BR102013016949A2 - Conceito mecânico de um sistema robótico que se utiliza de cabos suspensos como meio de locomoção - Google Patents

Abstract

Conceito mecânico de um sistema robótico que se utiliza de cabos suspensos como meio de locomoção. É relatado o conceito mecânico de um dispositivo robótico que se locomove por meio de cabos suspensos, bem como são descritas as funcionalidades decorrentes do modelo adotado e ainda soluções para problemas típicos de equipamentos projetados para funcionamento em ambientes semelhantes. O equipamento da presente invenção compreende basicamente a associação de módulos de 3 (três) tipo, totalizando 5 (cinco): 2 (dois) módulos de busca, 2 (dois) módulos de tração e 1 (um) módulo central. São apresentadas também metodologias de transposição de alguns tipos de obstáculos encontrados em cabos suspensos, de acordo com o funcionamento proposto para o dispositivo.

Description

CONCEITO MECÂNICO DE UM SISTEMA ROBÓTICO QUE SE UTILIZA DE CABOS SUSPENSOS COMO MEIO DE LOCOMOÇÃO Campo da Invenção A presente invenção tem seu campo de aplicação dentre os conceitos de equipamentos robóticos que utilizam cabos suspensos como meio de locomoção, abrangendo seus conceitos mecânicos e consequentes funcionalidades. Tendo em mente o estado-da-arte das soluções comerciais disponíveis, o conceito aqui proposto é inovador no que tange a combinação de diferentes características desejáveis, como versatilidade de movimentação, peso reduzido - tendo como referência a faixa de peso dos dispositivos robóticos atualmente disponíveis que se assemelhem em funcionalidade ao dispositivo aqui proposto - e modularidade.

Fundamentos da Invenção Um sistema robótico é definido segundo a norma ISO (International Organization for Standardization) 10218 como “(,..)uma máquina manipuladora com vários graus de liberdade controlada automaticamente, reprogramável, multifuncional, que pode ter base fixa ou móvel(...)” utilizada para o desempenho de diversas tarefas. Dentre os inúmeros equipamentos que se adequam à definição apresentada é de especial interesse a estrutura mecânica, enquanto conceito, de dispositivos móveis, com vários graus de liberdade e que se utilizem de cabos suspensos como meio de locomoção.

Atualmente, os conceitos mecânicos dos sistemas robóticos cujas definições se encaixem nesse nicho utilizam-se não somente de estruturas com peso elevado, como também, em sua grande maioria, com número de eixos e graus de liberdade reduzidos, o que impede que tais sistemas possuam um vasto universo de configurações espaciais disponíveis, reduzindo assim seu ambiente de trabalho e, consequentemente, sua habilidade de transpor obstáculos presentes no meio de locomoção utilizado. É importante frisar alguns aspectos fundamentais na concepção da estrutura mecânica de um sistema robótico que se locomova por cabos suspensos. Dada a possibilidade de utilização em ambientes de altura elevada, a influência de distúrbios provenientes de uma alta velocidade dos ventos deve ser considerada, dado que esse fator é crítico para a estabilidade e controlabilidade do sistema. Além disso, o comprometimento em desenvolver uma estrutura que seja leve a ponto de simplificar o método de acoplamento do sistema aos cabos suspensos e ainda conceder uma resistência adequada às estruturas do equipamento requer uma preocupação quando da escolha dos materiais utilizados, bem como da concepção de mecanismos e estruturas que distribuam o peso do equipamento de maneira apropriada, dado que, de acordo com o Princípio do torque, estruturas com elevado momento de inércia exigem mais torque para movimentação em torno de um eixo. Vale ressaltar que, de uma maneira geral, desenvolver estruturas que possuam uma distribuição apropriada de peso pelo comprimento do sistema é uma medida que diminui as exigências de torque das estruturas motoras empregadas, colaborando assim para a redução do peso de tais partes e do sistema robótico como um todo.

Ainda no que tange a configuração estrutural de dispositivos que se locomovam por cabos suspensos, o número de articulações presentes na estrutura é uma das características críticas do conceito mecânico, dado que um elevado número resultará em uma cinemática e dinâmica de sistema demasiadamente complexas e um número muito baixo não é suficiente para que a estrutura adapte-se aos formatos encontrados em cabos suspensos, como por exemplo o formato convexo que essas estruturas podem assumir caso não haja tração suficiente para mantê-los esticados.

Com relação à transposição de obstáculos, faz-se necessário desenvolver um conceito mecânico integrado aos métodos utilizados para a locomoção em cabos suspensos, levando em consideração os movimentos necessários para uma manobrabilidade adequada aos objetivos do sistema. Vale ressaltar que a topologia do cenário no qual o equipamento irá operar é de suma importância, dado que os cabos suspensos podem ter como restrição de posicionamento do sistema robótico tanto limiares superiores quanto inferiores, definindo assim uma faixa de operação espacial aceitável para o correto funcionamento das estruturas e perfeita locomoção por meio do ambiente considerado.

Finalmente, é necessário considerar algumas particularidades de um dos exemplos de ambiente de operação mais comuns de sistemas robóticos que se locomovem por cabos suspensos, as Linhas Aéreas de Energia Elétrica. Dado o ambiente elétrico e magneticamente hostil ao funcionamento de aparatos eletrônicos e as características e propriedades eletromagnéticas de materiais metálicos, o desenvolvimento da estrutura mecânica deve ser feito de tal maneira a minimizar fenômenos de indução eletromagnética de uma maneira geral, tendo por base efeitos físicos como o “Poder das Pontas” ou ainda a Lei de Faraday-Neumann-Lenz.

Descrição da Técnica Relacionada Um conceito possível e usual para o desenvolvimento de uma estrutura que permita a locomoção de um sistema robótico por meio de cabos suspensos é a utilização de roldanas, que se apoiam no cabo e, ao serem acionadas por unidades motoras, resultam na movimentação do equipamento por esse meio. A utilização da roldana como análoga da roda em automóveis é uma solução adequada desde que seja garantido que a estrutura não perca seu contato com o cabo e ainda que a força de atrito seja sempre suficiente para evitar a condição de deslizamento da roldana em relação ao cabo, o que não se mostra verdadeiro caso o cabo possua uma inclinação elevada - o que acarretaria em uma diminuição da força normal e consequentemente uma redução da força de atrito estático.

Uma consequência direta da dinâmica de funcionamento de uma unidade motora como a descrita acima é a impossibilidade de operação de sistemas que se utilizem de roldanas para locomoção em cabos suspensos verticais ou mesmo naqueles com inclinações acentuadas, o que limita não só o cenário de operações possíveis como também as funcionalidades do equipamento idealizado, dado que quaisquer transposições de obstáculos cujas condições se assemelhem às descritas anteriormente, as quais acarretam em diminuição da Força de Reação Normal, tornam-se inviáveis para a maioria dos conceitos mecânicos usuais.

Adicionalmente, sistemas robóticos de uma maneira geral têm por objetivo facilitar a execução de determinada tarefa. Para tanto é importante levar em consideração o ambiente em que esse tipo de equipamento irá atuar. Um dos aspectos mais importantes acerca dessas considerações é a maneira com a qual o sistema será acoplado ao seu meio de locomoção, ou seja, os cabos suspensos. Sistemas que não foram projetados com uma preocupação em limitar o peso total do conjunto necessitarão de métodos substancialmente mais complexos para instalação nos cabos, acarretando em uma alocação maior de recursos para execução de uma tarefa que deveria ser simples e incorporada ao conceito desenvolvido.

Os equipamentos robóticos que se locomovem por meio de cabos suspensos atuais não são capazes de aliar ao seu conceito a manobrabilidade necessária para a transposição de variados obstáculos à limitação de peso condizente com a facilitação de operação proposta por sistemas robóticos, o que podería solucionar alguns dos problemas expostos anteriormente nesse mesmo item, acarretando em um equipamento muito mais eficiente e eficaz.

Sumário da Invenção Trata a presente invenção a um conceito e projeto mecânico de um sistema robótico cujo meio de locomoção são cabos suspensos. É um objetivo da presente invenção um conceito de equipamento que apresente condições de funcionamento nos mais diversos ambientes -mesmo aqueles em que distúrbios associados à velocidade do vento representem uma possibilidade de instabilidade para o sistema ou ainda fenômenos eletromagnéticos que possam interferir com o perfeito funcionamento do aparelho — e ainda dotado da capacidade de transposição de uma variedade de obstáculos presentes nos cabos bem como restrições de peso condizentes com um método simplificado de acoplamento do dispositivo ao seu meio de locomoção. Em uma aplicação mais particular, o equipamento é destinado à inspeção de cabos suspensos de Linhas Aéreas de Energia Elétrica. O conceito do projeto mecânico aqui apresentado possui estruturas responsáveis por garantir uma Força Normal de magnitude apropriada, a fim de evitar que haja deslizamento entre as estruturas motoras e os cabos suspensos; peso reduzido em uma estrutura robusta e resistente; e número de articulações e tamanho necessários para a transposição de uma variedade de obstáculos presentes nos cabos. O conceito do equipamento da presente invenção compreende basicamente três tipos de módulos, conectados entre si por meio de hastes rígidas, nas quais há um ou mais eixos de rotação responsáveis pelos graus de liberdade da estrutura; e três tipos de garras a serem fixas em cada módulo de acordo com a necessidade de cada um - responsáveis pela garantia de acoplamento do dispositivo ao cabo suspenso bem como a fim de evitar a ocorrência de deslizamento entre o dispositivo e seu meio de locomoção.

Descrição Detalhada da Invenção A descrição detalhada do conceito de um equipamento robótico que se locomova por meio de cabos e dos métodos utilizados para a transposição de obstáculos presentes em seu caminho; que são os objetos da presente invenção, será feita de acordo com a identificação dos componentes e etapas que os formam, com base nas Figuras anexas.

Trata a presente invenção de um equipamento robótico que se locomova por meio de cabos, bem como dos métodos utilizados para a transposição de obstáculos do referido aparato ao seu meio locomotor, mas que no caso mais específico aqui exemplificado, é aplicado a robôs que auxiliem nos procedimentos de inspeção de Linhas Aéreas de Energia Elétrica, operando em alta tensão e em linha viva. O relato a seguir, apenas a título de explicação, vai iniciar com a contextualização dos processos que acarretaram na motivação da invenção seguido da descrição do equipamento em si em termos do conceito mecânico e sua inter-relação com as metodologias de transposição de obstáculos e acoplamento ao meio de locomoção, seguidas de descrições detalhadas das rotinas de funcionamento pertinentes. A presente invenção tem. sua origem funcional nos procedimentos atuais empregados na inspeção de Linhas Aéreas de Energia Elétrica, operando em alta tensão e em linha viva, os quais são demasiadamente onerosos ou perigosos, envolvendo em sua grande maioria risco de vida a operadores humanos e vultosas quantias gastas na realização das rotinas de inspeção.

Como exemplo, um dos métodos tradicionais mais utilizados na inspeção de Linhas Aéreas de Energia Elétrica envolve percorrer a extensão dos cabos em um helicóptero, no qual um operador responsável pela leitura dos equipamentos pertinentes apoia-se na estrutura do veículo, com as portas abertas, a fim de executar medidas necessárias à inspeção. Apesar dessa modalidade de procedimentos não implicar em interrupção da operação da instalação em questão, os altos custos inerentes ao aluguel de uma aeronave associados ao tamanho dos trechos a serem inspecionados, bem como dos riscos associados aos operadores presentes na aeronave, que deve voar próxima às Linhas Aéreas de Energia Elétrica a fim de produzir dados corretos para as análises cabíveis, tornam essa opção demasiadamente ineficiente.

Além da metodologia supracitada, é possível realizar a inspeção por intermédio de veículos aéreos não tripulados - VANTs, mas que apresentam dinâmicas de controle muito complexas e ainda uma grande susceptibilidade a distúrbios inerentes ao ambiente em que se encontram as Linhas Aéreas de Energia Elétrica, como rajadas de vento, bem como a questionável qualidade dos dados coletados, já que deve ser respeitada uma distância segura entre os cabos da Linha a qualquer equipamento, a fim de evitar a formação de arcos voltaicos que danifiquem os aparatos utilizados. Outra restrição a esse tipo de tecnologia é a falta de uma legislação específica das agências reguladoras do espaço aéreo nacional para operação comercial desse tipo de aeronave.

Por último, pode ser citado o método de inspeção que envolve o deslocamento de um operador humano na própria Linha Aérea de Energia Elétrica, o que envolve o cumprimento de uma série de normas de segurança ainda mais restritas, dado o risco de vida inerente a atividade de percorrer uma Linha Aérea de Energia 'Elétrica energizada. Dadas as elevadas distâncias a serem percorridas para a realização da inspeção associadas à velocidade limitada com a qual um ser humano pode deslocar-se nos cabos da Linha Viva, ainda que as informações coletadas dessa maneira sejam detalhadas - uma vez que o operador está percorrendo o próprio meio o qual necessita de inspeção - esse método possui eficiência reduzida.

Tendo em vista as questões explicitadas acima, a procura de opções que tornem as operações de inspeção de Linhas Aéreas de Energia Elétrica mais eficientes é crescente, sendo uma das alternativas mais pesquisadas a utilização de aparatos robóticos para esse fim. As vantagens são inúmeras, independente do tipo de robô a ser utilizado, uma vez que os métodos atuais possuem relações custo-benefício desvantajosas.

Tratando especificamente da invenção aqui considerada, o conceito mecânico da solução proposta de um Dispositivo Robótico que se locomova por meio de cabos suspensos visa aliar não só a qualidade dos dados extraídos da inspeção - como no caso do operador presente na própria Linha, o fato do robô deslocar-se pelo meio inspecionado aumenta a proximidade com a qual as medidas serão feitas, aumentando assim a qualidade dos dados fornecidos; a automatização dos processos relacionados, eliminando assim os riscos elevados aos quais operadores humanos expõem-se durante outras formas de inspeção, mas .também a facilidade de uso do equipamento proposto bem como versatilidade nos movimentos da estrutura considerada, a fim de que obstáculos presentes no seu meio de locomoção não impeçam seu deslocamento. Dessa maneira, processos atualmente executados por intermédio de outras metodologias podem valer-se de uma ferramenta robusta para execução de suas tarefas, acarretando eu um aumento de eficiência dos processos considerados, como no caso da inspeção de Linhas Aérea de Energia Elétrica energizadas.

O conceito mecânico proposto pode ser dividido em 3 (três) tipos de módulos a saber; módulo de tração, módulo de busca e módulo de apoio. A associação de tais módulos para configuração da estrutura completa do dispositivo robótico pode ser vista na Figura 1, Figura 2 e Figura 3, nas quais se associam dois módulos de tração ao módulo de apoio, que fica no centro da estrutura, por meio de hastes acopladas a extremidade dos motores fixos a estrutura de cada módulo. Associados a cada uma das outras extremidades dos 2 (dois) módulos de tração encontra-se um módulo de busca, também por meio da utilização de hastes. Essa característica de simetria permite ao aparato desenvolvido deslocamento em qualquer uma das direções do cabo suspenso, evitando assim a necessidade de desacoplamento seguido de acoplamento com outra orientação para a alteração de sua direção de movimento, ou ainda alguma manobra com o mesmo fim, o que implicaria na necessidade de intervenção humana complementar, algo indesejável a sistemas robóticos de uma maneira geral. A Estrutura mecânica desenvolvida possui 8 (oito) articulações, sendo 4 (quatro) dotadas de movimentação de rotação segundo os eixos horizontal e vertical e 4 (quatro) dotadas de movimentação de rotação vertical, de acordo com as Figura 2 e Figura 3. Em se tratando de um dispositivo que se propõe a transpor uma série de tipos de obstáculos presentes nos cabos suspensos utilizados como meio de locomoção, as articulações são elementos essenciais para que o equipamento possua graus de liberdade suficientes para assumir um número apreciável de configurações que, associadas a dimensões apropriadas dos módulos e das hastes conectoras, capacitarão a estrutura mecânica a transpor o conjunto de obstáculos pertinentes a uma dada aplicação.

Tendo em mente que o meio de locomoção considerado são cabos suspensos, o método concebido para o acoplamento dos módulos aos referidos cabos foi a utilização de diferentes tipos de garras com dois propósitos específicos, a fixação da estrutura e a movimentação da mesma pelos cabos. As garras de fixação têm como função oferecer pontos de sustentação para a estrutura, diminuindo eventuais alavancas advindas da movimentação do robô durante a transposição de obstáculos, bem como garantir o acoplamento do equipamento aos cabos suspensos. Nessa modalidade de garra, existem dois tipos: as que envolvem o cabo quando fechadas, tendo como função prover uma maior sustentação e restrição de movimentos em balanço de alavancas, conforme Figura 4 e as de apoio, que não restringem os movimentos em balanço de alavancas uma vez que não envolvem o cabo quando fechadas, não provendo apoio a parte inferior dos cabos suspensos, conforme Figura 5. As garras responsáveis pela movimentação da estrutura, além de envolverem o cabo quando fechadas, exercendo função semelhante às garras de fixação, possuindo porem um mecanismo capaz de regular a intensidade com a qual o cabo suspenso é pressionado contra suas estruturas, ajustando dessa maneira a magnitude da Força Normal referente aos pontos de contato entre as rodas dessa garra e os referidos cabos, conforme Figura 6. Dessa maneira, mesmo que os cabos encontrem-se paralelos a direção da gravidade, pelo ajuste da Força Normal entre as rodas e o cabo a estrutura é capaz de se movimentar sem que haja deslizamento entre as rodas das garras responsáveis pela movimentação pelos cabos suspensos.

No conceito aqui apresentado, o módulo de apoio atua como ponto de referência para a movimentação do equipamento quando da transposição de obstáculos. Sua garra de sustentação, conforme Figura 5, é do tipo que não envolve o cabo quando fechada, sendo, portanto, um ponto de apoio mais que um ponto de fixação, tendo como principal função diminuir a alavanca advinda do movimento dos outros módulos durante as rotinas de transposição dos obstáculos encontrados, tendo essa estrutura central como origem de seus sistemas de coordenadas. A fim de prover os módulos conectados a si com uma movimentação condizente com as atividades a serem desempenhadas pelo equipamento cujo conceito mecânico é aqui apresentado, o módulo de apoio possui, em cada uma de suas extremidades, motores capazes de rotação segundo o eixo horizontal e o vertical. Essa configuração de eixos de rotação dos motores em cada extremidade faz com que os braços formados pelos módulos de busca e módulo de tração, associados às suas respectivas hastes - braços esses simétricos em relação ao módulo de apoio - possuam mobilidade no espaço tridimensional, o que é uma propriedade vital para as operações de transposição de obstáculos conforme Figura 7.

Ainda no contexto das propriedades essenciais a transposição de obstáculos, será descrita a estrutura dos módulos responsáveis pela atividade crítica das rotinas consideradas. Os módulos de busca - que são as unidades mais afastadas do ponto central da estrutura - devem ser as entidades com maior mobilidade do equipamento - tendo sempre o centro do dispositivo como referência - uma vez que sua principal função além de atuar como um ponto de fixação é a busca do cabo quando da transposição de obstáculos, sendo um guia para as demais unidades. Para tanto, esse módulo possui movimentação segundo os eixos horizontal e vertical, a qual, associada aos eixos de movimentação presentes em cada extremidade do módulo de apoio, é responsável pela flexibilidade de posicionamento do módulo em questão, como pode ser visto na Figura 8. O último elemento do conceito aqui apresentado é o módulo de tração, responsável pela força motora do dispositivo robótico e seu deslocamento pelo meio de locomoção considerado. A Figura 9 ilustra as características estruturais desse módulo, que possui duas garras de acoplamento aos cabos suspensos, caracterizadas como garras de tração pela presença do mecanismo de ajuste de intensidade de acoplamento ao cabo, que desempenha a função de ajuste da Força Normal entre o cabo e as rodas da referida garra, a fim de que não ocorram condições de deslizamento no cabo, caracterizadas por uma perda de torque nos elementos responsáveis pelo deslocamento do equipamento nos cabos suspensos. São ainda objetos da presente invenção alguns dos métodos concebidos para a transposição de obstáculos, referentes ao caso da aplicação na qual o conceito aqui apresentado tem sua origem funcional, a inspeção de Linhas Aéreas de Energia Elétrica. Para tanto, faz-se necessário o posicionamento dos obstáculos encontrados nessas instalações de alta tensão em categorias: (i) obstáculos fixados na Linha e posicionados acima desta e (ii) obstáculos fixados na linha e posicionado abaixo desta, que impedem a passagem de um dispositivo - também preso ao mesmo cabo.

As estratégias de transposição de obstáculos presentes na Linha Aérea de Energia Elétrica cujas partes encontram-se acima dos cabos definem, para fins das rotinas desenvolvidas, uma zona proibida para o equipamento, que é referente ao espaço superior delimitado por um plano perpendicular a gravidade que contenha o cabo suspenso utilizado como meio de locomoção. Como o conceito aqui proposto para um dispositivo que se locomova por cabos suspensos envolve sua fixação nesses cabos por meio de garras que, ou envolvem o cabo ou somente se apoiam nele - além do equipamento estar imerso no Campo Gravitacional Terrestre; isso implica que a posição dos módulos aqui descritos estará de acordo com o Princípio da Energia Mínima e, portanto, suas partes mais pesadas estarão no espaço inferior do plano divisor caracterizado acima nas situações em que o equipamento estiver acoplado a Linha Aérea de Energia Elétrica. Logo, para evitar obstáculos cujas partes encontram-se no espaço superior ao cabo o dispositivo deve evitar contato com as partes do obstáculo que porventura possam estar presas ao cabo e que evitem a passagem das garras de maneira fechada, como pode ser observado na Figura 10 - no caso de objetos a serem ultrapassados que não configurem condições proibitivas, a garra de apoio deverá passar pelo obstáculo fechada, utilizando suas rodas de movimentação de maneira análoga aos pneus de um automóvel transpondo um redutor de velocidade - bastando que se abram as garras no início da extensão dos obstáculos e, ao fim dos mesmos, as garras sejam novamente fechadas esta metodologia pode ser observada na Figura 11. Vale ressaltar que, como os módulos de tração são os responsáveis pelo deslocamento do aparato pelos cabos suspensos, é importante ajustar o tamanho dos módulos e hastes para que, durante toda a rotina de transposição, no mínimo 1 (um) dos módulos de tração encontre-se acoplado à Linha Aérea de Energia Elétrica.

De acordo com as descrições elaboradas no parágrafo anterior, os obstáculos cujas partes encontram-se no espaço inferior ao plano divisor perpendicular a gravidade, o qual ainda engloba o cabo suspenso utilizado como meio de locomoção, define também uma zona proibida para o equipamento (que se estende pela extensão do obstáculo em questão), mas que, nesse caso, interfere diretamente com o deslocamento do mesmo, uma vez que parte do dispositivo se encontra, também, no espaço inferior ao cabo. Dessa maneira, simplesmente abrir e fechar as garras pertinentes em uma ordem apropriada não basta para a transposição dos obstáculos, sendo necessário que o aparato de fato utilize-se de uma trajetória que evite a ocorrência de algum tipo de colisão entre seus módulos e os objetos a serem transpostos. Portanto, além de abrirem-se as garras dos módulos, a posição dos mesmos é alterada em relação ao eixo vertical, de maneira que a transposição adote uma trajetória que passe por baixo dos obstáculos, contornando assim a zona proibida definida anteriormente nesse mesmo parágrafo. No caso de alguns objetos a serem ultrapassados, caso suas dimensões não impliquem em condições restritivas, pode ser feito o ajuste das dimensões da garra de apoio para que a transposição ocorra sem a necessidade de abertura dessa garra, com o obstáculo passando pelo interior da mesma, provendo assim um ponto de apoio e diminuindo a alavanca proveniente das manobras executadas. A última rotina de transposição de que trata a presente invenção diz respeito a obstáculos cujo formato assemelha-se a uma bifurcação, sendo uma direção alinhada de acordo com o cabo utilizado como meio de locomoção e a outra alinhada com um cabo de fixação. Como a orientação do obstáculo em questão se dá por intermédio dos cabos de fixação associados ao peso dos cabos utilizados como meio de locomoção, a bifurcação existente estará orientada segundo o eixo vertical, dividindo as trajetórias possíveis para o dispositivo em 2 (duas) opções, a saber: (i) seguir em frente de acordo com sua direção de deslocamento atual (caminho superior da bifurcação), resultando em uma transposição pelo espaço superior ao objeto ultrapassado ou (ií) alterar sua trajetória a fim de que a transposição se dê no espaço inferior ao obstáculo (caminho inferior da bifurcação). O método aqui descrito procura tratar a problemática de transposição a fim de que seja utilizado o espaço inferior ao obstáculo. Tendo em vista o caso no qual a presente invenção possui sua origem funcional, o obstáculo presente em Linhas Aéreas de Energia Elétrica que se categoriza segundo a descrição apresentada é o terminal passante das cadeias de isoladores de ancoragem, cujo grampo empregado é aqui caracterizado como uma bifurcação. A estratégia desenvolvida visa a uma utilização da liberdade de posicionamento do módulo de busca, resultante da associação dos graus de liberdade das junções, haste-módulo, presentes no dispositivo, para que a direção do novo caminho a ser seguido possa ser identificada e o módulo de busca possa ser corretamente alinhado de acordo com a nova trajetória. Vale ressaltar que, como a outra orientação da bifurcação advém de um cabo suspenso (ou estrutura que desempenhe o mesmo papel) diferente do meio de locomoção, é possível que a nova trajetória a ser seguida não se encontre no mesmo plano vertical definido pela direção original de deslocamento e a gravidade. Sendo assim, as rotações em torno de eixos verticais presentes nos módulos de apoio e busca são essenciais ao posicionamento deste último segundo as direções da trajetória seguida para a transposição do obstáculo em questão. Para fins de aumento do braço da alavanca referente à busca da nova orientação do cabo suspenso e, consequentemente, ao posicionamento do módulo de busca; durante a procura pela orientação da trajetória segundo o caminho inferior da bifurcação a ser transposta, o módulo de tração frontal (considerando a direção de deslocamento do dispositivo) estará desacopíado dos cabos suspensos. A estratégia divisada inicia-se com a abertura das. garras das unidades de busca e tração frontais, seguido pela continuidade de deslocamento do dispositivo segundo sua direção original. Dessa maneira, os módulos desacoplados aproximar-se-ão do obstáculo, o que acarretará na necessidade de deslocamento vertical desses módulos, a fim de que a transposição seja executada pelo espaço inferior ao objeto em questão. Enquanto isso, a unidade de tração continua sua movimentação, ao passo que o módulo de busca, agora em um nível inferior ao obstáculo, mantém uma trajetória paralela e de mesma orientação e direção ao objeto em processo de transposição. Uma vez que o módulo de busca encontre-se paralelo ao cabo suspenso presente na outra extremidade da bifurcação, e com a mesma orientação e direção, o módulo de busca pode ser acoplado ao cabo, ao que se segue um deslocamento do aparato por intermédio do módulo de tração traseiro até que o módulo de tração frontal tenha ultrapassado a extensão do obstáculo, ao que se segue seu alinhamento de acordo com o módulo de busca recém-acoplado e posterior acoplamento da garra (tendo sido feito anteriormente o ajuste da posição vertical dos módulos de maneira a viabilizar o fechamento das garras). Uma vez feitos os acoplamentos dos módulos frontais, o módulo de apoio deve ajustar-se de maneira a transpor o obstáculo, o que é feito por intermédio da abertura de sua garra de apoio e posterior alinhamento de sua direção e orientação segundo os módulos já transpostos, aliados ao ajuste de sua posição vertical e horizontal pelas junções haste-módulo a aos deslocamentos horizontais necessários pelos módulos de tração acoplados aos cabos. Uma vez fechada a garra de apoio, após a extensão do obstáculo, os módulos traseiros de busca e tração são desacoplados e orientados de acordo com os módulos já acoplados, seguido de um deslocamento do dispositivo pelo módulo de tração frontal e um ajuste vertical da posição dos módulos traseiros. Uma vez transposta a extensão dos obstáculos, as garras dos módulos desacoplados podem ser fechadas (após o ajuste de suas posições verticais).

Claims (1)

1 - CONCEITO MECÂNICO DE UM SISTEMA ROBÓTICO QUE SE UTILIZA DE CABOS SUSPENSOS COMO MEIO DE LOCOMOÇÃO caracterizado por a associação de módulos, dispostos de maneira simétrica em relação a um módulo central e conectados por hastes ou estruturas semelhantes que desempenhem a mesma função, totalizando 5 (cinco) módulos, com 4 (quatro) divididos em 2 (duas) categorias distintas, com dois elementos cada, e 1 (um) módulo do terceiro tipo de categoria, e que compreende: - Uma categoria de módulo responsável pela busca do alinhamento dos cabos suspensos utilizados como meio de locomoção, tendo elementos posicionados em cada uma das extremidades do dispositivo, visando a um aumento dos graus de liberdade de movimentação desta unidade através da associação entre suas possibilidades de posicionamento às dos outros módulos, com uma ou mais garras como estruturas de acoplamento aos cabos suspensos. - Uma categoria de módulo responsável pela força motora do dispositivo e seu consequente deslocamento pelos cabos suspensos, tendo elementos posicionados entre o módulo central do arranjo e as extremidades, com uma ou mais garras como estruturas de acoplamento aos cabos suspensos. - Uma categoria de módulo responsável por prover um ponto de apoio para as alavancas provenientes das manobras de transposição de obstáculos, tendo um elemento localizado no centro do arranjo do dispositivo, sendo esta uma categoria propícia para o armazenamento dos elementos mais pesados do equipamento, com uma ou mais garras como estruturas de acoplamento aos cabos suspensos. - Junções entre haste e módulo articuladas segundo rotação em torno de eixos horizontais e verticais em cada uma das extremidades do elemento central do arranjo do dispositivo. - Junções entre haste e módulo articuladas segundo rotações em torno de eixo horizontal em cada uma das extremidades dos elementos intermediários do arranjo do dispositivo. - Junções entre haste e módulo articuladas segundo rotação em torno de eixos horizontais e verticais em uma das extremidades dos elementos de extremidade do arranjo do dispositivo.