Um cortador de relva robótico necessita normalmente de três motores: um motor de corte e dois motores independentes de tração às rodas. Esta configuração de três motores é amplamente utilizada porque permite o controlo separado da rotação da lâmina, do movimento para a frente, do movimento para trás e das curvas.
Configurações típicas dos motores
| Conceção do cortador de relva robótico | Motores de corte | Motores de tração | Motores auxiliares | Total típico |
| Cortador compacto básico | 1 | 1–2 | 0 | 2–3 |
| Cortador de relva residencial padrão | 1 | 2 | 0 | 3 |
| Cortador de relva de lâmina dupla | 2 | 2 | 0 | 4 |
| Cortador de relva com tração às quatro rodas | 1 | 4 | 0 | 5 |
| Cortador de relva avançado com regulação elétrica da altura | 1–2 | 2–4 | 1 | 4–7 |
| Cortador de relva comercial multidisco | 2–3 | 2–4 | 0–2 | 4–9 |
Para a maioria dos cortadores de relva robóticos residenciais, três motores oferecem o melhor equilíbrio entre mobilidade, desempenho de corte, consumo de energia, complexidade mecânica e custo de produção.
Por que razão a maioria dos cortadores de relva robóticos utiliza três motores
Um cortador de relva robótico padrão contém normalmente:
- Um motor para acionar o disco de corte ou a lâmina
- Um motor para a roda esquerda
- Um motor para a roda direita
Os dois motores das rodas funcionam de forma independente. Ao alterar a sua velocidade e direção, o cortador de relva pode avançar em linha reta, seguir um percurso curvo, recuar ou virar quase dentro do comprimento do seu próprio corpo.
Por exemplo, quando ambos os motores das rodas rodam para a frente à mesma velocidade, o cortador de relva move-se em linha reta. Quando a roda esquerda roda mais lentamente do que a roda direita, a máquina vira para a esquerda. A rotação oposta das rodas permite que o cortador de relva vire bruscamente num espaço muito reduzido.
Esta configuração elimina a necessidade de uma direção mecânica separada. Um eixo de direção convencional exigiria articulações, juntas, espaço adicional e mais peças móveis. O controlo independente dos motores é normalmente mais adequado para uma pequena máquina autónoma que muda frequentemente de direção.
O motor de corte funciona separadamente porque a velocidade da lâmina deve permanecer estável mesmo quando a velocidade das rodas varia. O cortador de relva pode abrandar perto de um limite, parar para evitar um obstáculo ou virar numa inclinação, mas o disco de corte pode ainda assim precisar de manter a sua velocidade de rotação pretendida.
A separação dos sistemas de corte e de transmissão melhora, portanto, a precisão do controlo e a flexibilidade do sistema.
O motor de corte
O motor de corte aciona a lâmina, o disco de corte ou o suporte da lâmina instalado sob o cortador de relva. A sua principal função é manter uma velocidade de rotação suficiente para cortar a relva de forma limpa, sem vibração, ruído ou consumo de energia excessivos.
A maioria dos cortadores de relva robóticos utiliza um único motor de corte. Isto é normalmente suficiente para relvados de pequena e média dimensão, uma vez que os cortadores robóticos cortam a relva com frequência, em vez de removerem uma grande quantidade de uma só vez.
Um cortador de relva tradicional, do tipo empurrado, pode ter de cortar relva alta após vários dias ou semanas de crescimento. Um cortador robótico opera frequentemente várias vezes por semana e remove apenas uma pequena quantidade das pontas da relva. Isto reduz o binário exigido ao sistema de corte.
O motor tem, ainda assim, de lidar com cargas variáveis causadas por:
- Relva espessa
- Relva molhada
- Pequenos ramos
- Acumulação de relva à volta do disco de corte
- Altura de corte irregular
- Contacto repentino com vegetação densa
Um motor de corte adequado não deve ser selecionado apenas com base na sua velocidade em vazio. O binário contínuo do motor, o binário de pico, o desempenho térmico, o design do eixo, o suporte dos rolamentos e a resposta do controlador também são importantes.
Quando são utilizados dois motores de corte
Alguns cortadores de relva robóticos utilizam dois motores de corte em vez de um. Cada motor pode acionar um disco de corte separado.
Um sistema de corte com dois motores pode proporcionar:
- Uma faixa de corte mais larga
- Melhor cobertura sob um corpo de cortador de relva de grandes dimensões
- Uma distribuição de carga mais uniforme
- Diâmetro reduzido do disco de lâmina
- Maior flexibilidade no design do chassis
No entanto, a adição de outro motor de corte também aumenta o consumo de energia, os requisitos do controlador, a cablagem, os pontos de impermeabilização e a complexidade da manutenção.
Dois motores de corte pequenos não são automaticamente mais eficientes do que um motor maior. É necessário avaliar a estrutura de corte na sua totalidade. O diâmetro das lâminas, a quantidade de lâminas, a velocidade do disco, a área de sobreposição, a densidade da relva e o fluxo de ar por baixo do chassis afetam todos o desempenho real.
Um sistema de disco duplo é mais útil quando o cortador de relva necessita de uma largura de corte ampla sem recorrer a um disco de corte muito grande.
Os motores de tração às rodas
A maioria dos cortadores de relva robóticos utiliza dois motores de tração, com um ligado a cada roda motriz. Estes motores funcionam normalmente através de engrenagens redutoras para fornecer o binário necessário às rodas a uma velocidade relativamente baixa.
Os motores de tração são responsáveis por:
- Deslocamento para a frente e para trás
- Ajuste da velocidade
- Mudanças de direção
- Seguimento de limites
- Evitar obstáculos
- Subida de inclinações
- Correção de posição
- Alinhamento para acoplamento
Os motores independentes nas rodas são especialmente importantes porque os cortadores de relva robóticos raramente se deslocam em linhas longas e perfeitamente retas. Ajustam constantemente o seu percurso de acordo com sinais de limites, dados de mapeamento, feedback das rodas, informações da câmara ou sensores de obstáculos.
Os motores podem efetuar centenas de pequenas correções de velocidade durante um ciclo de corte. Por isso, um funcionamento estável a baixa velocidade pode ser mais importante do que uma velocidade máxima elevada.
Um cortador que se desloca rapidamente, mas que não consegue efetuar correções controladas, pode deixar áreas por cortar, danificar as bordas do relvado ou ter dificuldade em entrar na sua estação de carregamento.
Pode um cortador de relva robótico utilizar apenas um motor de tração?
Um cortador simples pode, teoricamente, utilizar um único motor para acionar ambas as rodas através de um eixo ou transmissão partilhada. A direção poderia, então, ser assegurada por um mecanismo mecânico ou outro atuador.
Este design pode reduzir o número de motores de tração principais, mas cria outros desafios. Pode ainda ser necessário um diferencial, uma embraiagem, uma articulação de direção ou um atuador de direção. O sistema total pode não ficar mais simples após a inclusão destas peças.
Um motor de acionamento partilhado também torna mais difícil controlar as velocidades das rodas esquerda e direita de forma independente. Isto limita a flexibilidade nas curvas e dificulta a navegação precisa.
Por estas razões, um único motor de tração é adequado principalmente para máquinas básicas com requisitos de direção limitados. É menos adequado para cortadores de relva autónomos que têm de contornar árvores, canteiros de flores, passagens estreitas, mobiliário de jardim e limites irregulares.
Por que razão alguns cortadores de relva precisam de quatro motores de tração
Os cortadores de relva robóticos concebidos para terrenos íngremes ou irregulares podem utilizar tração às quatro rodas. Nestas máquinas, cada roda pode ter o seu próprio motor, totalizando quatro motores de tração.
Após adicionar um motor de corte, o cortador de relva pode conter, pelo menos, cinco motores.
Os sistemas de tração às quatro rodas podem melhorar:
- A tração em declives
- O deslocamento em solo macio
- Estabilidade em relvados irregulares
- A recuperação de buracos pouco profundos
- O controlo em relva molhada
- Distribuição do peso
- Desempenho nas curvas em superfícies irregulares
No entanto, o número de motores, por si só, não garante uma boa capacidade em declives. O padrão dos pneus, o diâmetro das rodas, o peso do cortador, o centro de gravidade, a distância ao solo e o software de controlo são igualmente importantes.
Quatro motores de roda com potência insuficiente podem ter um desempenho pior do que dois motores com dimensões adequadas, pneus adequados e uma distribuição de peso correta.
Os motores adicionais também ocupam espaço e requerem mais canais de controlo eletrónico. Como os motores das rodas têm de se coordenar entre si, uma sincronização imprecisa da velocidade pode causar deslizamento dos pneus, perda de energia ou movimento instável.
Um sistema de tração com quatro motores justifica-se, portanto, quando o terreno assim o exige, e não simplesmente porque um número maior de motores pareça mais avançado.
Motores auxiliares
Os cortadores de relva robóticos avançados podem incluir pequenos motores ou atuadores para funções que não estão diretamente relacionadas com o corte ou com o movimento das rodas.
Ajuste da altura de corte
Alguns modelos permitem que a altura de corte seja ajustada eletronicamente. Um pequeno motorredutor ou atuador linear eleva ou baixa o conjunto de corte.
Esta funcionalidade permite que o cortador altere a altura de corte através de uma aplicação, de um painel de controlo ou de um programa automático. Também pode suportar diferentes configurações de altura para diferentes zonas do relvado.
O motor de ajuste funciona apenas durante curtos períodos, pelo que a sua potência necessária é normalmente muito inferior à dos motores de corte ou de tração.
Atuadores de direção
A maioria dos cortadores de relva robóticos dirige-se através de velocidades diferenciais das rodas, mas máquinas maiores ou especializadas podem utilizar um atuador de direção separado. Isto pode ser encontrado em modelos com rodas dianteiras direcionáveis ou com uma geometria mais convencional semelhante à de um veículo.
Tal design pode melhorar o controlo da trajetória a alta velocidade, mas introduz componentes adicionais e possíveis pontos de falha.
Sistemas de limpeza ou de posicionamento das lâminas
Os cortadores de relva robóticos comerciais ou especializados podem incluir escovas de limpeza motorizadas, mecanismos de dobragem das lâminas, plataformas ajustáveis ou sistemas de controlo de descarga. Cada função motorizada pode adicionar mais um pequeno motor.
Adicione estas funcionalidades apenas quando ofereçam benefícios claros. Cada motor adicional aumenta os requisitos de vedação, as ligações elétricas, a lógica de controlo e as necessidades de manutenção.
Fatores que determinam o número de motores necessários
O número de motores deve ser determinado com base nos requisitos operacionais do cortador de relva, em vez de ser copiado de outra máquina.
Largura de corte
Um cortador mais largo pode necessitar de vários discos de corte para cobrir toda a área por baixo do chassis. Isto pode aumentar o número de motores de corte.
Um disco grande é mecanicamente simples, mas pode exigir mais espaço e criar uma maior inércia de rotação. Vários discos mais pequenos podem melhorar a flexibilidade de montagem, mas requerem mais componentes.
Terreno
Os relvados residenciais planos podem, normalmente, ser tratados com duas rodas motorizadas. Encostas íngremes, solo solto, superfícies molhadas e terreno irregular podem justificar a tração às quatro rodas.
Método de viragem
A direção diferencial requer normalmente dois motores de tração controlados de forma independente. A direção mecânica pode utilizar um motor de tração e um atuador de direção, mas esta configuração tem requisitos de controlo e manutenção diferentes.
Manobrabilidade necessária
Um cortador de relva a operar em passagens estreitas necessita de um controlo preciso das rodas. Dois motores de tração independentes permitem que a máquina vire com precisão e efetue pequenas correções de posição.
Capacidade da bateria
Cada motor consome energia da bateria. Aumentar o número de motores pode reduzir o tempo de funcionamento, a menos que a bateria, a estratégia do controlador e a eficiência mecânica sejam ajustadas em conformidade.
Um maior número de motores nem sempre implica um consumo proporcionalmente mais elevado, uma vez que cada motor pode suportar uma carga menor. No entanto, devem ser tidas em conta as perdas em modo de espera, as perdas do controlador, o atrito da caixa de velocidades e o peso adicional.
Objetivo de fiabilidade
Uma estrutura mais simples com três motores pode ser mais fácil de vedar, fabricar, testar e manter. Um cortador de relva mais complexo pode oferecer um melhor desempenho, mas também contém mais conectores, rolamentos, engrenagens, cabos, controladores e possíveis pontos de falha.
Três motores são, normalmente, o ponto de partida prático
Para um cortador de relva robótico residencial comum, a seguinte configuração constitui um ponto de partida prático:
- Um motor de corte sem escovas
- Dois motores com engrenagens controlados de forma independente
- Sem motor auxiliar, a menos que seja necessária uma função de ajuste motorizada
Esta estrutura proporciona controlo suficiente para relvados normais, mantendo o sistema relativamente compacto.
O projeto pode, então, ser expandido de acordo com os requisitos reais. Uma plataforma de corte mais larga pode exigir a adição de um segundo motor de corte. Um modelo para declives acentuados pode exigir a adição de mais dois motores de roda. O controlo automático da altura de corte pode exigir a adição de um pequeno atuador.
Começar pela configuração mais simples que satisfaça as funções necessárias resulta geralmente num projeto mais fiável do que adicionar motores antes de se compreenderem totalmente os requisitos mecânicos e de controlo.
