BR102017011844A2 - Robot cell - Google Patents
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Abstract
é descrita aqui uma célula robô, em particular para fins de demonstração, do tipo que compreende: - um robô (20); - uma base (40) a qual suportar uma unidade para controle do dito robô e define uma superfície de trabalho (p) sobre a qual o dito robô (20) opera; e - uma tela de proteção (50) configurada para separação do exterior da dita superfície de trabalho (p) e do dito robô (20) que opera sobre a dita superfície de trabalho. a célula é caracterizada por ser capaz de assumir uma configuração de encargo mínimo.
Description
"CÉLULA ROBÔ" CAMPO DA INVENÇÃO
[0001] A presente invenção refere-se a uma célula robô para fins de demonstração.
[0002] Em geral, tal célula compreende: - um robô; - uma base, a qual suporta uma unidade para controle do dito robô e define uma superfície de trabalho onde o dito robô opera; e - uma tela de proteção configurada para separação do exterior da dita superfície de trabalho e do dito robô que opera sobre a dita superfície de trabalho.
[0003] A célula em questão constitui, na verdade, um centro de trabalho o qual, no entanto, não se destina para ser usado no âmbito de um processo de produção propriamente dito, mas sim a ser usado em atividades de natureza puramente demonstrativa. A célula em questão pode, por exemplo, ser usada em feiras setoriais, em operadores de treinamento ou mesmo em escolas para fins exclusivamente didáticos.
[0004] Deverá ser observado que, no campo específico dos robôs industriais, células deste tipo apareceram apenas com a disseminação, também no campo industrial, de robôs manipuladores de pequeno porte. Estes robôs têm, em geral, uma capacidade de carga máxima, no punho, de alguns quilogramas e dimensões máximas, quanto à altura e comprimento, de cerca de um metro. Os robôs em questão são comumente usados para executar uma variedade extremamente ampla de operações, no âmbito de qualquer processo industrial ou como substituto para o operador ou, então, em cooperação com ou suporte para o operador.
[0005] Levando em conta o exposto acima, é evidente que o uso normal de uma célula robô do tipo em questão é substancialmente diferente daquela de um centro de trabalho tradicional considerando, em particular, deslocamentos frequentes para chegar aos vários centros de exposições, os quais podem ser, conforme se viu, fábricas industriais, escolas, feiras setoriais, etc.
[0006] Para facilitar o transporte e deslocamentos, hoje as células deste tipo já têm sua própria base montada sobre rodas giratórias de modo a ser deslocável e manobrável.
OBJETIVO E SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0007] O objetivo da presente invenção é fornecer uma célula robô que será aprimorada quando comparado com as células conhecidas e, em particular, fornecerá uma série de vantagens em relação às operações de transporte e armazenamento quando não estiver sendo usada.
[0008] O dito objetivo é conseguido através de uma célula robô que compreende as características especificadas na Reivindicação 1.
[0009] Um outro objetivo da presente invenção é fornecer uma célula de trabalho que tenha uma configuração particularmente funcional e flexível, na perspectiva de um uso da célula para múltiplas aplicações.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS E DE ALGUMAS MODALIDADES DA INVENÇÃO
[0010] Outras características e vantagens da invenção emergirão a partir da descrição a seguir com referência aos desenhos anexos, os quais são fornecidos puramente a título de exemplo não limitativo e nos quais: [0011] A Figura 1 é uma vista em perspectiva da célula robô descrita aqui de acordo com uma possível modalidade, a célula sendo representada em uma configuração operacional;
[0012] A Figura 2 ilustra a célula de trabalho da Figura 1 em uma configuração compacta da mesma;
[0013] A Figura 3 é uma vista frontal da célula representada na Figura 2, em que algumas partes da base da célula foram removidas de modo a ilustrar como o robô está posicionado dentro da base na configuração compacta assumida pela célula;
[0014] As Figuras 4A e 4B são, respectivamente, uma vista frontal e uma vista lateral da célula robô ilustrada na Figura 1, onde também neste caso algumas partes da base da célula foram removidas para mostrar os sistemas de movimento do robô e da tela de proteção, os quais serão ilustrados em detalhes a seguir; e [0015] A Figura 5 é uma representação esquemática dos sistemas para movimento do robô e da tela de proteção fornecida na célula da Figura 1.
[0016] Na descrição a seguir, são ilustrados vários detalhes específicos visando fornecer uma compreensão aprofundada das modalidades. As modalidades podem ser obtidas sem um ou mais dos detalhes específicos ou com outros métodos, componentes ou materiais, etc. Em outros casos, estruturas, materiais ou operações conhecidos não são ilustrados ou descritos em detalhes, de modo que vários aspectos da modalidade não sejam obscurecidos.
[0017] As referências usadas aqui são fornecidas meramente por conveniência e, portanto, não definem a esfera de proteção ou o âmbito das modalidades.
[0018] Conforme visto acima, a célula robô descrita aqui constitui um centro de trabalho para fins de demonstração. É ilustrada nas figuras uma modalidade da célula descrita aqui.
[0019] De um modo conhecido em si, a célula robô descrita aqui, designada como um todo nas figuras pelo número de referência 10, compreende: - um robô 20; - uma base 40, a qual suporta o robô 20 e define uma superfície de trabalho P onde o robô opera; e - uma tela de proteção 50, configurada para separação do exterior da superfície de trabalho P e do robô que opera sobre a superfície mencionada acima.
[0020] O robô 20 é um robô manipulador industrial de pequeno porte. No exemplo ilustrado, o robô é representado pelo robô que é comercializado pelo presente requerente sob a marca Racer 3®.
[0021] A célula descrita aqui é caracterizada por ser capaz de assumir uma configuração de encargo mínimo, a qual foi especificamente prevista para o transporte da célula e/ou armazenamento da mesma, por exemplo, em um armazém, esperando para ser usada novamente. Esta configuração confere vantagens evidentes, em particular em termos de facilidade de transporte, economia de espaço e redução dos custos de transporte e armazenamento. Além disso, conforme será evidente a seguir, esta configuração também permite que a integridade da célula seja protegida durante transporte.
[0022] A célula é capaz de assumir a configuração de encargo mínimo supracitada graças às seguintes características: - o robô 20 é transportado por um sistema de movimento vertical e é móvel verticalmente entre uma posição elevada, na qual ele pode operar sobre a superfície de trabalho P, e uma posição baixada, na qual ele está posicionado por baixo da superfície supracitada e está contido dentro da base 40; e - a tela de proteção 50 é transportada por um sistema de movimento vertical e é móvel verticalmente entre uma posição operacional elevada, na qual ela separa a superfície de trabalho P e o robô 20 que atua sobre a dita superfície a partir do exterior, e uma posição baixada, na qual ela se estende prevalentemente por baixo da superfície de trabalho P.
[0023] Em relação às características supracitadas, a configuração de encargo mínimo supracitada é assumida pela célula quando o robô e a tela de proteção são mantidos na respectiva posição baixada, conforme ilustrado na Figura 2. Uma vez que a tela 50 é capaz de deslizar para fora da base 40, em sua posição baixada ela está posicionada em torno da base 40, assim, envolvendo-a.
[0024] Uma configuração operacional normal da célula 10 é, em vez disso, ilustrada na Figura 1. Nesta condição, o robô 20 e a tela de proteção 50 estão, cada um, na respectiva posição levantada.
[0025] Deverá ser observado que a célula pode considerar um e o mesmo sistema para movimento do robô 20 e da tela de proteção 50 ou, então, dois sistemas independentes, conforme na modalidade que será ilustrada a seguir.
[0026] Para se chegar agora ao detalhe das várias características da célula, em várias modalidades, conforme naquela ilustrada (vide Figura 4), a base 40 é formada por um suporte que compreende uma armação inferior 42, uma pluralidade de colunas verticais 44 e uma armação superior 46.
[0027] Montadas sobre a armação de base 42 estão uma ou mais placas de suporte que suportam os conjuntos de acionamento que serão descritos a seguir. Montados sobre o lado inferior das placas supracitados estão, em vez disso, uma série de rodas giratórias 15.
[0028] A armação superior 46 suporta, sobre a parte superior, uma ou mais placas 48, as quais definem juntas a superfície de trabalho P. Contudo, transportadas sobre a mesma armação estão uma série de placas de suporte (não visíveis), similares àquelas que são transportadas pela armação de base 42, as quais estão posicionadas por baixo da superfície de trabalho P.
[0029] Em várias modalidades preferidas, conforme ilustrado, a superfície de trabalho P tem uma série de furos roscados 14 para fixação rápida, sobre a superfície supracitada, de possíveis acessórios ou dispositivos com os quais o robô 20 é concebido para operar. Além disso, são fornecidos sobre a superfície supracitada uma série de conectores em S para fornecer as alimentações necessárias para os ditos acessórios ou dispositivos, tais como alimentação de energia elétrica ou alimentação de ar comprimido.
[0030] O robô 20 está montado sobre um suporte 30 transportado por uma série de guias cilíndricos 32 e por um macaco 34 de um tipo de parafuso rotativo. O elemento de rosca interna é preso de forma fixa ao suporte 30, enquanto que o elemento de rosca externa é preso entre as placas de suporte das duas armações, a superior 42 e a inferior 46. Na inferior, o elemento de rosca externa termina dentro de um bloco 35 para transmissão de movimento, o qual está fixado sobre uma placa da armação de base 42. Em várias modalidades, conforme ilustrado (vide, em particular, Figura 5), este bloco 35 tem, no eixo de transmissão, uma polia 36 que está conectada através de uma correia a uma polia 37 encaixada sobre o eixo de transmissão de um motor elétrico 101, o qual também é transportado por uma placa da armação de base 42.
[0031] Com referência aos guias cilíndricos 32, suas respectivas buchas guia estão diretamente associadas ao suporte 30, enquanto que as barras guia cilíndricas são fixadas, na parte inferior e na parte inferior, às placas das armações 42 e 46, respectivamente.
[0032] O motor 101 é concebido para controlar, através do macaco 34, o movimento de descida e elevação do suporte 30. Este pode, em particular, se mover entre uma posição de altura mínima (vide Figura 3), a qual corresponde à posição abaixada supracitada do robô 20, e uma posição de altura máxima (vide Figuras 4A e 4B), a qual corresponde à posição levantada supracitada do robô. Elementos de fim de curso apropriados de um tipo mecânico, elétrico ou mesmo eletromecânico definem estas duas posições terminais do suporte.
[0033] Conforme pode ser visto na Figura 1, a superfície de trabalho P tem uma abertura de passagem P', através da qual, a partir do suporte 30, o robô se projeta acima da superfície de trabalho P e através da qual o robô passa quando se move para sua posição baixada. Nesta posição, o robô 20 está totalmente contido dentro da base 40. Em si, o robô assume, nesta posição, uma condição completamente contida de modo a ocupar o menor espaço possível e, assim, encontrar espaço suficiente dentro da base para seu alojamento. A unidade de controle da célula pode ser configurada para levar o robô para esta condição sempre que ele é colocado em um estado não operacional. Deverá ser observado que, de preferência - conforme previsto na modalidade ilustrada - este robô é um robô articulado com pelo menos quatro eixos, o qual tem pelo menos três eixos de articulação horizontais sucessivos. Este tipo de robô é, na verdade, capaz de assumir uma posição completamente recolhida e é, portanto, particularmente adequado para ser usado na célula descrita aqui.
[0034] Com referência à tela de proteção 50, em várias modalidade preferidas, conforme naquela ilustrada, ela tem uma estrutura que compreende duas colunas principais 52 simetricamente configuradas - em relação a um plano vertical ortogonal ao lado frontal da base - em uma região posterior da superfície de trabalho e uma estrutura de gaiola, a qual é transportada por estas duas colunas e envolve a superfície de trabalho P. Conforme será visto a seguir, as duas colunas 52 são transportadas por um sistema de movimento vertical encerrado dentro da base 40.
[0035] A estrutura de gaiola mencionada, transportada pelas duas colunas 52, é constituída por uma armação horizontal superior 54 fixada, através de braçadeiras (não visíveis), às extremidades superiores das colunas 52, uma série de hastes verticais 56 que pendem da parte superior e uma armação inferior 58 transportada pelas extremidades inferiores das hastes 56 e tendo um formato que corresponde substancialmente àquele da armação superior 54.
[0036] As duas armações 54 e 58 definem, em vista plana, um perfil encerrado que é maior do que a seção total da base 40 e, em particular, que envolve a base supracitada de modo que a estrutura global descrita estará livre para deslizar sem qualquer risco de interferência em relação à base 40.
[0037] Montada entre as duas armações 54 e 58 está uma série de painéis 55, de preferência feitos de material plástico transparente, por exemplo, policarbonato, os quais se aproximam totalmente, por todos os lados, do volume encerrado dentro da estrutura. De preferência, sobre o lado frontal, a tela 50 tem dois painéis móveis, os quais podem deslizar conforme no exemplo ilustrado (vide Figura 1) ou são giratórios, conforme na modalidade alternativa, para permitir acesso ao interior da tela de proteção. Outros painéis 57 são montados sobre a armação superior 54 para definir o teto da tela 50.
[0038] Com referência agora ao sistema para movimento da tela 50, este compreende dois macacos de elevação 64, cada um associado a uma das duas colunas principais 52, e uma série de guias 82 e 84.
[0039] Com referência aos macacos 64, o elemento de rosca interna (não ilustrado) de cada macaco é fixado à extremidade inferior da respectiva coluna 52. O elemento de rosca é, em vez disso, preso entre as placas de suporte das duas armações superior e inferior 42 e 46. Na parte inferior, o elemento de rosca termina dentro de um bloco 65 para transmissão de movimento, o qual está fixado sobre uma placa da armação de base 42.
[0040] Em várias modalidades, conforme naquela ilustrada (vide nesta Figura 5 de conexão), os blocos de transmissão 65 dos dois macacos têm, sobre seu eixo de transmissão, respectivas polias 67 que estão conectadas através de uma correia a duas polias 73, 75 transportadas por um e o mesmo eixo horizontal 72 preso através de suportes, em porções do mesmo localizadas uma distância uma da outra, às placas inferiores 42. Este eixo tem, em uma posição entre as duas polias 73, 75, uma outra polia 77 a qual, por sua vez está, conectada por meio de uma correia a uma polia 79 acoplada ao eixo de transmissão de um motor elétrico 103. O motor 103 também é transportado por uma placa de suporte da armação inferior 42.
[0041] O motor 103 é concebido para controlar, através dos dois macacos 64, o movimento de descida e elevação da tela 50. Conforme visto acima, a última pode se mover entre a posição baixada ilustrada nas Figuras 2 e 3 e a posição elevada das Figuras 4A e 4B. Elementos de fim de curso apropriados de um tipo mecânico, elétrico ou mesmo eletromecânico definem estas posições terminais da tela 50.
[0042] Associados às duas colunas 52 estão dois respectivos guias 82, os quais são, de preferência, prismáticos, concebidos para orientar o movimento de deslizamento das colunas em relação à base 40. As duas barras verticais do guia prismático são montadas contra as duas colunas 52 e são presas na parte inferior e na parte superior das placas das estruturas 42 e 46, respectivamente. Os blocos deslizantes dos guias são presos às extremidades inferiores das duas colunas 52.
[0043] Outros guias, de preferência de tipo cilíndrico estão, em vez disso, associados à região frontal da tela 50. Estas preveem hastes cilíndricas 84 que estão suspensas sobre a armação superior 54 da tela 50 e acoplam a buchas guia (não visíveis) transportadas pelas placas de suporte da armação superior 46 da base 40. Possivelmente, outros guias cilíndricos podem ser associados, de acordo com modalidades similares, à armação inferior 58 da tela 50.
[0044] A célula 10 compreende uma unidade para controlar o movimento da tela de proteção 50 e do robô 20. Este movimento pode ser ativado pelo operador através de um painel de controle (não visível) o qual está, de preferência, localizado em um lado externo da base 40, em uma região inferior da mesma que é facilmente acessível mesmo quando a tela de proteção 50 está em sua posição baixada e envolve a base em si.
[0045] Conforme pode ser visto na Figura 1, são aplicados sobre a armação da base painéis de revestimento externo que, juntos, definem um invólucro dentro do qual os vários meios para condução e controle da célula estão encerrados. A este respeito, além dos meios já citados, também estão contidos dentro da base uma unidade para controle do robô (não visível) e um conjunto inversor 105 para acionamento dos dois motores elétricos 101 e 103.
[0046] Em várias modalidades preferidas, conforme ilustrado, a unidade de controle está colocada dentro de uma gaveta extraível 92 fornecida sobre o lado frontal da base. A base, além disso, prevê outras duas gavetas 94,96 fornecidas sobre seus lados opostos, a primeira das quais suporta um dispositivo de controle portátil do robô (o assim denominado "painel de instrumentos"), e a segunda das quais é, ao invés, equipada para instalação de dispositivos de comunicação com o sistema robotizado (câmara do robô), por exemplo, HMIs, PLCs, minicomputadores (por exemplo, Raspberry, Arduino, etc.), placas eletrônicas, acessórios elétricos, etc.
[0047] A gaveta 94 está equipada com um suporte ergonômico para o painel de instrumentos, o qual tem altura ajustável e é ligeiramente inclinado para trás de modo a permitir que o operador opere convenientemente o painel de instrumentos, mesmo deixando-o descansando sobre o suporte.
[0048] Na frente, a base 40 tem, além disso, uma prateleira extraível 98, concebida para constituir uma superfície de apoio acessória, por exemplo, para suportar um computador portátil.
[0049] Em várias modalidades preferidas, associadas às várias gavetas citadas, bem como à prateleira, há interruptores elétricos ou eletromecânicos configurados para verificação de sua posição e os sinais dos mesmos são usados pela unidade de controle da célula para permitir movimento da tela de proteção quando as gavetas e a prateleira estão em sua configuração fechada.
[0050] Em várias modalidades preferidas, a célula 10 pode, além disso, ser dotada de um sistema para tirar fotografias de modo a registrar o que está ocorrendo dentro da célula durante as atividades de demonstração e as imagens fotografadas podem ser exibidas em tempo real em um monitor separado. Este sistema e o monitor associado ao mesmo aumentam a acessibilidade à célula e a exploração das atividades de demonstração realizadas na mesma e podem ser vantajosamente usados sobretudo nos casos em que o público que está presente na demonstração excede um determinado número de pessoas, onde algumas podem ter uma visão direta prejudicada. De preferência, o sistema fotográfico em questão tem pelo menos uma câmera montada em uma posição superior em um lado interno da tela 50. A célula tem uma série de conectores para conexão direta da câmera a um monitor externo e possivelmente também para conexão concomitante da câmera em si a um laptop.
[0051] Evidentemente, sem prejuízo do princípio da invenção, os detalhes da construção e as modalidades podem variar, mesmo significativamente, em relação ao que foi ilustrado aqui puramente a título de exemplo não limitativo sem deste modo, se afastar do âmbito da invenção, conforme definido pelas reivindicações anexas. Neste contexto, deverá ser observado que, em vez dos macacos mecânicos supracitados, é possível prever macacos de algum outro tipo, por exemplo, macacos operados por fluido. Do mesmo modo, os tipos de guia usados para orientar o movimento do suporte 30 e da tela 50 também podem variar em relação àqueles indicados.
[0052] Conforme antecipado acima, a célula 10 pode, em qualquer caso, considerar um sistema de movimento vertical em comum para o robô 20 e a tela 50. Com referência à modalidade ilustrada acima, por exemplo, a célula pode apresentar apenas os macacos 64 que acionam o movimento da tela 50 e, neste caso, o suporte 30 é, então, preso de forma fixa através de braçadeiras às colunas 52 da tela 50, de modo que este também possa ser movido pelos macacos.
[0053] Finalmente, deverá ser observado que, em vez dos macacos em questão, também é possível prever dispositivos completamente mecânicos que funcionam por meio de contrapesos.
REIVINDICAÇÕES
Claims (14)
1. Célula robô, em particular para fins de demonstração, do tipo que compreende: - um robô (20); - uma base (40), que transporta uma unidade para controle do dito robô e define uma superfície de trabalho (P) onde o dito robô (20) opera; e - uma tela de proteção (50) configurada para separação do exterior da dita superfície de trabalho (P) e do dito robô (20) que opera sobre a dita superfície de trabalho; a dita célula robô caracterizada pelo fato de que: - o dito robô é transportado por um sistema de movimento vertical (34, 32) e é verticalmente móvel entre uma posição elevada, na qual o dito robô (20) pode operar sobre a dita superfície de trabalho (P), e uma posição abaixada, na qual o dito robô está ajustado abaixo da dita superfície de trabalho (P) e está contido dentro da dita base (40); e - a dita tela de proteção (50) é transportada por um sistema de movimento vertical (64, 82) e é verticalmente móvel entre uma posição elevada, na qual ela se separa do exterior da dita superfície de trabalho (P) e do dito robô (20) que opera sobre a dita superfície de trabalho (P), e uma posição abaixada, na qual ela se estende prevalentemente abaixo da dita superfície de trabalho (P).
2. Célula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a dita tela de proteção (50) pode deslizar para fora da dita base (40) e, na dita posição abaixada, envolve a dita base (40).
3. Célula, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a dita tela (50) compreende pelo menos uma coluna (52), a qual é transportada pelo dito sistema de movimento vertical, e um invólucro protetor (55, 54, 56, 58), o qual é transportado pela dita coluna e está livre para deslizar para fora da dita base.
4. Célula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a dita tela (50) tem uma armação que compreende pelo menos uma coluna (52), a qual é transportada pelo dito sistema de movimento vertical, e uma estrutura de gaiola (54, 56, 58), a qual é transportada pela dita coluna e está livre para deslizar para fora da dita base.
5. Célula, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a dita estrutura de gaiola compreende uma armação superior (54) fixada à extremidade superior da dita coluna (52), uma armação inferior (58) e uma série de hastes (56) as quais conectam juntas as ditas armações superior e inferior (54, 58).
6. Célula, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a dita estrutura de gaiola compreende uma armação superior (54) e uma série de hastes (56), as quais pendem da dita armação superior.
7. Célula, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a dita armação inferior (54, 58) tem, em vista plana, um perfil fechado que é maior do que a seção total da dita base (40) e que circunda a dita base, permanecendo a uma distância da mesma de modo a ser livre para deslizar em relação à dita base (40).
8. Célula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que o dito robô está montado sobre um suporte (30) transportado pelo dito sistema de movimento vertical (34, 32).
9. Célula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que o dito sistema de movimento compreende pelo menos um macaco de elevação (34, 64), pelo menos um guia deslizante (32, 82, 84) e pelo menos um motor elétrico (103).
10. Célula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que compreende uma unidade para controle do dito sistema de movimento vertical.
11. Célula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que compreende pelo menos um dos seguintes componentes: - uma gaveta extraível (92) contendo a dita unidade para controle do dito robô; - uma gaveta extraível (94) contendo um dispositivo móvel que pode ser segurado manualmente para controle do dito robô pelo operador, em que preferencialmente a dita gaveta contém um suporte para o dito dispositivo, o qual é inclinado para trás e é de altura ajustável; e - uma prateleira de descanso extraível (98).
12. Célula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que compreende pelo menos uma câmera para tirar fotografias da superfície de trabalho da dita célula.
13. Célula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pelo fato de que a dita superfície de trabalho (P) tem uma série ordenada de furos (14) para instalação rápida de acessórios sobre a dita superfície de trabalho.
14. Célula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de que o dito sistema para movimento do dito robô constitui um primeiro sistema de movimento e o dito sistema para movimento da dita tela (50) constitui um segundo sistema de movimento, em que os ditos primeiro e segundo sistemas compreendem, cada um, pelo menos um macaco de elevação (34, 64), pelo menos um guia deslizante (32, 82, 84) e pelo menos um motor elétrico (101,103).
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