BR102015012722B1 - equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada - Google Patents

Abstract

EQUIPAMENTO ROBOTIZADO TELECOMANDADO PARA PODA DE ÁRVORES JUNTO À REDE ELÉTRICA ENERGIZADA, descreve-se a presente patente de invenção como um equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada que, de acordo com as suas características, propicia a formação de um equipamento robotizado telecomandado (1) em estrutura do tipo eletromecânica disposta acoplada sobre um caminhão (2) e baseada em um braço robótico (A) com apoio (3), posicionador (4), manipulador (5) e efetuador final (6) - ferramenta de poda, um coletor (7) e um triturador (8) de resíduos integrados para poda robotizada de árvores junto à rede de energia elétrica energizada, com vistas a possibilitar de forma extremamente prática, segura e precisa uma completa otimização no conjunto de procedimentos destinados a manutenção das redes aéreas de distribuição de energia elétrica, mais especificamente nas podas de árvores adjacentes aos condutores das linhas de distribuição de energia elétrica urbanas energizadas, aliado a completa ergonomia e eliminação da exposição dos técnicos.

Description

EQUIPAMENTO ROBOTIZADO TELECOMANDADO PARA PODA DE ÁRVORES JUNTO À REDE ELÉTRICA ENERGIZADA

[001] Refere-se a presente patente de invenção a equipamentos para redes de distribuição de energia elétrica em geral, mais especificamente a um equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada que, de acordo com as suas características gerais, possui como princípio básico propiciar a formação de um equipamento robotizado telecomandado em estrutura própria e específica do tipo eletromecânica disposta acoplada sobre um caminhão e baseada em um braço robótico com apoio, posicionador, manipulador e efetuador final -ferramenta de poda, um coletor e um triturador de resíduos integrados para poda robotizada de árvores junto à rede de energia elétrica energizada, com vistas a possibilitar de forma extremamente prática, segura e precisa uma completa otimização no conjunto de procedimentos destinados a manutenção das redes aéreas de distribuição de energia elétrica, mais especificamente nas podas de árvores adjacentes aos condutores das linhas de distribuição de energia elétrica urbana energizada, aliado a completa ergonomia e eliminação da exposição dos técnicos durante estes procedimentos rotineiros e, tendo como base, um equipamento robotizado telecomandado com grande resistência, segurança e versatilidade. Com design e formato específico e de fácil acesso para melhor adaptação e segurança dos usuários, características de praticidade no manuseio e funcionalidade, devido as suas características gerais e dimensões, facilmente utilizável em uma vasta gama de situações de poda de árvores em redes urbanas de energia elétrica sejam elas de qualquer tipo construtivo no âmbito de engenharia tanto em baixa tensão quanto em média e alta tensão em geral.

[002] Atualmente, a manutenção em redes de distribuição de energia elétrica pode ser realizada nas redes de média ou baixa tensão, tendo a rede energizada, manutenção em linha viva, ou a rede desenergizada, procedimento mais recomendável, pois todas as atividades envolvendo manutenções no setor elétrico devem priorizar os trabalhos com circuitos desenergizados, sendo consideradas desenergizadas as instalações elétricas liberadas para este tipo de serviço mediante os protocolos apropriados. Ressaltando-se que, mesmo com a rede desenergizada, devem-se seguir procedimentos e medidas de segurança adequados e estabelecidos por normas ou recomendações, assim como para cada uma das situações descritas, procedimentos, metodologias e ferramental específicos são necessários.

[003] Até poucos anos a manutenção com as redes desligadas era considerado trabalho seguro pelos eletricistas, porém, com o aumento do número de circuitos e a maior complexidade das redes de distribuição, bem como incidentes e acidentes fatais, apenas o seu desligamento não passou mais a oferecer a segurança suficiente, principalmente pelo risco de uma energização acidental.

[004] Segundo a Norma Regulamentadora - NR-18, quando não for possível desligar o circuito elétrico, trabalhos executados em linha viva, o serviço somente poderá ser executado após terem sido adotadas as medidas de proteção complementares, sendo obrigatório o uso de ferramentas apropriadas e equipamentos de proteção individual determinados na Norma Regulamentador NR-10 e adequados para cada faixa de tensão, além da adoção de procedimentos e metodologias que garantam a segurança dos trabalhadores.

[005] A poda é a remoção seletiva de partes da planta que garantam, quando próximas as redes de BT ou MT/AT a integridade construtiva das redes elétricas de distribuição evitando curto circuito entre os condutores. Há muitas razões para a poda, como a manutenção ou melhoria da saúde da árvore, também a segurança e confiabilidade dos sistemas de energia e de pessoas. No entanto, quando as árvores são podadas por concessionárias de energia, a tripulação não só deve podar os ramos específicos que possam pôr em risco a integridade das linhas de distribuição, mas também garantir que a árvore não vai perder estabilidade e, eventualmente, cair ou definhar.

[006] A gestão da arborização urbana incluindo planejamento, plantio, manutenção e conservação das árvores é responsabilidade do poder público. Porém, as concessionárias de distribuição de energia elétrica devem executar atividades de poda de árvores sempre que as condições normais de operação das redes de energia elétrica estejam sendo ameaçadas. Este tipo de atividade deve ser executada por um eletroarborista, profissional preparado para trabalhar com manejo de vegetação próxima às redes de energia elétrica.

[007] Cabe ressaltar que, as árvores dispostas adjacentes aos condutores de energia elétrica em diversos pontos das redes de distribuição de energia elétrica são a principal causa de falhas ocasionadas nestas redes de distribuição de energia elétricas aéreas, ou seja, corte de condutores de energia elétrica, queda de postes, fadiga de acessórios e falta de energia elétrica. O aumento da frequência de corte de árvore leva a uma diminuição do número de interrupções do sistema de distribuição de energia elétrica. Os custos de poda e roçada destas árvores para garantir uma mínima confiabilidade das redes de distribuição de energia elétrica são uma grande parcela do valor gasto anualmente pelas distribuidoras de energia elétrica com manutenção das redes.

[008] Além disso, o procedimento de poda das árvores é um trabalho que apresenta diversos riscos, uma tarefa perigosa, principalmente aos operadores das concessionárias de energia elétrica ou as suas prestadoras de serviços ao redor de linhas elétricas aéreas em geral, tais como o trabalho em alturas elevadas, risco de choque elétrico, risco de queda, acidentes com as ferramentas de poda e ataque de insetos. Estes elevados fatores de risco para o trabalhador, principalmente, motivam constantemente o desenvolvimento e construção de dispositivos que possibilitem a realização de tarefas de uma forma mais segura e confortável.

[009] Segundo os procedimentos técnicos das concessionárias de energia elétrica, a poda de árvores próximas às redes multiplexadas, em tensão primária ou secundária, somente é justificada se os galhos ou a árvore estiverem causando problemas mecânicos aos condutores. Isto se deve ao fato de que em redes multiplexadas os condutores são protegidos e, portanto, podem ser tocados pelos galhos das árvores próximas. Já em redes de distribuição compactas devem ser tomadas as mesmas precauções e mantidas as mesmas distâncias de segurança da rede nua, uma vez que as redes compactas são apenas protegidas, e não isoladas.

[0010] Atualmente, a tarefa de poda de árvores pelas concessionárias de energia elétrica ou prestadora de serviço, se dá da seguinte forma: os galhos que estiverem abaixo dos condutores e invadindo a distância mínima de segurança das redes primárias de alta tensão, convencionais ou compactas - executado por equipe de "linha morta", utilizando geralmente ferramental mecânico ou motopoda à combustão e escadas montadas ou não em um caminhão; os galhos que estiverem crescendo de baixo para cima em direção à rede, devem ser podados desde que não estejam tocando nos condutores - executado por equipe de linha morta, utilizando geralmente ferramental mecânico ou motopoda à combustão e escadas montadas ou não em um caminhão; e os galhos que estiverem sobre a rede primária, tocando nos condutores, a poda somente poderá ser executada com a rede desenergizada, testada, aterrada e sinalizada, ou por equipes de trabalho em linha-viva através de equipe treinada para trabalho em linha viva e utilizando todos os EPIs e EPCs necessários para a atividade.

[0011] Nos procedimentos de poda de árvores junto às redes de distribuição de energia elétrica alguns passos devem ser seguidos como: procedimentos preliminares; poda de árvore; e procedimentos posteriores. Adicionalmente a estes passos, outros procedimentos são necessários em situações específicas ou quando da presença de triturador e reservatórios integrados no caminhão.

[0012] Atualmente, os procedimentos de poda amplamente conhecidos pelo atual estado da técnica são baseados em ferramentas de poda manual do tipo hidráulica ou de combustão, sendo que, todas estas ferramentas devem ser isolantes para evitar perigos para o eletricista. Dentre estas ferramentas pode-se citar: tesouras de poda para cortar galhos de diâmetros menores; podão como uma tesoura de poda montada sobre hastes de comprimentos variáveis, acionada através de um cordel, e indicada para galhos altos; serras manuais usadas para cortar galhos com diâmetros maiores e com as principais características - curvatura da lâmina, quantidade de dentes, rigidez, perfil da lâmina, e direção do corte; e motosserra como um equipamento para cortes com apoio fixo e adaptado para poda de árvores urbanas e com as principais características - cabeça de corte, tipo de acionamento, e haste, sendo que, para cortes de galhos maiores, o equipamento deve ser sustentado por uma corda auxiliar específica.

[0013] Neste tocante, a robótica pode ser empregada com efetividade no setor elétrico. De fato, robôs têm sido empregados para substituir a mão-de-obra humana em diversas tarefas tediosas e repetitivas, que possuam riscos para a integridade física do operador devido à característica inerente do processo executado, ou que sejam realizadas em ambientes hostis ao trabalhador. O setor elétrico, desta forma, apresenta um vasto campo de aplicação de robótica, seja para manutenção ou inspeção da rede elétrica, mais especificamente podem proporcionar um aumento significativo não só na produtividade, mas também pode fornecer um ambiente seguro para realizar a tarefa.

[0014] Outros fatores que motivam a aplicação de robótica a sistemas de energia são a redução de custo, advindo da utilização de um menor número de operadores que possuem treinamento específico para desempenhar sua função, e garantia de repetição das tarefas, uma vez que se apliquem dispositivos robóticos com certo grau de automação.

[0015] Devido aos riscos associados à tarefa de poda e a importância da realização dessa tarefa para o pleno funcionamento das redes de distribuição aérea, tem se tornado imprescindível para as concessionárias de energia elétrica, primordialmente para as empresas prestadoras de serviços na área de podas de árvores junto aos condutores das redes de distribuição de energia elétrica, a estruturação de um versátil, prático, seguro e preciso equipamento capaz de otimizar a execução desse conjunto de procedimentos destinados a poda de árvores junto aos condutores das redes de energia elétrica diretamente pelos técnicos das concessionárias de energia elétrica ou prestadoras de serviço destas.

[0016] Em uma ampla análise da literatura com o intuito de se estabelecer o estado da técnica vigente frente a equipamentos para podas de árvores em linhas de distribuição de energia elétrica urbanas energizadas, objeto da presente patente, não foram descritos documentos relevantes ao estado da técnica que relacionem o objeto específico reivindicado na presente patente, ou seja, soluções adequadas que atendam a tarefa de poda de árvores nas proximidades de linhas energizadas para áreas urbanas, mais especificamente um equipamento robotizado telecomandado por um operador para poda em linhas urbanas energizadas baseado em um braço mecânico isolado teleoperado com ferramentas adaptadas como atuadores finais e integrado a dispositivos de trituração e coleta destes resíduos gerados a partir da poda das árvores imediatamente após os cortes dos galhos.

[0017] No que se refere aos documentos de patente encontrados no estado da técnica, encontram-se os documentos US6408906, US3630398, US6398140 e US7882864.

[0018] Com relação ao documento US6408906, apresenta um conjunto de ferramentas de poda diretamente conectadas a um dispositivo. Ademais neste documento não é provido uma cadeia cinemática adequada para uma operação em áreas urbanas de modo a evitar riscos relacionados ao contato com sistemas energizados, e nem sequer divulga ou sugere ou inclui um triturador montado no caminhão, câmeras no braço, entre outros elementos desejáveis para dita operação em áreas urbanas.

[0019] O documento US3630398 refere-se, no máximo, a uma ferramenta de manuseio de tronco de árvore para carregar e descarregar em um veículo de carga, com operação remota via cabine de caminhão, com uma trituradora de tronco e um braço com 4 eixos rotativos, contudo não prevê a utilização de equipamentos robóticos aplicados ao setor de energia com um braço isolado, compreendendo ainda operação remota via controle por rádio, sistema de câmera e triturador de galhos de árvores. Ademais, no dito documento US3630398 é previsto um dispositivo que possui no máximo uma garra com um acessório que é de um tamanho não compatível com a operação em áreas urbanas, tal como desejável na presente invenção.

[0020] O documento US6398140 refere-se, no máximo, a um elevador aéreo convencional para aparar árvores com 3 eixos rotativos, porém não se aproxima de uma solução técnica que compreenda um equipamento robótico aplicado ao setor de energia com um braço isolado, ferramentas anexadas a um manipulador robótico, operação remota via rádio controle, sistema de câmera e triturador de galhos de árvores.

[0021] Por fim, com relação ao documento US1882864, este documento refere-se, no máximo, a uma ferramenta de poda de árvores com operação remota via cabine integrada ao caminhão e a uma ferramenta de corte incluída em um conjunto de garras e serras. Contudo, o documento US1882864 apenas prevê um braço de base contendo 2 eixos rotativos e 1 eixo prismático. Isso difere bastante de uma solução que envolva um equipamento robótico aplicado ao setor de energia com um braço isolado, ferramentas intercambiáveis, nas quais a podão (de corte) ou serra podem ser usados, uma garra que pode ser usada opcionalmente junto com o podão (que pode ser desanexado), e a garra não é usada junto com a serra. Ademais, o documento US1882864 não prevê uma operação via controle de rádio, sistema de câmera e triturador de galhos de árvores.

[0022] Deste modo, a presente patente de invenção caracteriza-se por reunir componentes e processos em uma concepção diferenciada, a qual atenderá as diversas exigências que a natureza da utilização demanda, ou seja, poda de árvores e trituração do resíduo desta nas proximidades de linhas de energia elétrica energizadas em áreas urbanas. Concepção esta que garante um equipamento robotizado telecomandado de grande eficiência, funcionalidade, resistência, durabilidade, segurança, versatilidade, precisão e ergonomia em razão das excelentes qualidades técnicas agregadas, o que proporciona vantagens e melhoras nos procedimentos de poda de árvores junto aos condutores das redes de energia elétrica pelos técnicos das concessionárias de energia elétrica ou prestadoras de serviço e, cujas características gerais, diferem das demais formas e modelos conhecidos pelo atual estado da técnica.

[0023] A presente patente consiste no emprego de um moderno, eficiente, seguro e funcional equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada formada por um conjunto de soluções elétricas e mecânicas corretamente incorporadas, compondo um equipamento robotizado telecomandado completo e diferenciado com design exclusivo, detalhes de ótimo acabamento, belo aspecto estético e características próprias, que incorpora uma estrutura própria e específica do tipo eletromecânica, de elevada durabilidade, isolação e resistência mecânica contendo perfeitamente integrados entre si um caminhão como elemento responsável pela estruturação e movimentação do conjunto do equipamento robotizado telecomandado, um apoio como elemento responsável pela sustentação do braço robótico - posicionador, manipulador e efetuador final (ferramenta), um posicionador como elemento responsável pelo alcance do manipulador junto as árvores, um manipulador como elemento responsável pelo acionamento do efetuador final, um efetuador final (ferramenta) como elemento responsável pela poda das árvores, um coletor como elemento responsável pela coleta dos resíduos oriundos da poda das árvores, e um triturador como elemento responsável pela trituração dos resíduos oriundo do coletor, de modo a viabilizar a formação de um conjunto único, completo e seguro, cujas formas e disposições internas e externas possibilitam a perfeita adaptação a uma vasta gama de redes de distribuição de energia elétrica em geral, sendo especialmente projetado para estes fins.

[0024] De forma mais específica, a concepção geral do presente equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada, objeto da presente patente, é baseada totalmente na sua estruturação simples e robusta com um mínimo necessário de componentes e operacionalidade extremamente simplificada, segura e otimizada, aliado aos procedimentos de manufatura e manutenção bastante práticos, de modo a gerar um equipamento robotizado telecomandado prático e eficiente baseado em um braço robótico contendo um posicionador que consiste de duas lanças com três eixos de rotação e dois eixos de deslocamento linear, e um manipulador acoplado ao fim do posicionador e consistindo de uma lança com quatro graus de liberdade, sendo três eixos de rotação e um eixo de deslocamento linear, de modo a permitir em sua extremidade o engate rápido de duas ferramentas para poda: serra (corte através de rotação) e podão (corte através de pressão), além de adicionalmente ao podão ser possível a utilização de uma garra para evitar que galhos caiam livremente.

[0025] Realçando-se que, neste equipamento robotizado telecomandado todo o acionamento é realizado através de sistema hidráulico, os movimentos das juntas através de motores ou pistões hidráulicos, o isolamento elétrico como um todo de classe "C", e a comunicação com o braço robótico através de fibra óptica devidamente condicionada, além de todo o controle realizado através de uma interface homem-máquina sem fio, teleoperado remotamente do chão, proporcionando segurança e facilidade de uso ao operador.

[0026] O presente equipamento robotizado telecomandado baseia-se na aplicação de componentes e processos em uma concepção diferenciada, sem, no entanto, atingir um alto grau de sofisticação e complexibilidade, tornando possível solucionar alguns dos principais inconvenientes das demais formas e modelos amplamente conhecidos pelo atual estado da técnica e empregados nos procedimentos de podas de árvores dispostas adjacentes aos condutores das rede de energia elétrica energizada, que se situam em uma faixa de trabalho na qual as dificuldades de utilização e aplicação, a baixa eficiência e performance e os acidentes são muito frequentes e as formas e/ou modelos ou são baseadas em simples adaptações, sendo desta forma de elevada insegurança, grande deterioração e fragilidade, pouca durabilidade e resistência, baixa versatilidade, elevada imprecisão, trabalhosa na aplicação, elevadas perdas, baixo rendimento e irrisória performance, ou são de grande porte, sendo de custo bastante elevado, volume e peso geral elevado, pouca flexibilidade, manuseio complexo, elevada manutenção, grande desperdício de tempo, elevadas perdas e manufatura complexa.

[0027] Os objetivos, vantagens e demais características importantes da patente em apreço poderão ser mais facilmente compreendidas quando lidas em conjunto com as figuras em anexo, nas quais:

[0028] A figura 1A representa uma vista lateral do equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada.

[0029] A figura 1B representa uma vista em perspectiva do equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada sem o caminhão.

[0030] A figura 2A representa uma vista em perspectiva do apoio e posicionador do equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada demonstrando os seus possíveis movimentos.

[0031] A figura 2B representa uma vista em perspectiva do apoio, braço robótico -posicionador e manipulador, e efetuador final do equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada.

[0032] A figura 3A representa uma vista em perspectiva frontal do manipulador e efetuador final - serra do equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada.

[0033] A figura 3B representa uma vista em perspectiva posterior do manipulador e efetuador final - serra do equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada.

[0034] A figura 3C representa uma vista em perspectiva frontal do manipulador e efetuador final - garra + podão do equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada.

[0035] A figura 3D representa uma vista em perspectiva posterior do manipulador e efetuador final - garra + podão do equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada.

[0036] A figura 4A representa uma vista em perspectiva posterior do manipulador do equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada.

[0037] A figura 4B representa uma vista em perspectiva frontal do manipulador do equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada.

[0038] A figura 4C representa uma vista posterior do manipulador do equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada.

[0039] A figura 4D representa uma vista lateral do manipulador do equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada.

[0040] A figura 4E representa uma vista frontal do manipulador do equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada.

[0041] A figura 4F representa uma vista superior do manipulador do equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada.

[0042] A figura 4G representa uma vista inferior do manipulador do equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada.

[0043] A figura 4H representa uma vista em perspectiva frontal do manipulador do equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada demonstrando os seus possíveis movimentos.

[0044] A figura 5A representa uma vista em perspectiva de um tipo de efetuador final - serra do equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada.

[0045] A figura 5B representa uma vista em perspectiva explodida de um tipo de efetuador final - serra do equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada.

[0046] A figura 5C representa uma vista em perspectiva explodida de um tipo de efetuador final - serra do equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada.

[0047] A figura 6A representa uma vista em perspectiva posterior de um tipo de efetuador final - podão do equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada.

[0048] A figura 6B representa uma vista em perspectiva frontal de um tipo de efetuador final - garra + podão do equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada.

[0049] A figura 7A representa uma vista esquemática do equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada demonstrando os seus possíveis posicionamentos.

[0050] A figura 7B representa uma vista esquemática do equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada demonstrando os seus possíveis posicionamentos.

[0051] A figura 7C representa uma vista esquemática do equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada demonstrando os seus possíveis posicionamentos.

[0052] A figura 7D representa uma vista esquemática do equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada demonstrando os seus possíveis posicionamentos.

[0053] Como se infere nas figuras em anexo que ilustram e integram o presente relatório descritivo da patente de invenção de "Equipamento Robotizado Telecomandado para Poda de Árvores junto à Rede Elétrica Energizada", na figura (1A) é apresentado o mesmo de um modo geral, compreendido por um equipamento robotizado telecomandado (1) completo e de características próprias, que incorpora uma estrutura própria e específica do tipo eletromecânica, de elevada durabilidade e resistência, formas e disposições internas e externas que se adaptam a uma vasta gama de redes de distribuição de energia elétrica em geral, e contendo integrados e simetricamente dispostos entre si um caminhão (2) disposto simetricamente ao longo de toda a extensão do equipamento robotizado telecomandado (1), com a função primordial de estruturação e movimentação do conjunto do equipamento robotizado telecomandado (1); um apoio (3) de formato paralelepipedal, disposto vertical, perpendicular e simetricamente sobre a carroceria do caminhão (2) e constituído por uma base (3A) disposta horizontal, paralela e simetricamente sobre o chassi do caminhão (2), sapatas hidráulicas (3B) dispostas verticais, perpendiculares e simetricamente nas extremidades laterais da base (3A) como estabilizadores do conjunto quando em operação, atuadores hidráulicos (3C) dispostos verticais e simetricamente adjacentes a cada uma das sapatas hidráulicas (3A) como estabilização e ancoragem do caminhão (2), e uma torre com engrenagens (3D) disposta vertical e simetricamente centrada sobre a base (3A) como sustentação do braço robótico (A) - posicionador (4), manipulador (5) e efetuador final (6) (ferramenta); um posicionador (4) de formato retilíneo de seção transversal retangular, disposta perpendicular e simetricamente centrada sobre a extremidade superior do apoio (3) e contendo duas lanças telescópicas (4A) em três eixos de rotação e dois eixos de deslocamento linear - três juntas rotativas (4B) acionadas por motores hidráulicos (4C) e duas juntas prismáticas (4D) acionadas por pistões hidráulicos (4E), e um sistema hidráulico (4F) com alimentação e retorno para cada atuador do posicionador (4) e alimentação geral da hidráulica do manipulador (5), com a função primordial de posicionar o manipulador (5) junto as árvores; um manipulador (5) de formato retilíneo de seção transversal retangular, disposto alinhado e simetricamente centrado na extremidade superior do posicionador (4) e contendo uma lança telescópica (5A) em quatro graus de liberdade - três eixos de rotação e um eixo de deslocamento linear - três juntas rotativas (5B) acionadas por motores hidráulicos (5C) e uma junta prismática (5D) acionada por pistão hidráulico, estrutura cinemática rotativa-rotativa-prismática-rotativa - RRPR, com a função primordial de acionar o efetuador final (6); um efetuador final (ferramenta) (6) de formato paralelepipedal, disposto alinhado e simetricamente centrado na extremidade superior do manipulador (5) e constituído por um engate (6A) rápido disposto simetricamente na sua extremidade posterior - extremidade de interligação do manipulador (5) e efetuador final (6), com a função primordial de podar as árvores através de corte omnidirecional (por todos os lados); um coletor (7) disposto vertical, perpendicular e simetricamente sobre a carroceria do caminhão (2), com a função primordial de coleta dos resíduos oriundos da poda das árvores após trituração; um triturador (8) dispostos vertical, perpendicular e simetricamente sobre a carroceria do caminhão (2), com a função primordial de trituração dos resíduos; um isolamento elétrico (9) categoria C através de dois trechos de isolantes elétricos, conforme norma ABNT NBR 16092, tanto no posicionador (4) como no manipulador (5), com a função primordial de isolar o equipamento robotizado telecomandado (1); um conjunto de fibra óptica de comunicação, com a função primordial de gerar a comunicação entre os componentes do equipamento robotizado telecomandado (1); sensores do tipo encoders incremental ou absoluto, com a função primordial de identificar o posicionamento real de cada junta do braço robótico (A); um controle do conjunto baseado em dois sistemas - mestre tendo embarcado todo o firmware responsável pelo cálculo cinemático, rotinas automáticas e sistemas de segurança, e escravo tendo condicionado os sinais de controle e de feedback do manipulador (5); e uma interface homem-máquina - IHM sem fio interligada ao controle do conjunto e ao braço robótico (A), com a função primordial de teleoperar remotamente do chão o equipamento robotizado telecomandado (1) - controlado e assistido pela interface homem-máquina - IHM; e, sendo que, as operações de acionamento do manipulador (4) e do posicionador (5) são realizadas de forma totalmente individualizadas e de modo junta a junta ou cartesiano xyz através de sistema hidráulico de motores ou pistões hidráulicos.

[0054] O equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada, de acordo com as necessidades de aplicação, pode ser compreendido por uma câmera disposta perpendicular e simetricamente na extremidade superior do manipulador (5), mantendo todas as demais características inerentes do equipamento robotizado telecomandado (1).

[0055] O equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada, de acordo com as necessidades de aplicação, pode ser compreendido por uma serra (6B) (corte através de rotação), podão (6C) (corte através de pressão), e com garra de pressão (6D) acoplada removível (sustentação através de pressão), mantendo todas as demais características inerentes do equipamento robotizado telecomandado (1).

[0056] O posicionador (4) é acionado com o intuito de permitir o alcance do manipulador (5) frente a árvore, o qual efetuará o corte, isto é, ele será muito menos exigido do que o manipulador (5) - ele será acionado poucas vezes quando comparado com o manipulador (5). A operação será conduzida visualmente pelo operador e seu acionamento junta a junta evita muitas situações indesejadas na poda quando comparada com o acionamento cartesiano xyz que exige três comandos, pois o acionamento cartesiano implica na movimentação de todas as juntas simultaneamente, enquanto o acionamento junta a junta simplifica a operação, garantindo a previsibilidade da movimentação do conjunto, ou seja, o acionamento junta a junta evita colisão do posicionador (4) e do manipulador (5) com a fiação, poste ou árvore, e complexidade de visualização/entendimento de todos os movimentos que o braço robótico (A) executa para atingir o posicionamento xyz.

[0057] O manipulador (5) através de sua estrutura cinemática rotativa-rotativa-prismática-rotativa - RRPR possui o primeiro eixo com rotação no sentido de elevação e o segundo eixo com rotação no sentido lateral, isto é, o primeiro eixo do manipulador (5), apesar de possuir eixo de rotação na mesma direção do eixo das duas últimas juntas rotativas do posicionador (4) é importante para fazer o ajuste deste ângulo após a passagem pelos condutores; e o segundo eixo de rotação é utilizado para sair do plano definido pela primeira junta rotativa do posicionador (4).

[0058] As juntas prismáticas aplicadas no equipamento robotizado telecomandado (1) possuem grande importância na utilização do braço robótico (A), pois facilitam o controle por parte do operador e permitem um acesso a áreas restritas, tais como acesso com o posicionador (4) entre as redes de média e baixa tensão.

[0059] Essa adição das juntas prismáticas possibilita a movimentação do manipulador (5) paralelamente às linhas energizadas, tornando alguns reposicionamentos simplificados, assim como ao inserir uma junta prismática no manipulador (5) e duas no posicionador (4), as três juntas rotativas do manipulador (5) apresentam um alcance adequado.

[0060] O isolamento elétrico através do seu isolante inferior (inserto ou isolamento do chassi) visa prover proteção adicional para os operadores, pois a área entre o braço robótico (A) e o isolante superior pode, inadvertidamente, tocar em um condutor energizado da rede primária ou secundária.

[0061] O equipamento robotizado telecomandado (1) é baseado em um sistema de monitoramento e controle em tempo real baseado em uma interface homem-máquina - IHM que assegura o devido isolamento elétrico entre o manipulador (5) próximo à linha viva e o caminhão (2), sendo que, a integração do sistema de controle hidráulico é realizada através de módulos com comunicação entre os pontos isolados do braço robótico (A) e um módulo de rede com um conversor para fibra óptica.

[0062] O controle do conjunto garante o acionamento do manipulador (5) e, em conjunto com o condicionamento dos sinais fornecidos através da utilização de fibra óptica, garante-se o isolamento elétrico classe C. Estes sinais, condicionados pelo acumulador de sinais no trecho isolado do braço robótico (A), possibilita realizar o controle das válvulas hidráulicas do manipulador (5) próximo ao acumulador e também a leitura do posicionamento real junta a junta através dos sensores encoders.

[0063] O podão (6C) realiza cortes em galhos de diâmetros menores, aplicando dois estágios para o corte: o primeiro estágio será com uma atuação com limite máximo de pressão nos atuadores, garantindo a integridade do efetuador final (ferramenta) (6) de corte em casos de galhos que ofereçam muita resistência; e o segundo estágio que aplicará a pressão nominal do sistema nos atuadores para atuar o corte, onde o momento aplicado no efetuador final (ferramenta) (6) não a danifique.

[0064] O conjunto da garra de pressão (6D) com o podão (6C) realiza o corte de galhos que ofereçam maior risco proveniente de sua queda. Dessa forma, o operador terá como funcionalidade segurar o galho que será podado respeitando os procedimentos para que o objeto orgânico não exerça uma carga superior ao limite do sistema.

[0065] O equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada, por possuir os seus componentes totalmente integrados entre si, monta-se e desmonta-se rapidamente, nada se desprega e nada tem para quebrar ou entortar, alcança-se um alto índice de desempenho e eficiência, aliado a alta durabilidade e absoluta segurança. Depois de totalmente integrados entre si, os componentes ficam presos e coesos, impedindo desta maneira que se soltem sozinhos quando em uso, ficando o conjunto totalmente disponível para os procedimentos de manutenção das redes aéreas de distribuição de energia elétrica, mais especificamente nas podas de uma vasta gama de tipos de árvores adjacentes aos mais diversos tipos de condutores das linhas de distribuição de energia elétrica urbana energizada. Desta maneira, o equipamento robotizado telecomandado (1) pode ser utilizado sem preocupação de quaisquer naturezas, principalmente quanto à durabilidade e segurança dos seus componentes, assim como a segurança dos técnicos das concessionárias de energia elétrica em geral.

[0066] Pelo tudo que foi exposto trata-se de um equipamento eletromecânico que será apresentado às pelas concessionárias de energia elétrica e prestadoras de serviço e, por tratar-se de equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada, apresenta inúmeras vantagens, tais como: grande segurança, confiabilidade e agilidade na aplicação; grande rendimento e performance na sua aplicação em virtude de sua concepção geral; elevado conforto, comodidade e segurança aos usuários; altíssima resistência e durabilidade geral, aliado a um baixo ou nenhum desgaste do conjunto como um todo; custos totalmente acessíveis o que possibilita uma ótima relação custo/benefício; prática e segura utilização por qualquer técnico de concessionária de energia elétrica ou prestadora de serviços; grande faixa de alcance; baixíssima e prática manutenção geral; perfeita e direta adaptação aos mais diversos tipos de árvores e condutores de energia elétrica; elevada precisão operacional; grande mobilidade e flexibilidade do conjunto; elevada ergonomia operacional; facilidade de troca das ferramentas de poda - efetuador final (ferramenta) (6); baseada no conceito de ecologicamente correta; e a certeza de se ter um equipamento robotizado telecomandado que atenda plenamente as legislações e normas vigentes e as condições básicas necessárias a sua aplicação.

[0067] Todos estes atributos permitem classificar o equipamento robotizado telecomandado para poda de árvores junto à rede elétrica energizada, como um meio totalmente versátil, eficiente, prático e seguro para a execução otimizada dos procedimentos de manutenção das redes aéreas de distribuição de energia elétrica, mais especificamente nas podas de uma vasta gama de tipos de árvores adjacentes aos mais diversos tipos de condutores das linhas de distribuição de energia elétrica urbana energizada, nos mais diversos tipos de locais e por uma vasta gama de técnicos de concessionárias de energia elétrica, independente das características gerais que estes possam apresentar, sendo ainda de grande facilidade de aplicação e manuseio, aliada a grande performance e excelentes características gerais; contudo as medidas, dimensões e quantidades podem variar de acordo com as necessidades de cada uma das aplicações.

Claims (2)

1. "EQUIPAMENTO ROBOTIZADO TELECOMANDADO PARA PODA DE ÁRVORES JUNTO À REDE ELÉTRICA ENERGIZADA", em que dito equipamento robotizado telecomandado (1) compreende:
   um apoio (3) e uma carroceria do caminhão (2), em que o apoio (3) é disposto ao longo da traseira da carroceria do caminhão (2);
   uma base (3A) disposta sobre a carroceria do caminhão (2), incluindo sapatas hidráulicas (3B) dispostas sobre as extremidades laterais da base (3A), atuadores hidráulicos (3C) para estabilização e ancoragem da carroceria do caminhão (2) dispostos adjacentes às sapatas hidráulicas (3B), e uma torre com engrenagens (3D) sobre a base (3A), dita base (3A) compreendendo um posicionador (4) de formato retilíneo disposto sobre a torre com engrenagens (3D) e duas lanças telescópicas (4A) cada uma com três eixos de rotação acionados por motores hidráulicos (4C) e duas juntas prismáticas (4D) acionadas por pistões hidráulicos (4E), e um sistema hidráulico (4F) de alimentação;
   um coletor (7) disposto sobre a carroceria do caminhão (2); e
   um controle para controlar de modo remoto o equipamento robotizado telecomandado (1) por meio de uma interface homem-máquina;
   sendo caracterizado por compreender
   um manipulador (5) de formato retilíneo disposto sobre o posicionador (4) de formato retilíneo e compreendendo uma lança telescópica (5A) com três juntas rotativas (5B) acionadas por motores hidráulicos (5C) e uma junta prismática (5D) acionada por pistão hidráulico, um efetuador final (6) de formato paralelepipedal disposto sobre o manipulador (5) de formato retilíneo e contendo um engate (6A) disposto sobre a extremidade do efetuador final (6), e uma serra (6B) ou um podão (6C) ou uma garra de pressão (6D) disposta sobre o engate (6A);
   um triturador (8) disposto sobre a carroceria do caminhão (2);
   um conjunto de fibra óptica de comunicação entre componentes do dito equipamento robotizado telecomandado (1); e
   sensores do tipo encoders de identificação do posicionamento real do posicionador (4) de formato retilíneo e do manipulador (5) de formato retilíneo.
2. "EQUIPAMENTO ROBOTIZADO TELECOMANDADO PARA PODA DE ÁRVORES JUNTO À REDE ELÉTRICA ENERGIZADA", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por adicionalmente compreender uma câmera disposta sobre o manipulador (5) de formato retilíneo.

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