

• Estou planejando adicionar um freio mecânico à roda de reação... isso permitirá que o cubo se mova sozinho para a posição de equilíbrio.

  • Expressa expectativa pela função de o cubo se levantar e se equilibrar sozinho, e compartilha um link de vídeo relacionado.

• Isso me lembra o monotrilho de Brennan.

  • A tecnologia apresentada no vídeo lembra o monotrilho de Brennan e desperta interesse.

• Uma obra de arte excelente. Os outros trabalhos feitos por esse engenheiro também são muito interessantes e bonitos de ver.

  • Expressa admiração e apreço pela obra de arte criada pelo engenheiro, e compartilha links de vídeo de outros trabalhos.

• Com a estratégia e a configuração certas, é possível ter sucesso. É disso que se trata investir.

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• Fico mais fascinado com a aparência incrível dele do que com o fato de ele conseguir se equilibrar.

  • Sente mais atração pelo design e pela aparência do objeto do que por sua função.

• Aos domingos fico empolgado em alcançar novos patamares com código. Gosto de levar minha perseverança e criatividade ao limite. Mas, depois de ver posts como este, sinto uma impotência total e, como tenho pouca paciência, fico com medo de tentar algo assim.

  • Sente realização ao programar, mas acha assustador encarar projetos como este e sente que lhe falta paciência.

• Isso parece ótimo. Será que alguém conseguiria deixar isso mais silencioso?

  • O produto parece excelente, mas levanta a questão de como reduzir o ruído do ventilador.